tài liệu giảng dạy mạng truy nhập

DSLAM DSL Access Module Khối truy nhập DSLE EAP Extensible Authentication Protocol Giao thức nhận thựcmở rộng EC Echo Cancellation Triệt tiếng vọng EDCA Enhanced Distributed Control Acc

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA VIỄN THÔNG 1 -

Tài liệu giảng dạy

MẠNG TRUY NHẬP

Biên soạn: Nguyễn Việt Hùng

Dương Thị Thanh Tú

Hà nội tháng 6 năm 2007

LỜI NÓI ĐẦU

Mạng thế hệ tiếp sau NGN đã và đang được VNPT triển khai rộng khắp đã làm cơ

sở hạ tầng cơ bản cho phép hỗ trợ để cung cấp mọi loại hình và phương thức kết nối chokhách hàng Tuy nhiên để đảm bảo tính kinh tế và hiệu quả kinh doanh cần phải có nhữngcân nhắc và tính toán khi triển khai một phương thức truy nhập cụ thể cho khách hàng.Cuốn tài liệu này trình bày khái lược về những công nghệ truy nhập băng rộng điển hình

đã đang và sẽ được sử dụng ở Việt nam cũng như trên thế giới và tập trung nhấn mạnhvào những công nghệ được ứng dụng rộng rãi

Cuốn tài liệu được chia làm 3 phần bao gồm 7 chương:

• Chương I: Phát triển mạng viễn thông và các phương thức truy nhập

• Chương II: Họ công nghệ xDSL

• Chương III: Công nghệ truy nhập quang

• Chương IV: Các mạng truy nhập không dây băng rông

• Chương V: Truy nhập vệ tinh

• Chương VI: WLAN và WiFi

• Chương VII: Wimax

Trong đó phần I (chương I) trình bày về tổng quan về những công nghệ truy nhậpvới quan điểm phân loại theo môi trường vô tuyến

Phần II (bao gồm chương II và III) tập truy trình bày về những công nghệ vô tuyếntrong đó nhấn mạnh đến công nghệ ADSL, ADSL2 và ADSL2+ trong môi trường cápđồng xoắn và công nghệ EPON trong môi trường cáp quang

Phần III ( bao gồm chương IV, V, VI và VII) trình bày các công nghệ truy nhập vôtuyến với xu hướng hội tụ đến mạng 4G, trong phần này Wimax và WLAN được nhấnmạnh trong chương VI và chương VII

