Mangva-caccongnghetruynhap

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG 1 ---------------------------------

Bài giảng

MẠNG VÀ CÁC CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP

Biên soạn: Ths. Dương Thị Thanh Tú

Hà nội, tháng 06 năm 2010

Bài giảng: “Mạng và các công nghệ truy nhập” Lời nói đầu

Học viện công nghệ Bưu chính Viễn thông i

LỜI NÓI ĐẦU Bài giảng “Mạng và các công nghệ truy nhập” được biên soạn theo đề cương của

Học viện công nghệ bưu chính viễn thông phê duyệt năm 2010 dành cho sinh viên năm thứ 4 hệ đào tạo chính qui, ngành điện tử viễn thông. Nội dung của cuốn bài giảng được biên soạn dựa trên sự tham khảo tài liệu giảng dạy “Mạng truy nhập” dùng cho sinh viên hệ chính qui nghiệm thu tháng 12/2008 và các bài giảng, tài liệu học tập của Học viện được biên soạn từ năm 2003 đến nay cũng như kinh nghiệm giảng dạy của tác giả.

Giống như công nghệ viễn thông, công nghệ truy nhập trong những năm gần đây có những sự phát triển mạnh mẽ và đa dạng. Cuốn bài giảng không đi sâu vào giới thiệu hết các công nghệ truy nhập đã và đang phát triển hiện nay mà cố gắng trình bầy rõ ràng, mạch lạc, súc tích những vấn đề nền tảng trong công nghệ truy nhập cũng như giới thiệu một số công nghệ cốt lõi, có sức phát triển và khả năng cạnh tranh trong thị trường viễn thông.

Nội dung của cuốn bài giảng bao gồm 4 chương, tương ứng với 5 đvht (75 tiết). Chương I: Giới thiệu chung về mạng truy nhập sẽ đưa ra khái niệm về mạng

truy nhập và tổng quan về các công nghệ truy nhập. Chương này nhằm mục đích khoanh vùng nội dung tìm hiểu của học phần với xuất phát điểm là định nghĩa của mạng NGN và định nghĩa về mạng truy nhập của ITU-T.

Chương II: Những kỹ thuật cơ sở trong công nghệ truy nhập đưa ra những kỹ thuật cơ sở được dùng trong các công nghệ truy nhập như kỹ thuật giảm thiểu tác động của nhiễu, kỹ thuật đa truy nhập và vấn đề bảo mật.

Chương III: Các công nghệ truy nhập sẽ trình bày các đặc điểm kỹ thuật của các công nghệ truy nhập thông dụng theo các nhóm tương ứng với môi trường vật lý mà chúng sử dụng (có dây, không dây, môi trường quang, môi trường cáp đồng, phục vụ trong phạm vi mạng PAN, LAN, MAN hay WAN)

Chương IV: Thiết kế mạng truy nhập. Giới thiệu các bài toán thiết kế mạng truy nhập tương ứng với một số công nghệ truy nhập đã được trình bầy trong chương 3 như truy nhập cáp đồng truyền thống, ADSL, CM và truy nhập quang.

Trong thực tế một phương thức truy nhập cụ thể thường là một tổ hợp các giải pháp công nghệ truy nhập khác nhau. Bằng việc liệt kê nêu đặc điểm và đánh giá từng công nghệ cũng như từng nhóm công nghệ, tác giả hi vọng rằng cuốn tài liệu sẽ cung cấp được một góc nhìn đầy đủ về kiến trúc của mạng truy nhập cũng như những công nghệ được áp dụng trong mạng truy nhập.

Mặc dù đã cố gắng rất nhiều song do thời gian và trình độ có hạn, nội dung của cuốn bài giảng không thể tránh khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong nhận được những ý

Bài giảng: “Mạng và các công nghệ truy nhập” Lời nói đầu

Học viện công nghệ Bưu chính Viễn thông ii

kiến đóng góp của bạn bè và đồng nghiệp để tiếp tục chỉnh sửa và hoàn thiện cuốn tài liệu.

Hà nội, tháng 06 năm 2010

Dương Thị Thanh Tú

Bài giảng: “Mạng và các công nghệ truy nhập” Mục lục

Học viện công nghệ Bưu chính Viễn thông iii

MỤC LỤC TrangLỜI NÓI ĐẦU iMỤC LỤC iiiCHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG TRUY NHẬP 11.1 Mạng truy nhập 1 1.1.1 Khái niệm và định nghĩa 1 1.1.2 Những giai đoạn phát triển của mạng truy nhập 3

1.1.2.1 Tổng đài phân tán RLC 31.1.2.2 Bộ cung cấp vòng thuê bao số DLC 1.1.2.3 Thiết bị truy nhập IP

49

1.2 Truy nhập trong mạng thế hệ sau NGN 101.2.1 Mạng thế hệ sau NGN 1.2.2 Truy nhập trong NGN

1012

1.3 Công nghệ truy nhập 131.3.1 Phân loại 1.3.2 So sánh và đánh giá các công nghệ truy nhập

1315

CHƯƠNG 2: NHỮNG KỸ THUẬT CƠ SỞ 182.1 Kỹ thuật giảm thiểu tác động của nhiễu 18

2.1.1 Kỹ thuật phát hiện và sửa lỗi 182.1.1.1 Mã khối tuyến tính 2.1.1.2 Mã xoắn 2.1.1.3 Mã Reed Solomon (RS) 2.1.1.4 Mã Turbo 2.1.1.5 Mã LCPC

1822282931

2.1.2 Kỹ thuật đan xen 342.2 Kỹ thuật đa truy nhập 36

2.2.1 Đa truy nhập dự đoán sóng mang CSMA 2.2.2 Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA 2.2.3 Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA 2.2.4 Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA 2.2.5 Đa truy nhập phân chia theo không gian SDMA 2.2.6 Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA 2.2.7 Đa truy nhập phân chia theo đan xen IDMA

36383939404142

2.3 Bảo mật 422.3.1 Giao thức mật mã khoá bí mật 43


Học viện công nghệ Bưu chính Viễn thông iv

2.3.2 Giao thức mật mã khoá công cộng 2.3.3 Xác thực 2.3.4 Chữ ký số

444547

CHƯƠNG 3: CÁC CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP 483.1 Công nghệ truy nhập truyền thống 48

3.1.1 Modem băng tần thoại 3.1.2 ISDN 3.1.3 Giao diện V5.x

485152

3.1.3.1 Khái niệm 3.1.3.2 Phân loại 3.1.3.3 Chức năng

525355

3.2 Công nghệ xDSL 573.2.1 Giới thiệu chung về xDSL 3.2.2 Công nghệ ADSL

5759

3.2.2.1 Kiến trúc hệ thống 3.2.2.2 Kỹ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT 3.2.2.3 Kỹ thuật truyền dẫn song công 3.2.2.4 Cấu trúc bộ thu phát ADSL-DMT 3.2.2.5 Cấu trúc khung và siêu khung 3.2.2.6 Chế độ truyền tải

606263646768

3.2.3 ADSL2 693.2.3.1 Các tính năng liên quan đến ứng dụng 3.2.3.2 Các tính năng liên quan đến PMS-TC 3.2.3.3 Các tính năng liên quan đến PMD

697070

3.2.4 ADSL2+ 713.3 Công nghệ PLC 74

3.3.1 Khái niệm 3.3.2 Phân loại 3.3.3 Cấu trúc mạng PLC 3.3.4 Một số đặc tính của mạng PLC

74747779

3.4 Công nghệ CM 803.4.1 Cấu trúc mạng CATV 80

3.4.1.1 Hệ thống trung tâm Headend 3.4.1.2 Mạng truyền dẫn và phân phối 3.4.1.3 Mạng truy nhập

818182

3.4.2 Các thành phần của hệ thống CM 3.4.3 Các chuẩn được sử dụng trong công nghệ CM

8589


Học viện công nghệ Bưu chính Viễn thông v

3.5 Công nghệ truy nhập quang 903.5.1 Cấu hình và các thành phần mạng 3.5.2 Các kiến trúc cơ bản

9094

3.5.2.1 FTTH 3.5.2.2 FTTB 3.5.2.3 FTTC 3.5.2.4 FTTCab/N

94959696

3.5.3 Công nghệ AON 973.5.3.1 Khái niệm 3.5.3.2 Các phương thức triển khai AON

9798

3.5.4 Công nghệ PON 1003.5.4.1 Khái niệm 3.5.4.2 Cấu hình PON 3.5.4.3 Các chuẩn PON 3.5.4.4 Các công nghệ PON

100101102104

3.6 Truy nhập qua vệ tinh 1083.6.1 Giới thiệu chung 3.6.2 Hệ thống VSAT 3.6.3 Hệ thống IP-IPSTAR

108111113

3.7 WLAN 1153.7.1 Giới thiệu chung 3.7.2 Cấu hình mạng WLAN 3.7.3 Chuẩn công nghệ 3.7.4 Hệ thống thiết bị

115118119120

3.8 Wimax 1223.8.1 Giới thiệu chung 3.8.2 Chuẩn công nghệ 3.8.3 Cấu hình mạng 3.8.4 Hệ thống thiết bị

122124125126

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠNG TRUY NHẬP 1284.1 Giới thiệu chung 4.2 Dự báo

128129

4.2.1 Khái niệm và định nghĩa 4.2.2 Trình tự dự báo 4.2.3 Các mô hình dự báo

129132133

4.2.3.1 Mô hình đường cong phát triển 4.2.3.2 Mô hình kinh tế lượng

133138


Học viện công nghệ Bưu chính Viễn thông vi

4.2.3.3 Mô hình kinh tế xã hội 1394.3 Lựa chọn công nghệ 4.4 Thiết kế mạng thực tế

141143

4.4.1 Thiết kế mạng truy nhập cáp đồng truyền thống 1434.4.1.1 Giới thiệu chung 4.4.1.2 Phương án tối ưu thiết kế mạng truy nhập cáp đồng 4.4.1.3 Các phương pháp dự phòng phân bố cáp

143146150

4.4.2 Thiết kế mạng truy nhập ADSL 1514.4.2.1 Giới thiệu chung 4.4.2.2 Thiết kế lưu lượng mạng ADSL

151151

4.4.3 Thiết kế mạng CATV 1544.4.3.1 Giới thiệu chung 4.4.3.2 Thiết kế mạng đồng trục xuôi chiều 4.4.3.3 Thiết kế mạng đồng trục ngược chiều 4.4.3.4 Thiết kế mạng quang

154156164167

4.4.4 Thiết kế MANE 1784.4.4.1 Giới thiệu chung 4.4.4.2 Nguyên tắc xây dựng mạng 4.4.4.3 Tính toán dung lượng đầu vào 4.4.4.4 Tính toán kích cỡ MAN

178178181184

4.4.5 Thiết kế mạng truy nhập quang 1864.4.5.1 Kịch bản và mô hình triển khai 4.4.5.2 Lựa chọn công nghệ 4.4.5.3 Nguyên tắc thiết kế mạng FTTx 4.4.5.4 Tính toán lượng cáp

186187188188

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 191TÀI LIỆU THAM KHẨO 198

Bài giảng: “Mạng và các công nghệ truy nhập” Chương1: “Giới thiệu chung về mạng truy nhập”

Học viện công nghệ Bưu chính Viễn thông 1

CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG TRUY NHẬP

Nội dung của chương giới thiệu quan điểm truyền thống cũng như hiện đại về mạng truy nhập, các công nghệ truy nhập và sự phát triển của các hệ thống truy nhập.

1.1 Mạng truy nhập 1.1.1 Khái niệm và định nghĩa

Mạng truy nhập theo quan điểm truyền thống. Theo quan điểm truyền thống, mạng truy nhập hay công trình ngoại vi là toàn bộ

hệ thống thiết bị và đường truyền dẫn nằm giữa tống đài và thiết bị đầu cuối của khách hàng, thực hiện chức năng truyền dẫn thiết bị và có kết nối trực tiếp đến thuê bao (hình 1.1). Như vậy, mạng truy nhập theo quan điểm truyền thống là một trong các loại hình mạng phức tạp nhất trên thế giới, chứa đựng một khối lượng khổng lồ các đôi dây cáp đồng để kết nối từ tổng đài nội hạt đến các thuê bao.

Hình 0.1: Mạng truy nhập theo quan điểm truyền thống

Dịch vụ cơ bản do mạng truy nhập nhập truyền thống cung cấp là dịch vụ thoại truyền thống POTS (plain old telephone services). Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, mạng cáp đồng nội hạt ngày nay còn có thể cung cấp nhiều loại hình dịch vụ như các dịch vụ thoại IP - VOIP (Voice over IP), dịch vụ xDSL băng rộng cũng như dịch vụ IPTV (Internet Protocol Television). Tuy nhiên, mạng truy nhập truyền thống bộc lộ khá nhiều nhược điểm như:

− 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. Để khắc phục những nhược điểm trên của mạng truy nhập truyền thống, nhiều giải

pháp ra đời. Ngoài các giải pháp nâng cao năng lực của mạng truy nhập truyền thống như dùng tổng đài phân tán RLC, dùng bộ cung cấp mạch vòng thuê bao số DLC, thay đổi đường kính cỡ cáp … còn xuất hiện các công nghệ truy nhập khác như truy nhập quang, truy nhập quang lai ghép đồng trục, truy nhập vô tuyến. Như vậy khái niệm mạng truy nhập theo quan điểm truyền thống không còn đúng với tất cả các mạng truy nhập hiện nay.

Tổng đài nội hạt

MDF Tủ/ Hộp cáp

Thuê bao



Mạng truy nhập hiện đại dưới quan điểm của ITU-T. Theo các khuyến nghị của ITU-T, mạng truy nhập hiện đại được định nghĩa như

trên hình 1.2. Theo đó mạng truy nhập là một chuỗi các thực thể truyền dẫn giữa giao diện nút dịch vụ (SNI) và giao diện người sử dụng - mạng (UNI). Mạng truy nhập chịu trách nhiệm truyền tải các dịch vụ viễn thông. Giao diện điều khiển và quản lý mạng là Q3.

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 mạng quản trị viễn thông (TMN) qua giao diện Q3.

Hình 1.2: Mạng truy nhập hiện đại dưới quan điểm của ITU-T

Giao diện nút dịch vụ 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.

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...

PSTNISDNDDNNGN

...

POTS V.90,92 ISDN xDSL

...

Mạng truy nhập

Q

SNI – Giao diện nút dịch vụ

UNI – Giao diện người sử dụng -

mạng

Thuê bao

Thực thể

mạng



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 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.

1.1.2 Những giai đoạn phát triển của mạng truy nhập

Với định nghĩa mạng truy nhập như trên để đạt được cấu trúc như mong muốn trên hình 1.6 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. Hình 1.3 cho chúng ta thấy mốc phát triển của các dòng thiết bị truy nhập trong mạng viễn thông với xuất phát điểm là mạng PSTN.

Hình 1.3: Sự phát triển của các dòng thiết bị truy nhập.

1.1.2.1. Tổng đài phân tán RLC. Giải pháp tổng đài phân tán thực chất là sử dụng các bộ tập trung đầu dây đầu xa RLC (Remote Line Concentrator). Thiết bị RLC có các giao tiếp riêng ở phía tổng đài như các tổng đài vệ tinh nhưng lại không có chức năng chuyển mạch.

Năm 1890 Cáp đồng

1-2G DLC Năm 1970

V5 DLC Giữa thập kỷ 90

NGDLC Cuối thập kỷ 90

Truy nhập IP



Giao tiếp giữa RLC và tổng đài có thể là điện hoặc quang và do từng nhà sản xuất quy định vì vậy làm cho việc triển khai thiết bị RLC của các nhà khai thác dịch vụ thiếu linh hoạt, phụ thuộc hoàn toàn vào nhà cung cấp thiết bị. Cấu trúc và vị trí của một thiết bị RLC trong mạng truy nhập được chỉ ra như trong hình 1.4 trong đó:

LC (Line Concentrator) Bộ tập trung đường dây

SLC (Subscriber Line Circuit) Mạch đường dây thuê bao

MDF (Main Ditribution Frame) Giá phối dây chính

CSS (Concentrator Stage Switch) Chuyển mạch tập trung

OLT (Optical Line Terminal) Thiết bị đầu cuối đường quang

LDF (Line Distribution Frame) Giá phối dây quang

Hình 1.4: Cấu trúc, vị trí thiết bị RLC trong mạng truy nhập

1.1.2.2. Bộ cung cấp vòng thuê bao số DLC. Để giải quyết hạn chế trong thiết bị RLC dòng thiết bị DLC ra đời. Bằng việc đưa giao diện thuê bao từ tổng đài đến khu vực thuê bao, giải pháp DLC đã hạn chế tối đa mạch vòng thuê bao truyền tải tín hiệu tương tự. Hệ thống DLC bao gồm ba thế hệ: 1GDLC, 2GDLC, 3GDLC (hay còn có tên gọi khác là NGDLC). Cấu trúc của DLC gồm có hai thành phần chính: Khối giao tiếp phía tổng đài CT (Central Office Terminal), thường được đặt ngay tại phòng tổng đài và khối

OLT

Cáp đ?ng

LE

MDF CSS

RLC

SLC

SLC

LDF

Cáp quang

OLT LDF

MDF CSS

RLC

SLC

SLC

OLT

Cáp đ?ng

LE

MDF CSS

RLC

SLC

SLC

LDF

Cáp quang

OLT LDF

MDF CSS

RLC

SLC

SLC

MDF CSS

RLC

SLC

SLC

cáp đồng



giao tiếp phía xa RT (Remote Terminal), thường được đặt tại khu vực tập trung nhiều thuê bao. DLC có thể hoạt động ở hai chế độ: chế độ tập trung và chế độ phi tập trung. Chế độ phi tập trung của DLC hoạt đông giống như thiết bị RLC, có nghĩa là cấu hình DLC có số lượng tài nguyên truyền dẫn của hệ thống bằng số lượng thuê bao của nó. Trong chế độ tập trung, cấu hình DLC có số lượng tài nguyên truyền dẫn ít hơn số lượng thuê bao của nó nên có thể dẫn đến tắc nghẽn khi số lượng cuộc gọi yêu cầu lớn hơn số lượng kênh trên đường truyền chung khi đó một số lượng sử dụng sẽ bị từ chối phục vụ hoặc chấp nhận một thời gian trễ nào đó. Bù lại, chế độ này cho phép giảm đáng kể chi phí đầu tư. Trên thực tế, khi sử dụng chế độ tập trung, dung lượng của hệ thống sẽ được tính toán sao cho xác suất tắc nghẽn trên đường truyền CT-RT từ 0.1% đến 0.5%. 1GDLC

Hình 1.5: Thiết bị DLC thế hệ thứ nhất DS0 (theo chuẩn ghép kênh SONET): Tốc độ cơ bản - 64kbps

E1 (theo chuẩn ghép kênh SDH) = DS3 (theo chuẩn ghép kênh SONET): Tốc độ 2.048 Mbps.

DLC thế hệ thứ nhất hoạt động được với mọi loại tổng đài theo chế độ phi tập trung cho nên không tiết kiệm card thuê bao tại thiết bị chuyển mạch. Thiết bị chỉ hỗ trợ giao diện cáp đồng truyền thống giữa CT và tổng đài. Kết nối giữa CT-RT là giao diện E1 hoặc DS3.

2GDLC DLC thế hệ thứ hai sử dụng giao diện quang STM1 giữa CT-RT, bao gồm hai thế hệ: UDLC (Universal DLC) và IDLC (Integrated DLC)

DS0

1GDLCPhone

Fax

Dial-Up Modem

Kênh mã hoáE1 or DS3

LE

Codec

Codec

Codec

RT

Codec

Codec

Codec

1GDLC

CT

Codec

Codec

Codec

DS0

DS0

DS0

DS0

DS0

DS0

1GDLCPhone

Fax

Dial-Up Modem

Kênh mã hoáE1 or DS3

LE

Codec

Codec

Codec

RT

Codec

Codec

Codec

1GDLC

CT

Codec

Codec

Codec

DS0

DS0

DS0

DS0

DS0



Hình 1.6: Thiết bị DLC thế hệ thứ hai

2GDLC-UDLC:

Hình 1.6: Thiết bị DLC thế hệ thứ hai -UDLC LIU: Line Interface Unit - Bộ giao tiếp đường dây phía tổng đài

Không khác biệt gì nhiều so với hệ thống DLC thế hệ thứ nhất, 2GDLC-UDLC có giao diện tương tự với tổng đài nên có thể kết nối với mọi loại hình tổng đài mà không cần một điều kiện đặc biệt gì hay nâng cấp tổng đài. Điểm khác biệt duy nhất là giao tiếp quang STM1 giữa CT-RT giúp cho 2GDL-UDLC có thể mở rộng hơn bán kính phục vụ của tổng đài, nâng cao chất lượng dịch vụ và dung lượng thuê bao. 2GDLC-IDLC Cấu trúc và hoạt động của 2GDLC-IDLC được thể hiện trong hình 1.7.

DS0

DS0

DS0

2G DLCCT

2G DLCRT

Phone

Fax

Dial-UpModem

Ghép kênhLE

STM-1

DS0

DS0

DS0

2G DLCCT

2G DLCRT

Phone

Fax

Dial-UpModem

Ghép kênhLE

STM-1

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

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

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



Hình 1.7: Thiết bị DLC thế hệ thứ hai -IDLC

Thiết bị 2GDL-IDLC cho phép sử dụng giao diện E1 với tổng đài nên giảm được bước biến đổi A/D, D/A không cần thiết. Ngoài ra, IDLC có thể giao tiếp với mọi loại tổng đài có cùng giao tiếp IDLC (hoặc sử dụng V5.x). IDLC không cần thiết bị ghép kênh PCM phía tổng đài nên các kênh số liệu có thể truy nhập trực tiếp từ tổng đài đến thiết bị PCM đầu xa tạo khả năng điều hành và bảo dưỡng tập trung. Hơn thế nữa nhờ giao diện số, hệ thống DLC có thể tạo nên mạch vòng ở ngay phần mạng truy nhập, tăng độ tin cậy của hệ thống. Như vậy, dòng thiết bị V5.x DLC cũng được xếp vào loại DLC thế hệ thứ hai. 3GDLC hay NGDLC - DLC thế hệ kế tiếp

Hình 1.8: Thiết bị DLC thế hệ thứ ba Dòng thiết bị hỗ trợ dịch vụ băng rộng đầu tiên và được tích hợp phía thuê bao là

DLC thế hệ 3 hay NGDLC ra đời vào những năm cuối thế kỷ 20. Thiết bị này có nhiều

IDLCCT

DS0

LIU

Phone

Fax

Dial-Up Modem

LE

Codec

Codec

Codec

DS0

DS0

Ghép kênh E1

Ghép kênh

STM-1Ghép

kênh E1

Ghép kênh E1

IDLCCT

DS0

LIU

Phone

Fax

Dial-Up Modem

LE

Codec

Codec

Codec

DS0

DS0

Ghép kênh E1

Ghép kênh

STM-1Ghép

kênh E1

Ghép kênh E1

Ghép kênhE1

3G DLCCT

3G DLCRT

Phone

Fax

DialModem

ATM BasedSTM-1/4/16

LE

CPE - b? truy nh?p tích h?p

PC

Ghép kênhE1

Ghép kênhE1

Ghép kênhE1

3G DLCCT

3G DLCRT

Phone

Fax

DialModem

ATM BasedSTM-1/4/16

LE

CPE - b? truy nh?p tích h?p

PC

Ghép kênhE1

Ghép kênhE1



điểm tương đồng với ATM DSLAM do cùng sử dụng một công nghệ và kiến trúc tương tự nhau. Các NGDLC 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 1.9). 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.

Hình 1.9: Đấu nối 3GDLC trong mạng 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. 1.1.2.3. Thiết bị truy nhập IP.

Tiếp sau DLC thế hệ 3 là dòng thiết bị truy nhập IP. Đây là dòng thiết bị 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/MPLS và sử dụng truy nhập IP-AN với một số đặc điểm sau:

• Băng thông/ Dung lượng hầu như không hạn chế (hầu như không tắc nghẽn với băng thông trong khoảng 1-10Gb/s).

• 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 cổng phương tiện MG.

• Giá thành tính cho từng thuê bao và chi phí vận hành mạng thấp.

• Kiến trúc đơn giản (IP over SDH)

Hình 1.10:Thiết bị truy nhập IP Trong giai đoạn quá độ hiện nay, để việc đầu tư vào mạng truy nhập mang lại hiệu

quả về mặt kinh tế và kỹ thuật thì ngoài giải pháp sử dụng cáp đồng đến khu vực thuê bao

IP hay MPLS

IP hay MPLS switch-router

softswitch

PSTN

gateway

access gateway

xDSL

máy ĐT IP

IP hay MPLS

IP hay MPLS switch-router

softswitch

PSTN

gateway

access gateway

xDSL

máy ĐT IP



còn có thể sử dụng các thiết bị truy nhập tích hợp, quang hóa mạng truy nhập và tận dụng tối đa những công nghệ truy nhập vô tuyến, hơn nữa để phù hợp với xu thế tất yếu là tiến tới hội tụ ở mạng NGN khi mà cơ sở hạ tầng mạng hiện tại chưa sẵn sàng hỗ trợ các thiết bị truy nhập IP tiên tiến nhất thì cần phải có dòng thiết bị truy nhập đáp ứng tất cả các yêu cầu sau:

• Hỗ trợ các giao diện PSTN truyền thống, các đầu cuối tương tự.

• Có khả năng cung cấp các dịch vụ băng rộng và các dịch vụ mới khác.

• Hỗ trợ giao diện V5.x và có thể kết nối tới các tổng đài nội hạt đang sử dụng (có thể đóng vai trò như là thiết bị DLC).

• Dễ dàng nâng cấp, tích hợp khi chuyển sang mạng NGN.

• Đảm bảo thời gian triển khai và chi phí phát thiển thuê bao không quá cao.

1.2 Truy nhập trong mạng thế hệ sau NGN 1.2.1 NGN

Khái niệm Mạng viễn thông thế hệ sau 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.

Mạng NGN có thể được mô tả là mạng thực hiện dễ dàng ba vấn đề sau :

− Truy nhập độc lập tới nội dung (content) và ứng dụng.

− Độ khả dụng cao. Mạng lõi và truy nhập có băng thông lớn, hỗ trợ đa dịch vụ.

− Là nền tảng cho phép phát triển và triển khai nhanh chóng các ứng dụng tích hợp với người sử dụng đầu cuối.

Đặc điểm: 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 những 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. Cấu trúc:

Về cấu trúc, NGN bao gồm 5 lớp chức năng như sau:

• Lớp truy nhập

• Lớp truyền tải

• Lớp điều khiển

• Lớp ứng dụng/dịch vụ

• Lớp quản lý

Hình 1.11: Cấu trúc chức năng của NGN

Lớp truy nhập: Bao gồm các thiết bị truy nhập cung cấp các kết nối với các thiết bị đầu cuối thuê bao qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, hoặc cáp quang, hoặc thông qua môi trường vô tuyến (thông tin di động, vệ tinh, truy nhập vô tuyến cố định …)

Lớp truyền tải: Bao gồm các nút chuyển mạch (IP hoặc MPLS) và các hệ thống truyền dẫn (SDH, WDM hoặc DWDM), thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến cuộc gọi giữa các thuê bao của lớp truy nhập dưới sự điều khiển của thiết bị điều khiển cuộc gọi thuộc lớp điều khiển.

Lớp điều khiển: Lớp điều khiển bao gồm các hệ thống điều khiển nối cuộc gọi giữa các thuê bao thông qua việc điều khiển các thiết bị chuyển mạch (IP hoặc MPLS) của lớp truyền tải và các thiết bị truy nhập của lớp truy nhập. Lớp điều khiển có chức năng kết nối



cuộc gọi thuê bao với lớp ứng dụng/dịch vụ. Các chức năng như quản lý, chăm sóc khách hàng, tính cước cũng được tích hợp trong lớp điều khiển.

Lớp ứng dụng/dịch vụ: Lớp ứng dụng và dịch vụ cung cấp các ứng dụng và dịch vụ như dịch vụ mạng thông minh (IN), trả tiền trước, dịch vụ giá trị gia tăng Internet cho khách hàng thông qua lớp điều khiển… Hệ thống ứng dụng và dịch vụ mạng này liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện mở API. Nhờ giao diện mở này mà nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng các dịch vụ trên mạng. Trong môi trường phát triển cạnh tranh sẽ có rất nhiều thành phần tham gia kinh doanh trong lớp này.

Lớp quản lý: Đây là lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp trên. Các chức năng quản lý được chú trọng là: quản lý mạng, quản lý dịch vụ, quản lý kinh doanh. 1.2.2. Truy nhập trong NGN. Phần truy nhập trong NGN bao gồm:

- Lớp vật lý:

+ Với truy nhập hữu tuyến: Có cáp đồng và xDSL đang được sử dụng. Tuy vậy trong tương lai truyền dẫn quang DWDM, PON sẽ dần chiếm ưu thế, thị trường của xDSL và modem sẽ dần thu hẹp lại.

+ Với truy nhập vô tuyến: Có hệ thống thông tin di động GSM hoặc CDMA, truy nhập vô tuyến cố định, vệ tinh. Trong tương lại các hệ thống truy nhập không dây sẽ phát triển rất nhanh như truy nhập hồng ngoại, Bluetooth, hay WLAN.

+ Lớp truy nhập cung cấp các kết nối giữa thuê bao đầu cuối và mạng đường trục qua cổng giao tiếp thích hợp. NGN cũng cung cấp hầu hết các truy nhập chuẩn cũng như không chuẩn của các thiết bị đầu cuối như: truy nhập đa dịch vụ, điện thoại IP, máy tính PC, tổng đài nội bộ PBX…

- Lớp 2 và lớp 3:

+ Công nghệ IP sẽ làm nền cho mạng truy nhập. Thành phần thiết bị truy nhập trong NGN bao gồm:

+ Phần truy nhập gồm các thiết bị truy nhập đóng vai trò giao diện để kết nối các thiết bị đầu cuối vào mạng qua hệ thống mạng ngoại vi cáp đồng, cáp quang hoặc vô tuyến.

+ Các thiết bị truy nhập tích hợp IAD.

+ Thuê bao có thể sử dụng mọi kỹ thuật truy nhập (tương tự, số, TDM, ATM, IP,…) để truy nhập vào mạng dịch vụ NGN.



Hình 1.12: Mạng thế hệ sau và các công nghệ truy nhập

Như trong hình 1.12 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, CM, PLC

1.3 Công nghệ truy nhập 1.3.1 Phân loại

Có rất nhiều tiêu chí khác nhau để phân loại công nghệ truy nhập. Ở đây, chúng ta thực hiện phân loại theo hai tiêu chí: phân loại dựa trên băng thông và phân loại dựa trên môi trường truyền dẫn.

− Phân loại dựa trên băng thông:

• Truy nhập băng hẹp: Là truy nhập có tốc độ truy nhập < 2Mbps. Ví dụ: truy nhập bằng quay số (dial-up), công nghệ ISDN băng hẹp (N-ISDN), xDSL băng hẹp (IDSL, SDSL, ADSL lite) …

• Truy nhập băng rộng: Là truy nhập có tốc độ truy nhập > 2Mbps. Ví dụ: công nghệ xDSL, công nghệ Modem cáp (MC), công nghệ truy



nhập qua đường dây điện lực (PLC), công nghệ truy nhập quang, LMDS, Wimax, truy nhập vệ tinh …

− Phân loại dựa trên môi trường truyền dẫn:

• Công nghệ truy nhập hữu tuyến: Công nghệ modem băng tần thoại, ISDN,xDSL, Ethernet dựa

trên cáp đồng xoắn Công nghệ modem cáp CM trên mạng cáp truyền hình cáp

CATV Công nghê PLC trên mạng cáp điện. Công nghệ truy nhập quang trên mạng CATV, PLC, PSTN

• Công nghệ truy nhập vô tuyến: Chúng ta có thể nhìn nhận truy nhập vô tuyến theo quan điểm của IEEE (bảng 1.1).Theo đó căn cứ vào vùng bao phủ hệ thống thiết bị chúng ta có các mạng diện hẹp PAN với những ví dụ công nghệ như Bluetooth, Wireless USB. Các mạng diện nội hạt với điển hình là công nghệ WLAN với những chuẩn cho lớp vật lý 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n.Tiếp theo là các mạng diện rộng hơn với những cải tiến của chuấn 801.11, những mạng truy nhập vô tuyến đa kênh đa điểm, đa kênh đa điểm nội hạt (MMDS và LMDS) với xuất phát điểm là dùng để quảng bá tín hiệu truyền hình.Cuối cùng là mạng diện rộng với các thế hệ của điện thoại tế bào và cộng thêm vào đó hệ thống truy nhập sử dụng vệ tinh.

Bảng 1.1: Các công nghệ truy nhập vô tuyến

PAN “Mạng cá nhân”

LAN “Mạng nội hạt”

MAN “Mạng đô thị”

WAN “Mạng diện rộng”

Bluetooth 802.15

802.11a 802.11b 802.11g 802.11n

HiperLAN2

802.11 802.16 MMDS LMDS

2.5G/3G GSM/GPRS

CDMA/1x/3x 4G

Notebook/PC đến thiết bị/ Máy in/Bàn

phím/Điện thoại

Máy tính - máy tính và tới

internet

Truy nhập đến km cuối cùng và cố

định

Các máy cầm tay và thiết bị PDA đến

Internet

< 1 Mbps 2 đến 54+ Mpbs 22+ Mbps 10 đến 384 kbps



Đến 1Gbps

1.3.2 So sánh và đánh giá các công nghệ truy nhập

Chúng ta có thể so sánh các công nghệ truy nhập trên nhiều góc nhìn khác nhau:

• Bảng 1.2 cho chúng ta so sánh chung nhất giữa những công nghệ

• Bảng 1.3 : Đánh giá về các công nghệ truy nhập trên khía cạnh kinh tế khi triển khai

Bảng 1.2: Đánh giá chung về các công nghệ truy nhập

Băng thông Công Nghệ Tốc độ lên Tốc độ

xuống Ưu điểm Nhược điểm

Dial-up (V90) 33.6 Kb/s 56.6 Kb/s Phạm vi cung cấp rộng

Giá thành rẻ Tốc độ rất chậm

xDSL (ADSL) 1.5Mb/s 8Mb/s Tốc độ cao

Độ tin cậy cao Nhiều chuẩn khác nhau

Modem Cáp

Tối đa 10 Mb/s

Tối đa 30 Mb/s

Tốc độ cao. Giá thành rẻ. Chuẩn thông dụng.

Cấu trúc và băng tần phải chia sẻ

ISDN 128Kb/s 128Kb/s Sử dụng rộng rãi. Tương thích với DSL

Tốc độ chậm Chi phí cao Khó quản lý giám sát

Vệ tinh 33.6 Kb/s 400 Kb/s Khả năng ứng dụng rộng rãi

Tốc độ luồng lên thấp. Chi phí thiết bị cao. Độ tin cậy cha cao. ảnh hưởng do tác dụng của thời tiết

Vô tuyến di động

Tuỳ thuộc công nghệ


Có khả năng di động, triển khai dịch vụ nhanh

Nhiều chuẩn công nghệ, khó khăn khi triển khai trên diện rộng

Vôtuyến cố định



Tốc độ cao. Nhiều cấp độ ứng dụng.

Chi phí thiết bị cao. Phạm vi ứng dụng hạn chế. Phụ thuộc vào cự ly và anten

Cáp quang Lớn (cỡ Gbps)

Lớn (cỡ Gbps)

Tốc độ cao, chất lượng kết nối cao Giá thành đắt

PLC 18 Mb/s 45 Mb/s Có mặt ở khắp nơi trên đường dây điện lực Chưa có chuẩn chung



Bảng 1 .3: So sánh về giá thành các công nghệ

Công nghệ

Chi phí hệ thống Lắp đặt cáp Thuận lợi Không thuận lợi

Cáp quang Cao Cần thiết

Chất lượng cao Mạng ổn định Băng thông rộng

Chi phí quá cao Đòi hỏi phải rải cáp Khó tạo mạng con

xDSL Cao Không Băng thông rộng Khá ổn định Không cần rải cáp

Chất lượng phụ thuộc vào chất lượng đường truyền Khó tạo mạng con

Modem Cáp Trung bình Cần thiết Khá ổn định

Băng thông rộng

Chất lượng phụ thuộc vào số thuê bao Khó tạo mạng con

LMDS Cao Không Dễ dàng truy nhập mạng con Không yêu cầu cáp

Vẫn đang phát triển Chi phí cao

Wimax

Chấp nhận được Không Triển khai nhanh chóng

Thiết bị mới độ ổn định và khả năng tương thích giữa các nhà cung cấp thiết bị chưa cao

PLC Thấp Không

Dễ dàng truy cập mạng đơn giản chỉ cắm vào ổ điện Không cần lắp cáp

Chưa xác định được sự phụ thuộc số thuê bao kết nối vào mạng.

Hiện trạng và hướng phát triển

Rất nhiều tài liệu công nhận rằng xu hướng phát triển của mạng truy nhập bao gồm hai hướng cơ bản:

• Thứ nhất là cung cấp cho khách hàng băng thông gần như không hạn chế đó chính là xu hướng phát triển các công nghệ quang thụ động.

• Xu hướng thứ 2 đó là cung cấp cho người dùng kết nối mọi lúc mọi nơi với tốc độ có thể thỏa mãn những ứng dụng cơ bản đó chính là các truy nhập vô tuyến với các thế hệ từ 2 đến 4.

Phát triển của truy nhập vô tuyến hội tụ đến 4G

Để tiến tới thế hệ thứ 4 mạng truy nhập vô tuyến sẽ hội tụ lại từ hai hướng:

• Hướng 1: từ phía các hệ thống cá nhân, nội hạt, thành phố (với những đại diện điển hình WLAN và Wimax)



• Hướng 2: từ phía các hệ thống diện rộng (với các đại diện là GSM, IMT2000, WCDMA).

Kết luận chương

Nội dung của chương đã giới thiệu các quan điểm khác nhau về mạng truy nhập, những giai đoạn phát triển của mạng truy nhập cũng như phân loại mạng truy nhập theo băng thông và môi trường truyền dẫn.

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.

Bài giảng: “Mạng và các công nghệ truy nhập” Chương2: “Những kỹ thuật cơ sở”


CHƯƠNG 2: NHỮNG KỸ THUẬT CƠ SỞ TRONG CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP

Chương này giới thiệu những kỹ thuật nền tảng thường được sử dụng trong các công nghệ truy nhập như kỹ thuật giảm thiểu tác động của nhiễu, kỹ thuật đa truy nhập và bảo mật.

2.1 Kỹ thuật giảm thiểu tác động của nhiễu Trong các kỹ thuật giảm thiểu tác động của nhiễu thường được sử dụng trong các

công nghệ truy nhập, người ta thường nhắc đến những kỹ thuật mã hóa để phát hiện lỗi và sửa lỗi, kỹ thuật đan xen.

2.1.1 Kỹ thuật phát hiện lỗi và sửa lỗi

Mã hóa là một kĩ thuật được đưa vào quá trình truyền thông tin nhằm hạn chế lỗi và sửa lỗi, đảm bảo độ tin cậy của thông tin. Mã hoá có nhiều loại, có loại chỉ dò lỗi mà không sửa lỗi như mã CRC, có loại vừa dò vừa sửa lỗi gọi là mã sửa lỗi. Mã sửa lỗi hướng đi (FEC) dựa trên mã RS, thường dược sử dụng cùng với việc xen bit hoặc xen chuỗi, có thể dò và sau đó sửa chắc chắn số lỗi trong giới hạn khối dữ liệu. Đây là công cụ cơ bản được sử dụng để giải quyết lỗi đột phát dài. Tuy nhiên phần lớn các loại mã sửa lỗi chỉ được thiết kế để chống lại xung đột giữa các lỗi đột phát có độ dài khác nhau chứ không cung cấp tốc độ dữ liệu cao hơn. Tuy nhiên, với mong muốn làm sao để tăng tốc độ dữ liệu hơn nữa mà vẫn đảm bảo phát hiện và sửa lỗi xuất hiện trên đường truyền, một số kĩ thuật mã tiên tiến đã ra đời như LDPC (Low Density Parity Check), LDGM (Low-density generator codes and rate-less codes). Trong giới hạn nội dung này của chương sẽ giới thiệu tống quan về một số loại mã hoá có hiệu quả cao trong việc phát hiện lỗi và sửa lỗi như mã khối tuyến tính, mã xoắn, mã R-S và LDPC. 2.1.1.1 Mã khối tuyến tính

Mã khối tuyến tính được đặc trưng bởi (n,k). Bộ mã hóa sẽ biến đổi k số hạng thông tin thành 1 khối gồm n số hạng (n>k) (1 vector mã hóa) bao gồm 1 tập hợp các dấu mã. Khi các dấu mã chỉ có 2 giá trị 0 và 1 thì mã hóa được gọi là mã hóa nhị phân còn các số hạng thì gọi là số hạng nhị phân.

K bit thông tin tạo ra 2k dãy bit thông tin riêng biệt (một véctơ thông tin) gọi là không gian k chiều. Khối n bit cũng có thể hình thành 2n chuỗi riêng biệt và cũng gọi là không gian n chiều. Các phương pháp mã hóa sẽ biến đổi một chuỗi thông tin trong 2k chuỗi thành một chuỗi dữ liệu duy nhất trong 2n chuỗi tức là một khối mã biểu diễn ánh xạ 1-1 từ tập tin đến tập từ mã tức là ứng với một tin sẽ được mã hóa thành một từ mã tương ứng. Trong mã tuyến tính ánh xạ biến đổi là tuyến tính.

Ví dụ : Mã khối tuyến tính (6,3)



Với mã khối tuyến tính (6,3) thì ta có 2k=23=8 vector thông tin hay có 8 từ mã và có 26=64 vector trong không gian V6.Dễ dàng thấy được 8 từ mã trong bảng 1 là 1 không gian con của V6 nên 6 từ mã này chính là 1 bộ mã khối tuyến tính.

Bảng 2.1: Phép gán từ mã thành thông tin

Thông tin Từ mã

000 000000

100 110100

010 011010

110 101110

001 101001

101 011101

011 110011

111 000111

Mã khối tuyến tính bao gồm một số loại mã nổi tiếng như: mã vòng (mã Cyclic),

mã Hamming, mã Golay mở rộng, mã BCH.

Mã Cyclic Mã cyclic nhị phân là một loại mã quan trọng của mã khối tuyến tính. Mã này có

thể dễ dàng thực hiện được với các bộ ghi dịch hồi tiếp. Phương pháp tính toán có thể dễ dàng thực hiện với các bộ ghi dịch tương tự, hơn nữa với cấu trúc đại số đơn giản dẫn đến việc giải mã cũng dễ dàng thực hiện với hiệu quả cao.

Mã Hamming. Mã Hamming là 1 lớp mã đơn giản của mã khối tuyến tính có cấu trúc như sau : (n,k)=(2m-1,2m-1-m) với m=2,3…. ( 2.1) Mã này có khoảng cách tối thiểu là 3 nên có khả năng phát hiện được nhiều nhất là

2 lỗi. Quá trình giải mã Syndrom dễ dàng và phù hợp với mã Hamming. Mặc dù mã Hamming không mạnh lắm nhưng nó thuộc một loại mã hoàn hảo. Giả sử giải mã theo quyết định cứng xác suất lỗi bit có thể được tính theo công thức sau :

PB=n1 ∑

=

n

j jn

j2

pj(1-p)n-j ( 2.2)



Ở đây p là khả năng lỗi của kênh (khả năng chuyển giao qua kênh nhị phân đối xứng). Phương trình 2.1 có thể được viết dưới dạng sau :

PB=p-p(1-p)n-1 ( 2.3)

Hình 2.1: Khả năng lỗi bit của các kênh có dấu cho 1 vài loại mã khối

Hình 2.1 trên đây nêu ra xác xuất lỗi bit PB tương ứng với khả năng lỗi của kênh truyền. Với mã Hamming thì trong đồ thị với m=3,4,5 tương ứng (n,k) = (7,4), (15,11), (31,26).

Khi truyền qua kênh Gauss và sử dụng giải điều chế BPSK, ta có thể biểu diễn khả năng lỗi của kênh có dấu với các điều kiện EC/N0 như sau :

P=Q(NoEc2 ) ( 2.4)



Hình 2.2: PB với EB/N0 cho quá trình giải điều chế đồng nhất BPSK qua kênh Gauss cho 1

số loại mã khối

Ở đây EC/N0 là năng lượng dấu mã trên mật độ quang phổ nhiễu và Q(x). Để thay thế EC/N0 thành năng lượng bit thông tin trên mật độ quang phổ ta sử dụng

NoEc =(

nk )

NoEb ( 2.5)

Với mã Hamming thì phương trình trên trở thành

NoEc =(2m-1-m)/(2m-1)

NoEb ( 2.6)



So sánh bốn công thức trên ta thấy PB có thể biểu diễn dưới dạng hàm của NoEb cho

giải điều chế BPSK qua kênh Gauss. Kết quả được vẽ trong hình 2.2 cho các loại mã khối khác nhau.

Mã Golay mở rộng Mã Golay mở rộng là một trong các mã khối nhị phân hữu dụng. Mã Golay mở

rộng (24,12) được tạo ra từ mã Golay (23,2) bằng cách thêm 1 bit kiểm tra tổng vào mã này. Như thế mã Golay mở rộng sẽ có tỉ lệ 1/2 thay cho tỷ lệ 12/23 của mã Golay và khoảng cách dmin sẽ tăng từ 7 đến 8.

Mã Golay mở rộng có hiệu quả hơn nhiều so với mã Hamming. Đó là hiệu năng của hệ thống được cải thiện nhưng ngược lại thì tỉ lệ mã thấp hơn và băng thông phải mở rộng hơn. Do dmin=8 nên mã Golay mở rộng có thể sửa được 3 lỗi nhưng không sửa được hết các mẫu lỗi 4 bit (khoảng 16,7% mẫu lỗi 4 bit có thể sửa được). Giả sử tiến hành giải mã theo quyết định cứng thì xác suất lỗi bit của khả năng lỗi bit của kênh có dấu p được xác định như sau

PB= ∑

24

4

24241

jpj(1-p)24-j ( 2.7)

So sánh ba công thức trên chúng ta có thể thay thế PB với EB/N0 cho quá trình giải điều chế đồng nhất BPSK với mã Golay mở rộng. Kết quả như trong hình 2.3.

Mã BCH Mã BCH là trường hợp tổng quát của mã Hamming nhưng cho phép sửa được

nhiều lỗi hơn. Đây là một lớp mã cyclic rất tốt cung cấp sự lựa chọn lớn về độ dài của mã khối, tỉ lệ mã hóa và kích thước và khả năng sửa lỗi. Trong hình 2.2 và 2.3 ta có 2 đường cong thể hiện hiệu năng lỗi của 2 mã BCH (127,64) và (127,36) để so sánh hiệu năng của 2 mã này. 2.1.1.2 Mã xoắn

Một đặc điểm quan trọng của mã xoắn khác với mã khối là bộ mã hoá có bộ nhớ nên quá trình tạo ra n phần tử đầu ra của bộ mã hoá không những phụ thuộc vào k bit đầu vào mà còn phụ thuộc vào K-1 tập hợp k bit đầu vào trước đó.

Chúng ta có thể mô tả một bộ mã xoắn với một tập hợp của n đa thức sinh, mỗi một đa thức thay thế cho một bộ cộng modulo-2 trong n bộ. Mỗi đa thức có bậc là K – 1 hoặc nhỏ hơn và miêu tả kết nối của thanh ghi mã hoá luân phiên nhau tới bộ cộng modulo-2, hầu như một đường kết nối được mô tả như một vector. Hệ số của mỗi số hạng trong phương trình bậc K – 1 là một trong hai số 1 hoặc 0, tuỳ thuộc vào việc có một kết nối tồn tại hay không tồn tại giữa bộ thanh ghi giữa bộ thanh ghi luân phiên và bộ cộng



modulo-2 hay không. Đối với ví dụ bộ mã hoá trong hình 2.3, chúng ta có thể viết đa thức sinh g1(X) cho những kết nối ở tầng trên và g2(X) cho những kết nối ở tầng dưới như sau

g1(X) = 1 + X + X2 ( 2.8) g2(X) = 1 + X2 ( 2.9)

Hình 2.3: Bộ mã xoắn tốc độ ½, K=3

Ơ đây số hạng có bậc thấp nhất trong đa thức tương ứng tới trạng thái đầu vào của bộ mã thanh ghi, chuỗi đầu ra được tìm thấy như sau :

U(X) = m(X)g1(X) kết hợp với m(X)g2(X) ( 2.10) Trước tiên, biểu diễn một bản tin vevtor m = 101 như là một đa thức – đó là, m(X)

= 1 + X2 chúng ta sẽ lại giả sử việc sử dụng các bit 0 theo sau các bit tin tức, để làm tràn đầy bộ thanh ghi. Sau đó đa thức U(X) đầu ra, hoặc chuỗi U đầu ra, của hình 2.3 bộ mã hoá có thể tìm thấy cho bản tin m đầu vào như sau :

m(X)g1(X) = (1 + X2)(1 + X + X2) = 1 + X + X3+ X4 m(X)g2(X) = (1 + X2)(1 + X2) = 1 + X4

m(X)g1(X) = 1 + X + 0X2+ X3 + X4 m(X)g2(X) = 1 + 0X + 0X2 + 0X3 + X4

U(X) = (1,1) + (1,0)X + (0,0)X2 + (1,0)X3 + (1,1)X4 U = 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1



Biểu đồ trạng thái

Để minh hoạ tất cả các khả năng thay đổi trạng thái có thể xảy ra đối với bộ mã hoá đã đưa ra trong hinh 2.3 ta sử dụng biểu đồ trạng thái (Hình 2.4).

Chỉ có 2 sự thay đổi trạng thái xuất phát từ mỗi trạng thái, tương ứng với 2 bit đầu vào có ý nghĩa. Tiếp theo mỗi đường giữa các trạng thái được ghi từ mã nhánh đầu ra kết hợp với sự thay đổi trạng thái. Khi vẽ các đường, ta sử dụng nét liền để biểu thị bit đầu vào 0, và nét đứt cho bit 1. Chú ý rằng không thể thực hiện được sự chuyển trạng thái đơn từ 1 trạng thái đã đưa ra tới 1 trạng thái tuỳ ý. Với 1 chuỗi dịch chuyển 1 bit vào mỗi thời điểm bit, có thể có 2 sự thay đổi trạng thái mà thanh ghi có thể tạo ra tại mỗi thời điểm bit. Ví dụ nếu trạng thái bộ mã hoá biểu diễn là 00, trạng thái kế tiếp chỉ có khả năng chuyển tới 00 hoặc 10.

Hình 2.4: Biêu đô trang thai bô ma xoăn (tô c đô 1/2; K=3)

Sơ đồ cây

Mặc dù biểu đồ trạng thái đã mô tả đầy đủ đặc điểm của bộ mã hoá, nhưng nó không cho phép ta theo dõi được các chuyển đổi trạng thái của bộ mã hóa theo thời gian. Biểu đồ cây bổ sung thêm trục thời gian vào biểu đồ trạng thái. Biểu đồ cây ứng với bộ tạo mã xoắn trong hình 2.3 được thể hiện ở hình 2.5.



Hình 2.5: Biểu đồ cây của bộ mã hoá ( tỉ lệ 1/2, K = 3)

Tại mỗi bit đầu vào liên tiếp theo thời gian thì phương thức mã hoá được mô tả bằng biểu đồ từ trái sang phải, mỗi nhánh cây mô tả cho một nhánh từ mã đầu ra. Quy luật nhánh để tìm chuỗi từ mã như sau : nếu bit đầu vào là một bit 0, nhánh từ mã kết hợp của nó được tìm thấy bằng cách di chuyển tới nhánh kế tiếp bên phải gần nhất hướng từ dưới lên. Nếu đầu vào là một bit 1, nhánh từ mã của nó được tìm thấy bằng cách di



chuyển tới nhánh kế tiếp bên phải gần nhất hướng từ trên xuống. Giả sử rằng trạng thái ban đầu của bộ mã hoá đều là 0, biểu đồ cây chỉ ra rằng nếu như bit đầu tiên đầu vào là 0, nhánh từ mã ra sẽ là 00 và nếu bit đầu tiên đầu vào là 1, nhánh từ mã đầu ra sẽ là 11. Tương tự như vậy, nếu bit đầu tiên đầu vào là 1 và bit thứ hai là 0, nhánh từ mã thứ hai sẽ là 10, hoặc nếu bit đầu tiên đầu vào là 1 và bit thứ hai cũng là 1, nhánh từ mã thứ hai sẽ là 01. Tiếp theo quy luật này chúng ta có thể nhìn thấy dãy đầu vào 11011 chỉ ra theo đường nét đậm vẽ trên biểu đồ cây trong hình 2.5. Hướng đi này tương ứng với dãy từ mã đầu ra 1101010001.