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU i

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH VẼ v

DANH MỤC BẢNG BIỂU viii

TỪ VIẾT TẮT ix

Chương 1: Giới thiệu chung về mạng truy nhập 1

1.1 Mạng viễn thông 1

1.1.1 Giới thiệu chung về mạng viễn thông 1

1.1.2 Xu hướng phát triển của mạng viễn thông 4

1.1.3 Vai trò và vị trí của mạng truy nhập trong mạng viễn thông 4

1.2 Mạng truy nhập 4

1.1.1 Khái niệm và định nghĩa 4

1.1.2 Sự phát triển của mạng truy nhập và công trình ngoại vi 4

1.3 Công nghệ truy nhập 4

1.1.3 Phân loại 4

1.1.4 Hiện trạng và hướng phát triển 4

Chương 2: Công trình ngoại vi CTNV 4

2.1 Giới thiệu chung 4

1.1.5 Khái niệm và phân loại công trình ngoại vi 4

1.1.6 Cấu trúc và các thành phần cấu thành công trình ngoại vi 5

2.2 Cáp đồng xoắn và môi trường truyền dẫn 13

2.2.1 Cáp trong công trình của nhà cung cấp dịch vụ 15

1.1.7 Cáp trong công trình của khách hàng 25

1.1.8 Môi trường truyền dẫn trên cáp đồng xoắn 39

2.3 Cable đồng trục và môi trường truyền dẫn 64

1.1.9 Cấu trúc cáp đồng trục 64

1.1.10 Mô hình cáp đồng trục 64

2.4 3.3 Các bộ chia 67

2.5 3.4.Mô hình kênh 71

2.6 3.5.Tạp âm 74

2.7 3.5.Dung lượng kênh 76

2.8 Cáp điện lực và môi trường truyền dẫn 77

2.9 Cáp chuyên dụng 77

2.10 Công trình hỗ trợ và bảo vệ CTNV 77

1.1.11 Hỗ trợ bảo vệ cơ học 77

1.1.12 Chống sét 77

2.11 Đo kiểm đánh giá chất lượng CTNV 77

1.1.13 Đo kiểm các hệ thống cáp 77

1.1.14 Đánh giá chất lượng các công trình hỗ trợ bảo vệ 77

2.12 Hệ thống quản lý, khai thác CTNV 77

1.1.15 Quản lý sổ sách 77

1.1.16 Quản lý máy tính 77

2.13 Quy hoạch CTNV 77

1.1.17 Quy trình quy hoạch 77

1.1.18 Dự báo 77

Chương 3: Các công nghệ mạng truy nhập 1

3.1 Giới thiệu chung 1

1.1.19 Kỹ thuật giảm thiểu tác động của nhiễu (Tự viết) 1

1.1.20 Kỹ thuật đa truy nhập (D04VT) 1

1.1.21 Mô hình xác thực và bảo mật (tìm thêm) 1

3.2 Các công nghệ truy nhập hữu tuyến 1

1.1.22 Dialup, ISDN và giao diện V5.x (đã có) 1

1.1.23 Hệ công nghệ xDSL (đã có) 1

1.1.24 Modem cáp CM (Xem thêm) 1

1.1.25 Công nghệ PLC (Xem them) 1

1.1.26 Công nghệ truy nhập quang(Bổ xung thêm) 1

3.3 3.3 Công nghệ truy nhập vô tuyến 1

1.1.27 Cordless Telephone 1

1.1.28 Mạch vòng vô tuyến WLL 1

1.1.29 MMDS và LMDS 1

1.1.30 Vệ tinh 1

1.1.31 Vô tuyến tế bào 1

1.1.32 WLAN 2

3.4 Mạng truy nhập và mạng viễn thông 2

1.1.33 Mạng NGN và các công nghệ truy nhập 2

1.1.34 Những giai đoạn phát triển của mạng truy nhập 3

3.5 Công nghệ truy nhập hữu tuyến 5

3.6 Công nghệ truy nhập vô tuyến 6

3.7 Những công nghệ truy nhập hữu tuyến cạnh tranh 6

1.1.35 Công nghệ PLC 6

1.1.36 Công nghệ CM 8

3.8 So sánh và đánh giá các công nghệ truy nhập 8

Chương 4: Họ công nghệ xDSL 11

4.1 Công nghệ trong họ xDSL 11

4.2 Kiến trúc hệ thống 15

1.1.37 Thiết bị nhà cung cấp dịch vụ kết nối 15

1.1.38 Phía khách hàng 15

1.1.39 Mạch vòng thuê bao 15

4.3 ADSL, ADSL2, ADSL2+ 16