Biểu đồ lưới

Quan sát biểu đồ cây hình 2.5 của ví dụ này, cấu trúc của chính nó được lặp lại ở thời điểm t4 sau nhánh thứ 3 (tổng quát, cấu trúc cây sẽ lặp lại sau K nhánh, ở đây K là độ dài giới hạn). Chúng ta gán nhãn cho mỗi node trong cây như hình 2.5 tương ứng với 4 trạng thái trong bộ ghi dịch như sau : a = 00, b = 10, c = 01, d = 11. Nhánh đầu tiên trong cấu trúc cây, ở thời điểm t1, đưa ra một cặp node được dán nhãn a và b. Tại mỗi nhánh kế tiếp thì số node sẽ được gấp đôi lên. Như nhánh thứ 2, tại thời điểm t2, có 4 node được dán nhãn a, b, c, d. Sau 3 nhánh, có tất cả tổng cộng 8 node : 2 node mang nhãn a, 2 node mang nhãn b, 2 node mang nhãn c, 2 node mang nhãn d. Chúng ta có thể thấy rằng tất cả các nhánh bắt nguồn từ 2 node có trạng thái như nhau thì sẽ sinh ra dãy từ mã giống nhau, do đó nửa trên và nửa dưới của cây là giống nhau. Ta xét hình 2.4, khi bit thứ 4 đi vào bộ mã hoá theo bên trái, bit vào đầu tiên sẽ đi ra theo bên phải và không ảnh hưởng tới nhánh từ mã lối ra nữa. Do đó, dãy vào 100xy... và 000xy... , ở đây bit bên trái sẽ là bit đầu tiên, cho ra 2 nhánh từ mã giống nhau sau nhánh thứ (K = 3). Điều này có nghĩa là bất kì 2 node nào có trạng thái giống nhau ở cùng một thời điểm thì có thể kết hợp lại với nhau, vì từ tất cả những hướng đi tiếp theo sẽ cho ra kết quả đồng nhất. Nếu chúng ta làm như này đối với cấu trúc cây của hình 2.5, chúng ta sẽ nhận được biểu đồ khác, gọi là biểu đồ lưới. Biểu đồ lưới cung cấp cho chúng ta đầy đủ về mô tả một bộ mã hoá hơn biểu đồ cây. Biểu đồ lưới cho bộ mã xoắn của hình 2.4 được chỉ ra trong hình 2.7. Khi vẽ biểu đồ lưới, chúng ta quy ước rằng trong biểu đồ trạng thái một đường liền nét biểu diễn đầu ra sinh ra bởi một bit đầu vào là 0, và một đường đứt biểu diễn đầu ra sinh bởi một bit đầu vào là 1. Các node lưới đặc trưng cho các trạng thái của bộ mã. Dòng các node đầu tiên tương ứng với trạng thái a = 00, dòng node thứ 2 và các dòng tiếp theo tương ứng với trạng thái b = 10, c = 01, và d = 11. Ở mỗi một thời điểm, lưới cần đến 2K – 1 node tương ứng với 2K -1 trạng thái có thể của bộ mã hóa. Lưới trong ví dụ trên có cấu trúc tuần hoàn cố định sau khi đạt chiều sâu là 3 ( tại thời điểm t4 ).



Hình 2.6: Biểu đồ lưới bộ mã hoá ( tốc độ 1/2, K = 3 )

Chú thích :

Trong trường hợp tổng quát, cấu trúc lưới tuần hoàn cố định sau khi đạt độ sâu là K. Tại điểm này và các điểm sau đó, mỗi một trạng thái có thể được đưa vào từ 1 trong 2 trạng thái trước đó. Trong hai nhánh đầu ra, một nhánh sẽ tương với đầu vào là bit 0 và nhánh còn lại sẽ tương với đầu vào là bit 1. Trên hình 2.7 nhánh từ mã đầu ra sẽ tương ứng với trạng thái chuyển tiếp xuất hiện trên nhãn các nhánh lưới. Một khoảng thời gian của một cấu trúc lưới mã hóa dạng đầy đủ là để xác định mã. Có thể coi một dãy dấu mã là một hàm của thời gian. Trạng thái của bộ mã hóa xoắn được miêu tả bởi nội dung chứa trong phạm vi K – 1 thanh ghi bộ mã hoá tính từ bên phải. Trong một số sách mô tả trạng thái là nội dung chứa trong K – 1 thanh ghi bộ mã hoá tính từ bên trái. Vậy mô tả theo cách nào là đúng? Trong cả hai hướng đều đúng. Mỗi sự chuyển tiếp là sự bắt đầu một trạng thái và kết thúc một trạng thái. K – 1 trạng thái bên phải diễn tả trạng thái bắt đầu của lối vào hiện thời, nó cũng diễn tả trong K – 1 trạng thái bên trái ( giả sử một bộ mã tốc độ 1/n ). K – 1 trạng thái phía bên trái biểu diễn cho trạng thái kết thúc sự chuyển tiếp đó. Một dãy dấu mã được đặc trưng bởi N nhánh ( biểu diễn N bit dữ liệu ) chiếm giữ N khoảng thời gian và kết hợp với một trạng thái riêng tại mỗi thời điểm trong N + 1 thời điểm ( từ lúc bắt đầu đến lúc kết thúc ). Theo cách đó thì chúng ta đưa ra những bit ở thời điểm t1, t2, ..., tN, qui ước được sử dụng ở đây là bit hiện thời được đặt ở ngoài cùng bên trái ( không phải trên một đường nối tới trạng thái đó ) và K – 1 trạng thái phía bên phải

bit đầu vào 1

bit đầu vào 0



bắt đầu đều trong trạng thái 0. Chúng ta coi thời gian kết thúc của sự chuyển tiếp sau cùng là thời điểm kết thúc và gọi nó là tN+1.

Khả năng sửa lỗi của mã xoắn

Chúng ta nhận thấy rằng khả năng sửa lỗi t, thể hiện số lỗi kí tự mã, với sự giải mã theo khả năng giống nhất, có thể được sửa trong độ dài mã khối (df). Từ phương trình

−=

21fd

t ( 2.11)

chúng ta thấy rằng mã này có thể sửa được t lỗi trong khoảng 1 vài chiều dài hạn chế, với sự giải mã theo khả năng giống nhất, từ “1 vài” ở đây là từ 3 đến 5. Độ dài chính xác phụ thuộc vào các lối được phân bố như thế nào. Với 1 mã riêng và mẫu lỗi, độ dài có thể được giới hạn bằng cách sử dụng các phương pháp hàm truyền đạt.

2.1.1.3 Mã Reed Solomon (RS) Mã RS cung cấp khả năng sửa lỗi mạnh với một vài bít phụ tương ứng. Được giới

thiệu vào năm 1960 bởi Reed và Solomon, mã RS được sử dụng rộng rãi trong DSL để sửa lỗi. Mã RS là lớp con của mã được phát triển bởi Hocquenghem, Bose, và Chaudhuri, bây giờ được gọi là mã BCH, cho mã mà đa thức chung không có hệ số nhị phân. Như đối với mã BCH, đa thức chung của mã RS là: g(X) = LCM(m0(X), m1(X), m2(X), … , m2t-1(X)), ( 2.12)

Với mi(x) là đa thức đơn vị nhỏ nhất, như nghiệm và LCM có nghĩa là “bội số chung nhỏ nhất”. α là phần tử nguyên thủy ở trường GF(q), q = m2 . Qua GF(q) có thể định nghĩa mi(X) = (X + iα ) với đơn vị 1. bởi vậy,

( ) ( ) ( ) ( )1210 ......)( −++⋅+⋅+= rXXXXXg ααααα , ( 2.13) Với hệ số của g(X) là trong trường GF(q). Đối với mã RS:

• Khoảng cách nhỏ nhất, dmin = r +1

• Số kí hiệu dư q-ary, n – k = r

• Độ dài khối, n = q – 1

• Khả năng sửa lỗi t = 2/r .

Bởi vậy, mã này có thể sửa được lỗi t, q- ary. Ứng dụng phổ biến nhất của mã RS là q = 82 có nghĩa là mã có thể sửa lên tới t octets trong khối có độ dài 255. Mã RS là loại sửa lôi hướng đi, có nghĩa mã có thể sửa lỗi mà không cần truyền lại dữ liệu. Ví dụ, mã RS sửa lỗi đơn được đưa ra:



( )( )( )( ) xXxX

XXXXXg

+⋅++=

+⋅++=

++=

11

)(

2

112

10

αα

αα

( 2.14)

Khi α = x, và trong trường hợp này X là trong GF(q). Ví dụ phép nhân hệ số ( 11 +α ) được định nghĩa bởi đa thức sử dụng cấu trúc trường GF(q). Trong nhiều hệ thống DSL sử dụng mã RS, ( ) 12348 ++++= xxxxxp thì được sử dụng cho cấu trúc trường GF(256) và α = 000000102 = 216. Bộ mã vòng được sử dụng để mã hóa CRC cũng được sử dụng để mã hóa mã RS. Trong trường hợp này, phép nhân và phép cộng qua GF(q) được thay thế bở GF(2) như với giải mã nhị phân.

Hình 2.7: Mã hóa vòng cho mã hệ thống với k kí hiệu thông tin và r kí hiệu dư. Phép cộng

và phép nhân thực hiện trong trường Galois.

Kích thước khối n của mã RS có thể được làm ngắn từ q – 1 trong khi duy trì cùng khả năng sửa lỗi. Xem xét tất cả từ mã mà kí hiệu bậc cao là zero. Điều này thiết lập từ mã dạng mã con tuyến tính của mã ban đầu. Do giới hạn thiết lập phù hợp chỉ cho các từ mã này và do dò bậc cao là zeros, mã được làm ngắn với kích thước từ mã n – l kí hiệu và k – l kí hiệu thông tin được thực hiện.

Thông thường, mã RS được sửa với việc chèn để sửa lỗi đột phát cụm. Trên đường truyền, nếu xảy ra lỗi cụm, lỗi sẽ được phân bố qua nhiều từ mã. Nếu dữ liệu được sắp xếp lại hiệu quả thì mỗi từ mã chỉ có số lỗi nhỏ, mã sẽ sửa được lỗi. Đối với hệ thống DSL hiện nay, mã RS chỉ được sử dụng trong ADSL và VDSL. 2.1.1.4 Mã Turbo

Mã turbo, ban đầu được mô tả vào năm 1993, trong đó đầu ra bộ mã hóa thu được do mã hóa thông tin đồng thời chuỗi thanh ghi trong cấu trúc song song như hình 2.8 dưới đây.



Mã xoắn 1 hoạt động theo hướng thông tin dãy, dù vậy, mã xoắn 2 được cung cấp với phiên bản đan xen của thông tin dãy. Đan xen có vai trò là chìa khóa cho hiệu năng của kế hoạch mã turbo cũng như kích thước và tác động đến hiệu năng. Một phần quan trọng khác là trong thực tế mã hóa đan xen cần cho dạng đệ qui. Trong trường hợp này, hiệu năng tăng với bộ đan xen kích thước K, có thể được gọi là “độ lợi đan xen” .

Hình 2.8: Chuỗi song song của hai mã xoắn

Hình 2.10 chỉ ra sơ đồ khối của hệ thống truyền phát mà kết hợp cả mã hóa và giải mã cho mã hóa turbo. Ở đây, mã hóa đan xen với tốc độ ½ mã đã được giả thiết để dễ hiểu. Dù vậy, các tốc độ mã khác cũng được sử dụng, hai loại mã hóa không được giống hệt nhau. Cả hai phương pháp mã hóa đệ qui đều ở dạng hệ thống. Đối với mỗi bit hệ thống 5

nx , được trình bày ở dạng lưỡng cực 5nx = 2dn – 1, với dn chỉ rõ bit thông tin được

mã hóa tại thời gian n, hai bit chẵn lẻ pnx ,1 và p

nx ,2 dược tạo ra do mã hóa. Nếu bit hệ thống

được phát theo cả bit chẵn lẻ, mã tốc độ 1/3 sẽ được thu. Giả thiết rằng các lỗ được ứng dụng để dãy bit chẵn lẻ vì vậy, tốc độ mã tăng (dãy bit chẵn lẻ p

nx được trình bày ở dạng lưỡng cực). Ví dụ, nếu các bit khác được dò ở mỗi dãy bit chẵn lẻ, mã có tốc độ ½ sẽ được thu.

Tại máy thu, tín hiệu đầu ra kênh được chỉ rõ bởi sn

sn

sn vxy += và p

npn

pn vxy += , với

snv và p

nv biểu diễn mẫu quá trình đo nhiễu Gaussian bằng 0 với biến 2σ . Quá trình giải mã turbo tín hiệu đầu ra kênh và thiết lập phát nd

) của bit được phát. Do kĩ thuật dò được

biết tại máy thu, giải mã có thể đạt được ngoài hiểu biết về dò bit chẵn lẻ.



Hình 2.9: Hệ thống truyền dẫn bao gồm chuỗi song song của hai mã RSC và kênh

AWGN, và bộ giải mã turbo.

2.1.1.5 Mã LDPC

Mã nhị phân LDPC đã được biết từ sớm (1960) nhưng hiệu năng của phép tính gần đúng dung lượng chỉ được khám phá ra ở thập kỉ trước. Việc nghiên cứu mở rộng hoạt động của luồng giúp người quản trị mạng xác định cấu trúc của mã cũng như hiểu được giới hạn lí thuyết của mã. Đoạn này trình bày giới thiệu về mã LDPC và mô tả thuật toán chung nhất được sử dụng để giải mã.

Mã tuyến tính hệ nhi phân (N, K) thiết lập vec tơ nhị phân độ dài N, được gọi là các từ mã thỏa mãn phương trình kiểm tra chẵn lẻ M ≥ (N - K). Độ dài vectơ thông tin được chỉ rõ bởi K A⋅ phương trình kiểm tra chẵn lẻ có thể dược trình bày như vectơ nhị phân độ dài N mà “1” trong n vị trí, 1 ≤ n ≤ N, chú ý rằng kí hiệu từ mã thứ n phải thỏa mãn kiểm tra chẵn lẻ. Sau đó, việc thiết lập M bít kiểm tra chẵn lẻ được trình bày vởi M N× ma trận kiểm tra chẵn lẻ H A⋅ “1” trong vị trí thứ (m, n) chỉ ra bit kiểm tra chẵn lẻ thứ m bao gồm kí tự thứ n của từ mã, hay tương đương, mà kí tự từ mã , tham gia bit kiểm tra chẵn lẻ thứ m. Đồ thị ban đầu gợi ý trình bày ma trận kiểm tra chẵn lẻ H như trục tọa độ hai chiều với hai loại nút: kí tự N hay nút sẵn dùng mà tương đương với kí tự từ mã và node kiểm tra M mà tương đương với kiểm tra chẵn lẻ được trình bày bởi hàng của ma trận H. Kết nối của trục tọa độ hai chiều được gọi là đồ thị Tanner, H là ma trận ánh xạ; ví dụ, mỗi “1” ở vị trí thứ (m, n), đồ thị có đỉnh kểm tra kết nối node m với kí tự node n.

Mã LDPC nhị phân (N, K) là mã khối tuyến tính được mô tả bởi tích M × N ma trận kiểm tra chãn lẻ H; ..., H có mật độ thấp/1s. Mỗi kí tự được kiểm tra bởi một số ít các bit kiểm tra chẵn lẻ, mỗi kiểm tra chẵn lẻ chiếm một số lượng nhỏ symbol. Mã LDPC được gọi là (ds, dc)- theo qui tắc, tương đương với đồ thị song phương, mọi node symbol



được kết nối tới node kiểm tra ds và mọi node kiểm tra được kết nói tới nodes symbol dc; cách khác, nó được gọi là mã LDPC bất qui tắc. Hình 3.10 chỉ ra ví dụ về đồ thị Tanner của mã LDPC có qui tắc (ds = 3, dc = 4) của khối độ dài N = 12 có phương trình kiểm tra chẵn lẻ M = 9. Vì vậy ma trận kiểm tra chẵn lẻ của mã LDPC có qui tắc chứa ds trong mỗi cột và dc trong mỗi hàng. Ngược lại, số trong mỗi cột thì tách biệt với số trong mỗi hàng, có thể mở rộng cho mã LDPC bất qui tắc. Mặc dù đạt hiệu năng tốt với mã LDPC có qui tắc, cải tiến hiệu năng mã bất qui tắc cũng như tạo lớp của mã này gần đạt dung lượng thực tế.

Hình 2.10: Ví dụ về đồ thị tanner chuẩn (ds = 3, dc = 4). Hình tròn biểu diễn node kí hiệu,

và hình vuông biểu diễn node kiểm tra chẵn lẻ.



Đồ thị trình bày mã LDPC rất tốt nhưng nó không chỉ giúp chúng ta hiểu cấu trúc kiểm tra chẵn lẻ, mà quan trọng hơn, nó là một công cụ mạnh giúp chúng ta tiếp cận phương pháp giải mã. Các bước của kĩ thuật giải mã là ứng dụng nội mạng theo nguyên tắc Bayes tại mỗi node và trao đổi kết quả hay bản tin, với node “hàng xóm”. Hai loại bản tin có sự trao đổi: có thể từ các node kí hiệu đến các node kiểm tra và có thể từ các node kiểm tra đến các node kí hiệu. Bản tin từ node kí hiệu n đến node kiểm tra m “belief ” node kí hiệu thứ n trên giá trị kí hiệu n dưa trên tất cả kiểm tra chẵn lẻ bao gồm n, trừ m. Tương tự, bản tin từ node kiểm tra m đến node kí hiệu n là “belief” vào node kiểm tra thứ m trên giá trị của kí hiệu n dựa trên tất cả kí hiệu nó kiểm tra, trừ n. Tiếp cận giải mã message-passing bên ngoài theo lí thuyết dưới dạng thuật toán, dẫn đến thuật toán truyền belief (BP). M(n) chỉ rõ tập hợp node kiểm tra được kết nối tới node kí hiệu n, …, vị trí của 1s trong cột thứ n của ma trận kiểm tra chẵn lẻ H. N(m) chỉ rõ tập hợp các node symbol mà phương trình kiểm tra chẵn lẻ thứ m, …. Vị trí của 1s trong hàng thứ m của H. hơn nữa, N(m)/n trình bày sự thiết lập N(m), bao gồm node kí hiệu thứ n, và tương tự, M(n)/m trình bày sự thiết lập M(n) bao gồm node kiểm tra thứ m. Thông thường, đưa qn→m(0) và qn→m(1) chỉ rõ bản tin mà node kí hiệu n gửi để kiểm tra node m, chỉ rõ khả năng của kí hiệu n bằng 0 hay 1, thông thường dựa trên việc kiểm tra bao gồm n trừ m. Tương tự, rm→n(0) và rm→n(1) chỉ rõ bản tin mà node kiểm tra thứ m gửi cho node kí hiệu thứ n, phải chỉ rõ khả năng của kí hiệu n là 0 hay 1, dựa trên kí hiệu được kiểm tra bởi m trừ n. Cuối cùng, y =[y1, y2, …, yN] chỉ rõ từ nhận được đúng với từ được phát x = [x1, x2, …, xN].

Trong miền xác suất, đầu vào thuật giải truyền là xác suất sau(APPs) p(xn = 0/yn) và p(xn = 1/yn), được tính toán dựa vào việc thống kê kênh. Sau đó giải thuật BP được tổng kết như sau:

Ban đầu: mỗi node kí hiệu n được thiết kế APPs qn→m(0) = P(xn = 0/yn) và qn→m(1) = P(xn = 1/yn), mà được gửi từ node kiểm tra như bản tin ban đầu cho tất cả m.

Bước (i) (cập nhập node kiểm tra): đối với mỗi m, n∈N(n), tính toán cho i = 0,1:

( ) ( )

( )( ) ∑ ∏

∑=

=⊕∈′′ ∈′′→′→

′ ixnmNnnx nmNnnmnnm

n

xqir,: /

( 2.15)

Với ∑ ′⊕ nx chỉ phép cộng loại trừ- OR của tổng x n′ .

Bước (ii) (cập nhập node symbol):đối với mỗi n, m∈M(n), tính toán cho i = 0, 1:



( ) ( ) ( )( )

∏∈

→→→ ==nMm

nmnnmnmn iryixPiq /µ ( 2.16)

Với hằng số mn→µ được chọn từ phương trình qn(0) +qn(1) = 1. đối với mỗi n, tính toán xác suất “pseudo-posterior” cho i = 0, 1.

Với hằng số nµ được chọn từ phương trình ( ) ( ) .110 =+ →→ mnmn qq

Bước (iii) (quyết định): [ ]NxxxX ))))...,, ,21= vì vậy 0=nx) nếu qn(0) ≥ 0.5 và

1=nx) nếu qn(0) ≤ 0.5. nếu 0=THx) , sau đó tạm dừng thuật toán với X)

như đầu ra giải mã; nói cách khác đi đến bước (i). Nếu thuật toán không dừng lại trong giới hạn giá trị lớn nhất của các số lặp lại, sau đó báo không thể giải mã.

Bởi vì cập nhập node kiểm tra ở bước (i) tính tổng kết quả của xác suất, thuật BP cũng được gọi là thuật toán “sum-product”.

2.1.2 Kỹ thuật đan xen

Mục đích của việc thêm bộ đan xen vào trong máy phát và bộ giải đan xen ở phía máy thu là tách các lỗi cụm xảy ra trong hai hoặc nhiều từ mã nhằm làm giảm số lỗi trong bất kỳ một từ mã nào để có thể xác định chính xác từ mã trong quá trình giải mã (thông thường người ta sử dụng một nửa số byte dư thừa để đưa vào trong mã hoá).

Hình 2.11: Bộ đan xen xoắn tam giác.

Hai tham số quan trọng cho một bộ đan xen là số lượng byte của mỗi từ mã (gọi là N) và độ sâu đan xen (gọi là D). Độ sâu đan xen sẽ xác định khoảng cách nhỏ nhất giữa



hai byte liền kề nhau trong một từ mã như vậy D càng lớn thì tỉ lệ lỗi trong một từ mã càng nhỏ.

Bộ đan xen xoắn thường được sử dụng trong hệ thống xDSL. Bộ đan xen loại này thuận lợi hơn nhiều so với các bộ đan xen khối truyền thống do nếu có cùng N và D chúng yêu cầu bộ nhớ ít hơn một nửa ( so với 4ND) và trễ từ đầu này đến đầu kia cũng giảm đi một nửa ( N(D-1) so với 2ND)). Tuy nhiên có một bất lợi nhỏ là D và N phải khác nhau.

Hình 2.11 mô tả một bộ đan xen xoắn tam giác. Độ sâu đan xen D=NM+1 (để N và D không giống nhau), bộ nhớ (N-1)NM=(N-1)(D-1). Thông thường trong các bộ đan xen xoắn tam giác N và D độc lập với nhau và quy luật đan xen cũng như nhau: với mỗi N byte của một từ mã, byte Bi với i đi từ 0 đến N-1 bị trễ đi i x (D-1).

Hình 2.12: Ma trận đan xen với N=7 và D=4.

Như vậy các byte đầu tiên và thứ hai của từ mã (tương ứng với chỉ số 0 và 1 sẽ trễ đi tương ứng là 0 và (D-1) và khoảng cách tách biệt nhỏ nhất là D. Bộ đan xen khối thực hiện ma trận NxD sẽ viết vào theo cột và đọc ra theo hàng. Bộ đan xen xoắn tiết kiệm bộ nhớ hơn do nó chỉ sử dụng một ma trận tại mỗi đầu cuối: viết vào một vị trí và đọc ra cũng từ vị trí đó với sự hoán đổi luân phiên. Hình 2.12 chỉ ra một ví dụ với N=7 và D=4 (N lẻ và D là luỹ thừa của 2 theo yêu cầu của T1.413).

Đọc vào đan xen Viết ra giải đan xen

Viết ra đan xen Đọc vào giải đan xen



Việc giải đan xen là sự đấu chéo của đan xen với hàng thay thế cho cột và cột thay thế cho hàng. Trễ giữa các byte thay đổi từ byte này đến byte kia nhưng tổng trễ là không đổi.

Ví dụ, tín hiệu ADSL luồng xuống thông thường có các tham số như sau: Tốc độ dữ liệu 6.4 Mbit/s Tốc độ ký hiệu 4.0 kBaud Bit/ký hiệu 1600 Byte/ký hiệu 200 Byte dư thừa FEC 16 (mào đầu 8%) Khả năng sửa chữa lỗi 8 byte/ký hiệu

Với một hệ thống có các tham số như trên khi gặp một xung nhiễu lớn làm sai lạc toàn bộ 200 byte của một ký hiệu, để có thể sửa chữa được lỗi 200 byte này cần có một nhân tố tách biệt ít nhất là 200/8=25. Như vậy lựa chọn D=32 là hợp lý nhất. Khi đó trễ đầu cuối đến đầu cuối cho một cặp đan xen và giải đan xen sẽ là 32x200=6400 byte, tại tốc độ 800 kbyte/s sẽ là 8 ms.

2.2 Kỹ thuật đa truy nhập

Phần này dưới thiệu tổng quan về các kỹ thuật đa truy nhập cơ bản như CSMA, FDMA, TDMA, CDMA, SDMA và các kỹ thuật đa truy nhập lai ghép như OFDMA, IDMA. Đây là những kỹ thuật đa truy nhập được sử dụng trong các công nghệ truy nhập hiện nay.

2.2.1. Đa truy nhập dự đoán sóng mang CSMA

CSMA (Carrier Sense Multiple Access) là giao thức điều khiển truy nhập phương tiện có một node để xác nhận sự vắng mặt của lưu lượng khác trước khi truyền dẫn trên một môi trường vật lí chia sẻ như là một luồng điện hay một dải phổ điện từ.

CS thực tế có thể hiểu là một thiết bị phát theo dõi một sóng mang trước khi gửi. Điều đó có nghĩa là, cố gắng để phát hiện ra sự có mặt của một tín hiệu mã hóa từ các trạm khác trước khi thử truyền. Nếu một sóng mang được nhận ra, node sẽ đợi cho quá trình đang truyền kết thúc trước khi bắt đầu truyền chính nó.

MA có nghĩa là nhiều node gửi và nhận trên cùng một môi trường. Phát bởi một node và thu bởi tất cả các node khác qua một môi trường

Xung đột (Collision) : Kết quả của việc Truyền bởi nhiều node tại cùng một thời điểm là xảy ra xung đột. Nhiễu đa truyền dẫn cùng với mỗi node truyền sẽ làm xuyên nhiễu tất cả các node và phía thu không nhận được sự chồng lẫn tín hiệu thu được từ các node truyền khác. Vấn đề là không thể ngăn chặn toàn bộ xung đột trong mạng CSMA. Trong CSMA thuần túy, dự đoán sóng mang chỉ sử dụng để tránh xung đột. Nếu hai node



cố gắng để gửi một khung tại cùng một thời điểm, không node nào nhận ra sóng mang bởi vậy cả hai bắt đầu phát. Các thiết bị phát không nhận ra các xung đột, bởi vậy mà truyền toàn bộ khung (vì vậy đã phá hoại băng tần sử dụng ). Các thiết bị thu không thể phân biệt xung đột giữa chúng và các nguồn lỗi khác của khung, bởi vậy khôi phục lại sự xung đột nhờ vào khả năng của các node truyền để nhận biết các lỗi khung và đưa ra thủ tục khôi phục lỗi.

CSMA có nhiều loại: CSMA/CA, CSMA/CD và CSMA/BA. Mỗi một phương pháp đều có ưu nhược điểm riêng.

CSMA/CA (carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance): Mỗi node phải thông báo cho các node biết mục đích truyền dẫn của mình. Khi các node khác nhận được thông báo thì thông tin được truyền đi. Sự xắp xếp này nhằm để ngăn chặn xung đột bởi vì tất cả các node đã nhận biết được về sự truyền dẫn trước khi nó xuất hiện.

Tuy nhiên, xung đột vẫn có thể xảy ra và không nhận ra được bởi vậy mà kết quả cũng giống như CSMA thuần túy.

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detection): Các node đang gửi có thể nhận biết khi một xung đột xuất hiện và dừng truyền đi ngay lập tức và chờ một khoảng thời gian trước khi truyền lại. Điều này đem lại hiệu quả sử dụng nhiều hơn trường hợp mà băng tần truyền khung không được nhận biết trước. Tuy nhiên, nó không thể kết hợp cùng với tất cả các phương tiện và đòi hỏi nhiều điện.

CSMA/BA (Carrier Sense Multiple Access/Bitwise Arbitration): tất cả các node trên bus được phân chia một thứ tự xác định hoặc một mã ưu tiên. Khi xảy ra xung đột, một trong các node thử gửi tại cùng một thời điểm dựa vào độ ưu tiên để truyền theo mã ưu tiên hoặc số thứ tự đã xác định của nó.

Ngoài ra còn có công nghệ mới hơn được gọi là Carrier Sense Multiple Access/ Collision Prevention

Sử dụng giao thức này các trạm hoàn toàn có quyền truyền dữ liệu trên mạng với số lượng nhiều hay ít và một cách ngẫu nhiên hoặc bất kì khi nào có nhu cầu truyền dữ liệu ở mỗi trạm. Mỗi trạm sẽ kiểm tra tuyến và chỉ khi nào tuyến ở trạng thái rỗi thì mới truyền đi.

Với phương pháp CSMA, thỉnh thoảng sẽ có hơn một trạm đồng thời truyền dữ liệu và tạo ra sự xung đột (conllision) làm cho dữ liệu thu được ở các trạm bị sai lệch. Để tránh sự tranh chấp này mỗi trạm đều phải phát hiện được sự xung đột dữ liệu. Trạm phát phải kiểm tra Bus trong khi gửi dữ liệu để xác nhận rằng tín hiệu trên Bus thật sự đúng, như vậy mới có thể phát hiện được bất kỳ xung đột nào có thể xẩy ra.

Khi phát hiện có một sự xung đột, lập tức trạm phát sẽ gửi đi một mẫu làm nhiễu (Jamming) đã định trước để báo cho tất cả các trạm là có sự xung đột xẩy ra và chúng sẽ



bỏ qua gói dữ liệu này. Sau đó trạm phát sẽ trì hoãn một khoảng thời gian ngẫu nhiên trước khi phát lại dữ liệu.

Ưu điểm của CSMA/CP là đơn giản, mềm dẻo, hiệu quả truyền thông tin cao khi lưu lượng thông tin của mạng thấp và có tính đột biến. Việc thêm vào hay dịch chuyển các trạm trên tuyến không ảnh hưởng đến các thủ tục của giao thức. Điểm bất lợi của CSMA/CP là hiệu suất của tuyến giảm xuống nhanh chóng khi phải tải quá nhiều thông tin.

2.2.2. Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA.

FDMA (Frequency Division Multiple Access ) là kỹ thuật đa truy nhập mà trong đó mỗi kênh được cấp phát một tần số cố định. Độ rộng băng tần cấp phát cho hệ thống B MHz được chia thành n băng con, mỗi băng tần con được ấn định cho một kênh riêng có độ rộng băng tần là B/n MHz. Trong dạng đa truy nhập này các máy đầu cuối phát liên tục một số sóng mang đồng thời trên các tần số khác nhau. Cần đảm bảo các khoảng bảo vệ giữa từng kênh bị sóng mang chiếm để phòng ngừa sự không hoàn thiện của các bộ lọc và các bộ giao động.

Để đảm bảo thông tin song công tín hiệu phát thu của một máy thuê bao cần phải hoặc được phát ở hai tần số khác nhau hay ở cùng một tần số nhưng khoảng thời gian phát khác nhau.

Phương pháp thứ nhất được gọi là ghép song công phân chia theo tần số (FDMA/FDD), phương pháp này băng tần dành cho hệ thống được chia thành hai nửa băng tần: nửa băng tần thấp và nửa băng tần cao. Các cặp tần số ở nửa băng tần thấp và nửa băng tần cao có cùng chỉ số được gọi là cặp tần số thu phát hay song công, một tần số sử dụng cho máy phát và một tần số sử dụng cho máy thu của cùng một kênh. Khoảng cách gần nhất giữa 2 tần số trong cùng một nửa băng tần được gọi là khoảng cách giữa hai

kênh lân cận ( x∆ ). Khoảng cách giữa hai tần số đường xuống và đường lên là y∆ . Phương pháp thứ hai gọi là ghép song công theo thời gian (FDMA/TDD). Trong

phương pháp này cả máy phát và máy thu cùng sử dụng một tần số (nhưng phân chia theo thời gian) khi này băng tần chỉ là một và mỗi kênh có thể chọn một tần số bất kì trong băng tần.

Phương pháp FDMA có ưu điểm là ít nhậy cảm với sự phân tán thời gian, không cần đồng bộ và không xảy ra trễ do không cần xử lí tín hiệu vì vậy giảm trễ hồi âm. Tuy nhiên nó có nhược điểm là mỗi sóng mang tần số vô tuyến chỉ truyền được một Erlang vì thể các trạm gốc cần cung cấp N Erlang thì cần N bộ thu phát cho mỗi trạm ngoài ra cũng cần phải kết hợp tần số vô tuyến cho phương pháp này.



2.2.3 Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA.

TDMA (Time Division Multiple Access) là phương pháp truyền tín hiệu đi ở cùng một tần số nhưng trong các khoảng thời gian khác nhau. Quá trình truyền thông tin này được thực hiện dưới dạng cụm. Nghĩa là máy phát của trạm gốc nhận thông tin ở luồng cơ

số hai liên tục có tốc độ bit R b từ giao tiếp người sử dụng. Thông tin này phải được lưu trữ ở các bộ nhớ đệm và được ghép thêm thông tin điều khiển bổ xung để tạo thành một cụm bao gồm thông tin của người sử dụng và thông tin điều khiển bổ xung. Sau đó cụm

được đặt vào khe thời gian T b tương ứng ở bộ ghép khung TDMA. Giữa các cụm có thể có các khoảng trống để tránh việc chồng lấn các cụm lên nhau khi đồng bộ không được tốt. Ở phía thu, máy thu xác định khởi đầu của mỗi cụm bằng cách phát hiện từ duy nhất, sau đó lấy ra lưu lượng dành cho mình từ khung TDMA.

Có hai phương thức truy nhập trong TDMA là : TDMA/FDD và TDMA/TDD. TDMA/TDD: Trong phương pháp này cả hai đường lên và đường xuống đều sử

dụng chung một tần số nhưng khe thời gian phát và thu được phát đi ở các khoảng thời gian khác nhau.

TDMA/FDD: Trong phương pháp này một cặp tần số song công sử dụng cho phía thu và phái phát.

So với FDMA, TDMA cho phép tiết kiệm tần số và thiết bị thu phát hơn. Tuy nhiên ở nhiều hệ thống nếu chỉ sử dụng một cặp tần số thì không đủ đảm bảo dung lượng của mạng và đòi hỏi phải đồng bộ tốt và thiết bị phức tạp hơn FDMA khi cần dung lượng truyền dẫn cao.

2.2.4 Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA

CDMA (Code Division Multiple Access) là phương thức đa truy nhập mà ở đó mỗi kênh được cung cấp một cặp tần số và một mã duy nhất. Có hai phương thức trong CDMA, đó là CDMA/ FDD (ghép song công theo tần số) và CDMA/TDD (ghép song công phân chia theo tần số )

CDMA/FDD: Hệ thống này làm việc ở hai băng tần với hai sóng mang: một cho đường lên và một cho đường xuống. Trên mỗi cặp sóng mang này số thể đồng thời M người sử dụng truy nhập vào mạng trên cơ sở được trải phổ bằng M chuỗi trực giao khác nhau. Mỗi cặp sóng mang này được gọi là một kênh CDMA.

CDMA/TDD: TDD chỉ sử dụng một sóng mang cho truyền dẫn song công nhưng thu phát ở thời điểm khác nhau.

Từ hình 2.13 ta thấy một kênh CDMA bao gồm một tần số và tám mã trực giao.

Mỗi kênh do một mã trực giao tạo nên bao gồm mỗi khung TDMA có độ dài T F và được chia thành 15 khe thời gian (TS).



Hình 2.13: TDD- CDMA.

CDMA có nhiều ưu hơn các phương pháp đa truy nhập FDMA và TDMA: Cho dung lượng cao hơn, khả năng chống nhiễu, bảo mật thông tin tốt hơn, dễ dàng áp dụng cho các hệ thống đòi hỏi cung cấp linh hoạt kênh cho từng người sử dụng và quy hoạch mạng cũng đơn giản hơn .

Tuy nhiên nó không tránh khỏi các nhược điểm: đồng bộ phức tạp hơn, cần nhiều mạch điện tử xử lí số, mạng chỉ cho hiệu suất sử dụng cao khi nhiều người sử dụng một tần số.

2.2.5 Đa truy nhập phân chia theo không gian SDMA

Đa truy nhập phân chia theo không gian SDMA (Space Division Multiple Access) được sử dụng ở tất cả các hệ thống thông tin vô tuyến tổ ong: cả ở hệ thống tương tự và hệ thống số. Các hệ thống thông tin vô tuyến tổ ong cho phép đa truy nhập đến một kênh vô tuyến chung (hay tập các kênh ) trên cơ sở ô. Các hệ thống thông tin vô tuyến tổ ong là minh hoạ cụ thể nhất của SDMA. Yếu tố hạn chế đối với kiểu SDMA này là hệ thống tái sử dụng tần số. Tái sử dụng tần số là khái niệm chủ yếu ở vô tuyến tổ ong, trong đó nhiều người sử dụng chia sẻ đồng thời cùng một tần số. Các người sử dụng này phải đủ cách xa để giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh. Tập các tần số trong cùng một ô có thể được lặp lại ở các ô khác trong hệ thống nếu đảm bảo đủ khoảng cách giữa các ô sử dụng cùng tần số để ngăn chặn nhiễu giao thoa đồng kênh.

Có rất nhiều sơ đồ SDMA trong các hệ thống tổ ong hiện nay: ô mini, ô micro, ô phân đoạn, ô dù che và các anten thông minh. Đây là các phương pháp phân chia không gian trong đó các máy di động làm việc với độ phân giải không gian cao hơn và vì vậy rút

Năng lượng

Mã 1-8

Khung có 15 khe giới hạn

Thời gian

Tần số

TDD-CDMA



ngắn khoảng cách giữa các người sử dụng mà không vi phạm các quy định về nhiễu đồng kênh. 2.2.6 Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA

Hình 2.14: Kỹ thuật đa truy nhập OFDMA

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) là phương pháp ghép kênh phân chia theo tần số trực giao mà nguyên lí của nó là tổng băng thông được chia thành nhiều băng con với các sóng mang con trực giao và truyền đồng thời các sóng mang này, vì thế có thể giảm ảnh hưởng của trễ đa đường và chuyển đổi kênh fading chọn lọc thành kênh fading phẳng. Việc chia băng thông thành nhiều băng con với các sóng mang con dẫn đến giảm độ rộng băng con trong miền tần số và vì thể tăng độ dài kí hiệu. Số sóng mang con càng lớn thì độ dài kí hiệu càng lớn, điều này còn có nghĩa là độ rộng băng tín hiệu nhỏ hơn độ rộng băng nhất quán của kênh.

Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA (Orthogonal Frequence Division Multiple Access ) được xây dựng dựa trên nguyên lí OFDM. Trong OFDMA mỗi người sử dụng được cấp phát một số sóng mang con ( kênh tần số ) trong tổng số sóng mang con khả dụng của hệ thống. Về mặt này ta thấy OFDMA giống như FDMA, tuy nhiên nhờ sử dụng các sóng mang con trực giao với nhau nên mật độ phổ công suất của các kênh sóng mang con này có thể chồng lấn lên nhau mà không gây nhiễu cho

Tiết kiệm độ rộng băng tần

Tần số

Tần số

Kĩ thuật FDMA thông thường

Kĩ thuật OFDMA



nhau. Vì vậy ta không cần đoạn băng bảo vệ giữa các kênh và nhờ đó tăng được dung lượng hệ thống OFDMA so với FDMA.

2.2.7 Đa truy nhập phân chia theo đan xen IDMA

Đa truy nhập phân chia theo đan xen IDMA (Interleave Division Multiple Access) là 1 kĩ thuật dựa vào các đan xen khác nhau để tách báo hiệu từ những người sử dụng khác nhau trong 1 hệ thống truyền thông trải phổ đa người sử dụng. Hệ thống IDMA sử dụng các đan xen phát sinh ngẫu nhiên và độc lập, với các đan xen này hệ thống IDMA thực hiện tương tự nhưng tốt hơn so với hệ thống CDMA.

Điều kiện để thực hiện thành công cho kĩ thuật IDMA là thiết bị phát và thu phải đan xen giống nhau.

Đối với chèn ngẫu nhiên thì toàn bộ ma trận đan xen phải được phát tới phía thu. Mục tiêu đưa ra là xây dựng nên các đan xen không ngẫu nhiên cho IDMA sao cho tốt như các đan xen ngẫu nhiên, vì vậy có hai tiêu chuẩn thiết kế thoả mãn điều này:

• Cách thứ nhất: Phía phát và thu có thể gửi cho nhau một số lượng nhỏ bít giữa các bít khác để chèn và sau đó thì phát đi.

• Cách thứ hai : chèn nhưng không xảy ra va chạm. Các loại đan xen:

• Các đan xen trực giao: Dựa trên một chuỗi các bít nhị phân trực giao (tạo ra chuỗi trực giao bằng cách lấy các số thuộc khoảng từ 1 đến 64)

• Đan xen giả ngẫu nhiên: là một loại khác của đan xen không trực giao dựa trên đặc tính tương quan thấp của chuỗi PN

• Đan xen xếp chồng: Là một loại khác của đan xen không trực giao bằng cách sử dụng các chuyển đổi mức của một đan xen đơn.

Bằng cách sử dụng các đan xen trên, hệ thống IDMA hỗ trợ cho nhiều người sử dụng hơn so với hệ thống CDMA thông thường. 2.3 Bảo mật

Bảo mật cho mạng thông tin là yêu cầu cao nhất trong các mạng truyền thông và mạng máy tính, do vậy đã có một ngành khoa học chuyên nghiên cứu về các phương pháp đảm bảo tính bí mật của việc truyền dữ liệu qua mạng - còn được gọi là mật mã. Chúng ta cần phân biệt sự khác nhau giữa mật mã (Cryptography) với mã hóa (coding). Mật mã là phương pháp chuyển đổi theo dạng ký tự-ký tự (character) hoặc bit-bit mà không cần quan tâm đến cấu trúc tự nhiên gốc của bản tin, trong khi đó việc mã hóa là việc thay một từ (word) bằng một từ khác hoặc một ký hiệu khác.

Một bản tin gốc ban đầu (plaintext) cần được mật mã hóa sẽ được chuyển đổi bằng một hàm được tham số hóa bằng một khóa. Tại đầu ra của quá trình mật mã hóa, ta sẽ có



bản tin được mật mã hóa (ciphertext), tiếp đó bản tin này sẽ được truyền đi. Chúng ta có thể giả thiết rằng các kẻ xâm nhập (intruder) có thể nghe hoặc sao chép chính xác toàn bộ bản tin được mật mã hóa. Tuy nhiên chúng không thể dễ dàng giải được mật mã của bản tin này do sự giải mã có được bằng cách kết hợp Ciphertext với khóa để tái tạo lại plaintext gốc như hình 2.15.

Hình 2.15: Quá trình mã hóa và giải mã

Như vậy, hai mục tiêu quan trọng của các phương pháp bảo mật là ngăn chặn sự đánh cắp thông tin và đảm bảo tính toàn vẹn của bản tin. Có rất nhiều phương pháp bảo mật khác nhau, tuy nhiên chúng đều dựa trên một số phương pháp bảo mật cơ bản sau: mã hóa, xác thực, điều khiển truy nhập và một số phương pháp khác. Các phương pháp này có liên quan và hỗ trợ lẫn nhau trong quá trình bảo mật để tạo nên một hệ thống bảo mật tối ưu và đáng tin cậy.

Chỉ có những người dùng được xác thực mới có khả năng truy cập vào mạng. Các phương thức mã hoá được áp dụng trong quá trình truyền các dữ liệu cũng như

hỗ trợ cho quá trình xác thực. Bảo mật các thông tin và cảnh báo nguy cơ bảo mật bằng hệ thống IDS và IPS. Phần tiếp sau đây sẽ giới thiệu một số phương pháp bảo mật cơ bản.

2.3.1 Giao thức mật mã hóa khóa bí mật

Giao thức này còn được gọi là mật mã hóa đối xứng hoặc giao thức mật mã hóa đơn khóa, là một chế độ bảo mật khá phổ biến. Nhìn chung giao thức sẽ bao gồm một thuật toán mật mã hóa, một khóa và một thuật toán giải mật mã. Hai thuật toán tiêu biểu cho giao thức này là các thuật toán DES (Data Encryption Standard: Tiêu chuẩn mã hóa dữ liệu) và AES (Advanced Encryption Standard: Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến).



Trong các thuật toán này, một khóa bảo mật sẽ được sử dụng chung giữa phần thu và phần phát và khóa này sẽ được cấp tại các điểm thu và phát. Thuật toán mã hóa tạo ra một khóa khác ở bất kỳ thời điểm nào dành cho một loại truyền dẫn nào đó. Việc thay đổi khóa diễn ra ở phía đầu ra của thuật toán. Ở phía thu, các thông tin được mật mã có thể được chuyển lại nguyên dạng dữ liệu gốc bằng cách sử dụng thuật toán giải mật mã và sử dụng lại khóa ở phần mật mã hóa. Tính chất bảo mật của thuật toán mật mã tùy thuộc vào mức độ bảo mật của khóa chứ không phụ thuộc vào tính bảo mật của thuật toán mật mã hóa. Do vậy thuật toán không cần phải giữ bí mật, chỉ có khóa mới cần được bảo mật. Thuật toán này được phân loại theo các dạng mã hoá khối và mã hoá dòng.

Trong mật mã học, mã hóa khối hoạt động trên những khối thông tin có độ dài xác định với những chuyển đổi xác định. Chẳng hạn một thuật toán mã hóa khối có thể xử lý khối 128 bit đầu vào và biến nó thành khối 128 bit ở đầu ra. Quá trình chuyển đổi còn sử dụng thêm một tham số nữa: khóa bí mật để cá biệt hóa quá trình. Việc giải mã cũng diễn ra tương tự: xử lý khối mã hóa 128 bit cùng với khóa để trả về khối 128 bit bản rõ ban đầu. Các ví dụ điển hình của mã hóa khối như là: DES, triple DES (3DES), AES và Blowfish.

Phân biệt với mã hóa khối là mã hóa dòng. Mã hóa dòng làm việc trên từng bit của dòng dữ liệu và quá trình biến đổi thay đổi theo quá trình mã hóa. Mã hóa chuỗi biến đổi một khóa thành một “keystream” ngẫu nhiên (điển hình là 8 bit), sau đó kết hợp với plaintext để mã hóa nó. Mã hóa chuỗi được dùng nhiều hơn so với mã hóa khối. Các ví dụ về mã hóa chuỗi như là: RC4 (được sử dụng trong 802.11).

Nếu cùng một khóa được sử dụng cho cả hai quá trình mã hóa và giải mã thì các khóa này được gọi là “symmetric” (đối xứng). Còn nếu các khóa khác nhau được sử dụng thì quá trình này được hiểu như là “asymmetrric”(bất đối xứng). Các khóa Asymmetric được sử dụng nhiều trong các PKI, nơi mà một khóa là “public” (công cộng) và các cái còn lại là “private”(cá nhân). Khóa private không chỉ để dùng để giải mã data mà nó còn được dùng để ký (mã hóa) các message digest dùng để bảo đảm tính toàn vẹn của dữ liệu.

Giải thuật mã hóa đối xứng có ưu điểm là nhanh hơn mã hóa bất đối xứng rất nhiều (1000 lần). Nhược điểm của mã hóa đối xứng chính là nó không cho biết được tính xác thực cũng như sự toàn vẹn của dữ liệu và nó cũng bất tiện ở chỗ là khóa bí mật để mã hóa và giải mã cần phải được trao đổi riêng qua các phương tiện khác chứ không thể gởi đi cùng data được.

2.3.2 Giao thức mật mã hóa khóa công cộng

Việc giới thiệu giao thức mật mã hóa khóa công cộng đã mang đến một cải cách lớn trong ngành khoa học mật mã. Giao thức này cung cấp một phương pháp rất linh hoạt trong việc trao đổi khóa. Trong chế độ mật mã khóa công cộng thì mỗi cặp thu/phát sử



dụng các khóa khác nhau. Chế độ này còn được gọi là chế độ không đối xứng (asymmetric) hoặc hai khóa.

Thuật toán khóa công công dựa trên các hàm toán học nhiều hơn các phép thay thế và hoán vị, cho dù sự bảo mật của bất kỳ sơ đồ mật mã nào đều phụ thuộc rất lớn vào chiều dài của từ khóa và việc tính toán liên quan tới việc phá (break) một bản tin đã được mật mã. Có một số giao thức khóa công cộng khá phổ biến, đó là: Giao thức Rivert, Shamir, Aldeman (RSA) và Giao thức chuyển đổi khóa Diffie-Hillman.

Trong phương pháp mật mã khóa công cộng, một trong hai khóa có thể sử dụng cho mật mã hóa và cái còn lại sử dụng cho giải mật mã. Sẽ không thể tính toán để xác định khóa giải mật mã chỉ dành cho thuật toán và khóa mật mã. Mỗi hệ thống sẽ sử dụng phương pháp mật mã này để tạo ra một cặp khóa có thể sử dụng cho việc mật mã hóa và giải mật mã của một bản tin. Mỗi hệ thống sẽ công bố khóa mật mã hóa của nó.

Tuy nhiên khóa còn lại sẽ được giữ bí mật. Nếu A muốn gửi một bản tin cho B, A sẽ mật mã hóa bằng cách sử dụng khóa công cộng của B. Tại phía thu, B sẽ giải mật mã nó với khóa bảo mật của B. Không người nào khác có thể giải mật mã được bản tin này do chỉ có B mới biết khóa bảo mật của nó. Theo cách này mật mã hóa theo khóa cộng cộng có thể đảm bảo được tính bảo mật của việc truyền thông tin nội bộ của nó cho tới khi nào mà hệ thống vẫn điều khiển được khóa bảo mật của nó. Tuy nhiên giao thức này phải tính toán nhiều hơn cũng như phức tạp hơn giao thức mật mã hóa khóa bảo mật.

2.3.3 Xác thực

Kỹ thuật xác thực được sử dụng để kiểm tra nhận dạng. Bản tin xác thực sẽ kiểm tra tính xác thực của nội dung bản tin và phía gửi bản tin. Nội dung bản tin được xác thực thông qua việc thực thi một hàm băm (hash function) và mật mã hóa kết quả của phần tóm tắt của bản tin (message digest). Việc kiểm tra tính xác thực của phía gửi có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một chữ ký số.

Một kỹ thuật chung dành cho việc xác thực một bản tin là sử dụng một hàm băm, nó sẽ được sử dụng để tạo ra một "dấu vân tay (fingerprint)" của một bản tin. Giá trị băm được thêm vào cuối bản tin trước khi truyền đi. Phía thu tính toán lại giá trị băm từ bản tin thu được và so sánh nó với giá trị băm mà nó thu được. Nếu hai giá trị băm này giống nhau thì bản tin sẽ không bị thay đổi trong quá trình truyền. Khi mà hàm băm đã được sử dụng cho một bản tin gọi là bản tin m thì kết quả sẽ có một tóm tắt bản tin được gọi là h(m). Hàm băm có các tính chất sau:

• Không giống như thuật toán mật mã hóa, thuật toán xác thực không yêu cầu cần có tính thuận nghịch (reversible).

• Cho một tóm tắt h(m), sẽ không thể tính toán được để tìm ra m.



• Sẽ không thể tính toán để tìm được hai bản tin khác nhau m1 và m2 có h(m1) = h(m2).

Xác thực cho bản tin có thể được thực hiện theo hai cách. Trong cách thứ nhất, như minh họa trên hình 2.16 (a), một hàm băm được sử dụng đối với một bản tin, tiếp đó là một quá trình mật mã hóa sẽ được thực hiện, do vậy phần tóm tắt của bản tin cũng được mật mã hóa theo cách này. Ở bước này mật mã hóa có thể là khóa công cộng hoặc khóa bảo mật. Việc xác thực cho bản tin trong phương pháp này chỉ được đảm bảo nếu phía thu (User 2) và phát (User 1) cùng dùng chung khóa mật mã hóa. Tại phía thu phải giải mật mã phần tóm tắt bản tin mà nó thu được, tiếp đó sẽ so sánh nó với giá trị mà nó đã tính để đánh giá tính toàn vẹn của bản tin.

Hình 2.16: Xác thực bản tin: (a) Kết hợp với mật mã hóa (b) dựa trên hàm băm HMAC

Trong cách thứ hai, như minh họa trong hình 2.17 (b), không cần mật mã hóa trong quá trình xác thực bản tin. Phương pháp này giả thiết rằng cả hai phía thu và phát cùng dùng chung khóa bảo mật. Do vậy, tại phía thu việc so sánh được thực hiện giữa giá trị thu được h(m) và giá trị mà nó tính toán. Kỹ thuật này phổ biến hơn trong việc bảo mật của IP (Internet Protocol).

Ví dụ trong WiMAX mã được sử dụng để xác thực bản tin xem bản tin có đảm bảo tính toàn vẹn hay không là AES và HMAC (Hash-based Message Authentication Code - mã xác thực bản tin dựa trên hàm băm) dựa trên MD5 (Message Digest 5) và thuật toán SHA (Secure Hash Algorithm).



2.3.4 Chữ ký số

Chữ ký số là một trong những phần quan trọng nhất của bảo mật. Cũng giống như chữ ký của các cá nhân trên văn bản, một chữ ký số trên một bản tin cũng yêu cầu cần xác thực chính xác của người gửi đi. Chữ ký số phải luôn coi là duy nhất cho mỗi thực thể và được sử dụng như là phương tiện để nhận dạng người gửi. Chữ ký điện tử không đơn giản như đối với chữ ký trên giấy.

Phương pháp kỹ thuật cho cung cấp cho việc xác thực người gửi được tiến hành thông qua mật mã (cryptography). Một số phương pháp mật mã đã được phát triển. Phổ biến nhất là thuật toán RSA-thuật toán được sử dụng cho cả việc mật mã hóa và chữ ký số. Khi sử dụng RSA thì bản tin sẽ được mật mã hóa với khóa bảo mật của bên phát. Do vậy toàn bộ bản tin sẽ phục vụ như là một chữ ký số. Điều này có nghĩa là phía thu có thể giải mật mã nó bằng cách sử dụng khóa công cộng.

Kết luận chương:

Nội dung của chương đã giới thiệu những kiến thức chung nhất của các kỹ thuật nền tảng, thường được sử dụng trong các công nghệ truy nhập. Những kiến thức này sẽ là tiền đề cho những tìm hiểu sâu hơn về các công nghệ truy nhập, sẽ được đề cập tiếp trong chương sau.

Bài giảng: “Mạng và các công nghệ truy nhập” Chương 3: “Các công nghệ truy nhập”


CHƯƠNG 3: CÁC CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP Chương này trình bày chi tiết đặc điểm của từng công nghệ truy nhập theo phân

loại dựa trên môi trường truyền dẫn: đầu tiên là các công nghệ truy nhập hữu tuyến bao gồm các công nghệ truy nhập dựa trên môi trường truyền dẫn cáp đồng xoắn đôi, cáp điện lực, cáp đồng trục, cáp quang sau đó là các công nghệ truy nhập vô tuyến với công nghệ điển hình được trình bày đó là WIFI và WIMAX.

3.1 Công nghệ truy nhập truyền thống 3.1.1 Modem băng tần thoại

Ra đời vào những năm 50 của thế kỷ trước, trải qua một thời kỳ dài phát triển, cho đến nay, công nghệ modem băng tần thoại tuy không còn được sử dụng nhiều như trước nhưng nó vẫn được coi là một công cụ liên lạc tốc độ thấp.

Các giai đoạn phát triển của modem băng tần thoại có thể được liệt kê ngắn gọn như sau:

− Thập kỷ 1950 Northern Telecom, Western Electric dùng modem cho mục đích nội bộ.

− 1964: V.21 của CCITT (200 bit/s và 300bit/s –FSK).

− 1975: FCC cho phép sử dụng modem và fax qua PSTN.

− 1984: v.22bis QAM – 16 trạng thái

− v.32bis dùng mã trellis đạt 14 400 bit/s.

− 1996: V.34 33 600 bit/s.

− Modem 56 Kbit/s: Us robotics (3com) – X2 của Ti Rockwell/Lucent – K56flex 1998: ITU-T v.90

Các chuẩn ITU-T cho modem băng tần thoại

Tiêu chuẩn quốc tế của modem bắt đầu từ thập kỷ 60 thế kỷ trước. Năm 1964 tiêu chuẩn modem đầu tiên của CCITT là V.21 xác định đặc tính của modem FSK tốc độ 200 bit/s sau đó là 300 bit/s. Kỹ thuật điều chế đã thay đổi sang QAM 4 trạng thái vào năm 1968 và 16 trạng thái vào năm 1984 bởi V.22bis... Dựa vào bảng 3.1 dưới đây chúng ta có thể thấy cùng với sự ra đời của các loại hình modem với tốc độ truyền dẫn (như liệt kê ở trên) là các chuẩn tương ứng của ITU-T.



Bảng 3.1: Các chuẩn modem băng tần thoại

Chuẩn (ITU-T) Tốc độ (US/DS) - b/s

V.21 300 / 300

V.22 bis 2400 / 2400

V.32 9600 / 9600

V.32 bis 14400 / 14400

V.FC 28800 / 28800

V.34 33600 / 33600

V.90 (X2, K65Flex) 33600 / 56000

V.92 48000/ 56000

Đấu nối qua mạng điện thoại Công nghệ modem băng tần thoại ra đời vào thời điểm mạng điện thoại lúc bấy giờ là mạng thoại tương tự (hình 3.1). Tốc độ modem cao nhất đạt được trên nền mạng thoại tương tự là 33600 bit/s và thực hiện 10 bit trên mỗi tín hiệu.

Hình 3.1: Đấu nối modem qua mạng điện thoại tương tự Khi các cuộc đàm thoại được điện thoại được số hoá, các tổng đài lắp một bộ mã

hoá chuyển tín hiệu tương tự thành tín hiệu số lấy mẫu tín hiệu thoại 8000 lần mỗi giây và



dùng 8 bít đễ mã hoá giá trị của mẫu. Ở đầu kia của kết nối diễn ra quá trình ngược lại và một tín hiệu xấp xỉ gần với tín hiệu ban đầu được tái tạo. Tuy nhiên, quá trình mã hoá lại sản sinh ra một loại nhiễu khác đó là nhiễu lượng tử. Khi thực hiện lượng tử hoá, các biên độ tương tự có thể nằm giữa hai mức lượng tử kế tiếp trong 256 mức lượng tử khác nhau có được từ lượng tử hoá 8 bít và bộ mã hoá chọn mức lượng tử gần hơn. Ở đầu thu, mức tín hiệu tương tự được tái tạo sẽ không phải là mức tín hiệu ban đầu mà khác hơn một chút nên tạo ra nhiễu. Với mục đích truyền thoại thì sự khác biệt này là không đáng kể nhưng với modem thì là một vấn đề lớn.

Hình 3.2: Đấu nối modem qua mạng điện thoại số Nhiễu lượng tử là do quá trình mã hoá PCM. Nếu bỏ qua được giai đoạn mã hoá

PCM thì có thể thoát khỏi giới hạn Shannon. Nếu ta bố trí dữ liệu số chỉ được qua bộ giải mã trên mạng điện thoại thì dữ liệu sẽ được chuyển thành tín hiệu 256 mức phát ra từ bộ biến đổi số sang tương tự của bộ giải mã PCM. Modem sẽ chuyển sang tìm kiếm các mức lượng tử hoá này vốn đã được tiêu chuẩn hoá. Trên thực tế một vài nơi ở Hoa Kỳ chỉ sử dụng 128 mức lượng tử hoá vì hệ thống ghép kênh điện thoại số T1 ở Bắc Mỹ sử dụng bít có trọng số thấp nhất trong 8 bít để giám sát kênh và báo hiệu. Để có thể sử dụng modem tại mọi nơi thì thay vì 64 Kb/s tốc độ modem là 56 Kb/s dù hầu hết các nơi trên thế giới đều dùng cả 8 bít cho mã hoá dữ liệu PCM. Hơn nữa do tín hiệu chỉ truyền từ bộ giải mã PCM ở mạch giao tiếp thuê bao của tổng đài đến thuê bao nên có rất ít nhiễu và kết quả là tỷ số tín hiệu trên nhiễu rất cao trên các đường truyền 56 Kb/s. Để giải quyết vấn đề này, người ta loại bỏ quá trình mã hoá PCM và đưa thẳng dữ liệu số đến bộ giải mã. Điều này đòi hỏi kết nối từ nguồn dữ liệu (các ISP chẳng hạn) đến bộ giải mã phải toàn bộ là số.



Modem 56 Kb/s có thể vượt qua giới hạn Shannon bằng cách phân biệt 2 chiều thu phát của người sử dụng tốc độ vẫn là 33,6 Kb/s. Còn ở chiều thu tốc độ chỉ đạt tới 56 Kb/s khi ISP( Internet service proivider: nhà cung cấp dịch vụ internet) của họ và các tổng đài của PSTN phối hợp để tránh bộ lọc PCM ở mạch giao tiếp thuê bao của tổng đài bằng các đường truyền số T1 (1544 Kb/s) hay E1 ( 2048 Kb/s). Như vậy khi 2 người sử dụng dùng 2 modem 56 Kb/s truyền số liệu điểm nối điểm thì tốc độ không thể nào đạt được 56 Kb/s mà chỉ đạt được tốc độ dữ liệu song công đối xứng là 33,6 Kb/s. 3.1.2 ISDN

ISDN (Integrated Service Digital Network) là mạng (số) đa dịch vụ. ISDN lần đầu tiên được CCITT đề cập đến trong một khuyến nghị của mình vào năm 1977. Nguyên lý của ISDN là cung cấp các dịch vụ thoại và số liệu chung trên một đường dây thuê bao kỹ thuật số. Dùng ISDN ở tốc độ giao tiếp cơ sở (BRI: Basic Rate Interface) cho phép truyền dữ liệu và thoại trên 2 kênh B (Binary channel) 64 Kb/s và 1 kênh D (Digital channel) 16 Kb/s. Mỗi đường dây ISDN ở BRI có thể bố trí tối đa 8 thiết bị đầu cuối và cùng một lúc có thể thực hiện được nhiều cuộc gọi khác nhau. Dùng ISDN cho phép khách hàng sử dụng các dịch vụ mới như dịch vụ khẩn cấp ( báo trộm, báo cháy,...), dịch vụ ghi số điện -nước –gas, dịch vụ quay số trực tiếp vào tổng đài nội bộ, dịch vụ địa chỉ phụ....Các thiết bị cũ của mạng điện thoại PSTN vẫn dùng được với ISDN qua một bộ thích ứng đầu cuối TA ( Terminal Adaptor). (hình 3.3)

Hình 3.3: Mô hình tham chiếu ISDN

Các loại kênh ISDN:

− Kênh B (64kb/s): kênh dữ liệu, tải chuyển mạch kênh hoặc chuyển mạch gói, có thể mang tải không cần chuyển mạch (các kết nối bán cố định xuyên qua tổng đài).

− Kênh D (16 hoặc 64 kb/s): Kênh báo hiệu, chỉ hỗ trợ chế độ truyền gói, thông lượng còn dư của kênh D có thể để truyền dữ liệu dạng gói tốc độ thấp.

TE1

TATE2

NT2 NT1 LE

RR SS TT UU

Phía ngư?i s? d?ng Phía m?ng

TE1

TATE2

NT2 NT1 LE

RR SS TT UU

Phía ngư?i s? d?ng Phía m?ngPhía người sử dụng Phía mạng



− Kênh H (nx64kb/s): Dùng cho các ứng dụng yêu cầu băng thông lớn. H0 = 384 kb/s (=6B) H10 = 1472 kb/s (=23B) H11 = 1536 kb/s (=24B) H12 = 1920 kb/s (=30B).

− Kênh n x 64 kb/s: tốc độ bằng n kênh B với n = 2 ¸ 24, để đáp ứng tốc độ theo yêu cầu, dùng cho các kết nối giữa các thiết bị thích ứng băng rộng.

− Kênh BRI: 2B + D = 144 kb/s.

− Kênh PRI:

23 B + D (24 B) ≈ 1,5 Mb/s. (T1) - Bắc Mỹ

31 B + D (32B) ≈ 2 Mb/s. (E1) – Châu Âu 3.1.3 Giao diện V5.x 3.1.3.1 Khái niệm

Giao diện V5.x là giao diện giữa mạng truy nhập và tổng đài chủ dùng để hỗ trợ tổng đài (hay các node cung cấp dịch vụ) cung cấp các dịch vụ viễn thông băng hẹp và tăng bán kính phục vụ của tổng đài (hình 3.4).

Hình 3.4: Giao diện V5.x V5.x quy định các giao thức thuộc lớp vật lý, lớp liên kết dữ liệu và lớp mạng để

kết nối tổng đài và thuê bao thông qua mạng truy nhập. V5.x có cấu trúc của một giao diện mở nhằm đáp ứng yêu cầu của khách hàng truy nhập vào mạng PSTN, ISDN, Internet, mạng riêng.

LE

M¹ch M¹ch thuthuª ª baobao

GhÐpGhÐp kªnhkªnh


TËpTËp trungtrung ®−®−êngêng d©yd©y…..

V5.2V5.2 (1-16 E1)

V5.1V5.1(1E1)

Analoge

BRI

Analoge

BRI,PRI

Tho¹i,

ISDN/BRA

LE


GhÐpGhÐp kªnhkªnh


TËpTËp trungtrung ®−®−êngêng d©yd©y…..

V5.2V5.2 (1-16 E1)

V5.1V5.1(1E1)

Analoge

BRI

Analoge

BRI,PRI

Tho¹i,

ISDN/BRA

Tho¹i,

ISDN/BRA,PRA



Giao diện V5.x không hạn chế bất kỳ một công nghệ hoặc phương tiện truy nhập nào, nó có khả năng được ứng dụng trong nhiều phương thức truy nhập thuê bao như DLC, RLC, PON. Đây là một chuẩn quốc tế có xu hướng được nhiều nhà sản xuất quốc tế tuân thủ do hiệu quả kết nối giữa các điểm cung cấp dịch vụ và mạng truy nhập.

Độ phức tạp của giao diện V5.x là do phải đáp ứng nhiều yêu cầu cơ bản riêng rẽ. Để giảm độ phức tạp trong chừng mực có thể thì cần thiết phải xoá bỏ các chức năng không cần thiết. Điều này đã trở thành mối quan tâm chính đối với các tổ chức biên soạn tiêu chuẩn. Một kết quả của việc trên là các âm báo hiệu được truyền qua giao diện V5.x một cách trong suốt, còn việc tạo ra và nhận biết chúng là trách nhiệm của tổng đài chủ chứ không phải của mạng truy nhập. 3.1.3.2 Phân loại

Giao diện V5.x gồm hai chuẩn V5.1 và V5.2. Việc sử dụng các giao diện V5.1 và V5.2 sẽ được lựa chọn tuỳ theo yêu cầu thực tế. Hiện nay, V5.x được quy định khá chi tiết do các tổ chức tiêu chuẩn trên thế giới biên soạn.

− ITU-T: G.964 - tiêu chuẩn V5.1 (ban hành 6/1994). G.965 - tiêu chuẩn V5.2 (ban hành 3/1995).

− Châu Âu: ETSI 300-324-1 -> chuẩn V5.1 (ban hành 1/1994) ETSI 300-347-1 -> chuẩn V5.2 (ban hành 11/1994)

− Việt Nam: TCN 68-184:1999 về V5.1 TCN 68-185:1999 về V5.2

(Do tổng cục Bưu điện Việt Nam ban hành 17/11/1999)

Giao diện V5.1

Giao diện V5.1 chỉ có 1 luồng E1 2048 Kb/s, có 30 khe thời gian cho 30 thuê bao điện thoại tương tự hoặc 15 thuê bao ISDN tốc độ 2B + D hoặc kết hợp 2 loại nhưng không vượt quá 30 kênh B. Kết nối mà V5.1 cung cấp bao gồm: kênh thoại analog, kênh thuê riêng số hoặc analog, kênh thuê bao ISDN tốc độ cơ bản. Các khe thời gian dành cho mỗi thuê bao là cố định, được ấn định trước khi lắp đặt.

Giao diện V5.2

Kết nối mà V5.2 cung cấp bao gồm: kênh thoại analog, kênh thuê riêng số hoặc analog, kênh thuê bao ISDN tốc độ cơ bản và sơ cấp. Bảng dưới đây đưa ra sự so sánh giữa giao diện V5.1 và V5.2 theo một số đặc tính như dịch vụ cung cấp, dung lượng kết nối…vv.

Giao diện V5.2 có khả năng cung cấp tối đa tới 16 luồng E1 2048 Kb/s. Mỗi luồng có 31 khe thời gian, trong đó có 2 luồng tuỳ theo khe thời gian 16 làm chức năng hoạt



động hay dự phòng mà tạo ra luồng sơ cấp hay thứ cấp. Các khe thời gian 16 của các luồng khác cũng có thể dùng làm kênh B nên các luồng còn lại có thể có đến 31 kênh B. Giao diện V5.2 cũng hỗ trợ sự kết hợp của các thuê bao PSTN, ISDN và thuê kênh với số lượng theo hệ số tập trung đã được thiết kế trước để tránh hiện tượng nghẽn mạch.

Giao diện V5.2 bao gồm toàn bộ các chức năng của giao diện V5.1, ngoài ra V5.2 còn có khả năng ấn định linh hoạt khe thời gian cho bất kỳ một cổng khách hàng nào khi gọi đi hay tiếp nhận cuộc gọi. Việc sắp xếp các kênh tải tại các cổng khách hàng vào các khe thời gian tải trên giao diện V5.2 được điều khiển bởi giao thức kết nối kênh tải. Các khe thời gian tải được phân chia cho các cổng khách hàng một cách linh hoạt theo yêu cầu.

Bảng 3.2: Một số đặc tính chính của giao diện V5.1 và giao diện V5.2

Đặc tính V5.1 V5.2

Dịch vụ POTS, kênh thuê riêng số hoặc analog, thuê bao ISDN tốc độ cơ bản (2B+D)

Giống V5.1 và thêm dịch vụ ISDN tốc độ sơ cấp (30B + D)

Dung lượng 1 x E1

(30 thuê bao POTS)

(1 – 16) x E1

(~ 4000 thuê bao POTS)

Cấp phát khe thời gian

Cố định Động

Ghép kênh/tập trung thuê bao

Ghép kênh Tập trung thuê bao

Giao thức điều khiển cuộc gọi

Có Có

Điều khiển giao diện

Có Có

Điều khiển luồng Không Có

Điều khiển kết nối kênh lưu lượng

Không Có

Điều khiển bảo vệ

Không Có

Phạm vi ứng dụng

Tốc độ dịch vụ tối đa là 2B + D.

Nhu cầu dung lượng nhỏ. Tốc độ dịch vụ tối đa là 30B +

D. Nhu cầu lưu lượng lớn.

Việc phân chia động các khe thời gian tải trên giao diện V5.2 đảm bảo độ an toàn cao hơn vì dịch vụ được duy trì ngay cả khi một luồng hỏng (tất nhiên điều này yêu cầu



phải có từ 2 luồng trở lên trên giao diện V5.2). Các cuộc gọi riêng rẽ có thể bị mất nếu một luồng V5.2 bị hỏng nhưng các cuộc gọi này có thể được thiết lập lại trên một luồng khác nếu cổng khách hàng gọi lại. Chất lượng dịch vụ sau khi xảy ra lỗi sẽ thấp hơn vì lưu lượng được hỗ trợ bởi số khe thời gian ít hơn. Việc phân chia động các khe thời gian tải trên giao diện V5.2 cũng hỗ trợ chức năng tập trung lưu lượng tải vì giao diện có thể hỗ trợ nhiều kênh tại cổng khách hàng, do đó làm giảm số giao tiếp cần thiết giữa tổng đài và thiết bị của mạng truy nhập. Chức năng tập trung lưu lượng tận dụng ưu điểm của một thực tế là chỉ có một phần các cổng khách hàng sẽ hoạt động tại mỗi thời điểm xác định.

Tập trung lưu lượng qua giao diện V5.2 khác với tập trung lưu lượng trong bản thân mạng truy nhập. Hệ thống truyền dẫn của mạng truy nhập không cần thiết phải tập trung lưu lượng nếu giao diện V5.2 có chức năng tập trung. Sử dụng V5.2 với chức năng tập trung sẽ có giá thành cổng khách hàng thấp hơn mặc dù giao diện sẽ phức tạp hơn do yêu cầu ít luồng hơn để hỗ trợ lưu lượng.

Chức năng phân chia động các khe thời gian tải trên giao diện V5.2 khác với chức năng tập trung lưu lượng tải ở chỗ không xác định tỷ số các cổng khách hàng với các khe thời gian tải có trên giao diện V5.2. Một giao diện V5.2 không nhất thiết phải có chức năng tập trung lưu lượng nhưng bắt buộc phải có chức năng phân chia động các khe thời gian tải. 3.1.3.3 Chức năng

Nếu xét về chức năng thì giao diện V5.x có kênh mang (Bearer channel) dùng để tải lưu lượng và kênh truyền thông (Communication channel) dùng để tải các thông tin dành cho báo hiệu và điều khiển. Kênh tải được dùng để thực hiện truyền dẫn hai chiều các kênh B đã được ấn định cho cổng ISDN cơ bản/sơ cấp, hoặc các kênh 64kbit/s được mã hoá theo luật A-PCM được ấn định cho các cổng khách hàng PSTN. Các kênh tải cũng có thể là nhiều kênh 64kbit/s ghép lại để hỗ trợ các dịch vụ ISDN nào đó. Kênh truyền thông (hay gọi là kênh C) được dùng để truyền tải các đường truyền thông (Communication path hay còn gọi là C-path).

Liên quan đến kênh C còn có khái niệm kênh C logic và kênh C vật lý. Kênh C logic không trùng với khái niệm kênh C ở chỗ nó không chứa C-path truyền tải giao thức phòng vệ. Kênh vật lý là một khe thời gian trên giao diện V5.2 được gán để truyền tải kênh C logic. Một kênh C vật lý có thể không được dùng để tải lưu lượng. Những chức năng chính của giao diện V5.x:

− Cung cấp những kênh tải.

− Truyền tải thông tin trên kênh D của ISDN từ cổng khách hàng tốc độ truy nhập cơ bản.

− Truyền tải thông tin báo hiệu PSTN.



− Điều khiển các cổng khách hàng: Thực hiện truyền dẫn hai chiều tải thông tin trạng thái và điều khiển từng cổng khách hàng riêng rẽ.

− Điều khiển trong một luồng 2048kbit/s: phân chia khung, phân chia đa khung, các thông tin chỉ thị cảnh báo và CRC (Cylic Redundancy Check) của luồng 2048kbit/s.

− Điều khiển các liên kết lớp 2: các khả năng thông tin hai chiều để truyền các thủ tục khác nhau.

− Điều khiển để hỗ trợ cho các chức năng chung: chọn và sử dụng đồng bộ các dữ liệu từ nguồn đồng bộ các dữ liệu từ nguồn dữ liệu có sẵn và khả năng khởi động lại.

− Định thời: các thông tin định thời cần thiết cho truyền bit, nhận dạng octet và đồng bộ khung.

Riêng đối với giao diện V5.2 còn có thêm các chức năng sau (hình 3.5):

Hình 3.5: Chức năng V5.2

− Điều khiển các luồng 2048kbit/s trên giao diện.

− Điều khiển kết nối kênh tải: tách và nhập các kết nối kênh tải theo yêu cầu cho các chức năng tập trung.



− Phòng vệ các kênh thông tin : để điều khiển việc bảo vệ chuyển mạch cho các kênh thông tin không bị ảnh hưởng bởi ảnh hưởng bởi sự cố của tuyến nối 2048kbit/s.

3.2 Công nghệ xDSL 3.2.1 Giới thiệu chung về xDSL

xDSL (Digital Subscriber Line) là họ công nghệ đường dây thuê bao số gồm nhiều công nghệ có tốc độ, khoảng cách truyền dẫn khác nhau và được ứng dụng vào các dịch vụ khác nhau, với x thay cho các ký tự : A, H, V, I, S, …

Có thể phân loại xDSL theo đặc tính truyền dẫn giữa hai chiều lên và xuống như sau :

• Truyền dẫn hai chiều đối xứng: HDSL/HDSL2, SHDSL đã được chuẩn hoá và những phiên bản khác như: SDSL, IDSL…

• Truyền dẫn hai chiều không đối xứng: ADSL/ADSL. Lite (G.Lite), ADSL2, ADSL2+ đã được chuẩn hoá và một số tên gọi khác chưa được chuẩn hoá như: RADSL, UADSL, CDSL.

• Truyền dẫn đối xứng và không đối xứng: VDSL, VDSL2 Trongđó:

HDSL/HDSL 2: Công nghệ đường dây thuê bao số truyền tốc độ dữ liệu cao HDSL sử dụng 2 đôi dây đồng trong đó mỗi đôi dây sử dụng hoàn toàn sông công để cung cấp dịch vụ T1 (1,544 Mb/s), 2 hoặc 3 đôi dây để cung cấp dịch vụ E1 (2,048 Mb/s)

SDSL: Công nghệ DSL một đôi dây truyền đối xứng tốc độ 784 Kb/s trên một đôi dây, ghép kênh thoại và số liệu trên cùng một đường dây, sử dụng mã 2B1Q. Công nghệ này chưa có các tiêu chuẩn thống nhất nên không được phổ biến cho các dịch vụ tốc độ cao. SDSL chỉ được ứng dụng trong việc truy cập trang Web, tải những tệp dữ liệu và thoại đồng thời với tốc độ 128 Kb/s với khoảng cách nhỏ hơn 6,7 Km và tốc độ tối đa là 1024 Kb/s trong khoảng 3,5 Km.

SHDSL: Là công nghệ kết hợp của HDSL 2 và SDSL với tốc độ thay đổi từ 192Kb/s đến 2,134 Mb/s, khoảng cách tương ứng với tốc độ tối đa là 2km. Trong thực tế, nó có thể cấu hình ở dạng 2 đôi dây cung cấp tốc độ từ 384Kb/s đến 4,264Mb/s.

ADSL,ADSL2 và ADSL2+: Công nghệ DSL không đối xứng, ADSL cung cấp tốc độ truyền dẫn không đối xứng lên tới 8 Mb/s luồng xuống và 16- 640 Kb/s luồng lên với khoảng cách truyền dẫn 5km và giảm đi khi tốc độ lên cao. Một dạng ADSL khác gọi là ADSL “Lite” hay ADSL không sử dụng bộ lọc đã xuất hiện từ đầu năm 1998 chủ yếu cho ứng dụng truy cập Internet tốc độ cao. ADSL2 thêm những cải tiến về điều chế và mã



hóa làm tăng hiệu quả sử dụng băng thông. ADSL2+ mở rộng băng tần cho chiều xuống tới 2.2 Mhz

ReachDSL là công nghệ DSL đối xứng đáp ứng nhu cầu của thuê bao ở các khoảng cách xa. Để bổ sung cho công nghệ ADSL tiêu chuẩn (DMT hay G.lite), các sản phẩm ReachDSL cung cấp tốc độ dữ liệu từ 128 Kb/s đến 1 Mb/s và được thiết kế để làm việc với điều kiện đường dây và đi dây trong nhà dễ dãi hơn. Một trong các lợi ích của ReachDSL là không cần phải lắp đặt các bộ tách dịch vụ thoại, điều này cho phép khách hàng hoàn toàn có thể tự lắp đặt các bộ lọc. Khác với các hệ thống ADSL có độ dài vòng thuê bao giới hạn trong khoảng 5 Km kể từ tổng đài, các hệ thống ReachDSL mở rộng dịch vụ đến hơn 6,5Km và hiện nay đã có các đường dây vượt quá 10 Km.

VDSL: Công nghệ DSL tốc độ dữ liệu rất cao là công nghệ phù hợp cho kiến trúc mạng truy nhập sử dụng cáp quang tới cụm dân cư. VDSL truyền tốc độ dữ liệu cao qua các đường dây đồng xoắn đôi ở khoảng cách ngắn. Tốc độ luồng xuống tối đa đạt tới 52 Mb/s trong chiều dài 300 m. Với tốc độ luồng xuống thấp 1,5 Mb/s thì chiều dài cáp đạt tới 3,6 km. Tốc độ luồng lên trong chế độ không đối xứng là 1,6- 2,3 Mb/s.

VDSL2: Công nghệ có tốc độ cao nhất trong họ, nó có thể đạt tới tốc độ 250Mb/s và sử dụng dải tần lên đến 30Mhz.

Bảng 3.3: Các công nghệ trong họ xDSL.

Công nghệ

Tốc độ Khoảng cách truyền dẫn

Số đôi dây

Ứng dụng

IDSL 144 Kb/s đối xứng 5km 1 đôi Truyền thoại và số liệu

HDSL

1,544Mb/s đối xứng 2,048Mb/s đối xứng

3,6 km – 4,5 km 2 đôi 3 đôi

Cấp luồmgT1/E1 để truy xuất WAN. LAN, truy xuất server

HDSL2 1,544Mb/s đối xứng 2,048Mb/s đối xứng

3,6 km – 4,5 km 1 đôi Cấp luồmg T1/E1 để truy xuất WAN. LAN, truy xuất server

SDSL 768Kb/s đối xứng 1,544Mb/s hoặc 2,048Mb/s một chiều

7 km 3 km

1 đôi

Như HDSL nhưng thêm phần truy xuất đối xứng.



SHDSL 5.6Mb/s lên/xuống 7 km

3 km 1, 2 đôi Kết nối server

ADSL 8 Mb/s xuống, 800 Kb/s lên

5km (tốc độ càng cao thì khoảng cách càng ngắn )

1 đôi

Truy xuất Internet, Video theo yêu cầu, tương tác đa phương tiên, truy xuất LAN từ xa.

ADSL2 8 Mb/s xuống, 1 Mb/s lên


nhiều đôi dây


ADSL2+ 24 Mb/s xuống 1 Mb/s lên


một hoặc nhiều đôi dây (tới 32 đôi)


ADSL2-RE

8 Mb/s xuống

1 Mb/s lên


1 đôi


VDSL

26 Mb/s đối xứng 13–52 Mb/s luồng xuống 1,5-2,3 Mb/s luồng lên

300 m – 1,5 km

(tuỳ tốc độ) 1 đôi

Như ADSL nhưng thêm HDTV

VDSL2 100Mb/s lên/xuống G.993.2

300 m – 1,5 km (tuỳ tốc độ) 1 đôi Như ADSL nhưng thêm

HDTV

Với một họ các công nghệ DSL gồm nhiều công nghệ khác nhau, việc áp dụng

chúng sao cho phù hợp và có hiệu quả cao là một vấn đề cần xem xét. Mỗi loại kỹ thuật có những tính năng, đặc thù và điểm mạnh, điểm yếu riêng. Trong họ xDSL thì các công nghệ bất đối xứng như ADSL, ADSL2, ADSL2+ là những công nghệ được sử dụng nhiều nhất, phổ biến nhất trên thế giới chính vì vậy trong tài liệu này chỉ đề cập đến công nghệ này mà thôi. 3.2.2 Công nghệ ADSL



ADSL là công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng, tốc độ đường lên đạt tới 1Mbps và tốc độ đường xuống lên tới 8Mbps, có thể cung cấp đồng thời với dịch vụ thoại hay ISDN. ADSL được phát triển vào đầu những năm 90, cung cấp các dịch vụ như truy nhập Internet tốc độ cao, các dịch vụ trực tuyến, video theo yêu cầu.... Một dạng ADSL khác gọi là ADSL “Lite” hay ADSL không sử dụng bộ lọc đã xuất hiện từ đầu năm 1998 chủ yếu cho ứng dụng truy cập Internet tốc độ cao, kỹ thuật này không đòi hỏi bộ lọc phía thuê bao nên giá thành thiết bị và chi phí lắp đặt giảm đi tuy nhiên tốc độ luồng xuống chỉ còn 1,5 Mb/s.

3.2.2.1 Kiến trúc hệ thống

Nối giữa mỗi nhà thuê bao và tổng đài là một đôi dây đồng xoắn đôi thường được gọi là mạch vòng nội hạt. Đối với ADSL full-rate, các bộ chia được đặt ở hai phía đầu cuối mạch vòng để tách tín hiệu điện thoại - POTS (Plain Old Telephone Service) và tín hiệu số liệu tốc độ cao. Bộ chia bao gồm một bộ lọc thông cao - HPF (High Pass Filter) cho phép tín hiệu số liệu đi qua và bộ lọc thông thấp - LPF (Low Pass Filter) cho phép tín hiệu thoại đi qua.

Hình 4.6: Kiến trúc hệ thống ADSL Phía khách hàng, một bộ chia có thể được lắp đặt tại điểm phân cách giữa mạng

của nhà cung cấp và mạng đường dây trong nhà. Tại điểm phân cách còn có thiết bị giao diện mạng - NID (Network Interface Device) với chức năng là điểm phân biệt mạng của nhà cung cấp dịch vụ và khách hàng, đồng thời bảo vệ đường dây vào nhà thuê bao. Bộ



chia đặt sau NID (đôi khi được kết hợp ngay trong NID) và từ đây có hai đôi dây riêng. Đôi dây thứ nhất thường là đôi dây có sẵn cung cấp dịch vụ thoại. Đôi thứ hai có thể được lắp mới để cung cấp dịch vụ số liệu. Sau đó, đôi dây ADSL kết nối tới modem ADSL trong nhà khách hàng gọi là kết cuối ADSL đầu xa - ATU-R (ADSL Transceiver Unit, remote terminal end). Thuê bao nếu đang sử dụng điện thoại số - ISDN (Intergrated Services Digiatal Network) 2B+D thì LPF phải lọc băng cao hơn so với POTS do mã 2B1Q sử dụng trong ISDN 2B+D chiếm 80 kHz còn mã 4B3T (Đức) thì chiếm tới 120 kHz.

Phía tổng đài, các bộ chia được lắp đặt nơi mạch vòng nội hạt kết cuối đầu tiên trên giá phối dây - MDF (Main Distribution Frame). Đây là một điểm trung tâm kết cuối các mạch vòng với nhau. Đối với ADSL, một đôi dây kết cuối nối mỗi mạch vòng vào một bộ chia phía tổng đài (thực tế có nhiều bộ chia tạo thành một giá bộ chia kết cuối cho nhiều mạch vòng). Giống như trong trường hợp bộ chia phía thuê bao, có hai đôi dây đi ra khỏi bộ chia phía tổng đài. Đôi thứ nhất kết nối tới một chuyển mạch thoại để cung cấp dịch vụ thoại truyền thống. Đôi dây thứ hai kết nối tới một thiết bị để tạo thành cặp với ATU-R được gọi là kết cuối ADSL phía tổng đài - ATU-C (ADSL Transceiver Unit, central office end). Để hiệu quả, các modem ATU-C được kết hợp với chức năng ghép kênh tạo thành một bộ ghép kênh truy nhập DSL - DSLAM (Digital Subscriber Line Access Mutiplexer) ở tổng đài và được kết nối tới mạng của nhà cung cấp dịch vụ.

Hình 3.7: Sơ đồ khối hệ thống ADSL



Hình 3.7 là sơ đồ khối đơn giản của một hệ thống ADSL. Có hai trạng thái ở đây cần lưu ý đến là tín hiệu được tách POTS và xDSL (cả hai đều song hướng). Đầu tiên, tín hiệu tổng hợp được tách bởi các bộ lọc thông thấp và thông cao. Sau đó, các tín hiệu phát và thu xDSL (đơn hướng) có thể được phân tách tiếp bởi các bộ lọc, bộ sai động 4dây/ 2dây và bộ triệt tiếng vọng.

Một số số liệu quan trọng trong công nghệ ADSL được đưa ra trong bảng 3.4. Trong đó, những số liệu về số sóng mang sử dụng trong hệ thống song công FDD không xuất hiện trong bất kỳ một tiêu chuẩn nào, đây chỉ là những khuyến nghị thực tế giúp cho việc thực hiện được dễ dàng hơn. Trong G.922.2, một vài sóng mang phụ có thể được lấy từ luồng lên cho luồng xuống. Những sóng mang phụ được sử dụng lúc này có thể là 33-127 và 7-25.

Bảng 3.4: Một số số liệu cơ bản của ADSL

Luồng xuống

G.992.1 và T1.413

G.992.2 Lite Luồng lên

flấy mẫu (MHz) 2.208 1.104 0.276

Kích thước IFFT 512 256 64

Mào đầu chu kỳ

Không có khung đồng bộ 40 5

Có khung đồng bộ 32 4

Tốc độ mẫu dữ liệu 4 kHz

Tốc độ mẫu on-line 4.0588 kHz

Độ rộng sóng mang phụ 4.3125 kHz

Siêu khung 68 khung và một khung đồng bộ

Số sóng mang sử dụng (FDD) 36-255 36-127 7-28

Truyền dẫn trong băng tần (PSD) dB/Hz

-40 -38

3.2.2.2 Kỹ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT

Có ba kỹ thuật điều chế được sử dụng trong công nghệ ADSL. Đó là QAM, CAP và DMT, trong đó kỹ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT đã chứng minh được những ưu việt của mình và hiện nay đang được sử dụng rộng rãi.



Hình 3.8: Kỹ thuật điều chế DMT

DMT là kĩ thuật điều chế đa sóng mang, phân chia phổ tần số ADSL (từ 26KHz đến 1,1 MHz) thành các băng tần con, mỗi băng tần tần con có độ rộng bằng một băng tần thoại, khoảng 4KHz. Trên mỗi băng tần con được điều chế QAM một cách độc lập, hình 3.8. Việc sử dụng QAM nào trong mỗi kênh con phụ thuộc vào tỷ số S/N của kênh con đó. 3.2.2.3 Kỹ thuật truyền dẫn song công

Hình 3.9: Kỹ thuật truyền dẫn song công FDM

Tần số [kHz]

Tín hiệu

4 25 138 1 104

Luồng xuống Luồng lên

256 Kênh

Khoảng kênh4.3125 kHz



Công nghệ viễn thông có nhiều kỹ thuật truyền dẫn song công khác nhau như FDM, TDM, EC. Công nghệ ADSL sử dụng hai kỹ thuật truyền dẫn song công là ghép kênh phân chia theo tần số (FDM) và song công có triệt 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 3.9) vì vậy tránh được xuyên âm.

Với kỹ thuật song công có triệt tiếng vọng, dải tần hướng lên nằm trong dải tần hướng xuống (hình 3.10) nên 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 3.10: Kỹ thuật truyền dẫn song công EC 3.2.2.4 Cấu trúc bộ thu phát ADSL-DMT

Có hai luồng số liệu tồn tại trong ADSL là luồng nhanh và luồng đan xen. Trong sơ đồ cấu trúc bộ thu phát ADSL-DMT (hình 3.11), phần luồng đan xen có thêm bộ đan xen để phân tán lỗi cụm, hỗ trợ cho FEC trong sửa lỗi và vì vậy số liệu luồng này bị trễ hơn. Khối ghép kênh và điều khiển đồng bộ: Nhận các kênh dữ liệu, EOC, AOC và các bít chỉ thị rồi tạo khung và siêu khung theo tốc độ thoả thuận sau quá trình khởi tạo. Đầu ra của khối này gồm hai luồng dữ liệu là do khả năng của mã sửa lỗi trước Reed-Solomon (R-S) khi kết hợp với đan xen có thể sửa chữa các lỗi cụm (do xung nhiễu ở bên ngoài tác động vào hoặc do việc cắt xén xảy ra ở bên trong) lại gây ra trễ dữ liệu nên để tối ưu giữa tốc độ lỗi cụm và sự trễ trong mỗi kênh dữ liệu, công nghệ ADSL đã đưa ra trong lớp hội tụ truyền dẫn (lớp TC) sự kết hợp các kênh dữ liệu đa đầu vào và gán cho chúng vào luồng “nhanh” hoặc luồng đan xen. CRC: Tạo 8 bít kiểm tra lỗi và đặt trong khung thứ nhất của mỗi siêu khung. Trong một luồng, CRC sẽ kiểm tra tất cả các bít chuyển qua trừ các byte FEC, CRC của siêu khung



trước đó và khung đồng bộ. CRC giúp phát hiện có bao nhiêu siêu khung sau khi thu xuất hiện một lỗi không thể sửa được bằng FEC. Khối trộn (Ngẫu nhiên hoá): Thực hiện trên luồng nhanh và luồng chậm (luồng đan xen) một cách độc lập nhằm mục đích tránh các các bít giống nhau xuất hiện liên tiếp. Tại đầu thu quá trình diễn ra ngược lại với cùng qui luật.

Có thể hiểu bộ trộn trong ADSL như là một kiểu tự đồng bộ. Bộ giải trộn có tác động làm cản trở tốc độ bit lỗi tuy nhiên những ý kiến chung đều cho rằng tác dụng này không mấy hữu ích nếu hệ thống sử dụng mã sửa lỗi trước Reed-Solomon. Một hệ thống xDSL DMT phải được lấy theo đồng hồ siêu khung, việc mất đồng hồ này sẽ ảnh hưởng đến rất nhiều chức năng của máy thu chứ không chỉ mình bộ giải trộn do đó khả năng tự đồng bộ của bộ trộn không có mấy hiệu quả. Việc khởi tạo lại bộ trộn theo mỗi siêu khung sẽ tốt hơn nhưng không được thịnh hành. Khối FEC: Thêm bít dư vào phần dữ liệu nhằm sửa một số bít bị lỗi sau bộ giải điều chế phía thu (ở đây sử dụng mã Reed Solomon). Khối đan xen: Chỉ tồn tại trong luồng đan xen, để phân tán lỗi cụm tới các từ mã khác nhau sao cho số byte bị lỗi liên tiếp nằm trong khả năng sửa lỗi của loại mã đó. Tất nhiên, lúc này thông tin sẽ bị trễ hơn so với không đan xen. Sắp xếp băng tần con: Trọng tải bit của các sóng mang con phụ thuộc vào tỉ số SNR đo được ở phía đầu thu và thường giảm nhanh theo tần số. Tuy nhiên, ở phía phát, nhiễu cắt xén trong miền thời gian và nhiễu trắng trong miền tần số cũng gây ảnh hưởng lớn đến các sóng mang con có trọng tải lớn nếu như các sóng mang này không sử dụng đan xen để trải rộng nhiễu ra. Khối sắp xếp băng tần con có vai trò sắp xếp tất cả các sóng mang con theo chiều tăng dần của các bit trọng tải, nhằm mục đích sử dụng được tối ưu khả năng của băng tần. Đầu tiên, dữ liệu trong các luồng nhanh được sắp xếp lần lượt vào các sóng mang con, sau đó dữ liệu trong các luồng đan xen (có trọng tải lớn hơn) được sắp xếp tiếp vào các sóng mang con còn lại. Mã sửa lỗi trước Reed-Solomon: Mã sửa lỗi trước Reed-Solomon dùng trong hệ thống xDSL đã được đề cập trong chương 2. Trong thực tế, từ mã R-S được khoá theo tốc độ ký hiệu DMT. Để đơn giản từ mã nhất, mô hình lý tưởng, mỗi một từ mã sẽ chứa một ký hiệu dữ liệu. Như vậy, với tốc độ dữ liệu thấp, từ mã sẽ nhỏ và việc mã hoá là không hiệu quả, với tốc độ dữ liệu rất cao, sẽ tạo ra các từ mã dài và phiền phức. Do vậy, số lượng ký hiệu DMT cho mỗi từ mã (T1.413 gọi là S) có thể là 1, 2, 4, …. Một máy phát ADSL luồng xuống tại tốc độ 1.6 Mbit/s có ký hiệu DMT là 50 byte và một từ mã 200 byte thì S=4. Do yêu cầu là số nguyên ở những phần khác của hệ thống nên từ mã R-S phải có cấu tạo theo các byte do đó số lượng bit cho mỗi ký hiệu phải là một số nguyên lần của 8. Đối



với hệ thống ADSL điều này có nghĩa là tốc độ dữ liệu phải là một số nguyên lần của 32 kbit/s. Khối IFFT: Sau khi sắp xếp băng tần con và mã hoá sẽ tạo ra một số phức. Như vậy, sẽ có nhiều nhất là 256 số phức. Khối IFFT sẽ chuyển các số phức trong miền tần số này sang tín hiệu trong miền thời gian. Khối thêm tiền tố vòng: Để tạo ra kênh gỉa tuần hoàn giúp quá trình cân bằng trong miền tần số ở phía thu thuận lợi hơn. Khối biến đổi số-tương tự DAC và xử lý tương tự: Chuyển đổi các mức tín hiệu sang mức điện áp và pha khác nhau trên đường truyền. Bộ lọc để giới hạn tín hiệu phát trong băng thông của ADSL .

Hình 3.11: Cấu trúc bộ thu phát ADSL-DMT EOC, AOC và các bit chỉ thị. Kênh nghiệp vụ nhúng - EOC: Để trao đổi thông tin bảo dưỡng giữa ATU-C và ATU-R trong trạng thái đang phục vụ hay không phục vụ cùng các thông tin về trạng thái của ATU-R và những thông số giám sát chất lượng hệ thống ADSL như hỗ trợ việc đọc và ghi các đăng ký chứa thông tin hoạt động trên ATU-R từ ATU-C để nhận dạng của ATU-R bao gồm thông tin nhà cung cấp, số sản xuất, cấu hình hiện tại của ATU-R, kết quả tự kiểm tra, suy giảm dòng đường dây, số dư tỷ lệ nhiễu trên tín hiệu… Một vài đăng ký được dành cho nhà cung cấp định nghĩa, nhưng có thể đọc và ghi được thông qua EOC.

DataData

EOCEOC

AOCAOC

Bit Bit chchØØthÞthÞ

DataData

EOCEOC

AOCAOC

Bit Bit chchØØthÞthÞ

BBéé tt¹¹o o khungkhung

CRCCRC

CRCCRC

CRCCRC

CRCCRC

TrTréénn

TrTréénn

TrTréénn

TrTréénn

MM·· hãahãaRSRS

MM·· hãahãaRSRS

MM·· hãahãaRSRS

MM·· hãahãaRSRS

§§an an xenxen§§an an xenxenSS¾¾p p xÕpxÕp

vvµµmm·· hãahãachchïïmm®®iiÓÓmm

IIDDFFTT

IIDDFFTT

ThThªªmmTiÒnTiÒn

ttèèvvßßngng

ThThªªmmTiÒnTiÒn

ttèèvvßßngng

D/AD/AD/AD/A

BBéé gigi¶¶iikhungkhung

CRCCRC

CRCCRC

GiGi¶¶ii trtréénn


GiGi¶¶ii mm··

GiGi¶¶ii mm··

GiGi¶¶ii®®an an xenxen GiGi¶¶ii

mm··gigi¶¶iiss¾¾p p xÕpxÕp

FFDDQQ

DDFFTT

TT¸chchtiÒntiÒnttèè

vvßßngng

TDQTDQ

ADC+ADC+fillterfillter

BBéé gigi¶¶iikhungkhung

CRCCRC

CRCCRC



GiGi¶¶ii mm··

GiGi¶¶ii mm··

GiGi¶¶ii®®an an xenxen GiGi¶¶ii

mm··gigi¶¶iiss¾¾p p xÕpxÕp

FFDDQQ

DDFFTT

TT¸chchtiÒntiÒnttèè

vvßßngng

TDQTDQ

ADC+ADC+fillterfillter

(a) Thiết bị phát

(b) Thiết bị thu



EOC được thực hiện nhờ sử dụng các bit trong ' fast byte ' của những khung từ 2 đến 32 và từ 36 đến 67 trong một siêu khung. Kênh mào đầu AOC : AOC được sử dụng để mang các thông tin thời gian thực cần thiết cho việc tái lập lại cấu hình cần cho thay đổi trạng thái đường dây. Nó mang các bit trong byte đồng bộ của phần ghép xen khung ADSL. Một khung AOC có độ dài 13 bit gồm 5 bit lệnh và 8 bit dữ liệu. Tất cả các kênh mang ADSL đều dùng chung một kênh AOC để mang các bít thêm cho những dung lượng trong các kênh mang không phi là bội số của 32 kbps. Tuy nhiên, mục đích chính của kênh mào đầu ADSL là để trao đổi thông tin truy nhập nghiệp vụ giữa các khối ATU ở đầu cuối mạch vòng. AOC còn thực hiện quá trình hoán chuyển bít cho phép một hệ thống ADSL thay đổi số bít được gán cho một kênh con DMT hay thay đổi năng lượng phát cho một kênh con mà không làm gián đoạn luồng số liệu. Nó cố gắng cân bằng tỷ lệ lỗi cho các kênh con và duy trì tỷ lệ này nhờ liên tục chuyển các bít này khỏi một kênh con có tỷ lệ cao tới các kênh có tỷ lệ lỗi thấp hơn. Khối ATU nào cũng có thể khởi tạo một quá trình hoán chuyển bít bằng cách chuyển đi một bản tin yêu cầu rồi chờ thu được bản tin chấp nhận từ đầu xa. Các thủ tục hoán chuyển hướng lên và xuống có thể độc lập nhau hoặc diễn ra đồng thời nhưng tại một thời điểm chỉ có tối đa một yêu cầu hoán chuyển bít ở mỗi hướng.

Bit chỉ dẫn được mang trong các fast byte của phần nhanh của khung ADSL. Mỗi bit được xem như chỉ dẫn cho modem thu về trạng thái của phần tương tự nó tại đầu bên kia. Các bit chỉ dẫn được thiết lập khi các trạng thái chẳng hạn như lỗi đường truyền hay mất tín hiêụ được phát hiện tại đầu bên kia của kết nối ADSL.

Qúa trình diễn ra ở bộ thu ngược lại với quá trình ở phía phát. Trong đó, FDQ và TDQ lần lượt là các bộ cân bằng trong miền thời gian và tần số để triệt nhiễu ISI. 3.2.2.5. Cấu trúc khung và siêu khung

Trong ADSL, một siêu khung bao gồm một dãy 68 khung ADSL liên tiếp. Một khung ADSL có chu kỳ 250µs và chia thành 2 phần chính: phần số liệu nhanh và phần số liệu đan xen (hình 3.12).

Trong siêu khung ADSL, một vài khung có chức năng đặc biệt. Ví dụ, khung 0 và 1 mang thông tin điều khiển lỗi (CRC) và các bit chỉ thị sử dụng cho quản lý đường truyền. Ngoài ra, các bit chỉ thị khác được chứa trong khung 34 và 35. Một khung đồng bộ đặc biệt không mang tin theo sau siêu khung đảm nhận chức năng đồng bộ cho siêu khung có chu kỳ 17 ms .



Hình 3.12: Cấu trúc siêu khung ADSL 3.2.2.6 Chế độ truyền tải

Chuỗi bit trong các khung ADSL có thể chia tối đa thành 7 kênh tải tin tại cùng một thời điểm. Các kênh này được chia thành 2 lớp chính: đơn hướng và song hướng (hình 3.13).

Hình 3.13: Chế độ truyền tải trong ADSL Chú ý rằng, các kênh tải tin này là các kênh logic và chuỗi bit từ tất cả các kênh

được truyền đồng thời trên đường truyền ADSL mà không phải sử dụng băng tần riêng.



Bất kỳ kênh tải nào cũng có thể đựơc lập trình để mang tốc độ là bội số của tốc độ 32Kbps (bảng 3.5). Đối với những tốc không phải là bội số của 32Kbps thì phải sử dụng đến các bit phụ trong phần mào đầu của khung ADSL.

Bảng 3.5: Tốc độ kênh mang

Kênh mang Hệ số nhân tối đa Tốc độ cao nhất hỗ trợ (Kbps) AS0 192 6144 AS1 144 4608 AS2 96 3072 AS3 48 1536 LS0 20 640 LS1 20 640 LS2 20 640

3.2.3 Công nghệ ADSL2

ADSL2 là thế thứ hai của ADSL được chuẩn hoá trong ITU G.992.3 và G992.4 dựa trên chuẩn của thế hệ thứ nhất ITU G.992.1 và G.992.2. Tuy nhiên ADSL2 có nhiều cải tiến so với ADSL thế hệ thứ nhất.

ADSL2 có thể đạt được tốc độ đường xuống trên 8Mb/s và đường lên tới 800Kb/s trên một đôi dây điện thoại. So với ADSL, ADSL2 tăng tốc độ đường xuống khoảng từ 50 đến 196Kb/s và tăng tốc độ đường lên khoảng từ 32 đến 64Kb/s. Mặt khác, với cùng tốc độ số liệu như ADSL, ADSL2 tăng khoảng cách so với ADSL từ 150 đến 300m. Trên đường đây điện thoại có cùng độ dài so với ADSL thì ADSL2 có tốc độ số liệu tăng khoảng 50Kb/s.