1.1.40 ADSL 17

1.1.41 ADSL2 20

1.1.42 ADSL2+ 23

4.4 HDSL, HDSL2,SHDSL, HDSL4 25

1.1.43 HDSL 25

1.1.44 HDSL2 26

1.1.45 SHDSL 26

1.1.46 HDSL4 27

4.5 VDSL và VDSL2 27

1.1.47 VDSL 27

1.1.48 VDSL2 28

4.6 Tình hình triển khai tại Việtnam 29

Chương 5: Công nghệ truy nhập quang 30

5.1 Các mạng quang thụ động PON (Bổ xung) 30

5.2 APON 33

1.1.49 Kiến trúc phân lớp APON 33

1.1.50 Lớp vật lý 34

1.1.51 Lớp hội tụ truyền dẫn TC 34

5.3 EPON 35

1.1.52 Kiến trúc EPON 35

1.1.53 Mô hình ngăn xếp EPON 36

1.1.54 Giao thức EPON 36

1.1.55 Bảo mật trong EPON 37

1.1.56 Những bước phát triển tiếp theo 38

5.4 Metro Ethernet 38

1.1.57 Lợi ích khi dùng dịch vụ Ethernet 38

1.1.58 Mô hình dịch vụ Ethernet 38

1.1.59 Tình hình triển khai 40

1.1.60 Những công nghệ được sử dụng 43

Chương 6: Các mạng truy nhập không dây băng rộng 45

6.1 Giới thiệu chung 45

6.2 Phát triển của truy nhập vô tuyến hội tụ đến 4G 45

1.1.61 Hệ thống thông tin di động 2G và nền tảng CDMA 47

1.1.62 Hệ thống 3G 49

1.1.63 WLAN 50

1.1.64 Wimax 51

1.1.65 Hệ thống 4G 52

6.3 So sánh đánh giá các công nghệ 53

Chương 7: Truy nhập qua vệ tinh (Bổ xung) 54

7.1 Giới thiệu chung 54

7.2 Hệ thống VSAT 56

7.3 Hệ thống thông tin vệ tinh IP - STAR 56

1.1.66 Hệ thống VSAT IP 56

1.1.67 Các ứng dụng của hệ thống VSAT IPSTAR 60

Chương 8: WLAN và WI-FI(Bổ xung) 62

8.1 Giới thiệu chung 62

8.2 Cấu hình mạng WLAN 62

1.1.68 Cấu hình mạng WLAN độc lập 62

1.1.69 Cấu hình mạng WLAN cơ sở 63

1.1.70 Kiến trúc đầy đủ của WLAN 64

8.3 Chuẩn công nghệ 65

8.4 Hệ thống thiết bị 67

1.1.71 Các card giao diện mạng vô tuyến 67

1.1.72 Các điểm truy nhập vô tuyến 67

1.1.73 Cầu nối vô tuyến từ xa 68

8.5 Bảo mật 69

1.1.74 Tập dịch vụ ID (SSID) 69

1.1.75 Giao thức bảo mật tương đương hữu tuyến (WEP) 69

1.1.76 Lọc địa chỉ MAC 71

Chương 9: Wimax 72

9.1 Giới thiệu chung 72

1.1.77 Lịch sử Wimax 72

1.1.78 Băng tần 73

9.2 Kiến trúc Wimax 73

1.1.79 Cấu hình mạng 73

1.1.80 Mô hình phân lớp 75

9.3 Chuẩn công nghệ 75

1.1.81 Chuẩn 802.16-2001 75

1.1.82 Chuẩn 802.16a-2003 76

1.1.83 Chuẩn 802.16c-2002 77

1.1.84 Chuẩn 802.16d-2004 77

1.1.85 Chuẩn 802.16e-2005 77

9.4 Một số đặc điểm kỹ thuật của Wimax 77

1.1.86 Lớp vật lý 77

1.1.87 Lớp MAC 81

9.5 Hệ thống thiết bị 82

9.6 Bảo mật 86

9.7 Tình hình triển khai tại Việtnam 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 2.1: Cấu trúc mạng ngoại vi ( công trình ngoại vi) 4

Hình 3.2 : Mạng thông tin trong công trình của khách hàng 5

Hình 3.2: Các điểm nối chéo trong tủ cáp viễn thông 10

Hình 3-4 Hệ thống cáp nằm ngang (A) Thiết bị nhà thuê bao; (B) Dây thiết bị HC; (C) Dây phích/jumper điểm nối chéo sử dụng trong HC, bao gồm cáp/dây thiết bị, không nên dài quá 6 mét (20 feet); (D) Cáp nằm ngang tổng chiều dài cực đại là 90 mét (295 feet); (E) TP hoặc CP (tùy chọn); (F) Đầu ra./connector viễn thông (TO); và (G) Dây thiết bị WA 11