Có được kết quả này là do ADSL2 cải thiện hiệu quả điều chế, giảm tiêu đề khung, đạt được độ lợi mã hoá cao hơn, cải thiện trạng thái khởi tạo và tăng cường thuật toán xử lý tín hiệu... So với ADSL, ADSL2 bổ xung một số tính năng mới, đó là những tính năng liên quan đến các tính năng liên quan đến ứng dụng, các tính năng liên quan đến PMS-TC và các tính năng liên quan đến PMD. 3.2.3.1 Các tính năng liên quan đến ứng dụng Hỗ trợ ứng dụng ở chế độ hoàn toàn số

ADSL đưa ra một chế độ tuỳ chọn cho phép truyền số liệu ADSL trên băng tần thoại do đó tăng thêm 256Kb/s cho tộc độ dữ liệu đường lên. Hỗ trợ ứng dụng thoại trên băng tần ADSL

Có ba phương thức cơ bản để truyền lưu lượng thoại trên đường dây cáp đồng sử dụng băng tần DSL đó là: Thoại qua chế độ truyền dẫn cận đồng bộ (VoATM), thoại qua giao thức internet (VoIP) và thoại phân kênh trên DSL (CVoDSL).



CVoDSL là một cải tiến của công nghệ đường dây thuê bao số. Phương thức này truyền lưu lượng thoại TDM một cách trong suốt qua băng tần DSL. CVoDSL là duy nhất giữa các giải pháp thoại qua DSL trong đó nó truyền thoại trong lớp vật lý, cho phép truyền các kênh thoại trên băng tần DSL trong khi vẫn duy trì cả POTS và truy nhập Internet tốc độ cao. Đây là một phương thức đơn giản, linh hoạt, hiệu quả về mặt chi phí cho phép thiết bị thế hệ sau có chức năng thoại. Hỗ trợ chức năng ghép ngược ATM (IMA) trong ATM TPS-TC:

Tốc độ số liệu tới khách hàng có thể tăng đáng kể bằng cách ghép nhiều đường điện thoại cùng nhau. Để thực hiện việc ghép, chuẩn ADSL2 hỗ trợ chức năng ghép ngược ATM (IMA) được triển khai cho cấu trúc ATM truyền thống. Thông qua IMA, ADSL2 có thể ghép hai hoặc nhiều đôi dây đồng trong một tuyến ADSL. Kết quả là đạt được tốc độ đường xuống linh hoạt hơn cụ thể là : 20 Mb/s trên 2 đôi ghép, 30 Mb/s trên 3 đôi ghép, 40 Mb/s trên 4 đôi ghép. 3.2.3.2 Các tính năng liên quan đến PMS-TC Việc phân khung linh hoạt hơn, hỗ trợ tới 4 khung mang, 4 đường

Số liệu được truyền khác nhau có thể đựơc tập hợp vào các cấu trúc khác nhau khi chúng truyền qua chức năng PMS-TC phát. Nhóm cấu trúc này được gọi là cấu trúc khung. Giảm tiêu đề khung

Hệ thống ADSL2 giảm tiêu đề khung bằng cách sử dụng khung với các tiêu đề của khung có thể lập trình được. Do đó, không như trong chuẩn ADSL thế hệ thứ nhất số bit tiêu đề trên khung là cố định và chiếm 32Kb/s của tải số liệu thực tế. Trong chuẩn ADSL2 số bit tiêu chuẩn trong khung có thể lập trình được chiếm từ 4 đến 32Kbp. Trong các hệ thống ADSL thế hệ thứ nhất, trên các đường dây điện thoại có tốc độ số liệu thấp (ví dụ 128Kb/s) thì 32Kb/s (hoặc 25% tốc độ số liệu tổng) được cung cấp phát cố định cho thông tin tiêu đề. Trong các hệ thống ADSL2, tốc độ số liệu tiêu đề có thể giảm xuống còn 4Kb/s, do đó cung cấp thêm 28Kb/s cho tải số liệu. 3.2.3.3 Các tính năng liên quan đến PMD Chuẩn đoán

Bộ thu phát ADSL2 đựơc tăng cường khả năng chuẩn đoán. Khả năng chuẩn đoán cung cấp các công cụ để giải quyết những vướng mắc trong và sau khởi tạo, để giám sát trong khi cung cấp dịch vụ và nâng cao năng lực. Do đó các bộ thu phát ADSL2 cung cấp khả năng thực hiện đo tạp âm đường dây, suy giảm mạch vòng và tỷ số tín hiệu trên tạp âm tại hai đầu đường dây. Kết quả của những phép đo này được tập hợp lại bằng cách sử dụng chế độ kiểm tra chuẩn đoán đặc biệt ngay cả khi chất lượng đường dây là quá tồi để có thể hoàn thành kết nối ADSL2.



Ngoài ra, ADSL2 còn cung cấp cả khả năng giám sát hiệu năng thời gian thực, khả năng này cung cấp thông tin về chất lượng đường dây và điều kiện tạp âm tại hai đầu đường dây. Thích ứng tốc độ

Các đường dây điện thoại được bện với nhau trong bó cáp nhiều đôi chứa 25 hoặc nhiều hơn các đôi dây xoắn. Kết quả là tín hiệu điện từ một đôi gây ra từ trường trên các đôi gần kề trong bó cáp. Hiện tượng này được gọi là “xuyên âm” và có thể cản trở đặc tính tốc độ số liệu ADSL. Kết quả là những thay đổi của các mức xuyên âm có thể làm đứt kết nối trong ADSL. Xuyên âm chỉ là một nguyên nhân gây đứt kết nối trên hệ thống ADSL. Các nguyên nhân khác có thể là do nhiễu sóng vô tuyên AM, những thay đổi về nhiệt độ và nước trong bó cáp.

ADSL2 giải quyết vấn đề này bằng cách thích ứng liên tục tốc độ số liệu theo thời gian thực. Cải tiến này, được gọi là thích ứng tốc độ liên tục (SRA), cho phép hệ thống ADSL2 thay đổi tốc độ của kết nối trong khi cung cấp dịch vụ mà không làm ngắt dịch vụ hoặc gây lỗi bit. ADSL2 phát hiện ra những thay đổi trong điều kiện kênh (ví dụ, một trạm vô tuyến AM nội hạt ngừng phát vào buổi tối) và thích ứng tốc độ số liệu với điều kiện mới trong suốt với người sử dụng. Khởi tạo nhanh

Khởi tạo bộ thu phát ADSL được yêu cầu cho kết nối giữa ATU-C và ATU-R để thiết lập một tuyến thông tin giữa chúng. Ở ADSL thế hệ thứ nhất chỉ hỗ trợ chế độ khởi tạo thông thường. Tuy nhiên ở ADSL2 hỗ trợ cả hai chế độ: chế độ khởi tạo thông thường và chế độ khởi tạo nhanh. Thủ tục khởi tạo thông thường mất khoảng từ 10 tới 15 giây trong khi đó thủ tục khởi tạo nhanh chỉ mất khoảng từ 2 tới 3 giây. Có được điều này là do thủ tục khởi tạo nhanh dựa vào việc lưu trữ và sử dụng lại các tham số truyền dẫn từ khởi tạo thông thường trước đó nhờ đó giảm đáng kể thời gian điều khiển. Cải thiện về mặt công suất

Các bộ thu phát ADSL thế hệ thứ nhất hoạt động ở chế độ công suất lớn nhất suốt ngày đêm ngay cả khi không được sử dụng. Để đáp ứng vấn đề này, chuẩn ADSL2 đưa ra chế độ quản lý công suất giúp giảm công suất tiêu thụ trong khi đó vẫn duy trì chức năng luôn “luôn kết nối” của ADSL cho người sử dụng. 3.2.4 ADSL2+

Công nghệ ADSL2+ là thành viên mới nhất trong họ các chuẩn ADSL. ADSL2+ được chuẩn hoá trong ITU G.992.5 vào tháng 5 năm 2003. Có thể coi ADSL2+ là ADSL thế hệ thứ ba hoặc là phiên bản delta của ADSL thế hệ thứ hai ADSL2.

Cũng giống như ADSL2, ADSL2+ sử dụng đôi dây đồng xoắn để truyền đồng thời thoại và số liệu tốc độ cao giữa kết cuối mạng (ATU-C) và kết cuối khách hàng (ATU-R).



Tuy nhiên, trong khi ADSL2 sử dụng băng tần từ 0-1,1Mhz thì ADSL2+ sử dụng băng tần từ 0-2,2Mhz. Cũng giống như ADSL2, ADSL2+ dành băng tần cơ sở để truyền thoại, băng tần thấp để truyền số liệu đường lên và băng tần cao để truyền số liệu đường xuống.

Với băng tần đường xuống của ADSL2+ gấp đôi so với băng tần đường xuống của ADSL2, nên ADSL2+ tăng đáng kể tốc độ số liệu trên đường dây điện thoại có khoảng cách nhỏ hơn 3 km. Cụ thể là ADSL2+ có thể đạt được tốc độ số liệu đường xuống tới 25Mb/s, trên đường dây có khoảng cách 1 km tốc độ số liệu đường xuống có thể đạt được 24Mb/s và có thể đạt được 20Mb/s với khoảng cách là 1.5 km, hình 3.14.

ADSL2+ là ADSL2 với băng tần mở rộng nó được chuẩn hoá dựa trên chuẩn của ADSL2. Do đó, ADSL2+ mang đầy đủ các đặc tính của ADSL2. Tuy nhiên, ở ADSL2+ còn có thêm một số tính năng mới nhằm đáp ứng tốc độ số liệu cao hơn trên mạch vòng có khoảng cách ngắn hơn đó là mở rộng băng tần, ghép để đạt tốc độ cao hơn và một số tính năng khác của ADSL2+.

Hình 3.14: Tốc độ số liệu đường xuống của ADSL2+ so với ADSL2

Mở rộng băng tần Trong khi hai thành viên trong họ các chuẩn ADSL2 là G.992.3(G.dmt.bis) và

G.992.4(G.lite.bis) sử dụng băng tần đường xuống tới 1,1Mhz và 552Mhz tương ứng thì ADSL2+ sử dụng băng tần đường xuống tới 2.208Mhz tương ứng với 512 sóng mang con. Như vậy băng tần của ADSL2+ tăng gấp đôi so với băng tần đường xuống của ADSL2 còn băng tần đường lên của ADSL2+ không thay đổi so với ADSL2. Chi tiết về cải thiện tốc độ của ADSL2+ so với ADSL2 được thể hiện trên hình 3.14.



Ghép để đạt tốc độ cao hơn Kỹ thuật ghép nhiều đường dây điện thoại nhằm mục đích đạt tốc độ số liệu cao

hơn và cải thiện khoảng cách là kỹ thuật mới đã được đưa ra trong công nghệ ADSL2. Cũng giống như ADSL2, việc ghép ở ADSL2+ cũng thực hiện ghép nhiều đường ADSL2+. Chi tiết về so sánh tốc độ khi ghép được thể hiện trên hình 3.15.

Việc ghép nhiều đôi dây điện thoại trong ADSL2+ có một số đặc điểm như sau:

• Việc ghép hỗ trợ khả năng tự động giải phóng và khôi phục các đôi dây mà không vần sự can thiệp của con người. Mặt khác, việc ghép có thể được thực hiện tự động bằng phần mềm.

• Việc ghép hỗ trợ các tốc độ số liệu khác nhau (với tỷ lệ 4/1) giữa các đôi dây. Điều này rất có ý nghĩa trong trường hợp các đường dây đồng có dung lượng thấp hơn các đường dây khác thì không cần thiết phải giảm tốc độ số liệu trên các đường dây có dung lượng cao hơn.

• Có thể ghép tới 32 đôi dây.

• Các cổng trên card thuê bao ADSL2+ được ghép một cách ngẫu nhiên. Nghĩa là việc ghép được thực hiện bằng cách kết hợp bất kỳ cổng nào và việc ghép rất mềm dẻo.

• Chuẩn ghép ATM được sử dụng trên bất kỳ lớp vật lý nào. Ngoài ADSL2+, nó có thể được sử dụng cho các dịch vụ DSL khác.

Hình 3.15: Ghép hai đường ADSL2+ Một số tính năng khác của ADSL2+

Ngoài các tính năng mới được trình bày ở trên, ADSL2+ còn có thêm một số tính năng mới như sau:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

ADSL2+ ghép ADSL2+ ADSL

Độ dài mạch vòng (Kilofeet) (1feet = 1/3 m)

Tốc độ

dữ

liệu

(Mb/

s) 50

45 40

35 30 25 20

15

10

5



• ADSL2+ có khả năng hỗ trợ tới 3 từ mã trên một ký hiệu, trong khi đó ADSL2 chỉ có thể hỗ trợ tối đa 2 từ mã/trên ký hiệu. Giá trị này được quy định khác nhau trong chuẩn ITU G.992.3 và G.992.5. Cụ thể là G.992.3 quy định số khung ghép số liệu trên ký tự và số từ mã FEC trên ký hiệu cực đại là 2. Trong khi đó, G.992.5 quy định số khung ghép số liệu trên ký hiệu và số từ mã trên ký hiệu cực đại là 3.

• Dưới sự điều khiển của người vận hành thông qua CO-MIB, việc điều khiển phổ đường xuống với PSD phát cực đại tại điểm tham chiếu U-C trên sóng mang phụ cho phép việc cấu hình theo yêu cầu của từng vùng (ví dụ, Bắc Mỹ, Châu Âu hoặc Nhật Bản) và cấu hình theo các môi trường triển khai (ví dụ, trạm trung tâm (CO) hoặc trạm đầu xa (RT)).

• Việc định dạng phổ đường xuống trong thời gian showtime (dạng PSD phát trong băng thông là không phẳng) cải thiện linh hoạt của PSD phát đường xuống.

3.3 Công nghệ PLC 3.3.1 Khái niệm

Công nghệ PLC là công nghệ truyền tín hiệu thông tin trên đường dây điện, sử dụng kỹ thuật điều chế OFDM, cung cấp tốc độ truy nhập internet lên tới 45Mbps.

Mạng truy nhập PLC được kết nối với các mạng viễn thông đường trục thông qua một trạm biến áp (hạ áp hoặc trung áp). Các mạng viễn thông đường trục có thể là mạng đường trục PLC hoặc các mạng đường trục viễn thông khác.

Tín hiệu truyền dẫn từ đường trục được chuyển đổi để thích hợp với việc truyền dẫn trên mạng lưới điện hạ thế tại trạm gốc (a main/base station). Thông thường trạm gốc được đặt tại trạm biến thế và tại đây tín hiệu truyền thông được đưa vào đường dây tải điện, theo mạng lưới điện hạ thế tới từng hộ gia đình. Tại mỗi hộ gia đình hoặc khối cơ quan sẽ có một bộ lọc thực hiện phân tách tín hiệu thông tin băng rộng và tín hiệu điện.Trong mô hình PLC, các hộ gia đình chỉ cần một modem PLC là có thể sử dụng hệ thống điện trong nhà để hình thành một mạng LAN cùng chia sẻ tài nguyên, truy cập Internet, gọi điện thoại, xem truyền hình cáp... thông qua các ổ cắm điện. 3.3.2 Phân loại Theo băng tần sử dụng:

− PLC băng hẹp: Dùng để điều khiển các thiết bị điện trong nhà

• Tại Nhật: 10-450 Khz

• Châu Âu:10 -148.5 Khz

− PLC băng rộng: Dùng cho truy nhập nội hạt hay ứng dụng LAN trong gia đình



• Nhật: lên tới 30 Mhz

• Châu Âu (ETSI):

+ từ 1,6 Mhz đến 10 Mhz cho truy nhập nội hạt

+ từ 10 Mhz đến 30 Mhz dành cho ứng dụng mạng gia đình

Hình 3.16: Cấu trúc mạng truy nhập PLC

Theo cấu hình sử dụng:

• Cấu hình sử dụng mạng hạ thế Fiber-LV

• Cấu hình sử dụng mạng trung thế và hạ thế MV&LV

• Cấu hình sử dụng trung thế và vô tuyến MV & Wireless

• Cấu hình sử dụng cáp quang FTTH Cấu hình Fiber-LV (Low Voltage)

Trong cấu hình này cáp quang được kéo dài tới trạm biến thế hạ áp. Từ đây, tín hiệu thông tin được ghép vào đường cáp điện và truyền tới nhà thuê bao. Vì vậy cấu hình này đợc gọi là cấu hình FTTP (Fiber to the Poles), tương tự như cấu hình mạng HFC (Hybric Cable Coax) của các công ty truyền hình. Đây là kiến trúc điển hình cho mạng PLC của các công ty điện lực. Các đường dây hạ thế được kết nối với cáp quang thông qua các bộ chuyển đổi quang/ điện (O/E converter).

M¹ng cung cÊp cao/trung hoÆc h¹ ¸p

M¹ng viÔn th«ng ®−êng trôc

M

Truy nhËp PLC

Tr¹m gèc/ tr¹m biÕn ¸p

M¹ng truy nhËp PLC

Ngoµi trêi Trong nhµ



Cấu hình này có một số ưu điểm về mặt kỹ thuật, do cáp quang cung cấp băng thông lớn. Hơn nữa, cáp quang là môi trường truyền tin cậy hơn so với đường cáp điện trung thế và giảm được ảnh hưởng tán xạ điện từ. Tuy nhiên, hiệu quả kinh tế của cấu hình này phụ thuộc số lượng thuê bao trong một trạm biến áp do dung lượng dư thừa của cáp quang.

Hình 3.17: Cấu hình Fiber-LV Cấu hình MV-LV (Medium Voltage- Low Voltage)

Cấu hình này sử dụng thuần tuý đường dây điện lực bao gồm cả đường dây trung thế và đường dây hạ thế. Tín hiệu sẽ được truyền từ khách hàng tới trạm gốc thông qua mạng điện hạ thế, qua bộ chuyển đổi vòng (bypass-transformer) và mạng điện trung thế. Bộ chuyển đổi vòng thực hiện chức năng truyền thông giữa mạng hạ áp và mạng trung áp. Tuy nhiên, bộ chuyển đổi vòng có giá thành khá cao. Thêm vào đó cấu hình này gây ảnh hưởng tán xạ trường điện từ lớn nhất trong tất cả các cấu hình do sử dụng toàn bộ đường truyền là đường cáp điện. Cấu hình này phù hợp trong trường hợp không dư thừa cáp quang.

Hình 3.18: Cấu hình MV-LV Cấu hình MV & Wireless

Trong cấu hình này nhà cung cấp dịch vụ sử dụng sóng vô tuyến để kết nối tới khách hàng thay cho mạng điện hạ thế. Cấu hình này có một số ưu điểm do mạng điện



trung thế có ít node hơn so với mạng điện hạ thế nên giảm được ảnh hưởng của nhiễu. Tuy nhiên, chi phí lắp đặt anten tốn kém và băng thông cung cấp cho khách hàng bị giới hạn.

Hình 3.19: Cấu hình MV & Wireless Cấu hình FTTH

Đây là một trường hợp của cấu hình Fiber-LV. Khi cáp quang được kéo đến từng nhà (hình 3.20), mạng sẽ cung cấp băng thông lớn hơn bất kỳ công nghệ truy cập Internet nào. Đồng thời cáp quang là môi trường truyền dẫn tin cậy. Nhược điểm của cấu hình này là chi phí lắp đặt tốn kém.

Hình 3.20: Cấu hình FTTH 3.3.3 Cấu trúc mạng PLC

Mạng PLC được chia thành hai hệ thống:

+ Hệ thống ngoài nhà (Outdoor System)

+ Hệ thống trong nhà (Indoor System). Outdoor System bao gồm phần chung của mạng phân phối điện hạ áp tính từ trạm

biến áp đến điểm truy cập vào từng tòa nhà. Outdoor System kết nối với đường trục backbone tại các trạm biến áp.

Indoor System chuyển và nhận tín hiệu thông tin từ điểm truy cập vào từng toà nhà đến từng ổ cắm điện trong khu vực nội bộ của toà nhà đó. Indoor System bao trùm toàn bộ phần mạng điện riêng của toà nhà.



Outdoor System và tất cả các kết nối của nó tới các hệ thống trong nhà (Indoor System) được gọi là một tế bào điện Power Cell.

Hình 3.21: Cấu trúc mạng PLC Các thiết bị cơ bản của hệ thống PLC hiện nay gồm có:

+ Bộ đầu - cuối (HeadEnd- HE)

+ Home Gateway (HG)

+ Thiết bị trong nhà người dùng (CPE). Bộ đầu - cuối (HeadEnd -HE)

HE điều khiển hệ thống Outdoor System và kết nối của một tế bào điện Power cell tới mạng đường trục. HE là một modem số tốc độ cao nhận tín hiệu từ đường trục backbone và thực hiện chức năng truyền nhận thông tin qua mạng điện lực. HomeGateway - HG

Là cầu nối giữa hệ thống Outdoor và một hệ thống Indoor. Một HomeGateway cung cấp các ứng dụng LAN nội bộ trong nhà và đồng thời cải thiện điều kiện của kênh truyền tránh những nguyên nhân gây suy gim tín hiệu. Thiết bị trong nhà của người dùng (CPE - Customer Premise Equipment):

Là modem có một card PLC gồm nhiều giao diện phù hợp để kết nối tới những ứng dụng khác của người dùng máy tính, điện thoại cố định, điện thoại IP, fax v..v.



Các modem PLC phù hợp với truyền dữ liệu gói có định hướng giống như của mạng IP. Lưu lượng thông tin đáp ứng yêu cầu của các dịch vụ thời gian thực như video hay VoIP. Tốc độ truyền hiện nay đạt được 45 Mbps (trải phổ 10 Mhz ), sử dụng kỹ thuật truyền dẫn đồng thời trên hai chiều và truyền thông theo phương thức điểm - đa điểm. Các thiết bị này cũng bao gồm một bộ công cụ phần mềm cho phép quản lý điện năng, giám sát chất lượng dịch vụ QoS, tỉ số tín hiệu trên tạp âm SNR...và có kích thước nhỏ gọn. 3.3.4 Một số đặc tính của mạng PLC

Các chuẩn PLC

Các hệ thống chuẩn mở cho các hệ thống PLC trong nhà và truy nhập đang ở giai đọan đầu của quá trình phát triển nhưng được kỳ vọng sẽ phát triển nhanh chóng với sự nỗ lực lớn. Vấn đề chuẩn hóa PLC các hệ thống mở hiện đang được ITU-R và ITU-T, ANSI và IEEE quan tâm và bao gồm những chuẩn sau:

+ ANSI C63.4

+ HomePlug 1.0

+ HomePlug AV (HPAV)

+ IEEE P1675

+ IEEE 1901 Cấp phát dung lượng động cho người dùng

Trong hệ thống PLC, đường cáp điện là một môi trường chia sẻ tài nguyên, làm việc theo nguyên tắc điểm- đa điểm. Sự truy nhập vào một kênh được quản lý bởi thiết bị PLC chủ. Thiết bị này cấp phát dung lượng động tới người dùng dựa vào yêu cầu tức thời của họ, do đó mà thông lượng có thể đạt mức tối đa. Điều này được thực hiện bằng phương pháp truyền gói có định hướng.

Phân mức ưu tiên dữ liệu

Các thiết bị PLC phân mức độ ưu tiên cho dữ liệu thời gian thực, đảm bảo chất lượng các dịch vụ như thoại và video khi truyền trên kênh PLC. Hệ thống PLC tự động phát hiện dữ liệu nào là mang tính thời gian thực và không yêu cầu thời gian thực dựa vào các giao thức. Các tín hiệu mang tính thời gian thực như thoại và video yêu cầu truyền dẫn với độ trễ nhỏ nhất. Các tín hiệu không yêu cầu thời gian thực như dữ liệu và chuyển file thì không quan tâm nhiều đến độ trễ.

Các giao diện tiêu chuẩn

Thiết bị PLC có các giao diện tuân theo các chuẩn giao tiếp viễn thông cho phép thiết bị kết nối dễ dàng tới người dùng đầu cuối và tới các thiết bị khác trên đường trục chính. Đối với người sử dụng cần truy cập Internet họ chỉ cần nối máy tính vào các thiết



bị CPE thông qua một cổng (cổng USB hoặc cổng Ethernet) của card mạng trên PC. Tương tự như vậy với các thiết bị khác sẽ kết nối thông qua các cổng tương thích khác.

Hệ thống quản lý mạng PLC

Nhằm có được một mạng truyền tin chất lượng cao, hệ thống quản lý được xem như quan trọng hàng đầu. Hệ thống quản lý mạng PLC bao gồm:

+ Quản lý mạng và các phần tử mạng

+ Quản lý dịch vụ

+ Quản lý cước

+ An ninh mạng Các thiết bị PLC được quản lý dựa trên hai giao thức DHCP (Dynamic Host

Configuration Protocol), SNMP (Simple Network Managerment Protocol).

An ninh mạng

PLC là một dạng môi trường chia sẻ tài nguyên. Nhiều người dùng có thể cùng truy cập ở cùng một thời điểm do vậy điều cần thiết là phải đảm bảo bí mật thông tin cho luồng dữ liệu của từng cá nhân. Hệ thống PLC sử dụng công nghệ V-LAN tuân theo chuẩn IEEE 802.1Q cho phép dữ liệu của một người sử dụng có thể tách riêng từ luồng dữ liệu. Kết quả là dữ liệu của người đó được bảo vệ an toàn. Để thực hiện mục tiêu này, hệ quản trị mạng khai báo mỗi một người dùng là duy nhất và là riêng biệt trên LAN.

Hệ thống PLC có thể truy nhập hợp pháp từ bất kỳ ổ cắm điện nào do đó việc đảm bảo an toàn cho dữ liệu tránh những sự nghe lén bất hợp pháp là rất quan trọng. Để có thể đảm bảo độ an toàn cao cho dữ liệu truyền trên mạng, hệ thống PLC sử dụng thuật toán mã hoá RC4 kết hợp với từ khoá Difie-Hellman tạo ra độ bảo mật cao tránh được nghe trộm.

3.4 Công nghệ CM Công nghệ CableModem (CM) là công nghệ truyền số liệu trên mạng truyền hình

cáp (CATV) vốn là mạng lai ghép giữa cáp quang và cáp đồng trục, dùng để cung cấp tín hiệu một chiều. 3.4.1. Cấu trúc mạng CATV Một mạng truyền hình cáp HFC có cấu trúc cơ bản như sau:

+ Hệ thống trung tâm Headend

+ Mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu

+ Mạng truy nhập



Thông thường cấu trúc mạng còn tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố: địa lý, mật độ dân cư, liên quan đến việc nâng cấp và nhiều yếu tố khác nữa. Tuy nhiên hầu hết chúng đều có cấu trúc theo kiểu vòng - sao - chuỗi (hình 3.21).

Hình 3.21: Cấu trúc mạng truyền hình cáp CATV

3.4.1.1. Hệ thống trung tâm Headend

Là nơi thu nhận tín hiệu từ nhiều nguồn khác nhau: tín hiệu quảng bá, vệ tinh, sản xuất chương trình tại chỗ, chèn tín hiệu sản xuất nội bộ… Sau khi qua các bước xử lý như điều chế, phân kênh, mã hóa, trộn…), tín hiệu được đưa ra ngoài mạng truyền dẫn và phân phối tới khách hàng thuê bao. Đối với Headend phát triển các dịch vụ tương tác như: Internet, VOD, Điện thoại… Headend sẽ nhận tín hiệu ngược dòng từ các hộ thuê bao sau đó đưa tới các hệ thống bộ phận liên quan như CMTS, Telephone Switch… để kết nối với mạng viễn thông bên ngoài. Trong quá trình này, bộ phận tính cước (Billing) tính các dung lượng trao đổi của khách hàng để xác định phí sử dụng hàng tháng. 3.4.1.2 Mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu

Là môi trường truyền dẫn tín hiệu từ Headend đến nhà thuê bao. Trong truyền hình cáp hữu tuyến HFC, môi trường truyền dẫn là cáp quang. Điển hình là một hay nhiều mạch vòng cáp quang kết nối giữa HE sơ cấp và các HUB sơ cấp, trong một số trường hợp khác thì các vòng thứ cấp lại liên kết giữa các HUB sơ cấp với các HUB thứ cấp. Từ đây các node quang FN được liên kết với các HUB hoặc HE theo dạng cấu trúc hình sao.

Cấu trúc mạch vòng có dự phòng 1+1 cho độ tin cậy của hệ thống cao hơn. Vì khi trên đường truyền có xảy ra sự cố thì sẽ thực hiện chuyển mạch tự động / nhân công sang hệ thống dự phòng để đảm bảo tín hiệu truyền được thông suốt.



Hình 3.22: Mạng truyền dẫn quang

Sơ đồ cấu trúc mạng truyền dẫn tín hiệu quang (Hình 3.22) ở trên cho biết sơ bộ chi tiết một số thiết bị trong mạng quang. Tín hiệu sau khi được xử lý tại Headend được đưa ra ngoài mạng thông qua cáp sợi quang, đến các trạm lặp HUB. Tại đây tín hiệu được đưa vào máy thu, máy phát quang, các bộ chia quang theo tỷ số để cấp đến các node quang FN.

Cũng có trường hợp máy phát quang RX được đặt ngay tại Hệ thống trung tâm Headend để cấp đến các node quang FN. (Tuỳ thuộc vào địa hình, địa bàn, phân bố dân cư… mà quyết định thiết kế có cần đặt trạm lặp quang hay không). 3.4.1.3 Mạng truy nhập

Thông thường chia ra làm 2 kiểu: HFPC và HFC. Mạng truy nhập kiểu HFPC: là mạng lai giữa cáp quang và cáp đồng trục mà trong đó chỉ dùng các thiết bị thụ động chia tín hiệu mà không có bất cứ một thiết bị tích cực nào trên mạng đồng trục. Đặc điểm của mạng HFPC:

+ Đáp ứng được các yêu cầu xây dựng theo mạng 1 chiều hay 2 chiều. + Sử dụng node quang có công suất lớn. + Mạng quang chiếm tỉ trọng lớn trong toàn bộ mạng tổng thể.



+ Mạng đồng trục chỉ có các tuyến trục chính và tuyến cáp thuê bao với các thiết bị chia thụ động + Khả năng phục vụ từ 400-600 thuê bao / node quang.

Hình 3.23: Cấu trúcmạng HFPC

Ưu điểm: + Chất lượng tín hiệu tốt do không sử dụng các bộ khuếch đại. + Do không sử dụng các bộ khuếch đại cao tần nên việc thi công lắp đặt, vận hành dễ dàng hơn. + Các thiết bị thụ động có khả năng truyền 2 chiều nên độ ổn định mạng vẫn cao khi triển khai mạng 2 chiều. + Số lượng thuê bao / node quang nhỏ nên có khả năng cung cấp tốt dịch vụ 2 chiều với tốc độ cao. +Giảm chi phí cấp nguồn công tơ điện, bảo dưỡng, thay thế các thiết bị tích cực.

Nhược điểm: + Khả năng bao phủ của 1 node quang nhỏ do không sử dụng khuếch đại.



+ Yêu cầu node quang sử dụng phải có công suất lớn, chất lượng cao, ổn định. Mạng truy nhập kiểu HFC: là mạng lai giữa cáp quang và cáp đồng trục trong đó có dùng các thiết bị tích cực (các bộ khuếch đại cao tần) trên mạng đồng trục.

Hình 3.24: Cấu trúc mạng HFC

Đặc điểm của mạng HFC thuần tuý: + Đáp ứng được các yêu cầu xây dựng theo mạng 1 chiều hay 2 chiều + Mạng đồng trục chiếm tỉ trọng lớn trong toàn bộ mạng tổng thể. + Mạng đồng trục được chia thành 3 cấp:

− Cấp trục chính: bao gồm cáp đồng trục trục chính, khuếch đại trục, bộ chia tín hiệu đường trục.

− Cấp trục nhánh: bao gồm cáp đồng trục trục nhánh, khuếch đại nhánh, bộ chia tín hiệu đường nhánh.

− Cấp mạng thuê bao: bao gồm cáp đồng trục thuê bao, TV. + Khả năng phục vụ từ 1500-2000 thuê bao / node quang.

Ưu điểm:



+ Phạm vi bao phủ của 1 node quang lớn nhờ kéo dài mạng đồng trục bởi sử dụng các khuếch đại cao tần. + Chi phí ban đầu thấp nhờ sử dụng ít node quang.

Nhược điểm: + Chất lượng tín hiệu thấp hơn kiểu mạng HFPC. + Không thuận lợi khi triển khai thành mạng 2 chiều. + Yêu cầu chặt chẽ về nguồn cấp tín hiệu. Nếu điểm cấp nguồn nào đó mất điện thì toàn bộ tuyến phía sau cũng mất tín hiệu. + Cơ chế thi công, vận hành, bảo dưỡng phức tạp.

3.4.2 Các thành phần của hệ thống CM

Hình 3.25: Các thành phần của hệ thống MC Một hệ thống CM bao gồm các thành phần sau:

− Bộ khuếch đại hai chiều

− Cáp quang và cáp đồng trục trong mạng

− Cầu rẽ ( Tap)

− Node quang

− Thiết bị kết cuối truyền hình-STB

− Modem cáp-CM

− Hệ thống kết cuối modem cáp- CMTS

− Server trong mạng modem cáp

− Hệ thống IP phone



− Hệ thống quản lý thuê bao và tính cước dịch vụ

Bộ khuếch đại hai chiều

Trong phần mạng cáp đồng trục, các bộ khuếch đại hai chiều được sử dụng bao gồm hai loại:

− Bộ khuếch đại phân phối ( khuếch đại tín hiệu RF và đặt vào 2 hoặc 4 đầu cáp ra khác).

− Bộ khuếch đại đường dây mở rộng-Line Extender Amplifier Một hệ thống HFC hiện đại thường có từ 4 đến 6 bộ khuếch đại cho tầng khuếch

đại RF sau mỗi node. Đa số các bộ khuếch đại đó có hệ số khuếch đại tự điều chỉnh để bù đắp những thay đổi khác nhau theo nhiệt độ của suy hao và đáp ứng tần số. Cáp quang và cáp đồng trục trong mạng

Mỗi cáp quang có chứa từ 12 đến 14 sợi quang tuỳ theo kích cỡ mỗi loại cáp. Loại sợi quang được sử dụng ở đây thường là sợi đơn mode-SM có suy hao khoảng 0,4 dB/km ở bước sóng hoạt động l=1310 nm hoặc là suy hao 0,25 dB/km ở l=1550 nm (mức suy hao này ổn định trong dải nhiệt độ thường và độc lập với dải tần số vô tuyến) .

Cáp đồng trục được chia loại tuỳ theo vị trí trong mạng ví dụ:

− Đoạn xuất phát từ node quang to ra có đường kính lớn nhất (từ 0,78 đến 1,09 cm) chất lượng tốt nhất, mức suy hao 45 dB/km ở 750 MHz hoặc 9 dB/km ở 40 MHz

− Đoạn cuối gần sát nhà thuê bao dài khoảng 25 cm- 50 cm, đường kính nhỏ, suy hao khoảng 114 dB/km ở 750 MHz và 24 dB/km ở 40 MHz (mức suy hao này phụ thuộc vào nhiệt độ và chiều dài của cáp).

Cầu rẽ ( Tap)

Mỗi cầu rẽ có hai phần tử chức năng chính là: Khối ghép định hướng và bộ chia công suất. Trong đó, bộ chia công suất chia tín hiệu tuỳ theo số lượng cổng của cầu rẽ (có thể là 2, 4, 8...) còn khối ghép định hướng có nhiệm vụ đổi hướng một số tín hiệu đầu vào xác định,

Node quang

Là phần tử nằm trên đường ranh giới giữa vùng cáp đồng trục và cáp quang, có nhiệm vụ cơ bản là chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện cho đường xuống (ngược lại cho đường lên), sau đó khuếch đại và phân phối trên mạng cáp đồng trục với 3 hoặc 4 đầu ra ở mỗi node Thiết bị kết cuối truyền hình-STB ( Set-Top-Box)



Là một thiết bị thu tín hiệu truyền hình với hai loại: STB tương tự và STB số. STB tương tự (ra đời trong thập niên 1970-1980) cho thuê bao thu các kênh truyền hình tương tự qua mạng HFC thay vì các kênh phát quảng bá vô tuyến mặt đất trước đây. Thông qua nó, các nhà điều hành cáp cung cấp dịch vụ xem phim và một số dịch vụ đặc biệt khác theo hình thức thanh toán ngay IPPV và sử dụng điện thoại làm đường lên cho các hoạt động tương tác. Đến 1996, STB số được giới thiệu với một số chức năng cơ bản:

− Dò tìm kênh số và các dịch vụ video tương tự trong các dải tần đường xuống.

− Giải điều chế kênh số thu được/ Điều chế kênh số phát lên.

− Giải mã / Mã hoá các kênh đã chọn.

− Quản lý báo hiệu thuê bao từ Headend.

− Cung cấp giao diện thuê bao cho người sử dụng. Gần đây, các STB cải tiến được triển khai bởi Motorola/ General Instrument. Các

STB này có chứa các bộ dò sóng kép và modem cáp tích hợp bên trong, cho phép thuê bao sử dụng dịch vụ truyền hình và dịch vụ mạng Internet băng rộng như: IP telephony, IP video phone, Interactive games. Lúc này STB cải tiến hoạt động như một cổng gia đình-RGW:

− Phân phát các gói giao thức IP đến các thiết bị bên ngoài như là IP voice, IP video phone.

− Truyền tải, xử lý, giải mã các tín hiệu truyền hình có độ phân gỉai cao HDTV.. Modem cáp-CM (Cable Modem)

Là thiết bị nằm trong nhà thuê bao, cho phép truy nhập đến mạng máy tính (thường là mạng Internet) trên phương tiện vật lý dùng cho truyền hình. Có ba loại modem cáp:

− Loại khối cắm ngoài: kết nối với máy tính thông qua kết nối Ethernet (có thể có nhiều máy tính cùng kết nối vào mạng Ethernet, lúc này modem cáp còn có chức năng của một bộ định tuyến) hoặc giao diện kết nối USB

− Loại card cắm trong: thường là dạng cắm thêm PCI cho máy tính. Loại này có giá thành rẻ nhất song chỉ dùng được cho máy tính để bàn còn sẽ phải có sự thiết kế khác cho dạng máy tính MAC và máy tính xách tay.

− Loại thứ ba của modem cáp là dạng được tích hợp bên trong các STB cải tiến tương tác như đã trình bày ở trên.

Hệ thống kết cuối modem cáp- CMTS

Hệ thống này nằm trong Headend, thuộc về phía bên kia của mạng so với modem cáp. Là thiết bị kết cuối cho đường lên từ phía thuê bao đến đích là các Headend của các



công ty cáp, do đó CMTS cũng được coi là giao diện giữa các modem cáp và mạng Internet IP .

− CMTS có nhiều chức năng giống như một DSLAM trong hệ thống DSL,

− CMTS đón lưu lượng đường lên từ một nhóm thuê bao trên một kênh đơn và định tuyến nó đến ISP để kết nối vào mạng Internet.

− Mỗi CMTS chứa một hoặc nhiều card đường dây modem cáp (CMLC). Các CMLC chuyển các dòng số liệu IP thành các tín hiệu RF đường xuống (đến nhà thuê bao) sau đó đưa qua bộ nâng tần để đưa các kênh tín hiệu đó vào một kênh xác định và ghép chung với các tín hiệu truyền hình và trình tự ngược lại với đường lên.

Một số server trong mạng modem cáp

Máy chủ DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) đợc xác định bởi RFC 2181. Server này cung cấp các địa chỉ IP theo nhu cầu cho modem cáp và các thiết bị PC theo sau nó.

Máy chủ ToD (Time of Day) đợc xác định bởi RFC 868, có nhiệm vụ là gán các tem thời gian cho các sự kiện điều hành hệ thống.

Máy chủ TFTP (Trivial File Transfer Protocol) được xác định bởi RFC 1350 để đăng kí và tải về các file cấu hình modem cáp cho các dịch vụ thuê bao riêng lẻ. Hệ thống IP phone

Đây là hệ thống sử dụng giao thức IP để truyền tín hiệu thoại qua mạng viễn thông, trong đó giao thức IP là giao thức chuẩn cho lớp chuyển mạch gói trong mạng LAN, WAN,... Mạng IP mang số liệu độc lập với lớp vật lý.

Việc tích hợp được hệ thống truyền tải thoại vào mạng băng rộng HFC có ý nghĩa lớn trong việc tạo thuận lợi để HFC thực hiện một xa lộ thông tin thực sự-truyền mọi loại tín hiệu : voice, data, video.

Hệ thống VoIP này sử dụng thiết bị kết cuối là máy điện thoại IP phone hoặc máy điện thoại truyền thống-POTS phone kết nối với một modem cáp/ một STB số. Máy IP phone là một thiết bị khá mới. Nó không kết nối đến một tổng đài sở hữu nào mà kết nối đến cổng Ethernet chuẩn trong một modem cáp/ một STB số/ một PC trong nhà. Máy IP phone hoạt động như một thiết bị IP tiêu chuẩn và có địa chỉ IP riêng của nó. Để kết nối một POTS phone đến một modem cáp/ STB số thì phải có các môdun giao diện mới được phát triển và gắn vào trong các modem cáp/ STB số để cung cấp chức năng này.

Hệ thống thiết bị quản lý thuê bao và tính cước dịch vụ

Điều cốt yếu nhất với các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình trả tiền là có thể quản lý truy nhập dịch vụ thuê bao và tính cước cho thuê bao theo dịch vụ. Một phương pháp



phổ thông và hiệu quả nhất là sử dụng các thuật toán mã khoá tín hiệu (chỉ các thuê bao được phép của nhà cung cấp dịch vụ mới có khả năng giải mã tín hiệu để xem). Hệ thống thiết bị quản lý truy nhập của thuê bao và tính cước đợc gọi là hệ thống truy nhập có điều kiện. 3.4.3 Các chuẩn được sử dụng trong công nghệ CM

Hình 3.26: Ba hệ thống chuẩn CM điển hình

Các modem cáp thế hệ đầu tiên sử dụng nhiều các giao thức độc quyền khác nhau nên các nhà vận hành mạng CATV không thể sử dụng các modem cáp của nhiều hãng khác nhau trên cùng một hệ thống. Đến năm 1997, có 3 tiêu chuẩn nổi trội là IEEE 802.14, DAVIC đại diện cho Châu Âu và MCSN đại diện cho Bắc Mỹ với bộ giao thức DOCSIS. Cho đến nay, những chuẩn nói trên đều đã có những cải tiến lớn song chưa có chuẩn nào thống lĩnh được thị trường Modem Cáp.

DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) gồm có 3 chuẩn DOCSIS 1.0, DOCSIS 1.1 và DOCSIS 2.0. DOCSIS được phát triển bởi Cablelabs và được chuẩn hóa bởi ITU.

DAVIC là chuẩn Modem Cáp của Châu Âu được xây dựng trên chuẩn mở DAVIC/DVB được đưa ra bởi ủy ban các tiêu chuẩn Châu Âu. DAVIC có các chuẩn 1.0 (12/1995), 1.1 (9/1996), 1.2 (12/1996). Mục đích chủ yếu của các phiên bản này là hỗ trợ

CableLabs DVB/DAVIC IEEE 802.14

Eurocablelabs

Các tiêu chuẩnDOCSIS1.0DOCSIS1.1DOCSIS1.2

EuroDOCSIS

Các tiêu chuẩn DVB-C

(EST 300 429)DVB-RCC

(FTS 300 800)(ES 200 800)

CablemodemOpencable

PacketcableCableNET

Được chấp nhận bởi ITUITU-T J.83 BITU-T J.112 B

DVBDAVIC

DVB+DAVIC

EuroModemEuroBox

Euroloader

Được chấp nhận vởi ITUITU-T J.83 AITU-T J.112 A



cho các ứng dụng âm thanh, hình ảnh và các dịch vụ số liệu. Trong khi đó, các phiên bản sau (DAVIC 1.3; 1.4; 1.5) chủ yếu dùng hỗ trợ các dịch vụ quảng bá số tăng cường, tương tác và các dịch vụ truyền thông khác.

IEEE 802.14 đưa ra chuẩn cho lớp vật lý và phân lớp MAC cho mạng HFC song hướng. Phạm vi sử dụng của IEEE 802.14 là truyền dẫn tín hiệu qua đường cáp TV, nâng cao tốc độ truy cập Internet tại gia đình.

Bảng 3.6: Đặc tính của các chuẩn sử dụng trong công nghệ CM

Đặc điểm DOCSIS 1.x Euro-DOCSIS DVB-RC

Tốc độ đường xuống

64-QAM: 27 Mbps 256-QAM: 42 Mbps

Kênh 6 MHz

64-QAM: 38 Mbps 256-QAM: 52 Mbps

Kênh 8Mhz

64-QAM:38Mbps 256-QAM:52Mbps

Kênh 8Mhz

Tốc độ đường lên

.320, .640, 1.280, 2.560 5.120 Mbps

QPSK và .640, 1.280, 2.560,

5.120, 10.24 Mbps 16-QAM 5-42Mhz

.320, .640, 1.280, 2.560 và 5.120 Mbps

QPSK và .640, 1.280, 2.560,

5.120, 10.24 Mbps 16-QAM 5-65Mhz

1.544 Mbps; 3.088 Mbps

Differential QPSK 5-65Mhz

Các dịch vụ

Truy nhập Internet, STB tương tác, VoIP

Truy nhập Internet, STB tương tác, VoIP.

Truy nhập Internet, STB tương tác.

3.5 Công nghệ truy nhập quang

Công nghệ truy nhập quang là công nghệ truy nhập sử dụng môi trường truyền dẫn là cáp quang. Ta có thể phân loại công nghệ truy nhập quang thành hai loại là công nghệ truy nhập quang chủ động (AON) và công nghệ quang thụ động (PON) hoặc phân loại theo vị trí của cáp quang tham gia trong mạng truy nhập thành các mạng truy nhập quang FTTx khác nhau như:

• Cáp quang tới tận Office FTTO.

• Cáp quang tới tận khu dân cư FTTC.

• Cáp quang tới tận khu công sở FTTB.

• Cáp quang tới tận hộ gia đình FTTH 3.5.1 Cấu hình và thành phần mạng



Cấu hình tham chiếu của mạng truy nhập quang được trình bày trên hình 3.27 trong đó bao gồm 4 module cơ bản:

− Đầu cuối đường quang (OLT)

− Mạng phối dây quang (ODN)

− Khối mạng quang (ONU)

− Module chức năng phối hợp (AF). Điểm tham chiếu gồm có: Điểm tham chiếu phát quang S, điểm tham chiếu thu quang R, điểm tham chiếu giữa các nút dịch vụ V, điểm tham chiếu đầu cuối thuê bao T và điểm tham chiếu a ở giữa các ONU

UNI

ONU

ONU

ODN OLT

V: Điểm tham chiếu AF

R/S

Phía mạng

Các chức năng quản lý hệ thống mạng truy nhập

Q3

(a) điểm tham chiếu

S /R

Các chức năng nút dịch

vụ

SNI

Hình 3.27.Cấu hình tham chiếu của mạng truy nhập quang

Giao diện bao gồm: Giao diện quản lý mạng Q3 và giao diện giữa thuê bao với mạng UNI. Vì vậy có thể hiểu mạng truy nhập quang là mạng sử dụng chung các giao diện với các mạng khác nhau nhưng hệ thống truyền dẫn truy nhập cáp quang đảm nhiệm một loạt đường liên kết truy nhập và gồm các ONT, ODN, ONU và AF. Đấu nối truyền dẫn giữa OLT và ONU có thể theo phương thức điểm- đa điểm, cũng có thể theo phương thức điểm- điểm. Về hình thức truyền dẫn, có thể áp dụng ghép kênh theo thời gian (TDM), ghép kênh theo bước sóng…Còn phương thức truy nhập, nhìn chung dựa trên đa truy nhập phân chia theo thời gian. Khối chức năng OLT Khối đầu cuối đường quang (OLT- Optical Line Terminal) cung cấp giao diện quang giữa mạng với ODN, đồng thời cũng cung cấp ít nhất một giao diện điện với phía mạng dịch vụ. OLT có thể chia thành dịch vụ chuyển mạch và dịch vụ không chuyển



mạch. OLT cũng quản lý báo hiệu và thông tin giám sát điều khiển đến từ ONU, từ đó cung cấp chức năng bảo dưỡng cho ONU. OLT có thể lắp đặt ở tổng đài nội hạt hoặc một vị trí ở xa. Các chức năng của bộ phận dịch vụ Bộ phận dịch vụ là đầu vào của các dịch vụ, yêu cầu đối với nó là các dịch vụ ít nhất phải có tốc độ sơ cấp của ISDN và có thể cung cấp ít nhất một dịch vụ hoặc đồng thời có thể đảm nhận từ hai loại dịch vụ khác nhau trở lên. Các chức năng bộ phận trung tâm: bao gồm 3 chức năng chính :

− Chức năng nối chéo số: Cung cấp nối chéo giữa mạng với ODN trong độ rộng băng tần có thể sử dụng.

− Chức năng ghép kênh truyền dẫn: Cung cấp đường truyền cho dịch vụ thu và phát trong ODN

− Chức năng giao diện ODN: Chức năng này căn cứ vào các loại sợi quang của ODN để cung cấp các giao diện quang vật lý, đồng thời thực hiện biến đổi điện /quang, và quang/ điện.

Các chức năng của bộ phận chung:

− Chức năng cấp điện: Chuyển đổi nguồn điện cung cấp từ bên ngoài thành trị số điện yêu cầu của nội bộ.

− Chức năng OAM: Thông qua giao diện tương ứng, thực hiện sự vận hành, quản lý và bảo dưỡng (OAM) đối với tất cả các khối chức năng và nối với quản lý mạng lớp trên.

Khối chức năng ONU Khối mạng quang (ONU- Optical Network Unit) ở giữa ODN với thuê bao. Phía mạng của ONU có giao diện quang, còn phía thuê bao là giao diện điện: do đó cần có chức năng chuyển đổi quang/ điện. Đồng thời có thể thực hiện chức năng xử lý và quản lý bảo dưỡng các tín hiệu điện. ONU có thể đặt ở phía khách hàng (FTTH/FTTB) hoặc ngoài trời (FTTB). ONU bao gồm các bộ phận trung tâm, bộ phận dịch vụ và bộ phận chung. Các chức năng của bộ phận trung tâm

− Chức năng giao diện điện ODN: cung cấp 1 loạt giao diện quang vật lý, nối với ODN, đồng thời hoàn thành việc biến đổi quang/ điện và điện /quang.

− Chức năng ghép kênh thuê bao và dịch vụ: tổ hợp và phân giải các thông tin đến từ các thuê bao khác nhau hoặc đưa tới các thuê bao khác nhau.

Chức năng bộ phận dịch vụ



Bộ phận này cung cấp giao diện dịch vụ khách hàng, có thể cung cấp cho một hoặc một nhóm khách hàng. Nó cũng cung cấp chức năng chuyển đổi báo hiệu theo giao diện vật lý. Các chức năng của bộ phận chung Cấp điện và OAM. Tính chất, chức năng bộ phận chung giống như trong OLT. Khối chức năng ODN Khối mạng phân phối quang (ODN- Optical Distribution Network) đặt giữa ONU và OLT. Chức năng của nó là phân phối công suất tín hiệu quang. ODN chủ yếu là linh kiện quang không nguồn và sợi quang tạo thành mạng phân phối đường quang thụ động. Cấu trúc cơ bản mạng cáp quang thuê bao FTTH được thể hiện trên hình 3.28.

Hình 3.28: Cấu trúc cơ bản khối phân phối quang FTTH

Mạng cáp quang thuê bao được xác định trong phạm vi ranh giới từ giao tiếp sợi quang giữa thiết bị của nhà cung cấp dịch vụ (ví dụ như thiết bị OLT/Switch) đến thiết bị tại khách hàng (ONU/ONT). Mạng cáp quang thuê bao được cấu thành bởi các thành phần chính như sau:

Cáp quang gốc (Feeder Cable): xuất phát từ phía nhà cung cấp dịch vụ (hay còn gọi chung là Central Office) tới điểm phân phối được gọi là DP (Distribution Point).

Điểm phân phối sợi quang (DP): là điểm kết thúc của đoạn cáp gốc. Trên thực tế triển khai, điểm phân phối sợi quang thường là măng xông quang, hoặc các tủ cáp quang phối, ưu tiên dùng măng xông quang. Cáp quang phối (Distribution Optical Cable): xuất phát từ điểm phối quang (DP) tới các điểm truy nhập mạng (AP – Access Point) hay từ các tủ quang phối tới các tập điểm quang.



Điểm truy nhập mạng (NAP): là điểm kết cuối của các đoạn cáp quang phối. Trên thực tế triển khai, điểm truy nhập mạng thường là các tập điểm quang. Cáp quang thuê bao (Drop Cable): xuất phát từ các điểm truy nhập mạng (AP) hay là từ các tập điểm quang đến thuê bao. Hệ thống quản lý mạng quang (FMS – Fiber Management System) được sử dụng để bảo dưỡng và xử lý sự cố. Điểm quản lý quang (FMP - Fiber Management Point): dễ dàng cho xử lý sự cố và phát hiện đứt đường. Khối chức năng tự thích nghi

Khối chức năng tự thích nghi (AF- Adaptation Function) chủ yếu cung cấp các chức năng phối hợp ONU với thiết bị thuê bao. Khi thực hiện cụ thể nó có thể nằm trong ONU, cũng có thể hoàn toàn độc lập. 3.5.2 Kiến trúc cơ bản của mạng truy nhập quang

Phần quang của truy nhập có thể có thể có cấu trúc điểm nối điểm, tích cực hoặc đa điểm thụ động. Các phần tử cơ bản của mạng truy nhập quang, như đã giới thiệu trong phần trên, gồm có: Khối mạng quang ONU, khối kết cuối mạng quang ONT, đầu cuối đường quang (OLT) và đầu cuối mạng (NT). Cấu hình này hỗ trợ từ cấu trúc truy nhập sợi quang tới tận nhà (FTTH) qua FTTB/C tới FTTcab (hình 3.29)

SNI

Mạng khách hàng Mạng truy nhập

OLT

ON

TNT

NT

UNI

Cáp quang

ON

U

Cáp đồng Cáp đồng

ON

UCáp đồng Cáp quang

FTTH

FTTB/C

FTTcab

Hình 3.29: Cấu hình của mạng truy nhập quang

3.5.2.1 FTTH



Trong kiến trúc FTTH/O, sợi quang được kéo dài đến tận hộ gia đình hoặc văn phòng, trong đó một ONT được đặt tại thuê bao. ONT là điểm phân phát dịch vụ cho phép các nhà khai thác cung cấp các dịch vụ số liệu, thoại và hình ảnh trên cùng một sợi. ONT cung cấp các giao diện dịch vụ bao gồm: POTS, GE, FE, E1/T1. FTTH/O cung cấp lượng băng tần dồi dào, tuy nhiên chi phí cho việc xây dựng mạng lại rất cao. Mục tiêu của phương thức này là cung cấp tốc độ bít lớn đến các văn phòng hoặc nhà thuê bao như các biệt thự, các tòa nhà thương mại và các bar có internet, nhằm đảm bảo được mức quay vòng lớn. Phương thức này đặc biệt phù hợp khi cần phải lắp đặt các mạng cáp mới hoặc phải thay thế cáp cũ. Phương thức này nhằm đến các thuê bao có nhu cầu đối với các ứng dụng băng tần lớn như HDTV, VoD và L2/L3 VPN.

Hình 3.30. Kiến trúc FTTH 3.5.2.2 FTTB Trong phương thức này, sợi được kéo dài đến một ONU đặt trong tòa nhà. Các khách hàng có thể truy nhập internet theo các kết nối đến ONU thông qua LAN nhờ các cáp UTP-5. Chiều dài thông thường của phần cáp đồng thường vài chục mét. Để tận dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên cũ thì phương thức FTTB+LAN được xem là có thể tiết kiệm tối đa chi phí xây dựng mạng. Hơn nữa, khoảng cách ngắn giữa ONU và thiết bị đầu cuối thuê bao cũng cho phép sự phát triển từng bước từ FTTB+LAN sang FTTH/FTTO. ONT cung cấp các giao diện dịch vụ bao gồm: ADSL2+/VDSL2+, FE/GE, E1/T1. Mô hình FTTB phù hợp với các tòa nhà có mật độ lớn các khách hàng là doanh nghiệp vì họ có nhu cầu đặc biệt lớn về băng tần, đặc biệt các tòa nhà này đều có LAN xây dựng trên mạng cáp UTP-5.



Hình 3.31: Kiến trúc FTTB

3.5.2.3 FTTC Với phương thức FTTC, sợi được kéo dài đến tận ONU đặt lề đường. Một hoặc nhiều tòa nhà có kết nối đến ONU có thể được phục vụ bởi ONU đó. ONU đó có các giao diện POTS và VDSL2 cho truy nhập Internet băng rộng. Chiều dài phần cáp đồng khoảng trăm mét và được xác định tùy theo yêu cầu băng tần thực tế. So với FTTB, FTTC có thể phục vụ số khách hàng lớn, cũng như cho phép các nhà khai thác tiết kiệm chi phí hơn do phương thức này không đòi hỏi cáp UTP-5 đặc biệt. Phương thức FTTC được khuyến nghị sử dụng cho các vùng dân cư có mật độ dân tương đối cao, đặc biệt là ở những nơi có thể sử dụng lại mạng cáp đồng, hoặc những nơi khó lắp đặt cáp quang. Đây cũng là một phương thức truy nhập phù hợp cho các khách hàng có nhu cầu đối với các dịch vụ VoIP, truy nhập internet tốc độ cao và VoD. 3.5.2.4 FTTCab/N Trong mạng FTTcab, sợi được kéo dài đến ONU đặt tại node truy nhập lân cận và phục vụ được các thuê bao nằm trong vùng phục vụ của node truy nhập đó. ONU cung cấp các giao diện POTS, ADSL2+, VDSL2 và SHDSL cho truy nhập các dịch vụ tích hợp. Chiều dài của đoạn cáp đồng thường tới vài nghìn Km và có thể được điều chỉnh cho phù hợp theo yêu cầu về băng tần.

Trong phương thức này, khoảng cách cuối cùng từ ONU đến các thuê bao lớn hơn trong phương thức FTTC. Tuy vậy cũng dễ dàng để phát triển từ FTTN thành FTTC. FTTN được khuyến nghị sử dụng trong các vùng có mật độ dân cư thấp, và khi các thuê bao có nhu cầu đối với VoIP và các dịch vụ truy nhập tốc độ cao.



Kiến trúc FTTx có thể sử dụng mạng quang thụ động (PON – Passive Optical Network) hoặc mạng quang chủ động (AON – Active Optical Network). Việc triển khai theo AON hay PON tùy thuộc vào vị trí, đặc thù của mạng truy nhập khu vực đó.

Hình 3.32: Kiến trúc FTTN

Hiện nay trên mạng truy nhập quang tới nhà thuê bao đang triển khai theo mạng quang chủ động, vì tận dụng sợi cáp quang hiện có, số thuê bao sử dụng truy nhập băng rộng chưa nhiều, hơn nữa đầu tư cơ sở hạ tầng cho triển khai PON trước mắt rất tốn kém. Tuy nhiên do những ưu điểm nổi bật của PON thì xu hướng trong tương lai sẽ triển khai mạng FTTx theo PON là một điều tất yếu 3.5.3 Công nghệ AON 3.5.3.1. Khái niệm

Mạng quang chủ động (AON – Actice Optical Network) là mạng quang có sự phân phối tín hiệu quang AON cần sử dụng các thiết bị cần nguồn nuôi dữ liệu như một chuyển mạch, router hoặc multiplexer. Dữ liệu từ phía nhà cung cấp của khách hàng nào sẽ chỉ được chuyển đến khách hàng đó. Vì vậy dữ liệu của khách hàng sẽ tránh được xung đột khi truyền trên đường vật lý chung bằng việc sử dụng các bộ đệm của các thiết bị tích cực.

Từ năm 2007, hầu hết các hệ thống mạng quang tích cực được gọi là ethernet tích cực (AOEN- All Optical Ethernet Network). Ethernet tích cực sử dụng các chuyển mạch ethernet quang để phân phối tín hiệu, do đó sẽ kết nối các căn hộ khách hàng với nhà cung cấp thành một hệ thống mạng Ethernet khổng lồ giống như một mạng máy tính ethernet thông thường ngoại trừ mục đích của chúng là kết nối các căn hộ và các tòa nhà với nhà cung cấp dịch vụ. Mỗi tủ chuyển mạch có thể quản lý tới hàng nghìn khách hàng.



Các thiết bị chuyển mạch này thực hiện chuyển mạch và định tuyến dựa vào lớp 2 và lớp 3. Mạng truy nhập toàn quang FTTH sử dụng mạng quang chủ động AON các thiết bị chuyển mạch hoạt động một cách chủ động, cần cấp nguồn điện để hoạt động. Hệ thống truy nhập này cần nhiều cáp quang, mỗi một cáp được kết nối đến một user trong hệ thống. Đối với AON thì khoảng cách từ OLT đến ONU sẽ rất lớn, nhưng việc triển khai sẽ tốn kém vì tốn rất nhiều cáp vì thế giá thành lắp đặt rất cao. AON phù hợp triển khai ở những nơi có mật độ dân cư thấp, phù hợp với những dịch vụ yêu cầu thời gian thực. Mạng quang chủ động AON được miêu tả như hình 3.33:

Hình 3.33. Mạng quang chủ động AON 3.5.3.2. Các phương thức triển khai AON Mạng AON được hiểu là kiểu kết nối điểm tới điểm (P2P- Point to Point) và AOEN (Active Optical Ethernet Network) Có hai cấu hình chính được triển khai đó là : Kiến trúc “Home Run”, và kiến trúc Active Star Ethernet. Kiến trúc Home- Run- fiber Kiến trúc này có cáp dành riêng để nối từ CO đến từng nhà thuê bao. Kiến trúc này yêu cầu nhiều sợi quang, nhiều OLT vì mỗi nhà thuê bao cần 1 cổng OLT) . Hình 3.34 miêu tả kiến trúc cáp chạy tới tận nhà thuê bao.



Hình 3.34. Kiến trúc home run Active Star Ethernet Kiến trúc Ethernet sao tích cực (ASE- Active Star Ethernet) được biết đến như kiến trúc sao kép, ASE sẽ giảm được số lượng cáp quang và giảm giá thành bằng cách chia xẻ cáp đầu ra.

Hình 3.35. Kiến trúc Active Star Ethernet Kiến trúc sao tích cực, node từ xa sẽ được triển khai giữa CO và nhà thuê bao. Mỗi cổng OLT và cáp đầu ra giữa CO và node từ xa được chia xẻ bởi bốn đến hàng nghìn nhà thuê bao, tùy thuộc vào tỉ lệ chia của bộ lọc qua những đường link phân phối dành riêng từ node từ xa. Node từ xa ở trong mạng sao tích cực có thể là bộ ghép kênh hoặc là bộ chuyển mạch. Node từ xa chuyển mạch tín hiệu ở trong miền điện vì thế chuyển đổi quang sang điện, điện sang quang là rất cần thiết ở node từ xa. Do băng tần của cáp đầu ra



CO bị chia xẻ giữa nhiều điểm đầu cuối, nên dung lượng dư thừa tối đa sẵn có cho mỗi ngôi nhà ở đường lên và đường xuống đều ít hơn so với cáp đến tận nhà, đây chính là nhược điểm của cấu trúc sao so với cấu trúc “home run” ở trên. Kiến trúc Ethernet sao tích cực được thể hiện trên hình 3.35. Mạng truy nhập quang hiện nay của VNPT chủ yếu được triển khai sử dụng mạng truy nhập quang tích cực với công nghệ SDH, với cấu hình Ring và điểm- điểm với đặc điểm sau:

− Mức độ thâm nhập cáp quang hiện nay còn hạn chế, chủ yếu ở mức mở rộng phạm vi tổng đài nhờ các hệ thống mạng truy nhập quang DLC kết nối giữa tổng đài CO đến khối chuyển mạch từ xa (RSU - Remote Switching Unit). Các hệ thống này chủ yếu sử dụng công nghệ quang SDH tích cực với cấu hình RING hoặc điểm – điểm. Một số hệ thống truy nhập quang mở rộng hơn về phía thuê bao và có giao diện V5.2 như FSX2000 của Fujitsu, AN 2000, Honet, Faslink của Siemens, Slic 240 của lucent…Tuy nhiên, phần truyền dẫn của các hệ thống này vẫn trên cơ sở công nghệ PDH, SDH tích cực, và chúng có khả năng cung cấp các kênh E1 hoặc n×64.

− Cấu hình Ring (Phân tập cáp trên cùng 1 cáp- Ring dẹt) và điểm – điểm

− Chế độ bảo vệ 1+1: Ring thuộc loai USHR (ring đơn hướng) bảo vệ mức luồng; 1+1 bảo vệ đoạn ghép kênh đối với cấu hình điểm – điểm. Hiệu quả dung lượng ≤ 50%. Có khả năng chống lại 1 sự cố nút/ tuyến. Có thể thiết lập luồng không bảo vệ nhờ đó dung lượng hệ thống có thể tải sẽ tăng lên.

− Các chủng loại thiết bị chủ yếu được triển khai là AN2000, Honet, FLX150/600, FSX2000 của Fujitsu, SMA của Siement, TN-1X của Nortel…

− Chất lượng đảm bảo BER = 10-10

− Đồng bộ của mạng chủ yếu được phân bố từ nút tổng đài chính.

− Giao diện nhánh ở mức E1,E3, DS3, E4, STM-1 (VC4)

− Kết nối với các hệ thống khác chủ yếu ở mức E1

− Một số hệ thống có cấu trúc ghép kênh theo cả ETSI và ANSI như Jujitsu – cho phép luồng CV-3 nhận giao diện E3 (34Mb/s) hoặc DS3( 45Mb/s)

− Hệ thống được quản lý và điều khiển thông qua phần mềm ở mức đầu cuối. Việc thiết lập luồng chưa được tự động, cần có tham gia của nhà khai thác.

3.5.4 Công nghệ PON 3.5.4.1 Khái niệm Mạng quang thụ động (PON - Passive Optical Network) là một kiến trúc mạng điểm-đa điểm, sử dụng các bộ chia quang thụ động (không có nguồn cấp) để chia công



suất quang từ một sợi quang tới các sợi quang cung cấp cho nhiều khách hàng, thường tỉ lệ chia là 4,8,16,32,64,128…tùy thuộc vào cấu hình mạng. Một mạng PON bao gồm một đầu cuối đường truyền quang OLT đặt tại tổng đài của nhà cung cấp dịch vụ và các đơn vị mạng quang ONU đặt tại phía khách hàng. Trong các khuyến nghị về mạng và các hệ thống truyền dẫn, ITU-T đã đưa ra một tập hợp các định nghĩa và kiến trúc làm cơ sở cho việc xây dựng quang thụ động. Dựa trên các định nghĩa đó, khái niệm về mạng quang thụ động một cách ngắn gọn như sau “mạng quang thụ động (PON) là một mạng quang không có các phần tử điện hay các thiết bị quang điện tử”. Như vậy với khái niệm này, mạng PON sẽ không chứa bất kỳ một phần tử tích cực nào mà cần phải có sự chuyển đổi quang- điện. Thay vào đó PON sẽ chỉ bao gồm: Sợi quang, bộ chia, bộ kết hợp, bộ ghép định hướng, thấu kính, bộ lọc và các phụ kiện… Điều này giúp cho PON có một số ưu điểm như: không cần nguồn điện cung cấp nên không bị ảnh hưởng bởi nhiễu nguồn, có độ tin cậy cao và không cần phải bảo dưỡng do tín hiệu không bị suy hao như đối với các phần tử tích cực. Một số giải pháp cho PON đã được đưa ra vào cuối những năm 80, dựa trên các tiêu chuẩn và các công nghệ mới. Một số thử nghiệm nhỏ cũng đã được tiến hành trong phạm vi của tổ chức ACTS chủ yếu là kết hợp giữa PON với công nghệ mới, như là công nghệ laser. ATM PON đã được ban hành thành tiêu chuẩn trong G983.1 của ITU. Sự phát triển cao hơn của chuẩn APON gốc cùng với sự dần mất ưa chuộng của ATM dẫn đến phiên bản đầy đủ và cuối cùng của ITU-T G983 được xem như PON băng rộng hay BPON. Một mạng APON/BPON điển hình cung cấp 622Mbít/s băng thông luồng xuống và 155 Mbit/s đường lên. Chuẩn ITU-T G984 (GPON) mô tả sự gia tăng trong cả băng thông và hiệu suất sử dụng băng thông nhờ sử dụng gói lớn, có độ dài thay đổi. Hơn nữa chuẩn G984 cho phép vài sự lựa chọn tốc độ bít, cơ bản sử dụng tốc độ 2,488 Mbit/s cho luồng xuống và tốc độ 1,244 Mbit/s cho luồng lên. Phương thức gói tổng hợp GPON (GPON Encapsulation Methed- GEM) cho phép đóng gói lưu lượng dữ liệu người dùng rất hiệu quả, với sự phân đoạn khung cho phép đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS cao hơn phục vụ các lưu lượng nhạy cảm (dịch vụ thời gian thực yêu cầu trễ thấp) như truyền thoại và luồng video. Chuẩn IEEE 802.3 Ethernet PON (EPON hay GEPON) được hoàn thành năm 2004, như một phần của dự án Ethernet First Mile. EPON chuẩn IEEE 802.3 sử dụng khung Ethernet đối xứng 1,24 Gbit/s tốc độ luồng lên và luồng xuống. EPON có thể ứng dụng cho các mạng trung tâm dữ liệu, cũng như các mạng dịch vụ bộ ba thoại, dữ liệu và video. Gần đây, bắt đầu từ năm 2006, tiếp tục thực hiện chuẩn EPON tốc độ cực cao 10Gigabit/s (chuẩn XEPON hay 10- GEPON) 3.5.4.2 Cấu hình PON



Mạng quang thụ động có ba cấu hình cơ bản đó là:

− Cấu hình Ring

− Cấu hình cây

− Cấu hình bus Cấu hình Ring được thể hiện trên hình 3.36

Hình 3.36. Cấu hình Ring Cấu hình cây được thể hiện trên hình 3.37

Hình 3.37. Cấu hình cây Cấu hình bus được thể hiện trên hình 3.38

Hình 3.38. Cấu hình Bus của PON

3.5.4.3 Các chuẩn PON ITU-TG983 APON (ATM Passive Optical Network) Mạng quang thụ động ATM. Đây là chuẩn mạng quang thụ động đầu tiên. Từng được sử dụng chủ yếu cho các ứng dụng thương mại và trên nền ATM. BPON (Broadband PON) là chuẩn trên nền APON. Được bổ xung để hỗ trợ cho WDM ghép kênh phân chia theo bước sóng, cấp phát băng thông đường lên động và lớn



hơn, và tính chọn lọc. Đồng thời tạo ra giao diện quản lý chuẩn gọi là OMCI, giữa OLT và ONU/ONT, cho phép các mạng cung cấp hỗn hợp, cụ thể :

• G983.1 : Năm 1998, trình bày về lớp vật lý của hệ thống APON/BPON.

• G983.2: Năm 1999, đặc tính của giao diện điều khiển và quản lý ONT

• G983.3: Phê chuẩn năm 2001, đặc tính mở rộng cung cấp những dịch vụ thông qua phân bổ bước sóng.

• G983.4 : Thông qua năm 2001, mô tả những cơ chế cần thiết để hỗ trợ phân bổ băng tần động trong các ONT của cùng một mạng PON.

• G983.5: Thông qua năm 2002, xác định những cơ chế chuyển mạch bảo vệ cho BPON

• G983.6: Thông qua năm 2002, định nghĩa những mở rộng cho giao diện điều khiển cần thiết cho quản lý những chức năng chuyển mạch tại ONT

• G983.7: Thông qua năm 2001, định nghĩa những mở rộng cho giao diện điều khiển cần thiết cho quản lý những chức năm DBA tại ONT.

• G983.8: Thông qua năm 2003, xác định những mở rộng cho giao diện điều khiển cần thiết cho quản lý những dịch vụ mở rộng tại ONT.

ITU-T G984 GPON (Gigabit PON) là một sự phát triển của chuẩn BPON. Nó hỗ trợ tốc độ cao hơn, tăng cường bảo mật và chọn lớp 2 giao thức (ATM, GEM, Ethernet)

• G984.1: mô tả những đặc tính chung của hệ thống GPON như là kiến trúc, tốc độ bit, bảo vệ và bảo mật

• G984.2: Xác định những thông số của GPON tại tốc độ lên là (155Mb/s, 622Mb/s, 1,5Gb/s, 2, 5GB/s ), xuống là (1,5Gb/s và 2,5Gb/s)

• G984.3 : Mô tả những đặc tính về khung hội tụ truyền dẫn của GPON; bản tin, phương pháp xác định khoảng, hoạt động, giám sát, những chức năng bảo dưỡng, và bảo mật.

IEEE 802.3ah EPON hay GEPON (Ethernet PON) là một chuẩn IEEE để sử dụng Ethernet cho dữ liệu gói.

Trong các giải pháp mạng PON, giải pháp EPON được hỗ trợ và phát triển nhanh nhất. Nhiều nhà cung cấp dịch vụ đã chọn giải pháp này để làm mạng truy nhập và truyền tải lưu lượng mạng Metro (MEN) để cung cấp đa dịch vụ. Tuy nhiên cơ chế duy trì và phục hồi mạng của giải pháp EPON còn chậm nên chỉ có thể áp dụng cho mạng có quy



mô vừa và nhỏ. Bảng ngay dưới đây mô tả những so sánh cơ bản của các công nghệ PON hiện nay.

Bảng 3.7: So sánh các giải pháp mạng PON

APON BPON EPON GPON WDM PON

Tiêu chuẩn FSAN ITU-T

G.983

FSAN ITU-T

G.983

EFM IEEE

802.3ah

FSAN ITU-T

G.984 Chưa

Khung ATM

ATM, Ethernet, Phân bổ Vodeo

Ethernet GPON

Kiểu đóng gói Không phụ

thuộc

Tốc độ xuống

622-1244 M 1,244 G 1-10 G 2,488 G 1-10 G

Đơn kênh

Tốc độ lên 155-622 M 622 M 1-10 G 2,488 G 1/10 G

Đơn kênh

Số thuê bao/nhánh

16 32 16 64 100’s

Băng tần/

Thuê bao 20 M 20 M 60 M 40 M 1-10 G

Dịch vụ Video

RF RF RF/IP RF/IP RF/IP

Giá thành Thấp Thấp Thấp nhất Trung bình Cao

3.5.4.4 Các công nghệ PON

APON

APON là sự kết hợp giữa phương thức truyền tải không đồng bộ ATM với mạng truy nhập quang thụ động PON. Tốc độ hoạt động là 155,52Mbps hoặc 622,08Mbps. Băng tần cho mỗi thuê bao là 4,8Mbps trong hệ thống 155,52Mbps và 19,4Mbps trong hệ thống 622.08Mbps Cấu trúc khung truyền dẫn cho APON

− Đường xuống: Ở đường xuống, APON sử dụng công nghệ ghép kênh theo thời gian. Trong đó, các tế bào gửi cho các ONU khác nhau được ghép kênh ở luồng



xuống theo thời gian. Đồng thời, trong các khung đường xuống còn có các tế bào PLOAM (physical layer OAM - lớp vật lý OAM) chứa thông tin cấp phép (Grant) để cho phép các ONU truyền dẫn đường lên.

Hình 3.39: Nguyên lý ghép kênh phân chia theo thời gian ở đường xuống − Đường lên: Ở đường lên, APON sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia

theo thời gian. Mỗi ONU sau khi nhận được giấy phép từ OLT trong tế bào PLOAM đường xuống sẽ truyền thông tin của mình vào đúng khe thời gian được phân. Các tế bào của các ONU khác nhau sẽ đan xen với nhau về mặt thời gian.

Hình 3.40: Nguyên lý đa truy nhập phân chia theo thời gian đường lên EPON

EPON là mạng truy nhập quang thụ động PON dựa trên các công nghệ của mạng LAN Ethernet. EPON được tạo ra từ sự mở rộng khuyến nghị 802.3a, h của IEEE cho phép thực hiện các kết nối điểm - đa điểm thông qua các kết nối vật lý điểm - điểm. Khi đó các thiết bị đầu cuối đường quang OLT và các khối mạng quang có thể sử dụng các giao diện dựa theo chuẩn của Ethernet để kết nối với mạng phân bố quang ODN. Nhưng các kết nối giữa OLT và ONU không cần tuân theo chuẩn 802.3.

Hệ thống EPON được cấu hình theo phương thức song công (không theo cơ chế đa truy nhập cảm nhận sóng mang và dò tìm đụng độ CSMA/CD) trong cấu hình điểm – đa điểm(P2MP) sử dụng 1 sợi quang.Các thuê bao hoặc các ONU chỉ có thể lấy lưu lượng từ các OLT.



Các hệ thống EPON sử dụng cấu trúc phân tách quang,ghép kênh các tín hiệu sử dụng các bước sóng khác nhau cho đường lên và đường xuống như sau:

-Bước sóng 1490nm cho đường xuống -Bước sóng 1310nm cho đường lên

Hình 3.41: Cấu hình hệ thống EPON Lưu lượng luồng xuống và đường lên trong mạng EPON

− Luồng xuống

Hình 3.42: Lưu lượng luồng xuống cho hệ thống EPON Tại đường xuống, OLT sẽ phát quảng bá các gói tin đến các ONU. Trong đó khung

quảng bá 802.3 sẽ được các ONU lấy ra dựa vào địa chỉ nhận dạng kết nối logic. Bản tin GATE 64 byte được gửi ở đường xuống để ấn định băng tần cho đường lên.

− Luồng lên MPCP sử dụng các khe thời gian để chứa đa khung 802.3 .Mỗi ONU sẽ gửi 1 bản

tin REPORT có độ lớn 64byte chứa trạng thái của ONU tới OLT.Trong cấu trúc này không có hiện tượng tranh chấp và phân mảnh gói.



Hình 3.43: Lưu lượng đường lên trong hệ thống EPON GPON (Gigabit PON)

Mạng GPON đầu tiên được FSAN chuẩn hoá vào năm 2001 với băng tần là 1Gb/s. Kiến trúc của mạng GPON cho phép các dịch vụ thoại và dữ liệu được truyền tải với tốc độ lên đến 2.5Gb/s. Băng tần dành cho mỗi thuê bao là 31.25 Mb/s cho luồng xuống khi mạng hoạt động với tốc độ 2.5Gb/s,và 15.625 Mb/s khi mạng hoạt động với tốc độ 1Gb/s. Đặc điểm của hệ thống GPON

GPON (Gigabit Passive Optical Network) định nghĩa theo chuẩn IUT-T G984. GPON được mở rộng từ chuẩn BPON G983 bằng cách tăng băng thông, nâng hiệu suất băng thông nhờ sử dụng gói lớn, có độ dài thay đổi và tiêu chuẩn hóa quản lý. Thêm nữa, chuẩn cho phép vài sự lựa chọn của tốc độ bít: cho phép băng thông luồng xuống là 2,488Mbit/s và băng thông luồng lên là 1,244Mbit/s. Phương thức đóng gói GPON-GEM cho phép đóng gói lưu lượng người dùng rất hiệu quả, với sự phân đoạn khung cho phép chất lượng dịch vụ QoS cao hơn phục vụ lưu lượng nhạy cảm như truyền thoại và video. GPON hỗ trợ tốc độ cao hơn, tăng cường bảo mật và chọn lớp 2 giao thức (ATM, GEM, Ethernet tuy nhiên trên thực tế ATM chưa từng được sử dụng). Điều đó cho phép GPON phân phối thêm các dịch vụ tới nhiều thuê bao.

• GPON hỗ trợ đầy đủ các dịch vụ bao gồm thoại (TDM), các dịch vụ Ethernet như Video, Data…

• Phạm vi về mặt vật lý của mạng là 20km, trong khi đó phạm vi về mặt logic của mạng lên tới 60km

• Hỗ trợ cho việc lựa chọn các tốc độ bit khác nhau bao gồm:622Mb/s,1.25Gb/s, 2.5Gb/s cho luồng xuống và 1.25 Gb/s dành cho luồng lên.

• Khả năng vận hành khai thác bảo dưỡng cao Với các ưu điểm trên GPON là hệ thống mạng truy nhập quang thụ động tiên tiến nhất

hiện nay, có khả năng hỗ trợ truyền nhiều dịch vụ, với khả năng thiết lập các chế độ vận hành quản lý và bảo dưỡng tốt nhất.



WDM-PON

Mặc dù EPON cung cấp lợi thể về giá thấp, sự thực hiện thụ động của các RN, độ tin cậy cao, nhưng nó vẫn còn một số giới hạn về khả năng mở rộng, dung lượng kênh khả dụng, và tính bảo mật cho người sử dụng. Vì thế, để có thể đáp ứng được sự phát triển rất nhanh của lưu lượng internet cùng với nhu cầu cho các dịch vụ ngày càng đa dạng, như HDTV(TV chất lượng cao), game tương tác, hội nghị truyền hình…., cũng như bảo mật mạng được tăng cường, thì cần phải có kiến trúc mới có thể đáp ứng được. Một công nghệ có thể khắc phục được những hạn chế của EPON đó là WDM PON, khi đó cấu hình sao thụ động trong RN được thay thể bởi thiết bị quang thụ động đặc biệt, gọi là AWG. Trong WDM PON, mỗi ONU thường được gán một bước sóng hoặc kênh riêng biệt (ít nhất là cho đường xuống) và những kênh này được định tuyến bởi một AWG, đôi khi là hơn (đặt tại RN), đặc điểm định tuyến phụ thuộc vào bước sóng. Đặc tính quan trọng nhất, một AWG tại một RN thay thể chức năng phân chia công suất cho các đường xuống bằng chức năng định tuyến sẵn có bên trong nó cùng với tái sử dụng bước sóng. Đặc tính này của AWG tăng cường quỹ công suất ( và do đó tăng thêm tính linh hoạt của mạng) cho phép điều tiết các yêu cầu băng thông thêm nhờ sự hỗ trợ của nhiều bước sóng thông qua WDM. Thứ hai, nếu cần thiết các ONU khác nhau nhận các bước sóng khác nhau có thể được thiết lập sử dụng ở các tốc độ bit khác nhau.

3.6 Truy nhập qua vệ tinh 3.6.1 Giới thiệu chung

Truy nhập qua vệ tinh sử dụng hệ thống vệ tinh thông tin để truyền phát dữ liệu. Khi quan sát từ mặt đất sự di chuyển của vệ tinh theo quỹ đạo bay, người ta thường phân vệ tinh làm hai loại (hình 3.44):

+ Vệ tinh di động (vệ tinh quỹ đạo thấp): là vệ tinh chuyển động liên tục so với mặt đất, thời gian cần thiết cho vệ tinh chuyển động xung quanh quỹ đạo của nó khác với chu kỳ quay của trái đất.

+ Vệ tinh địa tĩnh: Là vệ tinh được phóng lên quỹ đạo tròn ở độ cao khoảng 36000 km so với đường kính xích đạo. Vệ tinh này bay xung quanh trái đất một vòng hết 24 giờ. Do thời gian bay của vệ tinh bằng với thời gian quay của trái đất và cùng hướng nên dường như vệ tinh đứng yên khi quan sát từ mặt đất nên gọi là vệ tinh địa tĩnh.

Cũng có thể phân loại hệ thống thông tin vệ tinh theo quỹ đạo của vệ tinh. Khi đó, thông tin vệ tinh có thể phân thành các hệ thống sau đây (bảng 3.8):

+ LEO: Low Earth Orbit

+ MEO: Medium Earth Orbit

+ GEO: Geostationary Earth Orbit



Hình 3.44: Quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh và vệ tinh di động LEO Các vệ tinh LEO có thể được phân chia thành “Big LEO” và “Little LEO”. “Little LEO” cung cấp nhắn tin, điện thoại tế bào và các dịch vụ định vị. Hệ thống LEO có quỹ đạo cách trái đất khoảng 400 đến 1600 km. Tín hiệu đi từ trạm mặt đất đến LEO và quay về trạm mặt đất mất khoảng 20 đến 40 ms.

Có một vài hệ thống LEO như:

− Iridium có 66 vệ tính có mục đích của hệ thống vệ tinh nhân tạo Iridium là dùng cho hệ thống điện thoại di động cấu hình sử dụng được thể hiện trên hình 3.45

− Teledesic còng gọi là “Internet trên trời” (Internet in the sky) lại chủ đích nhằm vào dịch vụ truy xuất Internet bao gồm 288 vệ tinh nhân tạo của Teledesic có giá thành xấp xỉ 9 tỷ dollar.

− Globalstar, một công ty con của hãng Loral and Qualcomm có hệ thống 48 vệ tinh với giá thành 2,6 tỷ dollar với mục đích chính là dùng cho các ứng dụng dữ liệu truyền thống, điện thoại và fax.

− Skybridge dữ kiến sẽ phóng 64 vệ tinh với giá thành tổng cộng là 3,5 tỷ dollar.



Bảng 3.8: Quỹ đạo vệ tinh

LEO MEO GEO

Quỹ đạo

Chiều cao (dặm) (1 dặm ∼ 1.6 km)

300 đến1000 dặm 6250 đến 13000 dặm 22282 dặm

Chu kỳ quay ∼ 90 phút 5 đến 12 giờ 24 giờ

Trễ 20 đến 40 mili giây 50 đến 150 mili giây 0.24 giây

MEO MEO di chuyển xung quang trái đất ở độ cao khoảng 10000 đến 20000 km. Thời gian mà tín hiệu thực hiện một chu trình khoảng 50 ms đến 150 ms. Các vệ tinh MEO có mức độ bao phủ mặt đất nhiều, rộng hơn các vệ tinh của LEO nhưng lại có chu trình tín hiệu (ring trip) lớn hơn. MEO thường được sử dụng kết hợp với các hệ thống vệ tinh GEO. GEO GEO cách xích đạo 35786 km. Quỹ đạo của vệ tinh GEO so với trái đất là cố định vì vậy chỉ cần 3 vệ tinh GEO là có thể bao phủ toàn bộ trái đất (trừ hai vùng Nam cực và Bắc cực).

Có một vài hệ thống GEO như :

− Hệ thống Direct PC của Hughes Communications vẫn là mạng truy nhập Internet qua vệ tinh lớn nhất hiện nay. Tốc độ truy xuất Internet theo chiều downstream từ 200 Kb/s đến 400 Kb/s sẽ được mở rộng bằng hệ thống GEO dự kiến Hughes Spaceway gồm 8 vệ tinh nhân tạo hoạt động ở tốc độ 6 Mb/s với giá thành tổng cộng là 3 tỷ dollar.

− Hệ thống Expressway gồm 14 vệ tinh nhân tạo có giá thành 4 tỷ dollar cho phép truy xuất theo chiều downstream lên đến 1,5 Mb/s.

Thông tin vệ tinh có các ưu điểm sau:

− Có khả năng đa truy nhập.

− Vùng phủ sóng rộng.



− Độ ổn định cao, có khả năng cung cấp các dịch vụ băng rộng.

− Ứng dụng tốt cho thông tin di động.

− Hiệu quả cao cho thông tin đường dài, xuyên lục địa, các vùng núi cao, hải đảo.

Iridium Gatew ay

Ka-band

Ka-band

L-band

Ka-band

Iridium Satelites

Acronautical

Iridium Gatew ay

IridiumTelephone

IridiumPager

Terrestrial Sw ittchWireless Customers

Hình 3.45: Điện thoại di động Iridium

Nhược điểm:

− Trễ truyền dẫn cao (1/4 giây đối với hệ thống GEO).

− Sóng vô tuyến điện bị suy hao và hấp thụ ở tầng điện ly và khí quyển, đặc biệt trong mưa.

3.6.2 Hệ thống VSAT (Very Small Aperture Terminal) VSAT là từ viết tắt tiếng Anh có nghĩa là “trạm thông tin vệ tinh mặt đất cỡ nhỏ”

(anten thường có kích thước từ 0,75m đến 4,5m), được lắp đặt tại các địa điểm thuê bao để liên lạc trực tiếp với một trạm VSAT khác hoặc với một trạm chủ để từ đó kết nối qua mạng viễn thông mặt đất đến địa điểm theo yêu cầu của khách hàng.

Thông thường VSAT cung cấp kết nối với tốc độ là 56Kb/s, có thể đạt được tốc độ của luồng T1 hoặc E1. VSAT cũng có thể cung cấp thông tin mang tính thời gian thực trong một khoảng thời gian ngắn. Hệ thống VSAT áp dụng mã hoá thoại ADPCM, sử



dụng mã hoá sửa sai hướng đi FEC và giải mã Vitecbi. Hệ thống VSAT thường sử dụng phương thức điều chế BPSK hoặc QPSK.

Có 3 lý do để người ta sử dụng VSAT đó là:

• Kinh tế

• Thiết lập mạng riêng

• Cung cấp kết nối chất lượng trong khi điều kiện xung quanh không đảm bảo.

Cấu trúc cơ bản của VSAT

Hình 3.46: Mạng VSAT cơ bản

Hệ thống VSAT bao gồm một bộ thu phát vệ tinh, hub trung tâm hoặc một máy chủ mặt đất và các VSAT ở xa. Đầu cuối VSAT có khả năng tiếp nhận và phát các tín hiệu thông qua vệ tinh đến các VSAT khác trong mạng. Tuỳ thuộc vào công nghệ truy nhập được sử dung mà các tín hiệu có thể được gửi đi thông qua vệ tinh đến hub trung tâm hoặc gửi trực tiếp đến các VSAT.

Tuỳ thuộc vào lưu lượng yêu cầu cho các ứng dụng đầu cuốimà mạng VSAT có các kiến trúc khác nhau (hình 3.47): kiến trúc hình sao (star) hoặc kiến trúc lưới (mesh).



(a) Kiến trúc sao (b) Kiến trúc lưới

Hình 3.47: Kiến trúc VSAT Trong kiến trúc sao, có một trạm mặt đất trung tâm gọi là hub, điều khiển, giám sát

và thông tin với một nhóm VSAT. Tất cả các trạm VSAT chỉ liên lạc thông tin qua trạm hub. Còn đối với kiến trúc lưới, các trạm VSAT thông tin liên lạc trực tiếp với nhau mà không thông qua trạm hub. Trên thực tế có những ứng dụng đòi hỏi phải có sự kết hợp các kiến trúc với nhau, gọi là kiến trúc lai ghép. Trong kiến trúc này, một phần mạng hoạt động theo kiến trúc hình sao, một phần mạng khác lại hoạt động theo kiến trúc lưới.

3.6.3 Hệ thống VSAT IP-IPSTAR

VSAT-IP là VSAT sử dụng hệ thống thông tin vệ tinh băng rộng IPStar để cung cấp các dịch vụ viễn thông trên nền giao thức IP.

IPSTAR là hệ thống thông tin vệ tinh băng rộng có cấu trúc mạng hình sao sử dụng kỹ nghệ chuyển mạch gói băng rộng. Hệ thống bao gồm 3 thành phần cơ bản là trạm cổng Gateway, vệ tinh IPSTAR và các trạm vệ tinh thuê bao UT. (hình 3.48) Vệ tinh IPSTAR

Vệ tinh IPSTAR có 4 búp phủ hẹp bao phủ toàn bộ lãnh thổ Việt Nam và 1 búp phủ quảng bá, hoạt động ở băng tần Ka và Ku với dung lượng thiết kế khoảng 2 Gb/s (cho cả 2 chiều lên, xuống).

Vệ tinh này được chế tạo bởi Space Systems/Loral có 114 bộ phát đáp với tổng dung lượng lên tới 45Gb/s, tuổi thọ hoạt động là 12 năm, vệ tinh mới được phóng vào ngày 11/8/2005 ở vị trí quỹ đạo 120 độ Đông.



Hình 3.48: Hệ thống vệ tinh IPSTAR

Trạm cổng Trạm Gateway làm việc băng tần Ka, được thiết kế hoạt động theo cấu hình dự

phòng (1+1) cho phần cao tần, anten chính và dự phòng được phân tập theo không gian, cách nhau từ 40 đến 60 km, để tránh ảnh hưởng của thời tiết lên đồng thời tới hai địa điểm. Trạm Gateway chính đặt tại Quế Dương - Hà Tây và trạm dự phòng tại Hoa Sen - Hà Nam. Hệ thống cao tần tại hai địa điểm được kết nối trực tiếp với nhau bằng cáp quang. Trạm gateway thực hiện chức chuyển mạch và định tuyến lưu lượng giữa các phần tử mạng, hội tụ các tiêu chuẩn của một mạng IP như HTTP, FTP… cho các ứng dụng dịch vụ băng rộng WEB, FTP và các ứng dụng truyền thông đa phương tiện.

Hướng truyền dẫn từ Gateway đến UT được gọi là TOLL Link, thông qua thiết bị TOLL trạm gateway có khả năng cung cấp kênh truyền dẫn cho các trạm UT với tốc độ rất lớn. Một TOLL Link dung lượng tương đương dung lượng một bộ phát đáp vệ tinh tùy theo nhu cầu dung lượng, cấu hình trạm gateway có 1 hoặc nhiều chiều TOLL. Mỗi một TOLL được phân chia linh hoạt thành nhiều kênh, các kênh có các khe thời gian tối đa là 16 kênh/ TOLL, 256 timeslot/kênh.

Hướng truyền từ UT đến gateway được gọi là STAR Link, trạm gateway tiếp nhận dữ liệu từ các UT thông qua thiết bị D –STAR (Tiếp nhận 2 STAR đồng thời). Có nhiều D-STAR trong một một trạm gateway đồng thời. Dung lượng băng tần D- STAR Link chiếm 4Mhz cũng như TOLL Link, STAR Link được phân chia thành nhiều kênh một cách linh hoạt.

Thiết bị phía thuê bao (UT)



Các trạm UT bao gồm khối ODU và IDU

Khối ODU: Bao gồm anten và các thiết bị cao tần như BUC, LNB, feedhorn.

− BUC là khối đảo tần lên, thường dùng loại công suất 1 W hoặc 2 W, tần số phát từ 13,75 đến 14,5 GHz

− LNB là khối khuếch đại tạp âm thấp, tần số thu từ 10,7 đến 12,75GHz

Khối IDU

− Tốc độ download tối đa: 4Mb/s

− Tốc độ upload tối đa: 2Mb/s

− Sử dụng công suất phát và băng thông linh hoạt cho phép phân bổ băng thông hợp lý dựa trên đặc điểm lưu lượng từng khách hàng.

− Giao diện mạng RJ45, USB

− Nguồn điện cung cấp 100-240 VAC và 24DC

− Công suất tiêu thụ:70W Thiết bị ODU và IDU được kết nối bằng cáp RG6 hoặc RG11, khoảng cách dùng

cáp RG6 cho phép nhỏ hơn 35m, sử dụng cáp RG11 khoảng cách cho phép đạt tới 100m. Tần số IF thu từ LNB đến Modem từ 1550 đến 2050MHz hoặc từ 1650 đến 2150 MHz, tần số IF phát từ Modem đến ODU từ 950 đến 1450 MHz. Các trạm thuê bao cung cấp các dịch vụ tích hợp theo yêu cầu cụ thể của khách hàng.

3.7 WLAN 3.7.1 Giới thiệu chung Một mạng LAN vô tuyến (WLAN) là một hệ thống truyền thông dữ liệu linh hoạt được thực hiện như một sự mở rộng hay sự thay đổi của mạng LAN hữu tuyến. Mạng LAN vô tuyến là mạng dữ liệu, có thể thay thế hoặc mở rộng mạng cáp đồng, sử dụng công nghệ tần số vô tuyến RF hay hồng ngoại để truyền và nhận số liệu thông qua không gian, tối thiểu hoá nhu cầu kết nối hữu tuyến. WLAN cung cấp tất cả các chức năng và ưu điểm của một mạng LAN truyền thống như Ethernet hay Ring mà không bị giới hạn bởi cáp. Vì vậy, WLAN kết hợp được việc kết nối truyền số liệu với tính di động của người sử dụng. Các mạng WLAN cung cấp truy nhập không dây với tốc độ lớn hơn 1Mbps cho tất cả các môi trường trong nhà và ngoài trời. Các WLAN cũng cho phép thực hiện dễ dàng dịch vụ truyền quảng bá (broadcast) và truyền nhóm địa chỉ (multicast) cho dù các dịch vụ này phải được bảo vệ để tránh các truy nhập không được phép. Một cấu hình WLAN điển hình được trình bày trong hình 3.49.



PWR

OK

WIC0ACT/CH0

ACT/CH1

WIC0ACT/CH0

ACT/CH1

ETHACT

COL

iMac

M¹ng h÷utuyÕn

§iÓm truynhËp

Server

Nót cè®Þnh

Nót di®éng

Hình 3.49 Cấu hình một mạng WLAN điển hình

Thiết bị thu/phát được gọi là các điểm truy nhập (AP) nối tới mạng hữu tuyến từ một điểm cố định. Điểm truy nhập nhận, lưu tạm thời và phát nối các gói giữa các nút mạng WLAN và LAN hữu tuyến. Một AP duy nhất có thể hỗ trợ một nhóm nhỏ các nút di động trong vòng vài trăm mét. Ănten nối với AP thường được cắm cao nhưng cũng có thể đặt bất kỳ chỗ nào sao cho vùng phủ sóng càng lớn càng tốt. Các thiết bị người dùng cuối trao đổi thông tin với AP qua các bộ biến đổi thích ứng mà các bộ này được chế tạo như PC card trong các máy tính xách tay, ISA hoặc PCI card … Chúng cung cấp giao diện giữa mạng các khách hàng và kênh vô tuyến. Nó cung cấp kết nối trong suốt tới hệ thống.

Trong khi chi phí cho việc triển khai mạng LAN truyền thống chủ yếu là ở các thiết bị kết nối mà đôi khi chi phí này vượt quá chi phí phần cứng và phần mềm của máy tính thì việc triển khai WLAN loại bỏ được các chi phí nhân công và thiết bị dây cáp. Đồng thời, WLAN cũng linh hoạt hơn trong xây dựng lại cấu hình hoặc mở rộng các nút mạng, do đó chi phí cho tương lai sẽ không nhiều và dễ dàng triển khai hơn. Sự phát triển ngày càng tăng nhanh của các máy tính xách tay nhỏ gọn hơn, hiện đại hơn và rẻ hơn đã thúc đẩy sự tăng trưởng rất lớn trong công nghiệp WLAN trong những năm gần đây. 3.7.2 Cấu hình mạng WLAN

Tùy vào ứng dụng cụ thể Wlan có thể có những cấu hình như :

• Cấu hình mạng WLAN độc lập

• Cấu hình mạng WLAN cơ sở, có thể dùng thêm trạm lặp

• Kiến trúc đầy đủ của WLAN Cấu hình mạng WLAN độc lập



Đây là cấu hình mạng ngang cấp (peer to peer) hay còn gọi là mạng ad hoc. Vì các cấu hình mạng độc lập có thể triển khai dễ dàng và nhanh chóng, mạng này thường được tạo ra mà không cần những thiết bị hay kỹ năng đặc biệt. Các mạng cấu hình độc lập cũng không cần phải quản trị mạng. Những cấu hình kiểu này được sử dụng trong các hội nghị kinh doanh hay nhóm làm việc tạm thời. Tuy nhiên các mạng có cấu hình độc lập có phạm vi hoạt động hạn chế. Một điểm truy nhập có thể mở rộng vùng hoạt động của hai mạng WLAN độc lập bằng việc thực hiện chức năng như một bộ lặp, có tác dụng gấp đôi khoảng cách giữa các nút di động. Các mạng hình thành theo nhu cầu như vậy không cần thiết phải quản lý hay thiết lập cấu hình từ trước. Nút di động có thể truy cập vào các tài nguyên của các máy khác mà không phải qua một máy chủ trung tâm. Cấu hình mạng độc lập được mô tả như hình 3.50.

Hình 3.50: Cấu hình mạng WLAN độc lập.

Cấu hình mạng WLAN cơ sở Cấu hình mạng WLAN cơ sở cho phép các nút di động có thể truy nhập vào mạng

hữu tuyến (Hình 3.51). Chuyển tiếp từ phương tiện vô tuyến sang hữu tuyến thực hiện thông qua một điểm truy nhập. Việc thiết kế một mạng WLAN có thể được đơn giản đi đáng kể nếu như thông tin về mạng và thực hiện quản lý các mạng này được lưu tại một vị trí.

Các cell có thể chồng lấn lên nhau khoảng 10-15 % cho phép các trạm di động có thể di chuyển mà không bị mất kết nối vô tuyến và cung cấp vùng phủ sóng với chi phí thấp nhất. Các trạm di động sẽ chọn AP tốt nhất để kết nối.

Một điểm truy nhập nằm ở trung tâm có thể điều khiển và phân phối truy nhập cho các nút tranh chấp, cung cấp truy nhập phù hợp với mạng đường trục, ấn định các địa chỉ các mức ưu tiên, giám sát lưu lượng mạng, quản lý chuyển đi các gói và duy trì theo dõi cấu hình mạng. Các bộ lặp có thể được sử dụng để tăng khoảng cách vùng phủ sóng trong



trường hợp kết nối đến mạng backbone khó thực hiện. Việc này yêu cầu chồng lấn 50% của AP trên mạng backbone và bộ lặp.

Hình 3.51: Cấu hình mạng WLAN cơ sở.

Kiến trúc đầy đủ của WLAN Mạng WLAN có kiến trúc đầy đủ được thể hiện như trong hình 3.52. Vùng phủ

sóng của điểm truy nhập AP tạo ra một “điểm nóng” (hotspot). Tại các hotspot người sử dụng với các thiết bị như máy tính xách tay Laptop, máy tính cá nhân PC được trang bị card giao diện mạng vô tuyến, thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số PDA…có thể truy nhập vào mạng thông qua giao tiếp AP. Các AP tại một hotspot được tập trung về hub và kết nối với mạng thông qua router định tuyến. Các router được nối vào mạng hữu tuyến bằng một phương thức truyền dẫn nào đó tuỳ thuộc nhà cung cấp dịch vụ. Ở phía trung tâm quản lý mạng có 3 máy chủ: máy chủ AAA (nhận thực, phân quyền và tính cước), máy chủ IP hoạt động theo giao thức DHCP thực hiện cấp phát địa chỉ IP và máy chủ hệ thống quản lý mạng NMS.

− Kích thước phủ sóng mỗi HOTSPOT: < 300m.

− Tần số: Tần số sử dụng phổ biến: 802.11b, 2,4GHz

− Công suất phát : ≤ 100mW, độ rộng băng thông 22MHz.

− Tốc độ: 11Mbps với chuẩn 802.11b

− Bảo mật: WEP (Wired Equivalent Privacy)

− Hệ quản lý: Radius (Remote Authentication Dial _ In User Service)

Điểm truy nhập AP

Các trạm di động

LAN đường trục

Ô vô tuyến



PWR

OK

WIC0ACT/CH0

ACT/CH1

WIC 0ACT/CH0

ACT/CH1

ETHACT

COL

1 2 3 4 5 6

7 8 9101112

AB

12x

6x

8x

2x

9x

3x

10x

4x

11x

5x

7x

1x

Ethe

rnet

A

12x

6x

8x

2x

9x

3x

10x

4x

11x

5x

7x

1x

C

PWR

OK

WIC0ACT/CH0

ACT/CH1

WIC 0ACT/CH0

ACT/CH1

ETHACT

COL

1 2 3 4 5 6

7 8 9 101112

AB

12x

6x

8x

2x

9x

3x

10x

4x

11x

5x

7x

1x

Eth

erne

t

A

12x

6x

8x

2x

9x

3x

10x

4x

11x

5x

7x

1x

C

PWR

OK

WIC0ACT/CH0

ACT/CH1

WIC0ACT/CH0

ACT/CH1

ETHACT

COLPWR

OK

WIC0ACT/CH0

ACT/CH1

WIC0ACT/CH0

ACT/CH1

ETHACT

COL

1 2 3 4 5 6

7 8 9 101112

AB

12x

6x

8x

2x

9x

3x

10x

4x

11x

5x

7x

1x

Ethe

rnet

A

12x

6x

8x

2x

9x

3x

10x

4x

11x

5x

7x

1x

C

IDC

Hot Spot

NetworkAP

AP

AP AP

HUB

Router

NMSServer

IP(DHCP)Server

AAAServer

Hình 3.52: Kiến trúc WLAN đầy đủ. 3.7.3. Chuẩn công nghệ

• Nhóm vật lý 802.11b Là chuẩn đáp ứng đủ cho phần lớn các ứng dụng của mạng. Với một giải pháp rất

hoàn thiên, 802.11b có nhiều đặc điểm thuận lợi so với các chuẩn không dây khác. Chuẩn 802.11b sử dụng kiểu trải phổ trực tiếp DSSS, hoạt động ở dải tần 2,4 GHz, tốc độ truyền dữ liệu tối đa là 11 Mbps trên một kênh, tốc độ thực tế là khoảng từ 4-5 Mbps. Khoảng cách có thể lên đến 500 mét trong môi trường mở rộng. Khi dùng chuẩn này tối đa có 32 người dùng / điểm truy cập.

Nhược điểm của 802.11b là họat động ở dải tần 2,4 GHz là dải tần ISM (Industrial, Scientific và Medical) trùng với dải tần của nhiều thiết bị trong gia đình như lò vi sóng, điện thoại cordless … nên có thể bị nhiễu.

802.11a Chuẩn 802.11a là phiên bản nâng cấp của 802.11b, hoạt động ở dải tần 5 GHz , dùng

công nghệ trải phổ OFDM. Tốc độ tối đa từ 25 Mbps đến 54 Mbps trên một kênh, tốc độ thực tế xấp xỉ 27 Mbps, dùng chuẩn này tối đa có 64 người dùng / điểm truy cập. Một điểm yếu của 802.11a là dải phủ sóng hẹp, do chuẩn này sử dụng dải tần 5GHz (tần số càng cao thì dải truyền tín hiệu càng ngắn).