Hình 3.5 Khoảng cách cực đại cho cáp nhánh 11

Hình 3.6 Cổng truyền tin 12

Hình 3.7 Khu vực làm việc 13

Hình 2.4 -1 Cấu trúc sợi cáp 16

Hình 2.4 – 2 : Cấu trúc sợi dây dẫn 18

Hình 2.4 – 3 : Vị trí chất cách điện 19

Hình 2.4-4 Hiệu quả của xoắn 22

Hình 2.4-4: Cấu tạo bước xoắn 22

Hình 2.4 – 6 : Hai lớp sát nhau xoắn ngược chiều nhau 23

Hình 3.10 các kiểu rắc nối modul cơ sở 34

Hình 3.11 Phương pháp nối dây chuẩn 568-A 35

Hình 3.12 Nối dây USOC 36

Hình 3.13 Nối dây 10BaseT 36

Hình 3.14 Nối dây Token ring 37

Hình 3.14 Nối dây MMJ 37

Hình 3.16 Nối dây ANSI X3T9.5 TP-PMD 38

Hình 3.17 Các cấu hình đôi dây rắc cắm modul 38

Hình 3.18 Đọc đường nối modun xuyên thẳng 39

Hình 2.1.Mô hình phân phối tham số cáp đồng xoắn 40

Hình 2.2.Suy hao xen theo sự đánh giá tham số truyền lan 43

Hình 2.3.Mạng hai cực 43

Hình 2.4.Các trở kháng của mạng hai cực 44

Hình 2.5.Sự thay đổi trở kháng của mạng hai cực 45

Hình 2.6.Hai mạng hai cực mắc nối tiếp 46

Hình 2.7.Hai mạng hai cực mắc song song 47

Hình 2.8.Suy hao xen của 150-ft cáp thẳng 26 sợi 50

Hình 2.9.150-ft cáp thẳng 26 sợi với các nhánh 51

Hình 2.11 Nguyên lý của NEXT 52

Hình 2.12.Nguyên lý của FEXT 53

Hình 2.13 Đánh giá suy hao NEXT 54

Hình 2.14.Dung lượng kênh 9KHz khắc phục nhiễu nền -104 dBm/Hz 57

Hình 2.15 Dung lượng kênh 180 KHz khắc nhiễu nền- 140dBm/HZ 57

Hình 2.16.Dung lượng kênh 1 MHz khắc phục nhiễu nền -140 dBm/Hz 58

Hình 2.17 Dung lượng kênh 5 MHz với nhiễu nền -140dBm/Hz 59

Hình 2.18 Dung lượng kênh 10 MHz khắc phục nhiễu nền -140 dBm/Hz 59

Hình 2.19 Dung lượng kênh 9KHz khắc phục NEXT 60

Hình 2.20.Dung lượng kênh 180 KHz khắc phục NEXT 61

Hình 2.21 Dung lượng kênh 1 MHz khắc phục NEXT 62

Hình 2.22.Dung lượng kênh 5 MHz khắc phục NEXT 63

Hình 2.23.Dung lượng kênh 10 MHz khắc phục NEXT 63

Hình 1.1: Mạng thế hệ sau và các công nghệ truy nhập 3

Hình 1.2: Sự ra đời của các dòng thiết bị truy nhập 4