802.11g Các thiết bị thuộc chuẩn này hoạt động ở cùng tần số với chuẩn 802.11b là 2,4

Ghz. Tuy nhiên chúng hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu nhanh gấp 5 lần so với chuẩn 802.11b với cùng một phạm vi phủ sóng, tức là tốc độ truyền dữ liệu tối đa lên đến 54 Mbps, còn



tốc độ thực tế là khoảng 7-16 Mbps. Chuẩn 802.11g sử dụng phương pháp điều chế OFDM, CCK – Complementary Code Keying và PBCC – Packet Binary Convolutional Coding. Các thiết bị thuộc chuẩn 802.11b và 802.11g hoàn toàn tương thích với nhau.

• Nhóm lớp liên kết dữ liệu MAC 802.11d Chuẩn 802.11d bổ xung một số tính năng đối với lớp MAC nhằm phổ biến WLAN

trên toàn thế giới. Một số nước trên thế giới có quy định rất chặt chẽ về tần số và mức năng lượng phát sóng vì vậy 802.11d ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu đó. Tuy nhiên, chuẩn 802.11d vẫn đang trong quá trình phát triển và chưa được chấp nhận rộng rãi như là chuẩn của thế giới.

802.11e Đây là chuẩn được áp dụng cho cả 802.11 a,b,g. Mục tiêu của chuẩn này nhằm

cung cấp các chức năng về chất lượng dịch vụ - QoS cho WLAN. Về mặt kỹ thuật, 802.11e cũng bổ xung một số tính năng cho lớp con MAC. Nhờ tính năng này, WLAN 802.11 trong một tương lại không xa có thể cung cấp đầy đủ các dịch vụ như voice, video, các dịch vụ đòi hỏi QoS rất cao. Chuẩn 802.11e hiện nay vẫn đang trong qua trình phát triển và chưa chính thức áp dụng trên toàn thế giới.

802.11f Đây là một bộ tài liệu khuyến nghị của các nhà sản xuất để các Access Point của

các nhà sản xuất khác nhau có thể làm việc với nhau. Điều này là rất quan trọng khi quy mô mạng lưới đạt đến mức đáng kể. Khi đó mới đáp ứng được việc kết nối mạng không dây liên cơ quan, liên xí nghiệp có nhiều khả năng không dùng cùng một chủng loại thiết bị.

802.11h Tiêu chuẩn này bổ xung một số tính năng cho lớp con MAC nhằm đáp ứng các quy

định châu Âu ở dải tần 5GHz. Châu Âu quy định rằng các sản phẩm dùng dải tần 5 GHz phải có tính năng kiểm soát mức năng lượng truyền dẫn TPC - Transmission Power Control và khả năng tự động lựa chọn tần số DFS - Dynamic Frequency Selection. Lựa chọn tần số ở Access Point giúp làm giảm đến mức tối thiểu can nhiễu đến các hệ thống radar đặc biệt khác.

802.11i Đây là chuẩn bổ xung cho 802.11 a, b, g nhằm cải thiện về mặt an ninh cho mạng

không dây. An ninh cho mạng không dây là một giao thức có tên là WEP, 802.11i cung cấp những phương thức mã hóa và những thủ tục xác nhận, chứng thực mới có tên là 802.1x. Chuẩn này vẫn đang trong giai đoạn phát triển.



3.7.4 Thành phần hệ thống Trạm thu phát- STA

STA – Station, các trạm thu/phát sóng. Thực chất ra là các thiết bị không dây kết nối vào mạng như máy vi tính, máy Palm, máy PDA, điện thoại di động, vv... Với vai trò như phần tử trong mô hình mạng ngang hàng Pear to Pear hoặc Client trong mô hình Client/Server. Trong phạm vi bài giảng này chỉ đề cập đến thiết bị không dây là máy vi tính (thường là máy xách tay cũng có thể là máy để bàn có card mạng kết nối không dây).

Điểm truy nhập -AP

Điểm truy cập – Acces Point là thiết bị không dây, là điểm tập trung giao tiếp với các STA, đóng vai trò cả trong việc truyền và nhận dữ liệu mạng. AP còn có chức năng kết nối mạng không dây thông qua chuẩn cáp Ethernet, là cầu nối giữa mạng không dây với mạng có dây. AP có phạm vi từ 30m đến 300m phụ thuộc vào công nghệ và cấu hình.

Hình 3.53: Điểm truy nhập AP Trạm phục vụ cơ bản - BSS

Kiến trúc cơ bản nhất trong WLAN 802.11 là BSS – Base Service Set. Đây là đơn vị của một mạng con không dây cơ bản. Trong BSS có chứa các STA, nếu không có AP thì sẽ là mạng các phần tử STA ngang hàng (còn được gọi là mạng Adhoc), còn nếu có AP thì sẽ là mạng phân cấp (còn gọi là mạng Infrastructure). Các STA trong cùng một BSS thì có thể trao đổi thông tin với nhau. Người ta thường dùng hình Oval để biểu thị phạm vi của một BSS. Nếu một STA nào đó nằm ngoài một hình Oval thì coi như STA không giao tiếp được với các STA, AP nằm trong hình Oval đó. Việc kết hợp giữa STA và BSS có tính chất động vì STA có thể di chuyển từ BSS này sang BSS khác. Một BSS được xác định bởi mã định danh hệ thống ( SSID – System Set Identifier ) hoặc nó cũng có thể hiểu là tên của mạng không dây đó.



Hình 3.54: Mô hình một BSS

Cầu nối vô tuyến từ xa

Các cầu vô tuyến từ xa tương tự như các điểm truy nhập trừ trường hợp chúng được sử dụng cho các kênh bên ngoài. Phụ thuộc vào khoảng cách và vùng mà có thể cần tới các anten ngoài. Các cầu này được thiết kế để kết nối các mạng với nhau, đặc biệt trong các toà nhà và xa khoảng 32km. Chúng cung cấp một lựa chọn nhanh chóng và rẻ tiền so với lắp đặt cáp hoặc đường điện thoại thuê riêng, và thường được sử dụng khi các kết nối truyền thống không khả thi (ví dụ qua các sông, vướng địa hình, các khu vực riêng, đường cao tốc. Khác với các liên kết cáp và các mạch điện thoại chuyên dụng các cầu vô tuyến có thể lọc lưu lượng và đảm bảo rằng các mạng được kết nối không mất các lưu lượng cần thiết.

Hình 3.55: Cầu nối vô tuyến.

3.8 Wimax (Worldwide Interoperability for Microwave Access)

3.8.1 Giới thiệu chung WiMAX là kỹ thuật viễn thông cung cấp việc truyền dẫn không dây ở khoảng cách

lớn bằng nhiều cách khác nhau, từ kiểu kết nối điểm - điểm cho tới kiểu truy nhập tế bào. Dựa trên các tiêu chuẩn IEEE 802.16, còn được gọi là WirelessMAN. WiMAX cho phép người dùng có thể duyệt Internet trên máy laptop mà không cần kết nối vật lý bằng cổng



Ethernet tới router hoặc switch. Tên WiMAX do WiMAX Forum tạo ra, bắt đầu từ tháng 6 năm 2001 đề xướng việc xây dựng một tiêu chuẩn cho phép kết nối giữa các hệ thống khác nhau. Diễn đàn này cũng miêu tả WiMAX là "tiêu chuẩn dựa trên kỹ thuật cho phép truyền dữ liệu không dây băng thông rộng giống như với cáp và DSL."

Hệ thống Wimax (hình 3.56) bao gồm hai phần: trạm Wimax và thiết bị thu. Thiết bị thu Wimax có thể ở dạng tích hợp giống như thiết bị thu Wifi hoặc tách rời anten. Trạm Wimax được kết nối với internet thông qua mạng cáp hữu tuyến (cáp quang) hoặc bằng sóng vô tuyến. Wimax hỗ trợ cả tầm nhìn thẳng LOS và tầm nhìn không thẳng NLOS. Kết nối tầm nhìn thẳng giữa các trạm Wimax điểm - điểm được gọi là backhaul.

Hình 3.56: Hoạt động của Wimax

Dựa theo tần số , người ta phân Wimax ra thành hai loại: Wimax di động và Wimax cố định.

− Wimax di động: hoạt động ở tần số thấp, trong dải tần từ 2 GHz đến 11 GHz. Trong chế độ này, dữ liệu được truyền từ trạm Wimax đến thiết bị thu di động. Do hoạt động ở tần số thấp nên phạm vi phủ sóng của một trạm Wimax nhỏ, khoảng 6 - 7 km. Để có phạm vi phủ sóng rộng hơn người ta cần phải lắp một số lượng lớn các trạm Wimax.



− Wimax cố định: hoạt động ở tần số cao, phổ tần số 66 GHz, bán kính phủ sóng lên đến 50 km. Trong chế độ này, anten của thiết bị thu cần được lắp đặt tầm nhìn thẳng với trạm Wimax.

3.8.2. Chuẩn công nghệ Chuẩn 802.16 được đưa ra lần đầu tiên vào tháng 12 năm 2001, đặc tả truyền dẫn

điểm - đa điểm trong băng tần 10-66 GHz, tầm nhìn thẳng. 802.16a (tháng 1 năm 2003) mở rộng 802.16 với truyền dẫn điểm - đa điểm trong

dải tần 2-11 GHz, tầm nhìn không thẳng. 802.16c phát triển đặc tính hệ thống 802.16 ở dải tần 10-66 GHz. 802.16d (tháng 12 năm 2003) hướng đến HIPERMAN. 802.16e-2005 - 802.16 di động. 802.16f-2005 - cơ sở thông tin quản lý. 802.16g-2007 - các giao thức và dịch vụ quản lý. 802.16k-2007 - Bridging 802.16

Các chuẩn đang được phát triển: 802.16h- Cơ chế cùng tồn tại giữa các dải tần cấp phép (license) và tự do (exempt). 802.16i- Cơ sở thông tin quản lý di động. 802.16j- Các đặc tính chuyển tiếp Multihop Bảng 3.9 đưa ra một số các tham số trong các chuẩn của Wimax, wlan và bluetooth

Bảng 3.9: So sánh một số tham số cơ bản trong Wimax, Wlan và Bluetooth

Các tham số IEEE802.16d (802.16-2004

Fixed WiMAX)

IEEE802.16e (802.16-2005

Mobile WiMAX)

802.11 (WLAN)

802.15.1 (Bluetooth)

Băng tần 2-66GHz 2 - 11GHz 2.4 – 5.8GHz 2.4GHz

Bán kính ~50 km ~50 km ~100 m ~10 m

Tốc độ lớn nhất ~134 Mbps ~15 Mbps ~55 Mbps ~3Mbps

Số người dùng Hàng nghìn Hàng nghìn hàng chục hàng chục



3.8.3 Cấu hình mạng Có hai cấu hình mạng cơ bản trong Wimax: cấu hình điểm - đa điểm (PMP) và cấu

hình lưới (mesh). Cấu hình PMP

Trong cấu hình PMP, các trạm thuê bao SS (Subscriber Station) chỉ có thể kết nối và truyền thông tin với một trạm gốc BS (Base Station) (trong 802.16e SS có thể kết nối với nhiều hơn một BS thông qua chế độ chuyển giao - handover).

Hình 3.57: Cấu hình PMP Cấu hình Mesh

IEEE 802.16 tạo ra một mạng không dây diện rộng tốc độ cao với một kiến trúc multihop mesh. Trong đó, một BS mesh cung cấp kết nối backhaul của mạng mesh và điều khiển một hoặc nhiều trạm thuê bao SS. Các SS ngoài việc kết nối và truyền thông với BS còn có thể truyền thông trực tiếp với nhau. Trong cấu hình mesh, các node có thể liên lạc trực tiếp với nhau hoặc định tuyến nhiều bước thông qua các SS.

Hình 3.58: Cấu hình Mesh



3.8.4 Hệ thống thiết bị Một hệ thống Wimax điển hình bao gồm hai phần chính:

− Trạm gốc Wimax (BS): Một BS bao gồm hai phần: phần điện tử bên trong (indoor) và tháp Wimax (Wimax tower). Bán kính phủ sóng của một tháp Wimax theo lý thuyết khoảng 50 km nhưng thực nghiệm chỉ giới hạn trong khoảng 10 km. Bất kỳ một node truy cập không dây nào nằm trong bán kính phủ sóng của một tháp Wimax đều có thể truy nhập internet.

Hình 3.59: Kết nối một Trạm gốc

− Thiết bị thu Wimax: Thiết bị thu và anten có thể đứng độc lập (hình 3.60) hoặc tích hợp trong PC card. Việc truy cập từ thiết bị người dùng đến trạm gốc Wimax tương tự như truy cập đến AP trong mạng Wifi nhưng vùng phục vụ rộng hơn.

Một vài trạm gốc có thể kết nối với trạm gốc khác bởi các đường liên kết backhaul tốc độ cao. Điều này cho phép người dùng Wimax có thể chuyển vùng từ vùng phục vụ của trạm gốc này đến vùng phục vụ của trạm gốc khác,tương tự như chuyển vùng trong mạng điện thoại tế bào.

Ngoài kiểu backhaul như trên, trong Wimax còn có một vài kiểu kiến trúc backhaul cho BS khác: kiến trúc backhaul không dây, kết nối điểm -điểm viba hoặc backhaul Wimax. Backhaul Wimax là kiểu backhaul mà tự bản thân BS làm backhaul. BS sử dụng



một phần băng tần vốn dùng để truyền tải lưu lượng của người dùng cho truyền tải backhaul.

Hình 3.60: Kết nối tới thiết bị thu Kết luận:

Công nghệ viễn thông ngày càng phát triển mạnh mẽ và công nghệ truy nhập cũng không nằm ngoài xu thế đó. Trong nội dung chương “Các công nghệ truy nhập” này, tác giả không tham vọng dưới thiệu hết tất cả các công nghệ truy nhập mà chỉ chọn lọc những công nghệ truy nhập nền tảng và điển hình, có sức cạnh tranh trong thị trường viễn thông hiện tại cũng như tương lai.

Bài giảng: “Mạng và các công nghệ truy nhập” Chương 4: “Thiết kế mạng truy nhập”


CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠNG TRUY NHẬP 4.1 Giới thiệu chung

Khi phát triển một mạng viễn thông, chi phí cho mạng truy nhập (hay còn gọi là mạng tiếp cận thuê bao) chiếm một tỷ lệ quan trọng, thông thường được tính xấp xỉ bằng 50% chi phí toàn mạng. Hơn thế nữa, mạng truy nhập còn bao gồm cả các công trình ngoại vi nên việc xây dựng mạng còn ảnh hưởng đến và phụ thuộc vào những đặc điểm địa lý cũng như xã hội của dịa bàn xây dựng.

Đòi hỏi của địa bàn có tính chất chung nhất là cần phải xây dựng mạng sao cho đảm bảo mỹ quan và ít phải mở rộng, ít phải thay đổi mạng nhất (tránh phải đào đường, treo dây...). Giải pháp tốt nhất để đáp ứng được yêu cầu này là xây dựng mạng một lần, đáp ứng được nhu cầu trong thời gian càng dài càng tốt. Để thực hiện được điều này, trước hết cần phải phân bổ được mạng truy nhập đáp ứng được nhu cầu từng khu vực, có đủ độ dư thừa để theo được nhu cầu mạng khi có những đột biến hoặc những tình huống ngoài dự kiến xảy ra. Thứ hai, phải đầu tư một khối lượng lớn thiết bị mạng và nhân công xây dựng để đáp ứng nhu cầu trong một thời gian dài (ví dụ 10-15 năm). Yêu cầu thứ nhất có thể thực hiện được với việc dự báo nhu cầu chính xác, phương án phân bố mạng hợp lý, mềm dẻo, dự tính trước mọi biến động có thể xảy ra. Yêu cầu thứ hai liên quan đến vấn đề kinh tế, có thể giải quyết bằng cách xây dựng những thành phần có ảnh hưởng trực tiếp đến địa bàn trước (CTNV), còn những thiết bị mạng có khả năng xây dựng nhanh có thể mở rộng, tăng dần theo nhu cầu của mạng.

Ngoài hai yêu cầu quan trọng kể trên, việc thiết kế mạng còn một loạt các yêu cầu khác như:

− Mạng phải đạt được những tiêu chuẩn kỹ thuật mạng (ví dụ các tiêu chuẩn về suy hao, xuyên âm ...).

− Mạng phải được thiết kế sao cho tổng chi phí vận hành và thiết kế là thấp nhất.

− Phát triển được nhiều loại hình dịch vụ khác nhau (thoại, số liệu, truyền hình...)

− Đáp ứng được yêu cầu trong tương lai về sự thay đổi công nghệ và dịch vụ.

− Sử dụng được tối đa hệ thống thiết bị mạng sẵn có.

− v.v... Những yêu cầu kể trên cho thấy, bài toán thiết kế mạng truy nhập là một bài toán

vô cùng phức tạp, có rất nhiều biến khác nhau, việc xác định một thuật toán tối ưu tổng thể để mô tả hết các yêu cầu kể trên là không khả thi. Vì vậy, bài toán thiết kế mạng truy nhập phải được chia thành nhiều bài toán nhỏ, trong mỗi một bài toán nhỏ của chu trình thiết kế ấy lại được áp dụng những thuật toán tối ưu khác nhau để tìm ra giải pháp tốt nhất.



Vì vậy, trong chương này, phần đầu sẽ giới thiệu về cách thức và phương pháp làm dự báo nhu cầu, phần tiếp theo là những cân nhắc cần thiết cho việc lựa chọn công nghệ truy nhập và cuối cùng là phương pháp định cỡ mạng truy nhập cho một số công nghệ.

4.2 Dự báo 4.2.1 Khái niệm và định nghĩa

Dự báo là một bước không thể thiếu trong quá trình quy hoạch. Đó là quá trình dự báo xu hướng trong tương lai và là yếu tố cơ bản cho việc quy hoạch mạng hợp lý và kinh tế.

Nếu có thể đưa ra các kết quả dự báo nhu cầu của khách hàng và dự báo lưu lượng cho các nút truy nhập càng chính xác thì vấn đề thiết kế một mạng dài hạn càng đáng tin cậy. Trên cơ sở đó ta có thể xây dựng một kế hoạch đầu tư thiết bị tối ưu. Do đó công tác quản lý bảo dưỡng mạng lưới đó sẽ được thực hiện một cách tiết kiệm và khoa học.

• Các yếu tố ảnh hưởng đến nhu cầu

Có rất nhiều yếu tố tác động đến nhu cầu dịch vụ. Các yếu tố này có thể được chia làm 2 loại: các yếu tố khách quan và các yếu tố chủ quan.

Hình 4.1: Các yếu tố tác động đến nhu cầu Yếu tố khách quan gồm các yếu tố về kinh tế như tốc độ tăng trưởng kinh tế, tốc

độ tiêu dùng cá nhân và các yếu tố về xã hội như dân số, số hộ gia đình và lực lượng lao động.

Yếu tố chủ quan gồm các yếu tố về chi phí như giá thiết bị, cước thuê bao hàng tháng và các phụ phí khác và các yếu tố về thị trường như chiến lược sản phẩm, quảng cáo và chiến lược thị trường.

Yếu tố xã hội: - Dân số - Số hộ gia đình - Lực lượng lao động

Yếu tố kinh tế: - Tốc độ tăng trưởng kinh tế - Tiêu thụ cá nhân

Yếu tố khách quan

Nhu cầu

Chiến lược tiếp thị: - Chiến lược sản xuất - Chiến lược quảng cáo

Chi phí: - Giá thiết bị - Giá lắp đặt, thuê bao - Phụ phí

Yếu tố chủ quan



Dự báo nhu cầu sẽ nghiên cứu và phân tích các yếu tố trên để xác định về mặt số lượng nhu cầu trong tương lai.

• Sự tăng trưởng của nhu cầu

Nhu cầu dịch vụ viễn thông thường phát triển qua 3 giai đoạn:

• Giai đoạn khởi đầu: Tăng trưởng thấp (hàm mũ)

• Giai đoạn tăng tốc: Tăng trưởng mạnh (hàm tuyến tính)

• Giai đoạn bão hoà: Tăng chậm, xu thế tiến tới bão hoà (hàm logistic ). Đối với mỗi một loại hình dịch vụ viễn thông lại có một biểu đồgiai đoạn phát triển

riêng. Nếu xét riêng một loại hìnhdịch vụ viễn thông nào đó, dịch vụ thoại chẳng hạn, thì các giai đoạn như trên thường không giống nhau đối với các nước khác nhau, thậm chí đối với các khu vực khác nhau trong cùng một nước. Giới hạn của các giai đoạn phát triển cũng rất khó phân định. Vì vậy, khi chọn phương pháp dự báo, việc phân tích để biết sự phát triển của mạng đang ở giai đoạn nào là rất quan trọng.

Hình 4.2: Ba giai đoạn phát triển mạng

a) Giai đoạn khởi đầu Giai đoạn này tương ứng với thời kỳ mạng phát triển chậm, tốc độ phát triển điện

thoại còn thấp. Ở giai đoạn này, nhu cầu điện thoại của các công sở chiếm tỷ lệ lớn. Nhu cầu phụ

thuộc chủ yếu vào các ngành công nghiệp và dịch vụ công cộng. Do đó, cần phải thiết lập một mạng cơ sở tương xứng với sự phát triển công nghiệp. Nếu không có mạng cơ sở này thì sự phát triển công nghiệp sẽ gặp trở ngại.

Trong giai đoạn này nhu cầu về điện thoại của người dân còn thấp. Điện thoại đang còn là thứ xa xỉ phẩm đối với đại đa số công chúng và nó chưa được xem như là nhu cầu

Giai đoạn khởi đầu

Giai đoạn tăng tốc

Giai đoạn bão hoà

Thời gian

Số thuê bao



thiết yếu của cuộc sống. Các nhu cầu khác còn được chú trọng hơn điện thoại. Do đó, dự báo nhu cầu cho công sở là thích hợp hơn cả và được thực hiện thông qua việc phân tích sự phát triển kinh tế địa phương và quốc gia. b) Giai đoạn tăng tốc

Ở giai đoạn này, nền kinh tế tăng trưởng mạnh. Trong lĩnh vực công nghiệp, mạng viễn thông là một nền tảng cần được phát triển nhằm đem lại chất lượng dịch vụ và hiệu quả kinh tế cao hơn. Điều này tương ứng với mức sống và nhu cầu tiêu dùng cũng như nhu cầu điện thoại nói chung của người dân tăng lên. Đối với một gia đình bình thường, điện thoại không còn là một thứ xa xỉ mà đã trở thành một thiết yếu cho cuộc sống.

Ở giai đoạn này, nhu cầu dùng điện thoại của nhân dân là vượt trội so với công sở. Nó lớn hơn nhiều so với số lượng đã được cung cấp. Thậm chí nếu nhu cầu hiện thời được thoả mãn thì lại có những nhu cầu khác xuất hiện. Sự việc đó tiếp diễn cho đến khi mạng phát triển đủ lớn.

Giai đoạn này tương ứng với thời kỳ thiết lập mạng. Công việc dự báo trong giai đoạn này rất quan trọng bởi vì bất kỳ một sai sót trầm trọng nào trong việc dự báo cũng đều có thể dẫn đến sự trả giá đắt cho việc lập kế hoạch. c) Giai đoạn bão hoà

Ở giai đoạn này, mật độ điện thoại trong dân cư đạt đến 80% hoặc nhiều hơn và điện thoại cho dân cư và công sở đã hoàn toàn phổ cập. Nhu cầu điện thoại tăng lên nhằm mục đích sử dụng điện thoại thuận tiện hơn hoặc có một số nhu cầu mới ở các công sở và dân cư. Sau giai đoạn này, sẽ có những nhu cầu mới do việc thay đổi cơ chế và dịch vụ, ví dụ như mạng có những dịch vụ mới, giá cả thay đổi...

• Các công việc dự báo nhu cầu Xét trên phạm vi rộng, dự báo nhu cầu không chỉ là dự báo đơn thuần mà còn là

thu thập, sắp xếp dữ liệu và quản lý dự báo, xem hình 4.3. Ba công việc này có mối liên quan chặt chẽ với nhau. Thu thập và sắp xếp dữ liệu cung cấp các dữ liệu làm cơ sở cho việc dự báo và quản lý dự báo. Quản lý nhu cầu cung cấp dữ liệu phản hồi lại cho việc dự báo nhu cầu. Ba công việc này được định nghĩa như sau : a) Thu thập và sắp xếp dữ liệu

Dữ liệu về nhu cầu điện thoại theo thời gian (dữ liệu chủ quan) và các dữ liệu thống kê về dân số, số hộ gia đình, các chỉ số kinh tế... (dữ liệu khách quan) được thu thập và sắp xếp theo thứ tự. b) Quản lý dự báo nhu cầu

Phân tích sự khác nhau giữa các giá trị dự báo và thực tế. Từ kết quả của việc phân tích này, các giá trị dự báo được xem xét lại.



c) Dự báo nhu cầu Nhu cầu tương lai được dự báo hoặc được tính toán. Đây là phần chính trong công

việc dự báo và trong một phạm vi hẹp được gọi là “dự báo”.

Hình 4.3: Các công việc dự báo nhu cầu

4.2.2 Trình tự dự báo nhu cầu

Bước 1: Xác định đối tượng dự báo

Bước đầu tiên của công việc dự báo là phân loại các đối tượng dự báo. Các đối tượng dự báo là nhu cầu của người dân và nhu cầu của công sở. Phạm vi dự báo có thể là trong cả nước hoặc một khu vực hành chính nào đó. Thời gian dự báo có thể là 5 năm, 10 năm hoặc 15 năm.

Bước 2: Sắp xếp các điều kiện đã biết

Dự báo dựa vào sự phát triển theo thời gian khá chính xác ở các khu vực mà ở đó mối quan hệ giữa nhu cầu và các yếu tố tác động đến nó ở quá khứ về cơ bản không biến đổi cho đến thời điểm dự báo trong tương lai. Theo đó phải tính đến các điều kiện chủ quan, chẳng hạn như các hệ số tăng trưởng và các điều kiện khách quan như kế hoạch phát triển khu vực.

Bước 3: Nghiên cứu dữ liệu

Cần phân tích để biết rằng yếu tố nào ảnh hưởng đến đối tượng dự báo và dữ liệu nào cần thu thập. Tiếp đó, dữ liệu được thu thập phải được sắp xếp để có thể sử dụng chúng một cách thuận tiện.

Để dự báo nhu cầu dịch vụ điện thoại cần có các dữ liệu sau:

• Nhu cầu điện thoại, số điện thoại trên 100 dân

Dự báo nhu cầu

Quản lý giá trị dự báo nhu cầu

Thu thập và sắp xếp dữ liệu

Dữ liệu cơ sở

Giá trị nhu cầu được dự báo Phản hồi

Dữ liệu

Dự báo phạm vi hẹp

Dự báo phạm vi rộng



• Dân số, số hộ gia đình; Số các công ty

• Tỷ lệ tăng thu nhập; Tỷ lệ tăng trưởng kinh tế

• Kế hoạch phát triển đô thị Các dữ liệu trên được sắp xếp theo trình tự thời gian, theo nhóm và theo khu vực

nút truy nhập.

Bước 4: Phân tích xu hướng của nhu cầu

Xu hướng của nhu cầu được phân tích từ các góc độ sau:

• Các giá trị trong quá khứ

• Cấu trúc thị trường điện thoại

• Nguồn nhu cầu; Tỷ lệ điện thoại trên 100 dân

• Các đặc điểm của khu vực; So sánh với các khu vực khác và các nước khác

Bước 5: Lựa chọn các mô hình dự báo và tính các giá trị dự báo.

Các mô hình dự báo có thể được phân sơ bộ chia thành như sau:

• Mô hình đường cong phát triển (Time-Series)

• Mô hình kinh tế lượng (Econometric Model)

• Mô hình kinh tế xã hội (Socio-Economic Model) Việc lựa chọn phương pháp (mô hình) dự báo tuỳ thuộc vào dữ liệu thu thập được.

Để có được các giá trị dự báo với độ tin cậy cao hơn thì cần phải tính toán theo phương pháp mềm dẻo nhất và chọn các giá trị tối ưu.

Bước 6: Xác định giá trị dự báo

Từ các kết quả phân tích ở bước 2 và 4, xác định giá trị tối ưu. 4.2.3 Các mô hình dự báo

4.2.3.1 Mô hình đường cong phát triển (Time-Series)

Là mô hình dự báo nhu cầu trong tương lai từ xu hướng phát triển nhu cầu trong quá khứ. Trong phương pháp này, thời gian là tham số xác định nhu cầu trong tương lai, những yếu tố khác như sự thay đổi chính sách giá cước, những biến đổi trong thị trường kinh doanh viễn thông không được tính đến. Do vậy phương pháp này chỉ được áp dụng để dự báo trong giai đoạn ngắn và với điều kiện, những yếu tố ảnh hưởng đến nhu cầu khác (ngoài yếu tố thời gian) về cơ bản không thay đổi trong giai đoạn dự báo. Để thực hiện dự báo nhu cầu theo phương pháp này, trước hết cần xác định đường cong xu hướng của nhu cầu. Đường cong nhu cầu có thể là đường cong tuyến tính, đường hàm mũ,



đường hàm logic, v.v... Từ những số liệu nhu cầu quá khứ có thể xác định được hàm liên hệ theo phương pháp hồi quy.

Mô hình tuyến tính Dạng của mô hình tuyến tính được biểu diễn theo công thức như sau:

(4.1) Trong đó:

- t: biến thời gian - yt: mật độ thuê bao (số thuê bao trên đầu người hoặc trên từng hộ gia đình,... và có thể phân theo từng loại thuê bao khác nhau) tại năm t - a, b là các tham số được tính theo công thức sau:

(4.2)

trong đó: • T1: mật độ thuê bao (penetration rate) quá khứ tại năm t1 • T2: mật độ thuê bao quá khứ tại năm t2

Trên đây là công thức để tính các tham số sử dụng số liệu của hai năm quá khứ. Tuy nhiên, để tăng độ chính xác của kết quả dự báo có thể sử dụng phương pháp bình phương tối thiểu để tính toán các tham số a, b dựa trên số liệu quá khứ của nhiều năm Ti.

Hình 4.4: Mô hình tuyến tính

Mô hình hàm mũ Mô hình hàm mũ được biểu diễn bằng công thức như sau:

yt = M + aebt (4.3) Trong đó:

- yt: Mật độ thuê bao tại năm t - M, a và b là các tham số của mô hình được tính toán sử dụng phương pháp hồi qui dựa trên các số liệu quá khứ.

0

yt

a yt = a+bt (b>0)

t

btay t +=

12

12

ttTTa

−−

=

112

121 t

ttTTTb

−−

−=



Hình 4.5: Mô hình hàm mũ

Mô hình Logistic: Mô hình Logistic có dạng như sau:

(4.4)

Trong đó:

- yt : mật độ thuê bao tại năm t - S : giá trị bão hoà, được xác định dựa vào chính sách của chính phủ hoặc so sánh tương quan với các nước khác. - Các tham số k (tỉ lệ tăng số điện thoại) và t0 được xác định như sau:

(4.5)

(4.6) - T1: mật độ thuê bao tại năm cơ sở (năm dự báo)

- T2: mật độ thuê bao tại năm đích T

Hình 4.6: Mô hình logistic

0

yt

yt = M + a.et (a>0)

t

)( 01 ttkt eSy −−+

=

)1ln(1

110 −+=

TS

ktt

−

−

−=

−1

2112

11ln1TS

TS

ttk

0

y

t

S

1+e-k(t-t0

)

(k>0, S>0)

y =



Phương pháp bình quân tối thiểu

Khi đường cong xu hướng được lựa chọn trên xu hướng nhu cầu hoặc lưu lượng quá khứ, phải tìm ra các hằng số của mỗi biểu thức xu hướng. Phương pháp thông dụng nhất là phương pháp bình phương tối thiểu.

Phương pháp này lập ra đường cong xu hướng nên tổng các bình phương khác nhau giữa giá trị thực tế và giá trị dự báo có thể tối thiểu hóa ở mỗi phép đo.

Hình 4.7: Phương pháp bình phương tối thiểu

Trong hình 4.4, ta có thể tìm được a và b bằng cách giải các phương trình trên.

Phương pháp hồi quy

Trong phương pháp hồi quy, mối quan hệ của nguyên nhân và ảnh hưởng giữa đối tượng cần dự báo và các yếu tố quyết định của nó được mô hình hoá để dự báo. Trước hết, cần tìm các yếu tố có quan hệ phụ thuộc tương hỗ hoặc quan hệ nhân - quả trong quá khứ. Nhìn chung, các nhân tố kinh tế chính trị có sự tương tác với nhu cầu.

Trước khi xác định công thức hồi quy, cần phải tìm một yếu tố có liên quan chặt chẽ nhất đến lưu lượng hoặc nhu cầu.

Khi các dữ liệu thay đổi tương hỗ lẫn nhau thì giữa chúng có một quan hệ nhất định. Nếu quan hệ này là tuyến tính, thì cường độ của nó được biểu diễn bởi hệ số tương hỗ r, được tính như sau:

( 4.7) Với x và y là giá trị trung bình của xi và yi. Hệ số này có giá trị trong khoảng [-

1, 1]; (-1≤ r ≤ 1).

Sai số Sai số

Giá trị P3 (t3, y3)

P2 (t2, y2)

P1 (t1, y1)

Thời gian

εi = yi – (a + bti)... sai số Tổng sai số bình phương là:

D = Σ εi2 = Σ [yi – (a + bti)]

2

∂D ∂D ∂a ∂b

= 0 = 0

r = ∑(xi - x)(yi - y)

∑(xi - x)2. ∑(yi - y)



Giá trị | r | càng gần 1 thì mối liên hệ giữa tập các giá trị x và y cũng chặt chẽ. | r | = 1 được gọi là tương hỗ hoàn toàn và r = 0 thì gọi là không tương hỗ. Khi có sự tương hỗ, không phải luôn luôn tồn tại mối quan hệ nhân- quả. Thậm chí khi không có mối quan hệ nhân quả, dường như cũng có tương hỗ. Do đó, cần phải tính đến điều đó khi sử dụng hệ số tương hỗ.

Thường thì khi | r | > 0,7, mức độ tương hỗ được xem như là ≥ 50%.

Còn nếu | r | ≤ 0,7, nhìn chung mối tương hỗ rất nhỏ. Thông thường, các yếu tố tương hỗ với nhu cầu là các yếu tố xã hội như: dân số, số

hộ gia đình, lực lượng lao động, tỷ lệ thất nghiệp, các yếu tố kinh tế như GNP, thu nhập bình quân quốc gia, mức tiêu thụ cá nhân, đầu tư tư nhân, đầu tư thiết bị và tỷ lệ lãi suất.

Các loại công thức hồi quy

Hồi quy tuyến tính và hồi quy co dãn được coi như phân tích hồi quy cơ bản. Khi có một hệ số, người ta gọi là hồi quy đơn. Khi có nhiều hơn một hệ số người ta gọi là hồi quy bội.

Hồi quy tuyến tính: công thức này được miêu tả bằng đường tuyến tính với các biến cần xác định (chẳng hạn như nhu cầu) và các biến giải thích khác được mô tả như sau:

Y = a0 + a1x1 + ... + anxn (a0, a1, a2,..., an : hằng số) ( 4.8) Hồi quy co dãn: công thức này dựa trên sự tương quan không tuyến tính giữa y và

xi, và được miêu tả như sau:

Y = aX1α . X2

β ... Xnγ (α, β, ... γ: giá trị co dãn) ( 4.9)

Lựa chọn biến số chính

Trong các nhân tố có liên quan đến nguyên nhân và ảnh hưởng hoặc quan hệ chung với nhu cầu hoặc lưu lượng, có một số biến số giải thích được lựa chọn theo tiêu chuẩn sau:

• Có ảnh hưởng lớn đến nhu cầu hoặc lưu lượng

• Giá trị của nó có thể dự báo được

• Khi sử dụng từ hai biến số giải thích trở lên thì giữa chúng không có sự tương quan chặt chẽ

Lựa chọn công thức hồi quy

Công thức hồi quy thích hợp được lựa chọn theo mối quan hệ của nguyên nhân và ảnh hưởng giữa nhu cầu hoặc lưu lượng và biến số giải thích. Quan trọng là mối quan hệ



chung giữa nhu cầu hoặc lưu lượng và các hệ số giải thích sẽ được lưu giữ trong tương lai.

Hình 4.8: Dự báo sử dụng tương quan giữa lưu lượng và số thuê bao

4.2.3.2 Mô hình kinh tế lượng Mô hình kinh tế lượng (Econometric model), đưa ra tương quan giữa yếu tố cần dự

báo (số thuê bao hoặc mật độ thuê bao) với các chỉ tiêu kinh tế-xã hội, được biểu diễn dưới dạng công thức như sau:

Yt = at + b1x1t + b2x2t + ... + bnxnt + εt (4.10) Trong đó:

- Yt: biến phụ thuộc (dependent variable) (trong trường hợp dự báo thoại, Yt có nghĩa là nhu cầu thuê bao hoặc mật độ thuê bao)

- at : các hằng số trong phương trình cần được xác định. - b1, ...bn: các hệ số thể hiện mối quan hệ về lượng giữa Yt và xt - x1t, x2t,... xnt: các biến độc lập (explanatory or independent variables), chẳng hạn

tổng thu nhập tỉnh -GPP (Gross Provincial Product), chi tiêu đầu tư tiêu dùng (consumer capital investment expenditures), dân số, số hộ gia đình, ...

- εt: thể hiện độ sai lệch của dự báo. Sử dụng dữ liệu quá khứ (số thuê bao hoặc mật độ thuê bao, dữ liệu kinh tế xã hội) để tính toán các tham số at, b1, ..., bn của mô hình.

Một số dạng mô hình kinh tế lượng thường được sử dụng bao gồm log kép, bán log, đo. Log kép (Double-log)

lnYt = α + βlnXt + εt (4.11) Trong đó:

- Yt: Mật độ thuê bao năm t

Giá trị dự báo

Lưu lượng

Số thuê bao 0

. .

. . . .



- Xt: biến độc lập

- εt: thể hiện độ sai lệch Bán log (Semi-log) Bao gồm một số dạng sau:

Yt = a + blnXt + εt (4.12) (4.13)

Trong đó: - Yt: Mật độ thuê bao năm t - Xt: biến độc lập

- εt: thể hiện độ sai lệch Đảo (Reciprocal) Dưới đây là dạng mô hình kinh tế lượng với một biến độc lập (explanatory variable).

(4.14) Trong đó:

- Yt: biến phụ thuộc - xt: biến độc lập - a, b: là các tham số được xác định theo phương pháp bình phương tối thiểu dựa trên dữ liệu quá khứ ( thể hiện các giá trị dự báo của α,β; 1..r: là các năm trong quá khứ) như sau:

(4.15)

(4.16) trong đó:

(4.17) Chất lượng của phưng pháp R2 được đánh giá theo công thức sau:

(4.18) Các tham số cho mô hình kinh tế lượng với nhiều biến độc lập cũng được tính toán tương tự như mô hình một biến. 4.2.3.3 Mô hình kinh tế xã hội

tt

t XY εβα ++=

1

ttt xY εβα ++=

βα ˆ,ˆ

∑

∑

=

=

−

−= T

tt

T

ttt

xx

xxY

1

2

1

)(

)(β

xY βα ˆˆ −=

∑∑==

==T

tt

T

tt Y

TYx

Tx

11,1,1

∑∑

−

−= 2

22

)()ˆ(

YYYY

Rt

t



Mô hình kinh tế-xã hội (Socio-Economic Model) thường được sử dụng để dự báo nhu cầu dịch vụ thoại trong tương lai, phục vụ cho quá trình phân tích tổng thể. Mô hình này xuất phát từ những nghiên cứu về xã hội, kinh tế liên quan tới việc phân bố thu nhập hộ gia đình và hàm mật độ dịch vụ thoại.

Mô hình này dựa trên việc định nghĩa các hàm phân bố thu nhập hộ gia đình, hàm phân bố tích luỹ và hàm mật độ dịch vụ theo mức thu nhập (Hình 4.9). Hàm phân bố thu nhập hộ gia đình Hàm mật độ dịch vụ

Hình 4.9. Hàm phân bố thu nhập và hàm mật độ dịch vụ Các hàm này được định nghĩa như sau:

Hàm phân bố thu nhập Công thức dưới đây biểu diễn của hàm phân bố tích lũy (accumulated distribution)

(4.19) Trong đó:

- F(x): tần suất tích luỹ tính theo % của các hộ gia đình tại mức thu nhập “x” - x: mức thu nhập hàng tháng của hộ gia đình - a, b: các hằng số được suy ra từ phân tích hồi quy của hàm F(x)

Công thức F(x) có thể được viết lại dưới dạng tuyến tính sau đó áp dụng phưng pháp hồi quy tuyến tính để tính các hằng số a và b:

(4.20)

Y = a + bX (4.21)

0

20

40

60

80

100%

1 11 21 31 41 51 Mức thu nhập

[ ]0;)1(

100)( )( <+

= dxe

xD dcSERV

)()1)(

100( xbLnaxF

Ln +=−



Hàm thu nhập thực sự đạt được bằng cách lấy đạo hàm bậc nhất của hàm F(x): (4.21)

Hàm mật độ dịch vụ Hàm mật độ dịch vụ được định nghĩa như sau:

(4.22) Trong đó:

− D(x) là mật độ tính theo % của số hộ gia đình với mức thu nhập (x) sử dụng dịch vụ (SERV)

− x là thu nhập hàng tháng của hộ gia đình Trong những điều tra về thị trường, một số tham số sau đây nên được nghiên cứu:

− Hàm mật độ phân loại theo nghề nghiệp của chủ hộ, chia thành từng vùng thành thị, nông thôn hoặc các tầng lớp khác

− Hàm mật độ theo các mức học vấn, độ tuổi khác nhau của chủ hộ chia thành từng vùng thành thị, nông thôn hoặc các tầng lớp khác

Nhu cầu % của dịch vụ Biết được hàm mật độ dịch vụ liên quan tới thu nhập của hộ gia đình chúng ta có

thể tính được nhu cầu dịch vụ. Công thức tính toán nhu cầu dịch vụ (Ut) như sau:

(4.23) Trong đó:

− Ut là nhu cầu % trung bình tại thời điểm t

− Ft(x) là hàm phân bố thu nhập tại thời điểm t

− Dt(x) là hàm mật độ đối với dịch vụ cần quan tâm tại thời điểm t

4.3 Lựa chọn công nghệ So với một thập kỷ trước đây, công nghệ truy nhập ngày nay đã có một cuộc cách

mạng về mọi mặt. Vào những năm 90 của thế kỷ trước, dịch vụ thoại đơn thuần đã không thỏa mãn được nhu cầu của khách hàng tại các nước phát triển. Đồng thời trong thời gian này mạng backbone tại các nước này đã được số hoá và hiện đại hoá hoàn toàn, nhằm cung cấp cho khách hàng các dịch vụ mới như truyền dữ liệu... Như thế tại thời điểm đó mạng truy nhập chính là "cổ chai" kìm hãm sự bùng nổ của các dịch vụ mới. Chính vì thế

[ ]2

1

1100)()(

ba

ba

xexbexF

dxxdF

+

−=′=

−

[ ]0;)1(

100)( )( <+

= dxe

xD dcSERV

∫∞

′=0

)()(100

1 dxxDxFU ttt



trong những năm 90 hàng loạt công nghệ truy nhập mới đã được đưa ra. Một số trong số đó đã chiếm lĩnh được thị trường nhờ tính năng ưu việt, độ tin cậy cao và giá thành hạ so với công nghệ truy nhập cổ điển. Như đã trình bầy trong chương 1, công nghệ truy nhập, về cơ bản có những loại chính sau:

− Truy nhập cáp kim loại (công nghệ xDSL)

− Truy nhập bằng các hệ thống cáp quang với các hình thức khác nhau như FTTC, FTTB, FTTH

− Truy nhập vô tuyến

− Truy nhập bằng mạng VSAT Việc lựa chọn hệ thống truy nhập để áp dụng trong từng trường hợp cụ thể cần cân

nhắc đến đặc điểm của các hệ thống truy nhập, chi phí, dịch vụ và sự phát triển của công nghệ và yếu tố phạm vi ứng dụng.

Đặc điểm của từng hệ thống truy nhập đã được trình bầy chi tiết trong chương 4, so sánh vá đánh giá chung các công nghệ được trình bầy trong mục 1.3.2, phần tiếp sau đây sẽ giới thiệu về phương pháp xác định chi phí thiết lập mạng truy nhập, giúp cho nhà thiết kế có thêm yếu tố để chọn lựa chính xác công nghệ truy nhập. Chi phí thiết lập mạng truy nhập

Yếu tố quan trong nhất trong việc lựa chọn hệ thống truy nhập cho một ứng dụng cho trước là chi phí xây dựng hệ thống. Đồ thị Hình 4.10 biểu diễn ví dụ về chi phí cho các hệ thống truy nhập khác nhau. Từ đồ thị ta thấy, nếu độ dài mạch vòng truy nhập nhỏ hơn giá trị A thì sử dụng truy nhập cáp đồng là kinh tế nhất, nếu lớn hơn A, nhỏ hơn B thì dùng truy nhập cáp quang là hiệu quả, còn lớn hơn giá trị B thì nên dùng truy nhập vô tuyến. Các giá trị A và B được xác định theo giá thiết bị các loại trong từng trường hợp cụ thể. Ví dụ:

Khi dùng cáp đồng, chi phí được tính như sau: CabLDCC mmM ++= )( (4.24)

Trong đó:

− Cm là chi phí trên 1km cáp đồng

− Dm là chi phí trên 1 km cống bể

− Cab là chi phí tủ cáp

− L là khoảng cách Với phương án truy nhập cáp quang dùng FTTC, chi phí sẽ là:

DLCLDCC ffF ++= )( (4.25)



Trong đó:

− Cf là chi phí trên 1km cáp quang

− Df là chi phí trên 1 km cống bể

− DLC là chi phí tủ DLC

− L là khoảng cách Đặt CF = CM ta có biểu thức xác định độ dài L tại đó cần dùng truy nhập quang:

)()( ffmm DCDC

CabDLCL+−+

−= (4.26)

Tại Hà nội, các giá trị có thể thu thập được như trong bảng sau:

Bảng 4.1: Chi phí xây dựng cáp.

Chi phí cáp đồng (USD) Chi phí cáp quang (USD)

Cm Dm Cab Cf Df DLC

165 215 10 70 120 550

Từ những giá trị này ta có thể tính được L=2.8km. Như vậy nếu độ dài mạch vòng

truy nhập mà lớn hơn 2,8 km thì dùng truy nhập cáp quang sẽ kinh tế hơn

Hình 4.10: Phạm vi ứng dụng các công nghệ truy nhập.

4.4 Thiết kế mạng thực tế

4.4.1. Thiết kế mạng truy nhập cáp đồng truyền thống

4.4.1.1. Giới thiệu chung



Tuy các công nghệ mạng mới với các dịch vụ viễn thông mới không ngừng phát triển liên tục nhưng đến thời điểm hiện nay, mạng truy nhập cáp kim loại vẫn còn hết sức phổ biến và còn được xây dựng nhiều trong thời gian sắp tới, đáp ứng dịch vụ thoại truyền thống, xDSL và IPTV.

Trong thiết kế mạng truy nhập cáp cáp đồng truyền thống, những yêu cầu quan trọng cần phải đáp ứng là:

− Mạng phải đảm bảo chất lượng.

− Chi phí xây dựng mạng là nhỏ nhất trong các điều kiện cần phải đáp ứng.

− Mạng phải đáp ứng được nhu cầu các thuê bao trên các khu vực và có độ dự phòng cho những tình huống đột xuất

− Các thành phần khác nhau trong mạng truy nhập phải đủ độ dư thừa để đáp ứng được yêu cầu dung lượng trong những khoảng thời gian khác nhau.

− Đáp ứng được yêu cầu của các dịch vụ mới.

Chất lượng mạng truy nhập cáp đồng

Để đảm bảo chất lượng thoại và một số dịch vụ khác như fax, ISDN, xDSL, IPTV, mạng cáp kim loại cần phải được thiết kế với những chỉ tiêu chính được khuyến nghị đối với mạng truy nhập tại các bưu điện tỉnh thành Việt nam như sau:

− Điện trở mạch vòng thuê bao không quá 1000 Ohm.

− Điện áp xoay chiều dây a,b với đất : 0±2V

− Điện áp một chiều dây a,b với đất : 0±3V

− Điện dung toàn mạch (L8): 0,3-2mF

− Điện trở cách điện dây a,b với đất: (L5,L6) ³ 10 MW

− Điện trở cách điện giữa 2 dây dây a,b (L7) ³ 10 MW

− Suy hao đường dây <7dB ở tần số 1kHz.

− Để mạng đáp ứng được các dịch vụ mới đặc biệt là dịch vu ISDN và dịch vụ băng rộng, mạch vòng truy nhập thuê bao cáp đồng cần phải được thiết kế với khoảng cách nhỏ, dưới 5 km và không sử dụng những cuộn dây gia cảm để bù dung kháng cũng như các đoạn nhánh rẽ (brridge tap).

Thời gian đáp ứng nhu cầu đối với các thành phần mạng

Thời gian đáp ứng nhu cầu đối với từng thành phần mạng là tiêu chí không thể thiếu được khi thiết kế mạng truy nhập. Hiện nay tại Việt nam chưa có tiêu chuẩn cho chỉ tiêu này, vì vậy người làm quy hoạch tự quyết định lấy giá trị này, dẫn đến mạng được thiết kế xây dựng không đồng bộ và tuỳ tiện, thiếu căn cứ. Hệ quả là mạng chỗ thừa, chỗ



thiếu, trong nhiều trường hợp một hệ thống cống bể vừa được xây dựng năm trước lại phải đào lên để mở rộng năm sau. Điều này gây rất nhiều khó khăn và lãng phí trong việc xây dựng và phát triển mạng. Để đảm bảo việc xây dựng mạng không ảnh hưởng nhiều đến địa bàn xây dựng mà vẫn mang tính kinh tế, thời gian đáp ứng nhu cầu mạng được khuyến nghị tại Việt nam, có so sánh với khuyến nghị của ITU và tiêu chuẩn áp dụng của các nước trong khu vực như sau:

Bảng 4.2: Thời gian đáp ứng mạng truy nhập cáp đồng truyền thống

Indonesia Philipin Nhật bản

Khuyến nghị của CCITT (GAS2)

Khuyến nghị cho Việt nam

Cáp chính trong cống bể 5 năm 5 năm 5 năm 5 đến 10 năm 5 năm

Cáp chính chôn trực tiếp 10 năm 10 đến 20 năm

Cáp phụ 10 năm 5 năm 10 năm 10 đến 20 năm 10 năm

Hệ thống cống bể 15 năm 15 năm 15 năm 20-40 năm 15 năm

4.4.1.2. Phương án thiết kế tối ưu mạng truy nhập cáp đồng. Phân vùng

Để thiết kế mạng truy nhập đáp ứng được nhu cầu thuê bao theo mật độ phân bố nhu cầu đã được dự báo, bước đầu tiên là phải phân vùng. Vùng cần thiết kế được phân chia thành các vùng phân bố cố định (fix distribution area).

Một vùng phân bố cố định là một vùng được phân biệt theo những đặc điểm địa lý của khu vực có nhu cầu lên đến 600 đôi sau khoảng thời gian 15 năm. Vùng phân bố cố định cần phải định ra để dễ dàng hơn cho việc theo dõi sự phát triển nhu cầu trong giai đoạn dài. Vùng phân bố cố định được xác định dựa trên trạng mạng truy nhập hiện có (Hình 4.11) và mật độ phân bố nhu cầu được xác định từ bước dự báo nhu cầu. Mỗi một vùng phân bố cố định sẽ đặt 1 điểm phân bố cáp (tủ cáp). Để tối thiểu chi phí xây dựng mạng, tủ cáp cần đặt tại vị trí gần với tổng đài khu vực nhất trong phạm vi của vùng phân bố cố định của mình.

Sau khi thiết lập được các vùng phân bố cố định với những dự báo nhu cầu của vùng trong các giai đoạn khác nhau (5,10,15 năm) và các điểm đặt tủ cáp, có thể tiếp tục xác định các điểm đặt những tủ cáp cấp 2 hoặc các điểm rẽ nhánh cáp (măng xông) và có thể cả các hộp cáp dựa trên mức độ chi tiết của dự báo nhu cầu đạt được. Đưa những vị trí này trên bản đồ, ta có được một bản đồ phân bố các điểm phân phối cáp. Mục tiêu cuối cùng là phải xác định được một hệ thống mạng cáp kết nối các điểm này và dung lượng của từng đường kết nối này sao cho có thể kết nối được tất cả các điểm này đến tổng đài



với giá thành nhỏ nhất. Đây là bài toán có vô cùng nhiều phương án kết qủa hay nói cách khác có miền nghiệm vô cùng lớn. Nếu chỉ bằng phương pháp nhân công lựa chọn theo cảm tính một mạng truy nhập kết nối các điểm này thì giải pháp có được có thể có giá thành cao gấp nhiều lần giải pháp tối ưu. Để giải bài toán này tìm được giải pháp tối ưu, nên thực hiện theo lưu đồ được chỉ ra trong hình 4.12.