Hình 1.3: Thiết bị DLC thế hệ 3 5

Hình 1.4: Thiết bị truy nhập IP cho mạng thế hệ sau 6

Hình 2.1: Lịch sử phát triển của các công nghệ trong họ xDSL 11

Hình 2.2: Kiến trúc chung của hệ thống sử dụng họ công nghệ xDSL 15

Hình 2.3: Cấu trúc hệ thống ADSL 16

Hình 2.4: Phân chia băng tần ADSL khi sử dụng kĩ thuật FDM 18

Hình 2.5 : Sơ đồ khối thu và phát ADSL 19

Hình 2.6: Tốc độ số liệu đường xuống của ADSL2+ so với ADSL2 23

Hình 2.7: Ghép hai đường ADSL2+ 24

Hình 2.8: Mô hình hệ thống sử dụng VDSL 27

Hình 2.9: Tình hình triển khai xDSL tại Việt nam của VNPT 29

Hình 3.1: Sơ đồ logic hệ thống mạng PON 31

Hình 3.2: Cấu hình chung của một mạng PON 32

Hình 3.3: Cấu trúc phân lớp mạng APON 34

Hình 3.4: Ngăn xếp EPON 37

Hình 3.5 Mạng MAN thử nghiệp tại thành phố Hồ Chí Minh 40

Hình 3.6 Mạng MAN tại Ninh Bình 42

Hình 4.1 : Các công nghệ truy nhập vô tuyến 45

Hình 4.2: Xu hướng hội tụ của công nghệ truy nhập vô tuyến 46

Hình 4.3: Mốc lịch sử của truy nhập vô tuyến 47

Hình 4.4: Sự phát triển lên 4G từ các công nghệ WAN 47

Hình 4.5: Hệ thống IMT 2000 49

Hình 4.6 : Các công nghệ truy nhập vô tuyến cạnh tranh 53

Hình 5.1 Điện thoại di động Iridium 55

Hình 5.2: Nguyên lý hoạt động của DirectPC 56

Hình 5.3 : Vùng phủ sóng của vệ tinh IPSTAR 57

Hình 5.4: Cấu hình trạm thuê bao 59

Hình 6.1: Cấu hình mạng WLAN độc lập 63

Hình 6.2 Cấu hình mạng WLAN cơ sở 63

Hình 6.3: Cấu hình WLAN dùng bộ lặp 64

Hình 6.4: Kiến trúc WLAN đầy đủ 64

Hình 6.5: Các chuẩn trong họ 802.11 67

Hình 6.6: Điểm truy nhập AP 68

Hình 6.7: Cầu nối vô tuyến 69

Hình 7.1: Cấu hình điểm-đa điểm (PMP) 74

Hình 7.2: Cấu hình mắt lưới MESH 74

Hình 7.3: Các phân lớp giao thức Wimax cho hai lớp cuối cùng 75

Hình 7.4: Quá trình truyền dẫn 78 Hình 7.5: Ấn định khe thời gian trong OFDM 81

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3-1 Các loại cáp đường trục và khoảng cách (từ điểm kết nối chéo chính (MC) đến

điểm kết nối chéo theo chiều ngang (HC)) 9

Bảng 2.1 Cho thấy metric và AWG từ 11 đến 40 13

Bảng 2.4-1 : Mã mầu cho cáp xoăn đôi 24

Bảng 2.4-2 : Mã mầu cho cáp xoắn nhóm 4 24

Bảng 2.4-3: Mã màu cho dây hoặc băng cuốn 25

Bảng 3.2 Suy hao cáp UTP ngang 29

Bảng 3.3 Suy hao cáp UTP đường trục/ NEXT 30

Bảng 3-4 Suy hao do NEXT (xuyên âm đầu gần) của phần cứng kết nối UTP 31

Bảng 3-5 Suy giảm lớn nhất của cỏp sử dụng trong phần kết nối 32

Bảng 3-6 Tùy chọn mã màu 33

Bảng 2.2.Các mô hình tham số trong phương trình 2.2 và 2.5 41

Bảng 2.3 Các tham số 42

Bảng 2.4 Đánh giá các tham số NEXT 54

Bảng 2.5.PSD cho phép 55

Bảng 3.1.Suy hao cáp đồng trục 65

Bảng 3.2.Các tham số của mô hình cáp 65

Bảng 3.3 Đánh giá các tham số sơ cấp của cáp đồng trục 66

Bảng 1.1 Đánh giá chung về các công nghệ truy nhập 8

Bảng 1.2 : So sánh về giá thành các công nghệ 9

Bảng 2.1: Các công nghệ trong họ xDSL 13

Bảng 2.2: Tốc độ khoảng cách các loại VDSL 28

Bảng 1.1: So sánh các giải pháp mạng PON 32

Bảng 7.1: Các tham số của SOFDMA 80

Bảng 7.2: Thương hiệu của các nhà cung cấp thiết bị Wimax 82

Chuẩn mật mã nâng cao

AK Authorization Key Khóa nhận thực

ANSI American National Standards Institute Viện Quốc Gia Mỹ

APON ATM Passive Optical Network Mạng quang thụ động sử dụng ATM

ARQ Automatic Retransmission Request Yêu cầu truyền lại tự động

ASIC Application Specific

Integrated Circuit

Công nghệ sản xuất

vi mạch tích hợp cho từng ứng dụng đặc biệt

ASN Access Service Network Mạng dịch vụ truy

nhập ATM Asynchronuos Transfer

Mode

Phương thức truyền dẫn không đồng bộ ATP Access Termination Point Điểm tham chiếu đầu cuối truy nhập

B

BER Bit Error Ratio Tỉ số tín hiệu trên nhiễu

BPSK Binary Phase shift Keying Khóa chuyển pha nhị phân

B-RAS BroadBand Remote Access

Server

Máy chủ truy nhập băng rộng từ xa

BWA Broadband Wireless Access Truy nhập không

CCI Co-Channel Interference Nhiễu kênh liên kết

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã

mạch CPE Customer Premises

Equipment

Thiết bị truyền thông cá nhân CPS Common Part Sublayer Lớp con phần chung

CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra độ dư vòng

tuần hoàn

CS Convergence Sublayer Lớp con hội tụ

CSMA Carrier Sense Multiple Access Đa truy nhập cảm nhận sóng mang

CSN Connection Service Network Mạng dịch vụ kết nối

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 Frequence Selecton Lựa chọn tần số động

DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc

DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình Host động

số

DSLAM DSL Access Module Khối truy nhập DSL

E

EAP Extensible Authentication Protocol Giao thức nhận thựcmở rộng

EC Echo Cancellation Triệt tiếng vọng

EDCA Enhanced Distributed

Control Access

Truy nhập điều khiển phân tán nâng cao

EDGE Enhanced Data Rates Các tốc độ dữ liệu được nâng cấp

EP PLT ETSI Project Powerline Telecommunication

Dự án về truyền thống sử dụng đường dây điện lực ETSI

European Telecommunications Standards Institute

Viện các chuẩn viễn thông Châu Âu EV-DO Enhanced Version- Data Only Chỉ dữ liệu-phiên bản nâng cao

F

FDD Frequency Division Duplexing Song công phân chia theo tần số

FDM Frequence Division Mutiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số

FEC Forward Error Correction Sửa lỗi trước

FEXT Far-End Crosstalk Xuyên âm đầu xa

FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier

nhanh FSAN Full Service Access Network

Tổ chức điều hành mạng truy nhập dịch

vu đầy đủ 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 Dịch vụ vô tuyến

Service 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 HFC Hybrid Fiber Coaxial Mạng lai cáp quang cáp đồng trục

HSDPA High Speed Downlink

Packet Access

Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao

HSUPA

High Speed Uplink Packet Access

Truy nhập gói đường lên tốc độ cao

I

IDFT Inverse Discrete Fourier

Transform Biến đổi ngược Fourier rời rạcIEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers Viện các kĩ sư điện và điện tử

IFFT Inverse Fast Fourier

Transform Biến đổi fourier ngược nhanhIMT International Mobile Telecommunications Viễn thông di động quốc tế

IP Internet Protocol Giao thức Internet

ISDN Inergrated Service Digital

Network Mạng số các dịch vụtích hợp 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

LPF Low Pass Filter Bộ lọc thông thấp

M

MAC Medium Access Control Điều khiển truy

nhập phương tiện MAN Metropolitan Area

Network

Mạng vùng thành thị

Output đầu ra 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 Giao thức chuyển mạch nhãn đơn giản