Hình 4.11: Sơ đồ phân vùng phục vụ của mạng cáp đồng nội hạt

Xác định cấu trúc logic của mạng Sau khi xác định được những điểm phân bố của mạng truy nhập, việc tiếp theo

trong chu trình thiết kế mạng truy nhập là xác định cấu trúc logic của mạng. Do đặc điểm mạng truy nhập là tập hợp của những đường dây kết nối từ nhà khách hàng đến giá MDF của tổng đài, cấu trúc mạng truy nhập là cấu trúc phân nhánh hình cây. Từ MDF đi ra các đường cáp có dung lượng lớn, cáp này được phân nhánh tại các điểm phân bố thành các đường có dung lượng nhỏ hơn và tiếp tục như vậy. Ví dụ về cấu trúc logic của mạng truy nhập như trên hình 4.13.



Hình 4.12: Quy trình tối ưu thiết kế mạng cáp truy nhập

Với một tập hợp những điểm phân bố cho trước có vô số giải pháp cấu trúc logic của mạng. Bài toán ở đây cần đặt ra là phải xác định được một cấu trúc logic tối ưu, cấu trúc có giá thành nhỏ nhất. Thuật toán được lựa chọn để giải bài toán này là thuật toán di truyền. Thuật toán này phù hợp với việc tối ưu hoá đối với các cấu trúc hình cây và nó giải quyết được những hạn chế của hai thuật toán tối ưu cấu trúc hình cây kinh điển là thuật toán Kruskal và Prim ở chỗ nó có thể tối ưu được cả những cấu trúc đã có mạng cáp có sẵn. Thuật toán di truyền dựa trên lý thuết tiến hoá di truyền của Darwin. Trong thuật toán này, một tập hợp của những cấu trúc logic khác nhau sẽ được tiến hoá qua nhiều thế hệ. Với mỗi thế hệ sẽ tính toán giá thành của tất cả các cấu trúc trong thế hệ đó để chọn cấu trúc có giá thành rẻ nhất và so sánh với thế hệ trước. Khi nào giá thành không tiếp tục giảm sau n lần tiến hoá nữa, sẽ lựa chọn được giải pháp tối ưu. Như vậy thuật toán di truyền sẽ sử dụng kết quả của phần tính toán giá thành mạng ở trên. Mỗi thế hệ sẽ phải lặp lại chu trình trên cho tất cả các thành viên của thế hệ đó

Phân vùng

Xác định cấu trúc logic

Định cỡ mạng

Tìm đường đi tối ưu của cáp

Tính toán giá thành mạng

Nếu sau n lần thực hiên mà giá trị không giảm thì đó là giá trị tối ưu tìm được

So sánh với giá thành lần trước

Lưu trữ lại làm giá trị để so sánh

lần sau

Nhỏ hơn

Lớn hơn



Hình 4.13: Ví dụ một cấu trúc logic mạng truy nhập cáp đồng .

Lựa chọn phương án dự trữ, định cỡ các thành phần mạng truy nhập theo cấu trúc vừa tìm được.

Các tủ cáp, hộp cáp sẽ được định cỡ căn cứ theo nhu cầu khu vực và nhu cầu đấu nối trung chuyển cáp. Các tuyến cáp được định cỡ theo nguyên tắc dung lượng tuyến gốc bằng tổng dung lượng các tuyến nhánh và dung lượng cáp tại chỗ. Ngoài ra những nguyên tắc dự phòng cần được áp dụng để dự phòng trường hợp nhu cầu không tiến triển theo dự báo. Những phương pháp dự phòng bao gồm dự trữ nhánh theo nguyên tắc tổng dung lượng nhánh cáp lớn hơn dung lượng gốc, và dự phòng phân bố: bằng các đường dự phòng kết nối giữa các điểm phân bố nhu cầu, dự phòng cho trường hợp nhu cầu tại điểm này tăng lên, điểm kia giảm đi. Kết thúc bước này ta đã xác định được cấu trúc logic mạng và định cỡ được các tuyến kết nối của mạng truy nhập. Lựa chọn đường đi cáp.

Tại bước này cần phải lựa chọn đường đi ngắn nhất cho các tuyến logic đã xác định được. Đường đi cáp cần phải bám theo các đường giao thông và những tuyến cống bể ở những vị trí các tuyến này đã có sẵn. Để giải bài toán này có thể áp dụng một số giải thuật tìm đường ngắn nhất. Có một số thuật toán tìm đường thông dụng như thuật toán



Floy, thuật toán Belman, thuật toán Dijkstra. Thuật toán Dijkstra được lựa chọn vì có thời gian chạy ngắn, đơn giản hơn. Kết quả bước này là đã thiết kế được mạng cáp ví dụ từ cấu trúc logic. Mạng cáp lúc này sẽ như trong ví dụ trong hình 4.14.

Sau đó tiếp tục tiến hành các bước tiếp theo trong lưu đồ:

− Tính toán giá thành mạng vừa tìm được trên cơ sở đơn giá thiết bị và số lượng thiết bị cùng độ dài các loại cáp tìm được sau khi thiết kế mạng.

− So sánh giá thành với giá thành lần tính toán trước. Nếu giá thành nhỏ hơn thì lưu giữ giá đó lại.

− Quay lại bước 1 thực hiện tiếp 1 vòng lặp nữa để tính toán với một câu trúc logic khác, cho đến khi hết các thành viên trong thế hệ.

− Tiến hoá thế hệ thành 1 thế hệ tiếp theo, thực hiện các bước như trên. Tiếp tục cho đến khi sau n cho trước thế hệ (ví dụ n=1000) mà giá lưu giữ không thay đổi thì giải pháp tối ưu đã được tiến tới.

Hình 4.14: Cấu trúc mạng cáp thực tế sau thiết kế. 4.4.1.3 Các phương pháp dự phòng phân bố cáp

Trong thiết kế mạng truy nhập cáp đồng truyền thống, cần phải có phương án dự phòng phân bố mạng cáp, tập hợp các nhu cầu về một điểm đặt tổng đài, sao cho có hiệu



quả kinh tế và linh hoạt, đáp ứng được những sự thay đổi nhu cầu tại các điểm khác nhau. Ở phương pháp phân bố cứng, các đường cáp được kết nối đến các điểm nhu cầu với những dung lượng đường cáp tương ứng với nhu cầu của các điểm đó. Phương pháp này tiết kiệm nhưng trong nhiều trường hợp, nhu cầu tại 1 điểm phát triển đột biến vượt quá dung lượng của đường cáp đến nó, trong khi tại các điểm khác, nhu cầu lại nhỏ hơn. Để giải quyết vấn đề này, nhiều phương pháp phân bố được phát triển dựa trên cơ sở dùng những đường kết nối chung dẫn truyền nhu cầu từ 1 điểm phân bố đến điểm phân bố khác. Bài toán đặt ra ở đây là phải xác định cấu trúc dẫn truyền của những đường kết nối chung này và dung lượng của nó. Cấu trúc phân bố thường theo những cấu trúc sau:

Đối với cáp chính:

− Phương pháp phân bố sử dụng hệ thống dùng chung đôi dây

− Phương pháp phân bố sử dụng cáp dẫn phụ Đối với cáp phụ:

− Phương pháp phân bố cố định

− Phương pháp phân bố dẫn truyền

− Phương pháp phân bố sẵn sàng Việc xác định dung lượng của những đường cáp chung này là một bài toán khó vì

nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố không mô hình hoá bằng công thức toán được, (ví dụ xác suất để nhu cầu tại điểm phân bố i vượt quá dung lượng đường cáp chính, xác suất để nhu cầu tại điểm phân bố i vượt quá dung lượng đường cáp chính n kênh, và chỉ số về độ chờ đợi lắp đặt cho phép…), vì vậy thường được xác định bằng kinh nghiệm trong những điều kiện cụ thể. 4.4.2 Thiết kế mạng truy nhập ADSL 4.4.2.1 Giới thiệu chung

Công nghệ ADSL, như đã giới thiệu trong chương 3, là công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng, dựa trên đường dây cáp đồng xoắn đôi, vốn dùng để cung cấp dịch vụ thoại truyền thống. Như vậy, tương tự như thuê bao thoại, mỗi một thuê bao ADSL phải sở hữu riêng một đôi dây cáp đồng xoắn đi từ thuê bao đến nhà cung cấp dịch vụ (kết cuối trên giá MDF) và một port ADSL (phần từ ATU-R trên DSLAM). Như vậy, việc thiết kế mạng truy nhập ADSL sẽ bao gồm hai phần (Hình 4.15): phần thiết kế mạng truy nhập cáp đồng (giống như truy nhập truyền thống) và phần truyền tải backhaul (từ DSLAM đến BRAS). Chính vì thế, nội dung của phần “thiết kế mạng truy nhập ADSL” chỉ trình bầy thiết kế lưu lượng mạng truy nhập ADSL. 4.4.2.2 Thiết kế lưu lượng mạng truy nhập ADSL Lưu lượng truy nhập dịch vụ ADSL.



Lưu lượng truy nhập dịch vụ ADSL bao gồm: Lưu lượng kết nối vào Local Server, lưu lượng kết nối vào ISP quốc gia, lưu lượng quốc tế. Trong đó:

− Lưu lượng kết nối vào Local Server (Ts): là lưu lượng truy nhập của các thuê bao ADSL trong hệ thống cung cấp dịch vụ ADSL bao gồm hệ thống quản lý, cung cấp dịch vụ ADSL tập trung tại Thủ Đô Hà Nội, hệ thống quản lý, cung cấp dịch vụ tại chỗ.

128 ≤ Ts ≤ 512 kByte/s

Hình 4.15: Cấu trúc mạng truy nhập ADSL

− Lưu lượng kết nối vào ISPs quốc gia (Tn): là lưu lượng truy nhập của các thuê bao ADSL vào mạng cung cấp dịch vụ của các ISPs (nhà cung cấp dịch vụ Internet trong nước như VDC, FPT, NetNam,…).

32 ≤ Tn ≤ 128 kByte/s

Hệ thống quản lý, cung cấp dịch vụ ( CATV, VPN, POP, VOD…..)

B-RAS

Mạng ATM

Hệ thống truyền dẫn

DSLAM DSLAM DSLAM DSLAM

DSLAM - Hub

CPE CPE CPE CPE

IP

Mạng IP

(1)

(2)



− Lưu lượng quốc tế (Ti): là lưu lượng kết nối của các thuê bao ADSL vào mạng Internet (IAP).

8 ≤ Ti ≤ 32 kByte/s Ngoài khái niệm về lưu lượng truy nhập dịch vụ ADSL kể trên, để tính toán, thiết

kế được lưu lượng truy nhập ADSL ta cần một số tham số khác như:

− Hiệu suất sử dụng kênh truy nhập dịch vụ ADSL: Đây là tỷ lệ truy nhập đồng thời qua các thuê bao vào hệ thống cung cấp dịch vụ ADSL (Local Server, ISPs, IAP).

− Hiệu suất lưu lượng thông qua BRAS: Đây là tỷ lệ lưu lượng truy nhập của các thuê bao ADSL đối với dịch vụ không được cung cấp tại chỗ (tại bưu điện tỉnh)

Với các chỉ tiêu như sau:

− Chỉ tiêu phân bố lưu lượng kết nối dịch vụ ADSL của các thuê bao:

• Tỷ lệ kết nối dịch vụ ADSL trong Local Server: 10%≤ηs≤15%.

• Tỷ lệ kết nối dịch vụ ADSL trong ISPs : 35% ≤ ηn ≤ 45%

• Tỷ lệ kết nối dịch vụ ADSL trong IAP : 40% ≤ ηi ≤ 55%

− Chỉ tiêu hiệu suất sử dụng kênh truy nhập dịch vụ ADSL (ηch) :Tỷ lệ kết nối đồng thời của thuê bao ADSL là 25% ≤ ηch ≤ 60%.

− Chỉ tiêu hiệu suất lưu lượng thông qua BRAS : 60% ≤ ηBRAS ≤ 80%. Tính toán lưu lượng truyền tải dịch vụ ADSL Theo hướng dẫn của Tập đoàn Bưu chính viễn thông (VNPT), lưu lượng truyền tải dịch vụ ADSL được xác định như sau: Lưu lượng truyền tải của thiết bị truy nhập DSLAM có N ports:

BDSLAM = N*ηch*(ηs*Ts + ηn*Tn + ηi*Ti) kByte/s (4.27) Lưu lượng truyền tải của DSLAM-Hub:

Thông thường DSLAM-Hub một mặt trực tiếp cung cấp cổng truy nhập dịch vụ ADSL cho các thuê bao trong khu vực, mặt khác còn tập trung lưu lượng từ các DSLAM để có được dung lượng STM-1 kết nối tới BRAS. Như vậy, lưu lượng yêu cầu (BDSLAM-

Hub) của DSLAM-Hub gồm 2 phần: Lưu lượng BDSLAM của các thuê bao được cung cấp trực tiếp và lưu lượng của các DSLAM nối tới DSLAM-Hub

∑=

−− +=n

iiDSLAMDSLAMHubDSLAM BBB

0 (kbyte/s) (4.28)

Trong đó: BDSLAM-Hub Là lưu lượng yêu cầu của DSLAM-Hub



BDSLAM Là lưu lượng yêu cầu của các thuê bao ADSL được cung cấp trực tiếp bởi DSLAM-Hub.

BDSLAM-i Là lưu lượng của các DSLAM kết nối tới DSLAM-Hub. n Là số DSLAM kết nối tới DSLAM-Hub.

Lưu lượng của BRAS: Lưu lượng kết nối tới BRAS từ các DSLAM/ DSLAM-Hub:

( ) ∑ ∑= =

−−− +=n

i

m

iiHubDSLAMiDSLAMinBRAS BBB

1 1 (kbyte/s) (4.29)

Trong đó: BBRAS (in) Lưu lượng kết nối BRAS từ các DSLAM/ DSLAM-Hub.

BDSLAM-Hub-j Lưu lượng của DSLAM-Hub kết nối tới BRAS. m Là số DSLAM-Hub kết nối tới BRAS. BDSLAM-i Là lưu lượng DSLAM kết nối tới BRAS. n Là số DSLAM kết nối tới BRAS Lưu lượng kết nối từ BRAS tới mạng Core Network:

BDSLAM (out) = ηBRAS (in). BBRAS (in) (kbyte/s) (4.30) Trong đó: BBRAS (out) Là lưu lượng kết nối từ BRAS tới mạng core BBRAS (in) Là lưu lượng kết nối tới BRAS từ các DSLAM/ DSLAM-Hub

ηBRAS Hiệu suất lưu lượng thông qua BRAS 4.4.3 Thiết kế mạng CATV 4.4.3.1 Giới thiệu chung

Giống như phần 4.1 đã trình bầy, khi thiết kế bất kỳ một loại hình mạng truy nhập

nào, để đạt hiệu quả cao, việc đầu tiên người thiết kế phải làm là khảo sát hiện trạng, phân

tích kỹ hệ thống kỹ thuật. Tuy nhiên đối với mỗi một loại hình mạng truy nhập khác nhau

thì cách thức khảo sát, thiết kế mạng lại khác nhau. Đối với mạng truyền hình cáp CATV,

với cấu trúc mạng như đã giới thiệu trong chương 3, việc thiết kế mạng bao gồm:

− Thiết kế mạng đồng trục xuôi chiều.

− Thiết kế mạng đồng trục ngược chiều.

− Thiết kế mạng quang.



Trong đó, các nội dung cần phân tích khi nâng cấp hoặc xây dựng lại mạng CATV

bao gồm:

− Số hộ dân ?

− Tổng số hộ dân đã lắp đặt truyền hình cáp/node quang?

− Tính trung bình số cột (cột điện và cột bưu điện)/100m?

− Tổng số cáp treo/cáp ngầm ? mét

− Loại chân đế cột bê tông?

− Loại nắp cống yêu cầu khi ngầm hoá? ------ Có / Không ------ Bao nhiêu?

− Tần số hệ thống hiện tại sử dụng ------ MHz

− Có kế hoạch nâng cấp từ trước đó không? Băng tần sử dụng trước đó là ----

MHz

− Dự định thay đổi tần số hiện tại ----- MHz

− Loại cáp đồng trục đã sử dụng?

− Loại nguồn cung cấp đang dùng?

− Loại thiết bị thụ động? tích cực?

− Loại connector đang dùng?

− Cấu trúc hệ thống đã có chưa?

− Số tầng khuếch đại dài nhất trên đường trục chính? đường nhánh? Nhánh cuối?

− Số tầng khuếch đại dài nhất thứ 2 trên đường trục chính? đường nhánh? Nhánh

cuối?

− Số tầng khuếch đại dài nhất thứ 3 trên đường trục chính? đường nhánh? Nhánh

cuối?

− Số sợi quang đã dùng / node quang?

− Có hồ sơ bản vẽ mạng hiện tại hay không?

− Tiềm năng của hệ thống mạng? Thấp / Trung bình / Cao?

− % cáp đồng trục cần thay thế?

− % cáp chôn trực tiếp?

− Các khu vực đặc biệt có sự cố nào không?



− Thay thế các thiết bị mới vào vị trí thiết bị cũ có phù hợp không? (chú ý về

connector)

− % các thiết bị cũ có tiêu chuẩn, chất lượng phù hợp với mạng thiết kế mới?

− Số khuếch đại hiện sử dụng có khả năng thay thế modul mới?

− Loại connector thuê bao? Loại 1: -----% Loại 2: -----%

− % cáp thuê bao RG6, RG11?

− Băng tần cho các bộ chia thuê bao đã sử dụng ? -----MHz

− Liệt kê các loại hộp chứa thiết bị đã sử dụng?

− Liệt kê các loại hộp có thể nâng cấp/cải tạo?

Trước khi tính toán thiết kế cũng cần thực hiện kiểm tra lại toàn bộ kế hoạch của dự

án: nâng cấp, xây dựng mới hay xây dựng lại. Công việc thẩm tra này rất quan trọng đối

với tiến trình xây dựng mạng CATV. Nếu không đánh giá đúng và chi tiết thì việc thiết kế

cũng như thi công sau này sẽ bị sai, mạng sẽ có chất lượng kém. Ngược lại, nếu làm tốt sẽ

thuận lợi cho thiết kế đúng tiến độ, đảm bảo chất lượng, chính xác.

Ngoài ra cũng cần phải có 1 bản đồ khu vực thiết kế. Khi kiểm tra, khảo sát cũng

phải rất chú ý để tìm ra những điểm bất thường. Ví dụ khi có mương dẫn nước chạy ngầm

qua khu nhà nào đó thì phải chú thích lên bản đồ để tránh trường hợp cáp ngầm được thiết

kế chạy cắt ngang qua đó.

Một điều nữa cũng cần chú ý khi thể hiện trên bản vẽ là hệ thống các ký hiệu phải

thống nhất để đảm bảo cho mọi người đều đọc và hiểu được.

4.4.3.2 Thiết kế mạng đồng trục xuôi chiều:

Thiết kế node quang:

Để xác định phạm vi bao phủ của node quang thì cần phải dựa vào các yếu tố sau:

- Mật độ nhà dân trong khu vực

- Các tuyến cáp có sẵn

- Các tuyến đường (chú ý đường ngầm, bờ sông)

- Khả năng phát triển, mở rộng trong tương lai.

Khi thiết kế cần lưu ý:



- Vùng bao phủ cuả 1 node quang không nên cắt ngang 1 khu nhà (mà có chung

nghề nghiệp, tôn giáo, sở hữu…) hoặc các khu có ranh giới độc lập vì có thể

hiện tại hoặc tương lai các khu vực này sẽ có chương trình riêng của họ.

- Mức RF đầu ra của node quang: điển hình là +48dBmV tại 870MHz.

- Vị trí đặt node quang: đặt node quang tại nơi cho vùng bao phủ là lớn nhất và

cấp được cho khoảng 500 hộ dân với số lượng cáp kéo là nhỏ nhất. Nếu đặt

node quang tại vị trí không thuận lợi thì thông thường phải dùng thêm 1 node

quang nữa để phủ vùng còn lại, làm tăng giá thành của mạng.

Thiết kế mạng đồng trục:

Các tham số cho thiết kế mạng cáp đồng trục xuôi dòng bao gồm:

- Băng tần xuôi dòng: 85 – 862MHz

- Băng tần ngược dòng: 5-65 MHz

- Các khuếch đại có độ Gain: điển hình là 30-35dB, điện áp hoạt động 24-60Vac

tại 60Hz. Các khuếch đại được thiết kế theo đúng nguyên tắc độ gain đơn vị.

- Số tầng khuếch đại tối đa: 5 (Từ node quang đến đầu cuối đường)

- Thiết lập mức tín hiệu căn cứ theo nguyên tắc độ gain đơn vị của các tầng

khuếch đại với mức tín hiệu tuân theo nguyên tắc cân bằng nhiễu-méo hài.

- Chất lượng đường truyền: (đo chất lượng đường truyền xuôi dòng với 60 kênh

PAL và 200MHz cho tín hiệu số) đảm bảo theo các thông số cho trong bảng

dưới đây:

Bảng 4.3: Thông số chất lượng đường truyền

Thông số Cuối đường truyền

C/N 44 dB

C/CSO 57 dBc

C/CTB 57 dBc

C/XMOD 54 dBc

Khi cần nâng cấp, cải tạo một khu vực nào đó thì cần chú ý một số điểm sau:

− Cung cấp bản đồ, bản vẽ khu vực cập nhật, chính xác cho người thiết kế.

− Chọn vị trí tối ưu cho node quang



− Tận dụng tối đa cáp đồng trục đang sử dụng. Đặc biệt đối với khu vực ngầm

hoá và các khu vực có chi phí nhân công cao.

− Tối thiểu việc thay cáp mới (ít hơn 15% cáp có sẵn)

− Tăng thêm cáp để mở rộng từ điểm cáp trục có sẵn đến các vị trí phân

nhánh khác. Mở rộng tối đa vùng bao phủ và giảm chiều dài các tầng thiết

bị thụ động.

− Giữ nguyên vị trí các khuếch đại trục có sẵn bằng cách sử dụng loại khuếch

đại có 3 cổng ra (1 cổng chính và 2 cổng phân nhánh) có độ Gain 30-35dB.

(Hình 4.16)

Hình 4.16: Giữ nguyên vị trí các khuếch đại trục

Đối với các khu vực xây dựng lại thì cần chú ý một số điểm sau:

− Thiết kế có cấu trúc đường trục (không đặt các bộ chia vào thuê bao giữa

các thiết bị tích cực ngoại trừ đó là tầng thiết bị tích cực cuối cùng).

− Cung cấp bản đồ, bản vẽ khu vực cập nhật, chính xác cho người thiết kế.

− Chọn vị trí tối ưu cho node quang

− Giảm thiểu các vị trí kéo cáp chạy song song (ít hơn 36% cáp trong bản

thiết kế)

− Giảm thiểu số các thiết bị tích cực.

Hình 4.17: Giảm các thiết bị tích cực

Đối với việc thiết kế các tầng khuếch đại cao tần cần lưu ý số tầng khuếch đại tuỳ

thuộc vào loại thiết kế (xây dựng lại hoặc nâng cấp), mật độ dân cư trong khu vực, tuyến

cáp đã có sẵn, tiềm năng mở rộng trong tương lai. Nói chung, giới hạn số tầng khuếch đại



được xác định theo những tiêu chí dưới đây: (không vượt quá 5 tầng khuếch đại và phải

tuân thủ theo nguyên tắc cân bằng nhiễu-hài).

− Thiết kế xây dựng lại khu vực có mật độ cao và trung bình (>35hộ/100m):

→ Tốt nhất là dùng 3 khuếch đại tính từ sau vị trí node quang.

− Thiết kế xây dựng lại khu vực có mật độ thấp, ít hoặc không có tiềm năng phát

triển (<35hộ/100m và ít có tiềm năng trong vài năm tới):


− Thiết kế xây dựng lại khu vực có mật độ thấp, nhưng có tiềm năng phát triển

cao (<35hộ/100m và có tiềm năng phát triển nhà cửa trong vài năm tới):


− Thiết kế nâng cấp khu vực có mật độ cao và trung bình (>35hộ/100m):


− Thiết kế nâng cấp khu vực có mật độ thấp, ít hoặc không có tiềm năng phát

triển (<35hộ/100m và ít có tiềm năng trong vài năm tới):


− Thiết kế nâng cấp khu vực có tiềm năng phát triển cao (điển hình là khu vực có

tiềm năng phát triển các khu nhà mới trong vài năm tới):


Nguồn cung cấp:

Nguồn cung cấp (PS) bao gồm các loại: không có dự phòng, có dự phòng, dự phòng

ngắt UPS.

Thông thường dùng loại dự phòng ngắt (UPS) có dòng điện 15Amp, điện áp 60-

90Vac tần số 60Hz, có khả năng chịu tải được đến 90%. Khi sự tiêu thụ nguồn ở tình

trạng xấu nhất thì nguồn này sẽ được kích hoạt để cấp cho hệ thống. Nếu phạm vi node

quang dùng nhiều hơn 1 nguồn cung cấp thì tính toán dòng điện tổng cân bằng qua tất cả

các nguồn cung cấp.

Trong mạng cáp đồng trục có thể dùng nguồn cấp tại chỗ hoặc nguồn cấp từ xa lan

truyền theo đường cáp. Nguồn cấp trung gian được đưa vào mạng thông qua thiết bị chèn

nguồn (PI).



Hình 4.18 mô tả 1 đoạn cáp và một số khuếch đại được mở rộng trên 1 nhánh của

nguồn cung cấp PS. Bài toán đặt ra cho người thiết kế mạng cáp đồng trục là cần phải tính

toán để dùng tối thiểu số nguồn cung cấp hay là xác định số khuếch đại lớn nhất mà 1

nguồn cung cấp có thể cấp đủ nguồn cho chúng để từ đó đặt vị trí chèn nguồn cho thích

hợp.

Hình 4.18: Sơ đồ cấp nguồn cho khuếch đại

Quá trình tính toán như sau:

1. Xác định trở kháng mỗi đoạn cáp ở nhiệt độ hoạt động cao nhất.

2. Xác định đường cong điện áp – dòng điện của mỗi loại khuếch đại sử dụng.

3. Xác định dòng điện chạy qua mỗi thành phần trong hệ thống.



4. Đánh giá sơ bộ nguồn cung cấp cho mỗi khuếch đại và số khuếch đại có thể

phục vụ được.

5. Từ những dữ liệu trên, xác định dòng điện chạy qua mỗi khuếch đại và tổng

dòng điện chạy qua mỗi đoạn cáp.

6. Từ dữ liệu của bước 1 và bước 5, xác định điện áp rơi trên mỗi đoạn.

7. Bắt đầu tính nguồn từ nguồn cung cấp PS, trừ đi diện áp rơi trên đoạn đầu tiên

để xác định điện áp cung cấp cho khuếch đại 1.

8. Tính toán lặp đi lặp lại cho đến khi tìm được kết quả phù hợp. Xác nhận lại

điện áp có cấp được cho khuếch đại ở xa nhất không, nếu không thì phải điều

chỉnh, tính toán lại.

Quá trình tính toán nguồn điện áp cung cấp cho khuếch đại sẽ đơn giản hơn nhiều

khi tính trên máy tính.

VD: Tính nguồn cung cấp cho các khuếch đại AC 500 trên 1 cổng của node quang

với các thông số như sau:

− Trở kháng của cáp đồng trục QR540: 5.28 Ω/km, RG11: 69.7Ω/km

− Dòng điện tiêu thụ qua mỗi khuếch đại AC500 là 0.87- 0.42A tương ứng với

nguồn cung cấp 24-65Vac với sơ đồ dòng tiêu thụ như trong Hình 4.19

Hình 4.29: Sơ đồ dòng tiêu thụ

Áp dụng các bước tính ở trên ta sẽ tính được nguồn cung cấp cho các khuếch đại

như sau:



Bảng 4.4: Nguồn cung cấp cho các khuếch đại

KĐ1 (A)

KĐ2 (A)

KĐ3 (A)

KĐ4 (A)

KĐ5 (A)

KĐ6 (A)

Dòng Tổng

Dòng (KĐ2:6)

Dòng KĐ3+4

Dòng KĐ2+5+6

Dòng KĐ5+6

0.45 0.50 0.50 0.52 0.53 0.54 3.04 2.59 1.02 1.57 1.07

PS KĐ1 (Vac)

KĐ2: (Vac)

KĐ3 (Vac)

KĐ4 (Vac)

KĐ2 (Vac)

KĐ5 (Vac)

KĐ6 (Vac)

65 63.72 61.53 61.26 61.05 61.42 60.36 60.02 ---> Mức điện áp cấp cho mỗi khuếch đại

Như vậy, có thể xác định được mức điện áp cho mỗi khuếch đại như trong hình 4.30

Tính toán suy hao: Tính suy hao của cáp đồng trục, bộ chia đường trục, bộ chia đường

nhánh, bộ cân bằng đường dây tại 2 tần số 110 MHz và 862 MHz. (căn cứ theo thông số

tiêu chuẩn nêu trong cẩm năng kỹ thuật cơ bản truyền hình cáp) như sau:

Hình 4.30: Kết quả tính mức điện áp cung cấp cho mỗi khuếch đại

- Đối với cáp đồng trục:

• Chọn loại cáp đồng trục để việc thiết kế và triển khai thi công có hiệu quả

nhất. Không dùng loại cáp đồng trục trục chính có đường kính lõi lớn hơn

0.875” (2.2225mm) hoặc cáp nhánh có đường kính lõi lớn hơn 0.625”

(1.5875mm).

• Tính toán suy hao cáp ở giá trị lớn nhất do nhà sản xuất đưa ra.

- Đối với các thiết bị thụ động (Bộ chia định hướng, bộ chia, bộ chèn nguồn, bộ

cân bằng đường truyền): Các thiết bị thụ động được sử dụng trong băng tần tối

thiểu từ 5-1000MHz.

- Đối với các bộ chia nhánh:

• Sử dụng các bộ chia nhánh (có 2, 4, 8 cổng nhánh) có băng tần từ 5-

1000MHz.



• Khi thiết kế, tính toán suy hao của bộ chia đường nhánh theo 2 cách:

C1: suy hao danh định do nhà sản xuất đưa ra +10%

C2: lấy theo suy hao lớn nhất (Nếu nó nhỏ hơn suy hao danh định thì

+10%).

- Đối với bộ chia nhiều cổng ra (Bộ chia thuê bao): tính từ cột điện ngoài vỉa hè

sử dụng:

• Bộ chia 2 cổng ra cho bộ đếm nhà dân từ 1-2 hộ dân.




Thiết kế đầu cuối thuê bao và các khu chung cư:

Sử dụng node quang dành riêng phục vụ cho các khu nhà, không vượt quá 1000 hộ

dân. Mỗi cổng cấp tín hiệu RF không vượt quá 300 hộ.

Bảng 4.5: Tiêu chuẩn thiết kế đầu cuối thuê bao

Số lượng đơn nguyên / khối

Khoảng cách từ cột đến

Phương pháp cấp tín hiệu Ghi chú

1-4 Không đề cập

Dùng 1 cổng chia nhánh

Các mức cổng chia nhánh tiêu chuẩn

5-8 < 20m Dùng 1 cổng Out của thiết bị chia nhánh

9-32 15-60m Dùng 1 cổng chia từ DC

5-32 > 60m Dùng 1 cổng chia từ DC

> 32 Không đề cập Dùng khuếch đại

Nằm trong phạm vi số tầng khuếch đại cho phép nếu không sẽ làm giảm hiệu suất của hệ thống.

Khi khảo sát cần cung cấp các thông tin về khu chung cư cho người thiết kế như sau:

− Cột cấp tín hiệu

− Chiều dài của toà nhà

− Số đơn nguyên (cầu thang)

− Số tầng, số hộ của toà nhà



Khi tính toán thiết kế, dùng cáp RG11 có suy hao thích hợp dẫn đến toà nhà. Đặt các

thiết bị tích cực trên cột điện ở ngoài toà nhà. Nguồn điện được cấp từ xa. Nếu cần thiết

phải đặt thiết bị tích cực trong toà nhà thì phải thiết kế để cấp nguồn điện cho chúng.

Không sử dụng nguồn AC cho đầu ra của nguồn cung cấp PS trừ khi nguồn PS có chức

năng giảm áp.

Dùng bộ chia cấp tín hiệu đến mỗi đơn nguyên. Đối với khách sạn thì cũng thiết kế

coi như 1 toà nhà. Chia tổng đơn nguyên theo số các tầng để xác định số cổng chia cần

thiết để cấp cho mỗi tầng. Nếu không biết số tầng thì phải cung cấp số hộ dân ở mỗi tầng

để người thiết kế biết để tính toán.

4.4.3.3 Thiết kế mạng đồng trục ngược chiều:

Khi thiết kế mạng đồng trục ngược chiều cần lưu ý một số điểm sau:

− Căn cứ vào tình hình thực tế để xác định số lượng thuê bao Cable modem

trên mỗi node quang.

− Tuân theo nguyên tắc theo dạng sao chuẩn, tổng mức suy hao của bộ phân

phối nhánh và suy hao của đường dây cáp phải bằng độ gain ngược chiều của

thiết bị khuếch đại. Hạn chế dùng node quang có công suất ra xuôi chiều quá

lớn vì nếu mức tín hiệu cao tần ra của node quang từ 110dB trở lên, khi mức

tín hiệu thông qua mạng phân phối đến đầu nối đạt từ 75 – 80dB, độ suy hao

của đường dẫn xuôi chiều 30 – 35dB, trong trường hợp này độ suy hao của

đường dẫn ngược chiều sẽ lớn hơn 20 dB vượt quá độ gain của bộ khuếch đại

ngược chiều, làm cho khuếch đại thuê bao không thoả mãn yêu cầu độ gain

đơn vị ngược chiều. (Đây là vấn đề mà mạng của BTS hiện nay đang gặp

phải).

Thiết kế số thuê bao trên node quang và CMTS:

Một CMTS có thể cùng lúc cung cấp dịch vụ cho 1000 – 1500 thuê bao. Thông

thường với một CMTS 1000 – 1500 thuê bao có 4 – 8 cổng ngược dòng. Mỗi cổng ngược

dòng sẽ được thiết lập có cùng độ rộng băng thông và tần số kênh được sắp xếp theo yêu

cầu của người quản lý, khai thác dịch vụ mạng.Ví dụ: CMTS có 8 cổng ngược dòng và



thiết lập độ rộng băng thông bằng 1.6Mhz, như vậy, CMTS sẽ chiếm băng tần ngược

chiều băng thông có tổng độ rộng bằng: 8 x 1.6MHz = 12.8 MHz.

Có nhiều ý kiến cho rằng để giảm tạp âm ngược chiều phải giảm số lượng thuê bao

trên mỗi node quang. Việc giảm số lượng thuê bao trên mỗi node quang thì lượng tạp âm

sẽ giảm nếu mỗi node quang tương ứng với 1 CMTS hoặc một cổng ngược dòng của

CMTS, điều này là chính xác. Tuy nhiên, cách này đồng thời cũng làm giảm 1 số lượng

thuê bao của mỗi CMTS. Nói cách khác là việc giảm số lượng thuê bao của mỗi CMTS

có thể làm tăng tỉ lệ sóng mang trên tạp âm (C/N) ở tín hiệu ngược dòng.

Nếu vẫn muốn giữ nguyên số lượng thuê bao của mỗi CMTS, giảm số lượng thuê

bao trên một node quang và tăng số lượng node quang ở một CMTS hay một cổng ngược

dòng của CMTS thì không những không làm giảm tạp âm của hệ thống mà trái lại tạp âm

sẽ tăng thêm. Vì trong hệ thống ngược chiều tạp âm đường truyền dẫn có vai trò chính

trong sự tổng hợp cấu trúc tạp âm.

Vì vậy, việc tính toán số lượng thuê bao trên node quang và số lượng node quang

trên CMTS cần căn cứ theo thông số kỹ thuật cho phép của thiết bị và nền nhiễu của khu

vực cung cấp dịch vụ nhằm tránh sự quá tải.

Thiết kế mạng đồng trục:

Theo Euro Docsis, dải tần hướng lên hay băng tần ngược dòng nằm từ 5 – 65

MHz. Tuy nhiên, trong thực tế, dải tần từ 5-20 MHz có rất nhiều can nhiễu còn dải tần từ

60-65 MHz lại có độ trễ lớn (do bộ lọc sóng phân hướng). Vì vậy, khi thiết kế, phạm vi

dải tần ngược chiều sử dụng thật sự được xác định từ 20-60 Mhz.

Các khuếch đại có độ gain thường được xác định là 20 – 22 dB, điện áp từ 24 – 60

VAC, 30 – 90 VAC, tần số 60 Hz. Các khuếch đại, mức tín hiệu được thiết kế theo đúng

nguyên tắc độ gain đơn vị ( xem chi tiết trong cẩm nang kỹ thuật cơ bản truyền hình cáp)

Tín hiệu cao tần ngược chiều vào CMTS thiết kế ở mức 0 dBmV, tín hiệu cao tần

ngược chiều phát ra từ Cable Modem thiết kế ở mức 40dBmV.

Tính toán suy hao.

Tính suy hao của cáp đồng trục, bộ chia đường trục, bộ chia đường nhánh, tại tần

số 30 MHz.( căn cứ theo thông số tiêu chuẩn nêu trong cẩm nang kỹ thuật cơ bản truyền

hình cáp)



- Suy hao cáp + suy hao thiết bị chia mức lý tưởng = 21dB, mức tối đa = 26dB

tương đương với mức khuếch đại cho phép.

Bảng 4.6: Tiêu chuẩn thiết kế suy hao cho cáp

Chủng loại cáp Số lượng Đơn vị Suy hao lớn nhấtCáp QR540 100 mét 1.12 dB Cáp RG11 100 mét 3 dB Cáp RG6 100 mét 5 dB

- Yêu cầu thiết bị có chỉ số Isolation ≥ 18 dB

- Nhiệt độ công tác của mạng HFC hai chiều ở khoảng - 40÷400C có ảnh hưởng

lớn tới cáp đồng trục của hệ thống. Nhiệt độ tăng thì độ suy hao sẽ tăng, nếu

laser ngược chiều không có chức năng bù nhiệt độ thì mức tín hiệu truyền của

nó sẽ bị giảm. Với chiều dài cáp đồng trục 300m ở tần số 60MHz thì khi thay

đổi nhiệt độ sẽ gây ra mức dao động 3dB.

- Sự chênh lệch khi kiểm tra tín hiệu của CMTS: khi CMTS kiểm tra tín hiệu của

CM cũng sẽ phát sinh chênh lệch, độ chênh lệch thông thường là dao động

khoảng 1dB.

- Độ chênh lệch của hệ thống đường truyền quang: Suy hao đường truyền của hệ

thống quang thông qua sự điều chỉnh của bộ thu quang ngược chiều thường dao

động +/- 2dB.

Độ rộng băng thông kênh ngược chiều:

CMTS có khả năng thiết lập độ rộng băng tần, tần số kênh hướng ngược chiều cho

các node quang căn cứ theo khảo sát số lượng thuê bao có khả năng sử dụng dịch vụ

Internet và nền nhiễu tại các node quang đó nhằm nâng cao chất lượng đường truyền. Do

đặc tính kênh ngược dòng có đặc điểm nhiều điểm tập trung đến một điểm nên việc làm

thế nào để giảm tạp âm tập trung này là vấn đề chủ yếu trong việc quản lý, vận hành

mạng ngược chiều.

Hệ thống mạng HFC hai chiều có thể khai thác nhiều dịch vụ. Tuy nhiên, khi mạng

ngược chiều đã hoạt động tốt với cách thiết kế và thi công cho thiết bị Cable modem và

CMTS thì mạng vẫn phù hợp với ứng dụng dịch vụ ngược dòng khác. Vì vậy, khi thiết kế



độ rộng băng thông cho kênh Internet ngược chiều cần tính toán hết sức hợp lý để còn

dành băng thông cho các dịch vụ phát triển trong tương lại

Thiết lập kênh ngược dòng là căn cứ vào tính năng của thiết bị đã chọn và kết hợp

ứng dụng cụ thể để tính toán xác định điểm làm việc của tất cả các thiết bị của hệ thống

kênh ngược dòng. Bố trí hợp lý độ rộng băng tần ngược dòng, số lượng kênh ngược dòng

để cho mỗi kênh có thể hoạt động trong trạng thái tốt nhất. Sự tính toán phải phù hợp với

tình hình thực tế và khả năng mở rộng trong tương lai để vừa hạn chế máy phát quang gây

ra hiện tượng méo tín hiệu vừa có thể đảm bảo cho mạng hoạt động bình thường. Việc

thiết kế hợp lý kênh ngược chiều có tác dụng vô cùng quan trọng đối với tính ổn định của

mạng HFC hai chiều.

Băng tần ngược dòng từ: 5 – 65 MHz( Euro Docsis). Tuy nhiên dải tần từ 5-20 MHz

có rất nhiều can nhiễu và từ 60-65 MHz có độ trễ lớn (bởi bộ lọc sóng phân hướng) do đó

không nên thiết kế kênh ngược chiều ở phạm vi trên. Vì vậy, phạm vi dải tần ngược chiều

sử dụng thật sự từ 20-60 Mhz, tổng cộng độ dài của băng tần là 40MHz.

Khi ứng dụng trong thực tế ta có thể căn cứ vào mức tạp âm để thiết kế. Ví dụ: Ở

những khu vực mới nâng cấp, tạp âm không lớn và nhu cầu của hộ thuê bao khá cao ta có

thể sử dụng độ rộng băng tần ngược dòng là 1.6MHz để tăng công suất truyền của kênh

ngược dòng. Đối với những khu vực chưa đạt tiêu chuẩn, có mức tạp âm khá lớn, để nâng

cao khả năng chống nhiễu ta có thể sử dụng độ rộng kênh ngược dòng là 800KHz hoặc

400KHz. Mặc dù tốc độ truy cập giảm nhưng nhiễu xuyên kênh giảm do đó tỷ số C/N

được cải thiện để có thể đảm bảo cho mạng hoạt động bình thường.

4.4.3.4 Thiết kế mạng quang:

Công việc đầu tiên khi thiết kế hệ thống mạng cáp quang là phải lựa chọn, tính toán

kỹ lượng các thông số hoạt động của mỗi thành phần trong hệ thống. Đó là những vấn đề

liên quan đến tốc độ dữ liệu, tỷ số lỗi bit trong hệ thống số, độ tuyến tính, tỷ số S/N trong

hệ thống tương tự, khoảng cách truyền tín hiệu, loại sợi quang sử dụng, công suất máy

phát quang, loại nguồn quang…được đề cập trong bảng 4.7 sau đây:



Bảng 4.7: Các thông số hoạt động trong hệ thống quang

Nội dung Lựa chọn

Khoảng cách truyền dẫn tín hiệu Độ phức tạp của hệ thống tăng theo khoảng

cách truyền

Loại sợi quang sử dụng Đơn mode hay đa mode

Độ tán sắc Kết hợp với máy phát tín hiệu hay là bù tán

sắc

Độ phi tuyến Đặc tính sợi, bước sóng, công suất nguồn

phát

Các bước sóng hoạt động 780, 850, 1310, 1550 hay 1625nm

Công suất phát Tính bằng dBm

Loại nguồn quang LED hay Laser

Độ nhạy thu Tính bằng dBm

Bộ tách sóng PIN, APD hay IDP

Loại điều chế AM, FM, PCM hay số

Tỷ số lỗi bit (cho hệ thống số) 10-9 hay 10-12 …

Tỷ số tín hiệu/tạp âm S/N Tính bằng dB

Số connector hay mối hàn nối sử dụng

trong hệ thống

Tín hiệu sẽ suy hao tăng theo số connector

hay mối hàn nối

Các yêu cầu về môi trường hay hạn chế

khác Độ ẩm, nhiệt độ, ánh sáng

Các yêu cầu cơ học Dễ bốc cháy, dùng trong nhà hay ngoài trời,

cáp treo hay cáp chôn……

Trong đó, khoảng cách truyền dẫn tín hiệu là vấn đề cần chú ý nhất. Nó liên quan

đến việc chọn lựa công suất cũng như loại nguồn phát quang, loại sợi quang (sợi đơn

mode cho khoảng cách truyền đi xa hơn), từ đó chọn loại và độ nhạy máy thu quang phù

hợp. Ngoài ra cũng chọn loại điều chế cho thích hợp với khoảng truyền xa.



Khi thiết kế 1 hệ thống mạng quang phức tạp cần tính toán suy hao tổng, để ước

lượng công suất quang cần dùng, bước sóng hoạt động, suy hao sợi quang và độ nhạy thu

quang.

Phân tích độ nhạy thu quang để xác định mức quang tối thiểu cần có để thu được. Độ

nhạy thu chịu ảnh hưởng do tạp âm mật độ nguồn phát quang, suy hao quang, tạp âm của

bộ tách sóng, nhiễu ký tự, tỷ số lỗi bit và rung pha (jitter).

Cũng cần xem xét về vấn đề môi trường bởi nhiệt độ ảnh hưởng tới hiệu suất của

LED, laser và sợi quang. Khi thiết kế đưa ra các yêu cầu chung về an toàn cháy nổ, phát

xạ EMI và các thông số khác. Chắc chắn môi trường hiện tại sẽ có nhiều ảnh hưởng đến

mạng cáp quang nên phải lựa chọn loại cáp cẩn thận.

Cần cân nhắc về chi phí cho 1 hệ thống mạng cáp quang. Các thành phần như loại

máy phát quang, bước sóng phát, loại connector, loại sợi cáp quang, loại máy tách sóng

quang sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ chi phí cũng như hiệu suất của mạng. Nói chung cần

thiết kế 1 hệ thống mạng cáp quang có chi phí hiệu quả nhất phù hợp với nhu cầu sử

dụng.

Một số nội dung, khái niệm cần quan tâm khi thiết kế hệ thống mạng cáp quang:

− Suy hao trong hệ thống: Liên quan đến kết quả băng tần và khoảng cách, được

thể hiện bằng suy hao quang trên một sợi quang nào đó. Nếu là hệ thống đã

được xây lắp từ trước và chỉ cần nâng cấp thì thông tin này được xác định dễ

dàng. Nếu là xây dựng 1 mạng mới thì phải biết được khoảng cách truyền (ví

dụ khoảng cách từ máy phát đến máy thu) để tính toán suy hao vật liệu sợi. Từ

đó xác định công suất máy phát quang và/ hoặc máy phát trung gian.

− Loại tín hiệu phát đi: bao gồm tín hiệu hình, âm thanh, số liệu và chỉ ra là tín

hiệu số hay tương tự.

− Lựa chọn loại sợi quang (như Bảng 4.7): loại đơn mode hay đa mode. Khoảng

cách truyền, loại tín hiệu phát và ứng dụng sẽ xác định loại sợi nào dùng là phù

hợp nhất. Để truyền đi xa, tốc độ cao, nhiều kênh thì chọn sợi đơn mode, ngược

lại nếu truyền với khoảng cách ngắn, tốc độ thấp, 1 kênh riêng lẻ thì chọn sợi

đa mode có giá thành thấp hơn.



− Lựa chọn loại connector quang: cũng như sợi quang, tuỳ vào hệ thống khác

nhau sẽ có các yêu cầu khác nhau. Phải chọn loại connector để giảm phản xạ,

dễ lắp đặt, khối lượng phù hợp và có giao diện thích hợp với các hệ thống có

sẵn.

Cấu trúc Topo của mạng cáp quang:

Hình 4.31: Cấu trúc mạch vòng cáp quang 2 cấp

Thông thường cấu trúc mạng còn tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố: địa lý, mật độ dân cư,

liên quan đến việc nâng cấp và nhiều yếu tố khác nữa. Tuy nhiên hầu hết chúng đều có

cấu trúc theo kiểu vòng - sao - chuỗi (Hình 4.31).

Điển hình là một hay nhiều mạch vòng cáp quang kết nối giữa HE sơ cấp và các

HUB sơ cấp, trong một số trường hợp khác thì các vòng thứ cấp lại liên kết giữa các HE

với các HUB thứ cấp hoặc các node quang đầu cuối OTN. Từ đây các node quang FN

được liên kết với các HUB, OTN hoặc HE theo dạng cấu trúc hình sao.

Từ node quang FN thông qua cáp đồng trục phân phối tín hiệu đến các hộ thuê bao

HP theo dạng cây và dạng chuỗi (Hình 4.32).

Cấu trúc mạch vòng có dự phòng 1+1 cho độ tin cậy của hệ thống cao hơn. Vì khi

trên đường truyền có xảy ra sự cố thì sẽ thực hiện chuyển mạch tự động / nhân công sang

hệ thống dự phòng để đảm bảo tín hiệu truyền được thông suốt.

Nguồn công suất quang:



Như ta đã biết, tín hiệu quang được phát ra từ Diode Laser trong máy phát quang.

Công suất quang phát ra được đo bằng dBm.

Công thức đổi mW sang dBm: 10log( mW) = dBm

Như vậy, 1mW tương ứng với 0dBm. Nếu công suất cổng ra của máy phát quang là

3dBm cho giá trị bằng 2 lần mức tại 0dB, tức là 3dBm = 2mW. Tương tự như vậy, 6dBm

= 4mW; 9dBm = 8mW; 12dBm = 16mW.

Hình 4.32: Sơ đồ cây và nhánh

Ngày nay, hầu hết các máy phát quang 1310nm đều cho công suất quang từ 4-

12mW. Khi công nghệ mới phát triển người ta có xu hướng sử dụng thiết bị có bước sóng

quang 1550nm mang lại nhiều ưu điểm, tuy nhiên cũng cần phải cân nhắc đến chi phí.

Suy hao cáp:

Sợi quang đơn mode, tiêu chuẩn G.652 có suy hao 0.35dB/km tại 1310nm,

0.2dB/km tại 1550nm. Tuy nhiên khi tính toán thực tế thì cần tính thêm vào suy hao cáp

theo lý thuyết một số các hệ số sẽ đề cập dưới đây.

− Suy hao độ võng cáp:

Khi cáp quang được kéo treo trên cột, ngay cả khi có dây gia cường thì chiều dài cáp

thực tế giữa 2 điểm cột vẫn dài hơn chiều dài đo lý thuyết. Khoảng chênh lệch này được

gọi là độ võng của cáp. Khi tính toán thiết kế thường cộng thêm 2-5% để bù lại độ võng

này.



Thậm chí khi thi công kéo cáp ngầm thì nó cũng không chạy theo 1 đường thẳng tắp

mà nó chạy theo đường zic-zắc. Khi thiết kế cáp đi ngầm thường cộng thêm 2% chiều dài

cáp.

− Dự phòng cáp:

Nếu cáp quang đứt hỏng thì cần phải thực hiện hàn nối lại. Quá trình hàn nối yêu cầu

cần phải dồn 1 đoạn cáp dư. Để đề phòng mọi bất trắc xảy ra nên để dư đoạn cáp quang.

Ví dụ cứ 2 km cáp quang thì cuộn để dư nhỏ nhất từ 10m đến lớn nhất là 100m.

− Suy hao của các mối hàn nhiệt và hàn cơ học:

Nói chung các mối hàn (mối nối) đều thích hợp cho việc triển khai và vận hành

mạng cáp quang. Có thể thực hiện hàn bằng cơ học hoặc hàn tự động nhờ các máy hàn

nhiệt. Hàn cơ học yêu cầu các kỹ sư phải có tay nghề cao. Một mối hàn cơ học bị hỏng có

thể cho mức suy hao tới 1dB, nếu tốt thì là 0.1dB. Khi so sánh với suy hao của 1km cáp

quang là 0.35dB thì mới thấy rằng đây là mức suy hao rất lớn. Nếu hàn bằng máy hàn

nhiệt sẽ cho chất lượng tốt hơn với mức suy hao là 0.05dB/ mối hàn.

− Số các mối hàn nối:

Cáp quang thường có chiều dài chế tạo là 2km/cuộn. Vì thế mỗi đoạn cáp 2km sẽ

yêu cầu tối thiểu 2 mối hàn tại 2 đầu cuối. Trung bình 1 mối hàn có mức suy hao 0.05dB,

nếu là hàn gia nhiệt. Như vậy, ngoài mức suy hao lý thuyết là 0.35dB/km thì cần phải

cộng thêm phần suy hao mối hàn này, tức là 0.4dB/km.

− Suy hao quang:

Từ đầu ra của máy phát quang, công suất quang sẽ bị suy hao do hệ thống mạng

phân phối trước khi đưa đến máy thu. Do đó người thiết kế phải tính toán sao cho tổng

công suất quang phát ra sẽ bù lại được mức suy hao quang trong mạng phân phối, đó là

suy hao qua hệ thống cáp, bộ chia quang, connector, mối hàn nối để đảm bảo mức vào

đầu thu vẫn đạt được yêu cầu.