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau

NLOS Non Line Of Sight Không tầm nhìn thẳng

NTE Network Termination

Equipment Thiết bị đầu cuối mạng

O

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 đường dây

quang ONU Optical Network Unit Đơn vị mạng quang

P

PAN Personal Area Network Mạng cá nhân

PDA Personal Digital Assistant Hỗ trợ cá nhân dùng

kĩ thuật số PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao

thức PKM Privacy Key Management Quản lí khóa bảo

mật PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng

PMD Physical Medium

Dependent Môi trường vật lí phụ thuộcPMP Point to Multipoint Điểm-đa điểm

PMS Physical Medium Specific Đặc tính môi trườngvật lí

PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động

POTS Plain Old Teliphone Service Dịch vụ truyền thống

PPP Point to Point Protocol Giao thức

điểm-điểm PSD Power Spectral Density Mật độ phổ công

suất PSTN Public Switch Telephone Network

Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng

Q

QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương

QPSK Quadratura Phase Shift Keying Khóa chuyển pha cầu phương

R

RFI Radio Frequency

Interference

Nhiễu tần số vô tuyến

S

SA Security Association Kết hợp bảo mật

SAID Security Association Identifier Nhận dạng kết hợp bảo mật

SAP Service Access Point Điểm truy nhập dịchvụ

SDH Synchronous Digital Hierarchy Hệ thống phân cấp kỉ thuật số đồng bộ

SDSL Single pair DSL Công nghệ DSL sử

dụng một đôi dây

SNR Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu trên

nhiễu SOFDMA Scalable Orthogonal Ghép kênh phân

Multiple Access giao theo tỉ lệ SOHO Small Office Home Office Văn phòng gia đình

văn phòng nhỏ

SONET Synchronous Optical

Network

Chuẩn xác định truyền thông trên cáp quang

SS Subscriber Station Trạm thuê bao

SSCS

Specify ServicesConvergence Sublayer

Lớp con hội tụ các dịch vụ riêng STAR Link Slotted TDMA Aloha Return

Liên kết hướng về Aloha TDMA theo khe

STC Space Time Code Mã không gian thời

gian STM Synchronuos Transfer Mode Trường chuyển

mạch đồng bộ

T

TC Transmission Convergence Lớp hội tụ truyền dẫn

TDD Time Division Duplex theo thời gian Song công phân chia

TDM Time Division Multiplexing theo thời gian Ghép kênh phân chia

TDMA Time Division Multiple

Access

Đa truy nhập phân chia theo mã

TE Termination Equipment Thiết bị đầu cuối

TEK Traffic Encryption Key Khóa mật mã lưu

lượng TLS Transport Layer Security Bảo mật lớp truyền

tải

U

UMTS Universal Mobile Telecommunication System Hệ thống viễn thôngdi động toàn cầu

UMTS UTRA UMTS terrestrial Radio Access Truy nhập vô tuyến trên mặt đất

UNI User Network Interface Giao diện người

dùng mạng UTRAN UMTS terrestrial Radio Access Network

Mạng truy nhập vô tuyến trên mặt đất UMTS

V

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

WEP Wired Equivalent Privacy Bảo mật đương

lượng hữu tuyến Wi-Fi Wireless Fidelity Trung thực vô tuyến

Wimax Worldwide Interoperability for Microwave Access

WLAN Wireless LAN Mạng LAN không dây

X

xDSL Digital Subcriber Line Họ công nghệ DSL

Chương 1: Giới thiệu chung về mạng truy nhập

1.1 Mạng viễn thông

1.1.1 Giới thiệu chung về mạng viễn thông

1.1.1.1 Mạng viễn thông trước NGN

Khái niệm và định nghĩa

Mạng viễn thông là phương tiện truyền đưa thông tin từ đầu phát tới đầu thu Mạng có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ cho khách hàng

Mạng viễn thông bao gồm các thành phần chính: thiết bị chuyển mạch, thiết

bị truyền dẫn, môi trường truyền dẫn và thiết bị đầu cuối, trên hình 1.1 là ví dụ về cấu hình của một mạng viễn thông.