Thông số suy hao của một số thiết bị tính tại cửa sổ 1310nm như sau:

Bảng 4.8: Suy hao của phần tử quang ở cửa sổ 1310nm

STT Loại thiết bị quang Mức suy hao Ghi chú

1 Cáp quang đơn mode, 9/125µm 0.35dB/km



2 Mối hàn 0.05 –0.1dB /mối hàn

0.05 dB/mối: hàn gia nhiệt 0.1 dB/mối: hàn cơ học

3 Connector SC hoặc FC 0.2-0.3dB Thông thường tính =0.3dB

4 Adapter SC/APC hoặc FC/APC 0.15-0.3dB Thông thường tính =0.2dB

5 Đuôi cáp (Pigtail) 0.3dB 1 đầu có connector 6 Dây nhảy (Jumper) 0.6dB 2 đầu có connector

7 Bộ chia quang

0.3-2dB (là mức suy

hao công suất được tính

thêm vào khi qua các cổng

quang)

(1x2) : 0.3dB (1x3) : 0.6dB (1x4) : 0.6dB (1x5) : 0.9dB (1x6) : 0.9dB (1x7) : 0.9dB (1x8) : 0.9dB (1x9) : 1.2dB (1x10) : 1.2dB

(1x11) : 1.2dB (1x12) : 1.2dB (1x13) : 1.2dB (1x14) : 1.2dB (1x15) : 1.2dB (1x16) : 1.2dB (1x17) : 1.5dB (1x18) : 1.5dB (1x19) : 1.5dB (1x20) : 1.5dB

Ghi chú: Mức suy hao tính thêm ở trên đã bao gồm suy hao của 1 connector =

0.3dB.

Ví dụ:

Suy hao điển hình của cổng 20% của bộ chia quang (1x2)

= Suy hao 20% quang (7.14dB) + Suy hao tính thêm (0.3dB)

= 7.44dB

Trong khi đó,

Suy hao điển hình của cổng 20% của bộ chia quang (1x4)

= Suy hao 20% quang (7.14dB) + Suy hao tính thêm (0.6dB)

= 7.74B

Để đảm bảo chất lượng tín hiệu, khuyến cáo mức tín hiệu quang vào máy phát

quang/ node quang nằm trong dải (-2 đến 0dBm). (thu quang -15 đến -20 dBm)

− Suy hao dự phòng:

Thông thường khi thiết kế, mức suy hao dự phòng là 0.4dB. Mức dự phòng này

được đưa ra nhằm bù lại độ lệch tính toán như chiều dài cáp, các mối hàn nối để đảm bảo

hệ thống vẫn hoạt động tốt. Mức dự phòng này cũng còn để bù lại sự suy giảm chất lượng

của các thiết bị theo thời gian như đặc tính sợi cáp quang, công suất phát quang của máy

phát laser thấp hơn, các mối hàn nối …



Như vậy ta thiết lập được công thức tính như sau:

Công suất máy phát quang yêu cầu = Suy hao bộ chia quang + suy hao cáp + suy

hao các mối hàn + phần dự phòng 0.4dB + suy hao connector.

Loại cáp quang:

Trong hệ thống mạng quang rất ít khi người ta sử dụng cáp có 1-2 sợi quang. Tối

thiểu phải là 6-8 sợi. Thông thường dùng loại 12 và 24 sợi. Cũng có thể dùng loại cáp có

số sợi lớn hơn tuỳ thuộc vào từng hệ thống mạng thiết kế.

Khi thiết kế cũng phải tính số sợi dự phòng cho đường ngược chiều.

Ví dụ thiết kế hệ thống mạng quang:

Thiết kế mạng phân phối từ Headend phân phối tín hiệu đến 4 khu vực, lần lượt cách

Headend 3Km, 6Km, 9Km, 12Km (Hình 4.33) và đặt các bộ chia quang tại Headend. Như

vậy sẽ có 4 đầu chia quang cấp đến 4 khu vực trên, vì vậy sẽ có 3 bộ chia quang 1x2 có

các tỉ lệ chia khác nhau (Hình 4.35).

Hình 4.33: Sơ đồ 4 đường quang

Thiết bị chia quang:

Tapoff và Sliptter là các thiết bị sử dụng trong mạng đồng trục dùng để phân phối tín

hiệu điện. Nói chung các bộ chia Splitter chia tín hiệu đầu vào thành các đầu ra tương

đương nhau, còn các bộ Tapoff thì phần lớn tín hiệu đầu vào được chuyển tới đầu ra, các

nhánh tapoff đầu ra được đánh suy hao thường theo mức -10dB đến - 20dB.



Trong mạng quang tín hiệu cũng được phân nhánh bởi các bộ chia quang, chủ yếu

dùng các bộ chia 1x2, tuy nhiên 2 đầu ra thường không giống nhau, mà biến đổi theo tỉ lệ

khác nhau. Do đó thuật ngữ chia quang đều(optical splitter) hay không đều(optical tapoff,

optical coupler) đều để chỉ bộ chia quang. Các bộ chia quang này có thể có hoặc không có

các connector (trung bình suy hao 0.35dB/connector).

Cần chú ý khi đọc tỉ số bộ chia quang do nhà cung cấp đưa ra. Một số nhà sản xuất

quy định theo mức phát quang, ví dụ bộ chia 40:60 có nghĩa là cổng 40% có công

suất(mW) truyền qua bằng 40% công suất quang đầu. Một số nhà sản xuất khác lại quy

định theo mức suy hao, ví dụ bộ chia 40:60, nghĩa là cổng thứ nhất suy hao 40%, cổng

thứ 2 suy hao 60% so với mức công suất quang đầu vào. Cả hai cách trên đều đúng, quan

trọng là người thiết kế phải nắm được số liệu khi sử dụng

Hình 4.34: Bộ chia quang (1x3)

Có hai phương pháp tính suy hao qua 1 bộ chia quang, giả sử có bộ chia quang

(1x3) có tỉ số (a%/ b%/ c%) (Hình 4.34) và cần tính công suất quang tại các đầu ra:

Phương pháp 1: tính toán khi xét mức quang vào có đơn vị là Lin (mW).

Mức tín hiệu tại các cổng ra của bộ chia quang sẽ là:

)Wm(L100

aL in1out = (4.31)

)Wm(L100

bL in2out = (4.32)

)Wm(L100

cL in3out = (4.33)

Với phương pháp này, ta được mức tín hiệu tại các đầu ra bộ chia quang có đơn vị là

(mW), sau đó phải đổi đơn vị (mW) thành dBm để tiện tính toán trong hệ thống.

Phương pháp 2: tính toán khi xét mức quang vào có đơn vị là Lin (dBm).

Mức công suất tín hiệu tại các cổng ra của bộ chia quang sẽ là:



100log)()(1

adBmLdBmL inout += (4.34)

100log)()(2

bdBmLdBmL inout += (4.35)

100log)()(3

cdBmLdBmL inout += (4.36)

Ta thấy rằng giá trị log(%) ở đây chính là phần suy hao khi tín hiệu đi qua đầu vào

tới cổng chia tương ứng. Với phương pháp này, ta được mức tín hiệu tại các đầu ra bộ

chia quang có đơn vị là (dBm) và tiện tính toán trong hệ thống.

Hai phương pháp trên chỉ đưa ra phương pháp tính mức chia lý tưởng khi tín hiệu

quang đi qua bộ chia. Trong thực tế, ta cần tính thêm suy hao do mối hàn trong bộ chia,

như vậy, sau khi tính mức công suất tại các cổng ra ta cần trừ đi giá trị suy hao 0.1dB. Sau

đó tính tiếp suy hao khi tín hiệu đi qua connector của các cổng bộ chia.

Suy hao connector:

Khi tính toán thiết kế, một connector thường có độ suy hao 0.35dB (tương đương

với suy hao của 7 mối hàn), do vậy nên hạn chế dùng connector. Điều này có nghĩa là nếu

thực sự cần thiết mới thực hiện đấu nối ODF ngoài ra ta sử dụng hàn nối măng sông nhằm

tăng tính ổn định và giảm mức suy hao xuống mức tối thiểu.

Tính toán suy hao tổng thể mạng:

Theo Hình 4.35 có thể tính được tổng suy hao:

Giả sử máy phát quang có công suất 12dBm, công suất này được chia bởi bộ chia

quang T-1 thành 2 đường: đường 30% (suy hao 5.66dB), 70% (suy hao 1.92dB).

Cổng suy hao 5.66dB của bộ chia T-1 được đưa vào bộ chia T-2 có tỉ lệ chia 45:55

(suy hao 3.93dB/3dB), khi đó đầu ra có suy hao cao hơn (45%) có công suất quang là:

12 – 5.66 – 3.93 = 2.41dBm.

Tín hiệu quang này đi qua 3Km cáp quang đến điểm đầu cuối A (3 Km cáp quang có

suy hao là: 3x0.4=1.2dB).

Do đó tín hiệu quang còn lại là 2.41-1.2=1.21dBm, với tổng suy hao của connector

là 0.7dB, nên tín hiệu tại A là 1.21-0.7=0.51dBm. Tín hiệu dự phòng tính là 0.4dB khi đó

tín hiệu vào máy thu quang là 0.11dBm.



Tương tự sẽ tính được tín hiệu quang tại B là: -0.16dBm, tại C: 1.45dBm, tại D:

1.18dBm.

Hình 4.35: Thiết kế hệ thống mạng quang

(tất cả các bộ chia quang đặt tại headend)

Trên đây mô tả phương pháp thiết kế mạng quang cho hướng xuôi chiều, phương

pháp thiết kế quang hướng ngược chiều cũng có những tính toán tương tự như trên, tuy

nhiên, có một số điểm cần lưu ý sau:

- Mạng quang hướng xuôi chiều mang tính chất phân chia tín hiệu, mạng quang

hướng ngược chiều là chạy thẳng hoặc tập trung (nếu sử dụng phương pháp

ghép quang hiện đại).



- Công suất phát quang ngược chiều thường có các mức: -4dBm, 0dBm, +3

dBm. Tuy nhiên, máy thu quang ngược dòng cũng thường có độ nhạy rất cao,

mức thấp nhất:-16dBm.

Vì vậy, khi thiết kế mạng quang hướng xuôi chiều cần tính toán khoảng cách, các

điểm đặt trạm lặp, ODF hợp lý để mạng có thể hoạt động được cả hướng ngược chiều trên

cùng một tuyến cáp, tránh xảy ra tình trạng phải kéo thêm một tuyến cáp mới cho hướng

ngược chiều.

4.4.4. Thiết kế MAN E (MEN)

4.4.4.1 Giới thiệu chung MAN E (Metro Area Networks Ethernet) hay MEN (Metro Ethernet Network) là

một loại hình mạng viễn thông cho phép cung cấp dịch vụ với các kết nối giao diện Ethernet tới khách hàng trong phạm vi một đô thị (metropolitan).

Xây dựng MANE nhằm mục đích thu gom lưu lượng và đáp ứng nhu cầu truyền tải lưu lượng cho các thiết bị mạng truy nhập (IP DSLAM, MSAN) đồng thời có khả năng cung cấp kết nối truy nhập Ethernet (FE/GE) tới khách hàng.

Công nghệ Ethernet (như giới thiệu trong chương4) ban đầu được thiết kế để cung cấp các kết nối trong một tổ chức (mạng LAN). Để cung cấp dịch vụ Ethernet trên phạm vi đô thị, bên cạnh giao thức tiêu chuẩn IEEE 802.3 Ethernet, các nhà cung cấp dịch vụ cần phải sử dụng thêm một số công nghệ. Các công nghệ được sử dụng để cung cấp dịch vụ Ethernet trong mạng MAN bao gồm:

− 802.1 Q Virtual LANs ( VLANs).

− Q in Q ( Stacked VLANs)

− MPLS

− MAC in MAC (M in M) hoặc PBB/PBT MAN E theo khuyến nghị có cấu trúc làm 03 lớp:

− Lớp mạng lõi (CORE): Thực hiện các chức năng chuyển mạch với dung lượng lớn, tốc độ nhanh.

− Lớp tập trung lưu lượng (Aggrigate): Lớp mạng tập trung lưu lượng Metro là một điểm thu gom các mạng truy nhập trong một khu vực nào đó.

− Lớp truy nhập (Access): Lớp mạng truy nhập Metro sẽ đấu nối giao diện Ethernet người dùng-mạng (UNI) tới mạng của nhà cung cấp dịch vụ.



4.4.4.2. Nguyên tắc xây dựng mạng. Theo khuyến nghị của Tập đoàn, khi xây dựng MAN E, sử dụng các thiết bị CES tạo thành mạng chuyển tải Ethernet/IP. Kết nối giữa các thiết bị CES dạng hình sao, ring hoặc đấu nối tiếp, sử dụng các loại cổng kết nối: n x 1Gbps hoặc n x 10Gbps

MAN được tổ chức thành 2 lớp: lớp trục và lớp truy nhập (Hình 4.36). Lớp trục (ring core):

Bao gồm các CES cỡ lớn lắp đặt tại các trung tâm lớn nhất của tỉnh, với số lượng hạn chế (tối đa từ 3 đến 5 điểm), vị trí lắp đặt các CES core tại điểm thu gom truyền dẫn và dung lượng chung chuyển qua đó cao. Các thiết bị này được kết nối ring với nhau bằng một đôi sợi cáp quang trực tiếp, sử dụng giao diện kết nối Ethernet cổng 1Gbps hoặc 10Gbps.

Hình 4.36: Cấu hình MAN E Để đảm bảo mạng hoạt động có độ ổn định cao, kết nối từ mạng MAN E tới mạng

trục IP/MPLS NGN sẽ thông qua 2 thiết bị core CES của mạng MAN E (để dự phòng và phân tải lưu lượng), kết nối như sau:

− Tại tỉnh, thành phố có chức năng BRAS và PE tích hợp trên cùng một thiết bị thì mỗi thiết bị core CES đó sẽ kết nối tới BRAS/PE

− Tại tỉnh, thành phố có chức năng BRAS và PE được tách riêng thì thiết bị core CES đó sẽ có 2 kết nối sử dụng giao diện Ethernet, trong đó một kết nối tới BRAS (để cung cấp dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao), một kết



nối tới PE (để cung cấp các dịch vụ khác, như: thoại, multi media (VoD, IP/TV, IP conferencing…))

Lớp truy nhập MAN E (access): Bao gồm các CES lắp đặt tại các trạm Viễn thông, kết nối với nhau và kết nối tới

ring core bằng một đôi cáp quang trực tiếp. Tùy theo điều kiện, lớp truy nhập có thể sử dụng kết nối dạng hình sao, ring (trong một ring tối đa từ 4 - 6 thiết bị CES), hoặc đấu nối tiếp nhau (tối đa đấu nối tiếp từ 4 - 6 thiết bị CES), vị trí lắp đặt các CES truy nhập thường đặt tại các điểm thuận tiện cho việc thu gom truyền dẫn kết nối đến các thiết bị truy nhập (như MSAN/IP-DSLAM,…)

Các thiết bị truy nhập (MSAN, IP DSLAM) dùng giao diện Ethernet (FE/GE) sẽ được kết nối đến các thiết bị mạng truy nhập MAN E (CES) để chuyển tải lưu lượng trong tỉnh, thành phố và chuyển lưu lượng lên lớp trên.

Thiết bị MAN có thể cung cấp các kết nối FE/GE trực tiếp tới khách hàng. Sử dụng thiết bị MSAN + cáp quang nhằm rút ngắn khoảng cách cáp đồng dùng

cho các khu vực có nhu cầu cung cấp dịch vụ thoại, kết hợp các dịch vụ băng rộng. Trong trường hợp cung cấp dịch vụ thoại sẽ kết nối với các tổng đài Host hiện có bằng giao diện V5.2

Về truyền dẫn :

− Thiết bị lớp trục kết nối với nhau sử dụng một đôi sợi quang trực tiếp.

− Đối với thiết bị lớp truy nhập:

• Nếu tại đó đã được trang bị hệ thống truyền dẫn NG-SDH thì các thiết bị MSAN/IP-DSLAM sẽ kết nối trực tiếp đến hệ thống NG-SDH này và sử dụng năng lực mạng truyền dẫn NG-SDH đã được trang bị để chuyển tải lưu lượng giữa mạng IP/MPLS backbone với các thiết bị truy nhập MSAN/IP-DSLAM.

• Trong trường hợp dùng hết năng lực mạng truyền dẫn NG-SDH đã được trang bị hoặc tại đó chưa trang bị hệ thống NG-SDH thì sẽ trang bị mạng truy nhập MAN E và các thiết bị mạng MAN E (gọi là CES) được kết nối với nhau bằng đôi sợi quang trực tiếp.

Trong mạng MAN E:

− Với dung lượng yêu cầu từ 2 kết nối 10Gbps trở lên thì các thiết bị CES này sẽ kết nối với nhau qua thiết bị truyền dẫn C/DWDM để ghép bước sóng.

− Với dung lượng yêu cầu từ 2 kết nối 1Gbps trở lên sẽ dùng kết nối 10Gbps giữa các thiết bị đó.



4.4.4.3 Tính toán dung lượng đầu vào Dựa trên nhu cầu dự báo dung lượng cổng POTS, ADSL2+, SHDSL, VDSL2,

Ethernet (thuê bao sử dụng kết nối Ethernet chủ yếu phục vụ cho các vùng trung tâm tỉnh, huyện, thị xã và có nhu cầu dịch vụ băng rộng…dung lượng đầu vào cho thiết kế MAN được thực hiện như sau: Dung lượng Thoại

− Số lượng kết nối đồng thời: CC = 10%

− Số % thuê bao sử dụng dịch vụ thoại codec G.711: a1 = 80%

− Số % thuê bao sử dụng dịch vụ thoại codec G.729: a2 = 20% Dung lượng băng thông dùng cho dịch vụ thoại với codec là G.711 (64kbps)

A1 = a1 x POTS port x CC x 126 (kbps) (4.37) Dung lượng băng thông dùng cho dịch vụ thoại với codec là G.729 (8kbps)

A2 = a2 x POTS port x % CC x 39 (kbps) (4.38) Tổng dung lượng thoại: A = A1 + A2 = [CC x (a1 x 126 + a2 x 39) / 1024 ] x POTS (4.39) = a x POTS (Mbps) Trong đó: a = CC x (a1 x 126 + a2 x 39) / 1024 (4.40) Dung lượng Internet

Sử dụng kết nối ADSL 2+ và SHDSL: Đối với khách hàng Residential:

− Số lượng kết nối đồng thời chiếm băng thông truy nhập Internet: CC1 = 20%

− Tỷ lệ thuê bao là Residential: URr = 90%

− Băng thông trung bình cho truy nhập: bw1 = 100 (Kbps) Dung lượng internet sử dụng kết nối ADSL2+ và SHDSL cho khách hàng Residential:

B1’ = CC1 x URr x bw1/1024 x (ADSL 2+ port + SHDSL port) (4.41) = b1 x DSL port (Mbps) Trong đó :

b1 = CC1 x URr x bw1/1024 DSL port= ADSL 2+ port + SHDSL port

Đối với khách hàng Bussiness:




− Tỷ lệ thuê bao là Business: URb = 10%

− Băng thông trung bình cho truy nhập: bw2 = 2048 (Kbps) Dung lượng internet sử dụng kết nối ADSL2+ và SHDSL cho khách hàng Bussiness:

B2’ = CC2 x URb x bw2/1024 x (ADSL 2+ port + SHDSL port) (4.42) = b2 x DSL port (Mbps) Trong đó : b2 = CC2 x URb x bw2/1024 DSL port= ADSL 2+ port + SHDSL port

Dung lượng internet sử dụng kết nối ADSL2+ và SHDSL: B1= B1’+B2’ (4.43) = (b1+b2) x DSL port (Mbps)

Sử dụng kết nối Ethernet


− Băng thông trung bình cho truy nhập: bw3 = 2048 (Kbps) Dung lượng internet sử dụng kết nối Ethernet:

B3 = CC3 x bw3/1024 x Ethernet port (4.44) = b3 x Ethernet port (Mbps)

Trong đó : b3= CC3 x bw3/1024

Sử dụng kết nối VDSL2


− Băng thông trung bình cho truy nhập: bw4 = 2048 (Kbps) Dung lượng internet sử dụng kết nối VDSL2:

B4 = CC4 x bw4/1024 x VDSL2 port (4.45) = b4 x VDSL2 port (Mbps)

Trong đó : b4= CC4 x bw4/1024

Như vậy, tổng băng thông dịch vụ Internet: B = B1+ B3+ B4 (Mbps) (4.46) Dung lượng dịch vụ VPN Sử dụng kết nối ADSL 2+

− Băng thông trung bình cho dịch vụ ADSL2+ VPN: cw1= 640 (Kbps)



− Tỷ lệ thuê bao ADSL2+ sử dụng dịch vụ VPN: URa= 1%

− Tỷ lệ chiếm băng thông đồng thời: 70% Dung lượng dịch vụ VPN sử dụng kết nối ADSL2+ là:

C1= cw1/1024 x URa x ADSL 2+ port x 70% (4.47) = c1 x ADSL 2+ port x 70%

Trong đó : c1 = cw1/1024 x URa Sử dụng kết nối SHDSL

− Băng thông trung bình cho dịch vụ SHDSL VPN : cw2= 1024 (Kbps)

− Tỷ lệ chiếm băng thông đồng thời là 70% Dung lượng dịch vụ VPN sử dụng kết nối SHDSL là:

C2= c2 x SHDSL port x 70% (4.48) Trong đó : c2= cw2/1024 Sử dụng kết nối Ethernet

− Băng thông trung bình cho dịch vụ Ethernet VPN: cw3= 5 (Mbps)

− Tỷ lệ chiếm băng thông đồng thời là 70% Dung lượng dịch vụ VPN sử dụng kết nối Ethernet là:

C3= c3 x Ethernet port x 70% (4.49) Trong đó:

c3= cw3 Sử dụng kết nối VDSL2

− Băng thông trung bình cho dịch vụ VDSL2 VPN: cw4= 2 (Mbps) Dung lượng dịch vụ VPN sử dụng kết nối VDSL2 là:

C4= c4 x VDSL2 port (4.50) Trong đó:

c4= cw4 Như vậy tổng băng thông dịch vụ VPN : C = C1 + C2 + C3 + C4 (Mbps) (4.51)

Dung lượng dịch vụ VoD Sử dụng kết nối ADSL 2+

− Số % thuê bao sử dụng dịch vụ VoD: Su1 = 5%



− Băng thông trung bình cho dịch vụ VoD: dw1= 2048 (kbps)

− % thuê bao chiếm băng thông : URv1= 10% Dung lượng dịch vụ VoD sử dụng kết nối ADSL2+ là:

D1= Su1 x dw1/1024 x URv1 x ADSL 2+ port (4.52) = d1 x ADSL 2+ port

Trong đó : d1 = Su1 x dw1/1024 x URv1 Sử dụng kết nối VDSL2

− Số % thuê bao sử dụng dịch vụ VoD: Su2 = 50%

− Băng thông trung bình cho dịch vụ VoD: dw2= 2048 (Kbps)

− % thuê bao chiếm băng thông : URv2= 10% Dung lượng dịch vụ VoD sử dụng kết nối VDSL2 là:

D2= Su2 x dw2/1024 x URv2 x VDSL2 port (4.53) = d2 x VDSL 2 port

Trong đó : d2 = Su2 x dw2/1024 x URv2

Như vậy, tổng băng thông sử dụng dịch vụ VoD : D = D1 + D2 (Mbps) (4.54)

Dung lượng dịch vụ IP/TV

− Tổng kênh của dịch vụ IP/TV : Ch= 100

− Băng thông trung bình cho 1 kênh: ew1= 2048 (Kbps) Băng thông sử dụng dịch vụ IP/TV:

E= ew1/1024 x Ch (4.55) 4.4.4.4 Tính toán kích cỡ mạng MAN

Với những tham số dầu vào được xác định như trong phần trên, chi tiết về tính toán năng lực mạng thực hiện như sau:

− Tổng dung lượng thuê bao trên thiết bị CES CS = (A + B + C + D + E) (Mbps) (4.56)

− Tổng băng thông của một Ring Access R = ∑ CSi (4.57)

Trong đó: CSi là dung lượng các node thuộc cùng một Ring Access (Không kể node Core)



+ Yêu cầu băng thông thực tế của một Ring Access: RT= R x 100/70 (Mbps) (4.58)

+ Yêu cầu băng thông thực tế của một Node Core: RTNodeCore= CS (NodeCore) x 100/70 (4.59)

− Băng thông yêu cầu tại Ring core RC = ∑ RTj (4.60)

Trong đó, toàn bộ phần lưu lượng của NodeCore đấu nối lên NGN trục và toàn bộ phần lưu lượng Internet của Ring Access chứa node core đó.

Hình 4.37 : Tham số đầu vào để tính toán kích cỡ mạng MAN RTj bao gồm cả các ring Access và các Node Core

− Yêu cầu về khả năng chuyển mạch của thiết bị Carrier Ethernet Switch + Đối với Node Core:

- Node Core mà có kết nối trực tiếp lên mạng NGN trục: S = ∑ RTj x 6 (4.61) F = S/(8*64) (4.62)

- Node Core không có kết nối trực tiếp lên mạng NGN trục: S = RC x 6 (4.63)



F = S/(8*64) (4.64) + Các Node không thuộc Core:

S = RT * 6 (4.65) F = S/(8*64) (4.66)

+ Dung lượng kết nối liên tỉnh:

• 20% lưu lượng thoại

• VPN toàn bộ lưu lượng còn lại. 4.4.5 Thiết kế mạng quang FTTx

Yêu cầu đặt ra cho việc thiết lập mạng FTTx là đảm bảo được các yếu tố như dễ dàng quản lý, vận hành, khai thác, việc tính toán số lượng sợi quang phải đảm bảo nhu cầu tại một mốc thời gian đã định, dễ dàng mở rộng và đảm bảo hiệu quả đầu tư. Nếu như đáp ứng được đầy đủ các yếu tố trên thì coi như việc thiết kế mạng thành công. Phần xây dựng mạng FTTx hết sức quan trọng vì nó sẽ ảnh hưởng rất lớn đến đầu tư vì 70% số tiền đầu tư để xây dựng mạng FTTx nằm ở phần mạng truy nhập.

4.4.5.1 Kịch bản và mô hình triển khai

Dựa trên các yếu tố và các thông tin thực tế như mô hình dân cư, tòa nhà, phân bố thuê bao, hiện trạng mạng ... có 04 kịch bản và 11 mô hình mẫu như sau, và có thể lựa chọn triển khai cho mỗi một khu vực:

Bảng 4.10: Các mô hình và kịch bản

Mô hình 1: yêu cầu băng thông <10M, triển khai theo mô hình FTTC, sử dụng các IPDSLAM hiện tại hoặc MDU-Fix đặt tại tòa nhà khách hàng. Năng lực thiết bị truy nhập có thể đáp ứng 30% - 50% số hộ.

Mô hình 2: yêu cầu băng thông từ 11M đến 20M sử dụng dịch vụ Triple Play, triển khai các cổng FE quang trên IPDSLAM hoặc MDU-Module đặt tại nhà trạm theo mô hình FTTC.

Kịch bản 1: Với khu dân cư mới

Mô hình 3: Khách hàng là các văn phòng hoặc hộ dân cư cao cấp yêu cầu đầy đủ các dịch vụ với băng thông yêu cầu > 20M thì triển khai mô hình FTTH.

Kịch bản 2: Mô hình 4: Với các khu Building dùng FTTB + LAN, truy nhập bởi các enterprise gateway.



Các tuyến phố chính mới

Mô hình 5: Các khách hàng với yêu cầu băng thông lớn (>40M), truy nhập trực tiếp FTTH

Mô hình 6: Tòa nhà đã triển khai sẵn cáp CAT-5, triển khai mô hình FTTB+LAN, sử dụng thiết bị truy nhập MDU-Module.

Mô hình 7: Tòa nhà chỉ có đôi cáp đồng, triển khai mô hình FTTB+IPDSLAM/MSAN, cung cấp dịch vụ VDSL2, ADSL2+, POTS.

Mô hình 8: Khách hàng rải rác có thể tham khảo mô hình 7, hoặc triển khai các MxU bên trong các tủ cáp hiện có theo mô hình FTTC để cung cấp dịch vụ VDSL2, ADSL2+.

Kịch bản 3: Thay thế cáp đồng ở các khu đô thị

Mô hình 9: đối với khách hàng ở khoảng cách xa, có thể sử dụng mô hình FTTC với MDU-Compact.

Kịch bản 4 Thay thế cáp đồng ở các vùng nông thôn

Mô hình 10: sử dụng mô hình FTTC

4.4.5.2 Lựa chọn công nghệ

Việc lựa chọn công nghệ dựa vào các yếu tố sau: Lựa chọn sử dụng công nghệ theo từng CES:

− Nếu mật độ thuê bao thấp (<200 đầu cuối quang) thì chi phí đầu tư cho 1 thuê bao sử dụng công nghệ GPON sẽ cao hơn so với AON, do vậy nên sử dụng công nghệ AON.

− Nếu mật độ thuê bao cao (>=200 đầu cuối quang) thì ưu tiên sử dụng công nghệ GPON.

− Trong trường hợp đã xác định lựa chọn GPON thì vẫn có thể triển khai AON với các trường hợp sau:

+ Giai đoạn đầu khi chưa đầu tư GPON.

+ Đối với các tuyến có khoảng cách > 14km

+ Đối với các khách hàng có nhu cầu băng thông >50M Khả năng lắp đặt: Việc lựa chọn công nghệ còn phụ thuộc vào khả năng lắp đặt

thiết bị tại điểm đó, thông thường một số điểm không thể đặt được switch bởi



không đáp ứng được nguồn, không gian và các điều kiện tối thiểu khác thì bắt buộc phải dùng GPON. Khả năng phân chia: Thiết bị GPON có thể chia tối đa 1:64 đầu cuối quang còn đối với thiết bị AON thì Sw thông thường cung cấp 24 cổng.

Khoảng cách phục vụ: Đối với hệ thống GPON thì khoảng cách phục vụ tối đa trên lý thuyết là 20km (thực tế dùng thường là đạt được 70% x 20km) ngược lại đối với công nghệ AON thì có thể lên tới hơn 70km (thực tế dùng thường là đạt được 70% x 70km).

4.4.5.3 Nguyên tắc thiết kế mạng FTTx Việc thiết kế mạng FTTx phải đáp ứng được các nguyên tắc sau:

− Cáp còn đủ dùng 3 năm nữa thì chưa triển khai trong giai đoạn này, ưu tiên triển khai lắp đặt những tuyến chưa có hoặc không còn cáp dư.

− Đảm bảo mạng cáp quang khi đã đầu tư phải có khả năng đáp ứng được nhu cầu cho 10 năm đối với đoạn cáp gốc và cáp nhánh, riêng với cáp thuê bao sẽ triển khai theo nhu cầu thực tế.

− Sử dụng sợi cáp còn dư để phát triển thuê bao FTTx trong giai đoạn quá độ hiện nay.

− Khi chưa có thiết bị và tại những nơi có sẵn cáp quang thì triển khai kết nối trực tiếp P2P từ trung tâm tới khách hàng

− Định hướng công nghệ sử dụng 4.4.5.4 Tính toán lượng cáp

Như đã trình bày ở trên, việc đầu tư cáp quang gốc và nhánh phải đảm bảo khả năng cung cấp dịch vụ trong thời gian 10 năm. Phương pháp tính toán cụ thể dung lượng cáp cho từng đoạn sẽ tuân theo các công thức sau:

OLT/SW L2

Cáp gốc cấp 1

Cáp gốc cấp 2Cáp nhánh

Tủ phối quang Outdoor

ODF/mang xông

Trạm vệ tinh RSU

Cáp thuê bao Cáp nhánh

APCáp thuê bao

Cáp gốc cấp 2 Cáp nhánhCáp thuê bao Cáp thuê bao

APCESODF

FDC

Cáp gốc cấp 2

Cáp nhánh

FDC

SW L2/Splitter

SW L2/SplitterSW L2/Splitter

SW L2/Splitter

SW L2/Splitter

Hình 4.38: Mô hình mạng FTTx cần thiết kế



Cáp nhánh (N): Xác định và khoanh vùng phục vụ của từng điểm AP theo sự phân bố khách hàng

của từng khu vực. Thống kế số lượng thuê bao thoại (POTS) hiện tại có trong từng AP. Tổng số sợi cần dùng cho từng tuyến cáp nhánh được tính:

- Với những tuyến dùng công nghệ GPON:

XPOTSPOTS

N ++××

×+×= ∑∑ 37.03.1%90

128%10

64 (4.67)

- Với những tuyến dùng công nghệ AON:

XPOTSPOTS

N ++××

×+×= ∑∑ 37.03.1%90

48%10

242 (4.68)

Trong đó:

− ∑POTS là tổng số thuê bao thoại hiện tại trong vùng phục vụ của AP.

− ∑POTS/64 x 10% thể hiện 10% thuê bao thoại trong 10 năm tới sẽ chuyển thành thuê bao FTTH (sử dụng công nghệ GPON).

− ∑POTS/24 x 10% thể hiện 10% thuê bao thoại trong 10 năm tới sẽ chuyển thành thuê bao FTTH (sử dụng công nghệ AON).

− ∑POTS/128 x 90% thể hiện 90% thuê bao thoại trong 10 năm tới sẽ chuyển thành thuê bao FTTB/C (sử dụng công nghệ GPON).

− ∑POTS/48 x 90% thể hiện 90% thuê bao thoại trong 10 năm tới sẽ chuyển thành thuê bao FTTB/C (sử dụng công nghệ AON).

− 1.3 thể hiện thuê bao thoại trong 10 năm tới sẽ tăng 30%

− 0.7 vì 30% thuê bao sẽ chỉ sử dụng băng thông <2M trên cơ sở hệ thống mạng hiện tại.

− + 3 sợi 1 dành cho đo kiểm, 2 dành cho dự phòng.

− X là số sợi cần dùng cho nhu cầu của VNPT (kết nối mạng 3G..) Chuẩn hóa dung lượng cáp nhánh sẽ đầu tư: Sau khi tính toán số lượng sợi cần

dùng cho từng tuyến cáp nhánh (N), thực hiện việc tối ưu từng tuyến cáp nhánh theo bảng sau:

Bảng 4.11: Dung lượng cáp nhánh cần đầu tư

Kết quả tính toán N = <=12 13÷24 >24

Dung lượng cáp nhánh đầu tư 12FO 24FO 48FO



Tính toán cáp gốc cấp 2: (G2) Số sợi cần dùng cho tuyến cáp gốc cấp 2 theo công thức sau:

321

×−= ∑ mNGm

i +1 (4.69)

Trong đó:

− G2 là số lượng sợi cần dùng từng tuyến cáp gốc cấp 2

− Ni là số lượng sợi đã tính trước khi tối ưu của tuyến cáp nhánh thứ i

− + 1 sợi dành cho đo kiểm.

− m là số lượng tuyến cáp nhánh của tuyến cáp gốc cấp 2 đó Chuẩn hóa dung lượng cáp gốc cấp 2 sẽ đầu tư: thực hiện việc tối ưu từng tuyến

cáp gốc cấp 2 theo bảng sau: Bảng 4.12: Dung lượng cáp gốc cấp 2 cần đầu tư

Kết quả tính toán <=12 <=24 25÷48 >48

Dung lượng cáp đầu tư 12FO 24FO 48FO 96FO

Tính toán cáp gốc cấp 1: (G1) Số sợi cần dùng cho tuyến cáp gốc cấp 1 theo công thức sau:

12/)12(11

+×−= ∑ njGGn

(4.70)

Trong đó:

− G1 là số lượng sợi cần dùng từng tuyến cáp gốc cấp 1

− G2j là số lượng sợi trước khi tối ưu của tuyến cáp gốc cấp 2 thứ j

− + 1 sợi dành cho đo kiểm.

− n là số lượng tuyến cáp gốc cấp 2 của tuyến cáp gốc cấp 1 đó Chuẩn hóa dung lượng cáp gốc cấp 1 sẽ đầu tư: thực hiện việc tối ưu từng tuyến

cáp gốc cấp 1 theo bảng sau: Bảng 4.13: Dung lượng cáp gốc cấp 1 cần đầu tư

Kết quả tính toán G1= <=48 49÷96 >96

Dung lượng cáp gốc cấp 2 đầu tư 48FO 96FO cân nhắc các trường hợp sau

Tuyến cáp gốc cấp 1 thường là tuyến nhập đài, cống bể rộng, dễ dàng triển khai kéo mới khi cần thiết do vậy nếu số lượng sợi quang sau khi tính toán >96 thì có thể cân nhắc các trường hợp sau:



- Triển khai trước 1 sợi 96 FO trong giai đoạn đầu, khi nào có nhu cầu thì kéo thêm 1 sợi.

- Kéo 1 sợi 144 FO trong trường hợp các CES tập trung nhiều thuê bao tại 1 số điểm ở tại thành phố lớn.

Kết luận chương:

Trong chương này, phần đầu giới thiệu về phương pháp và những cân nhắc cần thiết trong việc lựa chọn công nghệ truy nhập. Công nghệ mạng truy nhập đã có những bước phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây. Việc lựa chọn 1 công nghệ truy nhập để áp dụng trong 1 trường hợp cụ thể cần cân nhắc đến các yếu tố về đặc điểm của các hệ thống truy nhập, chi phí, dịch vụ, sự phát triển của công nghệ và các yếu tố về phạm vi ứng dụng. Trong những yếu tố này, yếu tố giá thành là một yếu tố quan trọng. Trong phần này, phương pháp xác định phạm vi tối ưu ứng dụng các công nghệ được xây dựng và ví dụ. Phần tiếp theo phân tích những yêu cầu cần đặt ra trong việc thiết kế mạng truy nhập và đề xuất phương pháp thiết kế cho một vài loại hình mạng truy nhập với từng bước thực hiện với mục đích có thể tìm được giải pháp gần tối ưu cho mạng truy nhập cần được thiết kế với điều kiện phải sử dụng lại được toàn bộ hệ thống mạng hiện có và thiết kế phù hợp với thực tế về công nghệ truy nhập cũng như các điều kiện địa lý trên địa bàn.

Bài giảng:Mạng và các công nghệ truy nhập Thuật ngữ viết tắt

191

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

TỪ VIẾT TĂT NGHĨA TIẾNG ANH NGHĨA TIẾNG VIỆT

A

AAA Authentication, authorization and Account Nhận thực, cấp phép và lập tài khoản

ADPCM Adaptive Differential PCM PCM khác biệt tương thích

ADSL Asymmetric Digital Subcriber Line Đường dây thuê bao số bất đối xứng AM Amplitude Modulation Điều biên

ANSI American National Standards Institute Viện tiêu chuẩn Mỹ

AOC Kênh mào đầu

AON Active Optical Network Mạng quang tích cực

AP Access Point Điểm truy nhập

API Aplication Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng

APON ATM Passive Optical Network Mạng quang thụ động sử dụng ATM

ASN Access Service Network Mạng dịch vụ truy nhập

ATM Asynchronuos Transfer Mode Phương thức chuyển giao không đồng bộ

ATP Access Termination Point Điểm tham chiếu kết cuối truy nhập

ATU-C ADSL Transceiver Unit, central office end Kết cuối ADSL phía nhà cung cấp

ATU-R ADSL Transceiver Unit, remote terminal end Kết cuối ADSL đầu xa

AWG American Wire Gauge Định cỡ dây theo tiêu chuẩn Mỹ

B

BER Bit Error Ratio Tỉ số tín hiệu trên nhiễu

BPSK Binary Phase shift Keying Khóa dịch pha nhị phân

B-RAS BroadBand Remote Access Server Máy chủ truy nhập băng rộng từ xa

BS Base Station Trạm gốc

BSS Base Service Set Trạm cơ bản

BWA Broadband Wireless Access Truy nhập không dây băng rộng

C

CAP Carrierless Amplitude and Phase modulation Điều chế pha biên độ không sóng mang

CATV Community Antenna Television Truyền hình quảng bá cộng đồng

CBR Constant Bit Rate Tốc độ bit không đổi

CCITT


192

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CFR Code of Federal Regulations Quy luật mã hóa liên bang

CM Cable Modem Modem cáp

CMTS Cable Modem Terminater System Hệ thống kết cuối modem cáp

CO Central Office Trung tâm nhà cung cấp dịch vụ

CPE Customer Premises Equipment Thiết bị truyền thông khách hàng

CPS Common Part Sublayer Lớp con phần chung

CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra vòng thặng dư

CS Convergence Sublayer Lớp con hội tụ CSS Concentrator Stage Switch Chuyển mạch tập trung CSMA Carrier Sense Multiple Access Đa truy nhập cảm nhận sóng mang CSMA/BA Carrier Sense Multiple Access/Bitwise

Arbitration Đa Truy nhập cảm nhận sóng mang/BA

CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance

Đa truy nhập cảm nhận sóng mang tránh xung đột

CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detection

Đa truy nhập dự đoán sóng mang phát hiện xung đột

CSN Connection Service Network Mạng dịch vụ kết nối CT Central Office Terminal Khối giao tiếp phía tổng đài CTNV Công Trình Ngoại Vi

D

DAMA Demand Assigned Multiple Access Đa truy nhập ấn định theo nhu cầu

DCF Distributed Control Function Chức năng điều khiển phân tán

DES Data Encryption Standard Chuẩn mật mã hóa dữ liệu

DFS Dynamic Frequency 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

DLC Digital Line Carrier Bộ cung cấp mạch vòng thuê bao số

DMT Discrete Multi-Tone Modulation Điều chế đa tần rời rạc

DSC Dynamic Services Change Chuyển đổi các dịch vụ động

DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số

DSLAM DSL Access Module Khối truy nhập DSL

DWDM Density Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh theo bước sóng mật độ cao

E

EAP Extensible Authentication Protocol Giao thức nhận thực mở rộng

EC Echo Cancellation Triệt tiếng vọng

EDCA Enhanced Distributed Control Access Truy nhập điều khiển phân tán nâng cao


193

EDGE Enhanced Data Rates Các tốc độ dữ liệu được nâng cấp

EF Entrance Facility Phương tiện đầu vào

EIA Electronic Industries Alliance Liên minh công nghiệp điện

ETSI European Telecommunications Standards Institute Viện các chuẩn viễn thông Châu Âu

EV-DO Enhanced Version- Data Only Dành cho dữ liệu-phiên bản nâng cao

F

FCC Federal Communications Commission Liên minh viễn thông liên bang

FDD Frequency Division Duplexing Song công phân chia theo tần số

FDDI Fiber distributed data interface Giao diện phân phối dữ liệu quang

FDM Frequence Division Mutiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số FDMA Frequence Division Mulitple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số

FEC Forward Error Correction Sửa lỗi trước

FEXT Far-End Crosstalk Xuyên âm đầu xa

FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh FN Fiber Node Nút quang FM Frequency modulation Điều tần

FSAN Full Service Access Network Tổ chức điều hành mạng truy nhập dịch vu đầy đủ

FSK

FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền tập tin

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 Exchange Cáp quang tới tổng đài

FTTH Fiber To The Home Cáp quang tới nhà

G

GFP Generic Framing Procedure Thủ tục định khung chung

GPRS Generalized Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung

GSM

Global System For Mobile Communicatons

Hệ thống toàn cầu cho truyền thông di động

H

HDSL/HDSL 2 High data rate DSL Đường dây thuê bao số tốc độ cao

HE Headend Hệ thống trung tâm


194

HFC Hybrid Fiber Coaxial Mạng lai cáp quang cáp đồng trục HMAC Hash Message Authentication Code Mã xác thực bản tin lỗi cơ sở

HPF High Pass Filter Bộ lọc thông cao I

IAD Intergrated Access Device Thiết bị truy nhập tích hợp

IBM International Business Machines Tập đoàn máy tính đa quốc gia

IDC Insulation Displacement Connector Bộ kết nối cách li

IDF Intermediate Distribution Frame Khung phân bố trung gian

IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Biến đổi ngược Fourier rời rạc IDLC Intergrated DLC DLC tích hợp IDMA Interleave Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo đan xen

IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers Viện các kĩ sư điện và điện tử

IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi fourier ngược nhanh

IMT International Mobile Telecommunications Viễn thông di động quốc tế IN Intelligence Network Mạng thông minh IP Internet Protocol Giao thức Internet IPTV Internet Protocol Television Truyền hình IP ISDN Intergrated Service Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ

ISI Inter-Symbol Interference Nhiễu giữa các Symbol

ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet

L

LAN Local Area Network Mạng vùng cục bộ LC Line Concentrator Bộ tập trung đường dây LDF Line Distribution Frame Giá phối dây quang LDPC Low Density Parity Coding Mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp

LE Local Exchange Tổng đài nội hạt

LIU Line Interface Unit Bộ giao tiếp đường dây phía tổng đài

LOS Line Of Sight Tầm nhìn thẳng LPF Low Pass Filter Bộ lọc thông thấp

M

MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường

MAN Metropolitan Area Network Mạng đô thị MD5 Message Digest 5 Thuật toán phân loại bản tin 5 MDF Main Distribution Frame Giá phối dây chính

MIMO Multiple Input Multiple Output Nhiều đầu vào nhiều đầu ra


195

MIP Mobile Internet Protocol Giao thức Internet di động

MISO Multiple Input Single Output Nhiều đầu vào một đầu ra

MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

MS Mobile Station Trạm di động

N

NAP Network Access Provider Nhà cung cấp dịch vụ truy nhập mạng

NEC National Electrical Code Mã điện tử quốc gia

NEXT Near-End Crosstalk Xuyên âm đầu gần

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau

NID Network Interface Device Thiết bị giao diện mạng

NLOS Non Line Of Sight Không tầm nhìn thẳng NTE Network Termination Equipment Thiết bị đầu cuối mạng

O O/E Optical/ electrical Bộ chuyển đổi quang/ điện

ODN Optical distribution network Mạng phân phối quang

OFDM Orthogonal Frequence Division Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao

OFDMA Orthogonal Frequence Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao

OLT Optical Line Terminal Đầu cuối quang ONU Optical Network Unit Đơn vị mạng quang

OSP Outside Cable Plan Công trình cáp ngoại vi

P

PAN Personal Area Network Mạng cá nhân

PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã

PDA Personal Digital Assistant Thiết bị số hỗ trợ cá nhân

PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức

PKM Privacy Key Management Quản lí khóa bảo mật

PLC Power Line Communication Truyền thông trên đường dây điện

PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng 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 Pseudo Noise Giả tạp âm

PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động


196

POTS Plain Old Teliphone Service Dịch vụ truyền thống

PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm-điểm

PSD Power Spectral Density Mật độ phổ công suất

PSTN Public Switch Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng

PTP Point to Point Điểm-điểm

Q

QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương

QPSK Quadratura Phase Shift Keying Khóa chuyển pha cầu phương

R RC4 Redundant Check 4 Kiểm tra tính dư thừa 4

RFI Radio Frequency Interference Nhiễu tần số vô tuyến

RLC Remote Line Concentrator Tổng đài phân tán

RS Reed-Solomon Mã Reed-Solomon RSA Rivert, Shamir, Aldeman Thuật toán RSA RT Remote Terminal Khối giao tiếp phía xa

S

SAP Service Access Point Điểm truy nhập dịch vụ

SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số cận đồng bộ SDMA Spatial Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo không gian

SDSL Single pair DSL Công nghệ DSL sử dụng một đôi dây SHA Secure Hash Algorithm Thuật toán phá bảo mật

SLC Subscriber Line Circuit Mạch đường dây thuê bao

SN Service Node Nút dịch vụ

SNI Service Network Interface Giao diện nút dịch vụ

SNMP Simple Network Management Protolcol Giao thức quản lý mạng đơn giản

SNR Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu trên nhiễu

SOHO Small Office Home Office Văn phòng gia đình văn phòng nhỏ

SONET Synchronous Optical Network Chuẩn truyền dẫn đồng bộ

SS Subscriber Station Trạm thuê bao

STA Station Trạm thu phát

STB Set top box Thiết bị kết cuối truyền hình

STC Space Time Code Mã không gian thời gian

STM Synchronuos Transfer Mode Kiểu chuyển giao đồng bộ

T

TC Transmission Convergence Lớp hội tụ truyền dẫn

TDD Time Division Duplex Song công phân chia theo thời gian


197

TDM Time Division Multiplexing theo thời gian Ghép kênh phân chia TDMA Time Division MultipleAccess Đa truy nhập phân chia theo thời gian

TE Termination Equipment Thiết bị đầu cuối

TMN Telecommunication Management Network

Mạng quản lý viễn thông

TS Time Slot Khe thời gian

U

UDLC Universal DLC DLC phổ biến

UMTS Universal Mobile Telecommunication System Hệ thống viễn thông di động toàn cầu

UNI User Network Interface Giao diện người sử dụng mạng

V VLAN Virture LAN Mạng LAN ảo VNPT VietNam Post and Telecommunication Tập đoàn Bưu chính viễn thông VN

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

W

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 Trung thực vô tuyến

Wimax Worldwide Interoperability for Microwave Access Chuẩn truy nhập vô tuyến Wimax

WLAN Wireless LAN Mạng LAN không dây

WMAN Wireless MAN Mạng MAN không dây

X

xDSL Every kind Digital Subscriber Line Họ đường dây thuê bao số

Bài giảng:Mạng và các công nghệ truy nhập Tài liệu tham khảo

198

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Richard E.Matick, Transmission lines for Digtal and Communication Networks,

MacGraw-Hill, 1969. [2]. R. A. Chipman,Transmission Lines, McGraw- Hill, 1968. [3]. Albert A. Azzam,High Speed Cable Modems, McGraw- Hill,1997. [4]. Gillespie Alex, Access Networks: Technologies and V5 Interfacing, Artech

House,1997. [5]. Wire, Cable and Fiber Optics for Video and Audio Engineers, McGraw-Hill,1998. [6]. Albert Azzam và Niel Ransom, Broad band Access Technologies, McGraw-

Hill,1999. [7]. Dennis. J. Rauschmayer, VDSL/ VDSL Principles, Mac Millan, 1999. [8]. Philip C. Magnusson, Gerald C. Alexander , and Vijai K. Tripathi, Transmission

Lines and Wave Propagation, 3rd ,2000. [9]. John A. C. Bingham, “ADSL, VDSL and Multicarrier Modulation”, 2000. [10]. Shlomo Ovadia, Broadband Cable TV Access Networks: from technologies to

applications, Prentice Hall, 2001. [11]. Thomas Starr, Massimo Sorbara, John M. Cioffi, Peter J. Silverman, DSL

Advances, Prentice Hall , 2002. [12]. Nguyễn Quý Sỹ, Nguyễn Việt Cường, “Kỹ thuật mạng và cung cấp dịch vụ

ADSL”, Tài liệu giảng dạy, Học viện CNBCVT, tháng 4 năm 2003. [13]. Ashwin Gumaste, Tony Antony, First Mile Access Networks and Enabling

Technologies, Cisco Press, 2004. [14]. Paul France, Local Access Network Technologies, Institution of Electrical

Engineers , 2004. [15]. Broadband Powerline Communications Networks, Halid Hrasnica Abdelfatteh

Haidine Ralf Lehnert, John Wiley & Sons Ltd, 2004. [16]. Glen Kramer,”Ethernet Passive Optical Networks”, Mc Graw Hill, 2005. [17]. David Tse, Pramod Viswanath, “Fundamentals of Wireless Communication”,

Cambridge University Press, 2005. [18]. Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Lí thuyết trải phổ và đa truy nhập vô tuyến”, Nhà xuất

bản bưu điện, 9-2006. [19]. Chinlon Lin, Broadband Optical Access Networks and Fiber-to-the-Home Systems

Technologies and Deployment Strategies, John Wiley & Sons Ltd, 2006.

Bài giảng:Mạng và các công nghệ truy nhập Tài liệu tham khảo

199

[20]. Philip Golden, Hervé Dedieu, Krista Jacobsen, Fundamentals of DSL Technology, Taylor & Francis Group, 2006.

[21]. YangXiao, WiMAX MobileFi Advanced Research and Technology , Dec 2007. [22]. Cẩm năng kỹ thuật cơ bản truyền hình cáp, Truyền hình cáp Hà nội, 2007 [23]. Lê Duy Khánh, “Mạng truy nhập”, bài giảng cho hệ ĐTTX, Học viện CNBCVT,

2007 [24]. Hướng dẫn xây dựng mạng MANE, Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt nam

tháng 7/2007. [25]. Tom Carpenter, Certified Wireless Network Administrator Official Study Guide

4th Edition, McGraw-Hill, 2008. [26]. Nguyễn Việt Hùng, Dương Thị Thanh Tú, “Mạng truy nhập”, tài liệu giảng dạy,

Học viện CNBCVT, tháng 12 năm 2008. [27]. Hướng dẫn xây dựng mạng FTTx, Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt nam tháng

7/2009.

Documents

Mangva-caccongnghetruynhap