Hình 1.1 : Các thành phần chính của mạng viễn thông

 Thiết bị chuyển mạch gồm có tổng đài nội hạt và tổng đài quá giang Các thuê bao được nối vào tổng đài nội hạt và tổng đài nội hạt được nối vào tổng đài quá giang Nhờ các thiết bị chuyển mạch mà đường truyền dẫn được dùng chung và mạng có thể được sử dụng một cách kinh tế.

 Thiết bị truyền dẫn dùng để nối thiết bị đầu cuối với tổng đài hay giữa các tổng đài để thực hiện việc truyền đưa tín hiệu thông tin Thiết bị truyền dẫn chia làm hai loại: thiết bị truyền dẫn phía thuê bao và thiết

bị truyền dẫn giữa các tổng đài Thiết bị truyền dẫn thuê bao thường là cáp kim loại tuy nhiên trong một số trường hợp có thể là cáp quang

hoặc vô tuyến Thiết bị truyền dẫn giữa các tổng đài thường là cáp quang đôi khi dùng cáp đồng trục, cáp xoán đôi hay viba…

 Môi trường truyền dẫn bao gồm truyền dẫn vô tuyến và truyền dẫn hữu tuyến Truyền dẫn hữu tuyến bao gồm dùng các cáp kim loại, cáp quang … để truyền tín hiệu Truyền dẫn vô tuyến bao gồm viba và vệ tinh.

 Thiết bị đầu cuối cho mạng truyền thông gồm máy điện thoại, máy Fax, máy tính, tổng đài PABX.

Một cách khác có thể định nghĩa mạng viễn thông là một hệ thống gồm các nút chuyển mạch được nối với nhau bằng các đường truyền dẫn Nút được phân thành nhiều cấp và kết hợp với các đường truyền dẫn tạo thành các cấp mạng khác nhau, trên hình 1.2 là một ví dụ khác về mạng viễn thông.

Đặc điểm

Các mạng viễn thông hiện tại có đặc điểm chung là tồn tại một cách riêng lẻ, ứng với mỗi loại dịch vụ thông tin lại có ít nhất một loại mạng viễn thông riêng biệt

để phục vụ dịch vụ đó

Hiện tại có một số mạng truyền thống đang được khai thác như: mạng Telex, mạng điện thoại công cộng POTS, mạng truyền hình, mạng truyền số liệu, trong phạm vi cơ quan tổ chức hay văn phòng thì có mạng cục bộ LAN… Mỗi mạng được thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không thể sử dụng cho các mục đích khác.

Một số mạng điển hình đang khai thác :

 PSTN là mạng chuyển mạch thoại công cộng PSTN phục vụ thoại bao gồm các tổng đài tương ứng với từng cấp Hiện mạng này đang được nâng cấp ở các tổng đài trung tâm cũng như phía đầu cuối khách hàng … để có thể khai thác thêm một số dịch vụ giá trị gia tăng trên mạng này Đây là một mạng rất phức tạp, rất cũ và rất rộng nhưng đóng vai trò rất lớn trong viễn thông.

 ISDN là mạng số tích hợp dịch vụ ISDN cung cấp nhiều loại ứng dụng thoại

và phi thoại trong cùng một mạng Nó có nhiều cấu hình khác nhau tuỳ thuộc vào hiện trạng mạng viễn thông từng nơi ISDN cung cấp nhiều kiểu kết nối với các tốc độ đáp ứng khác nhau do vậy có thể triển khai thêm một số dịch

vụ mới so với PSTN tuy nhiên mạng này cũng không đủ khả năng thích ứng với sự phát triển của các loại hình dịch vụ ngày nay.

 Mạng di động GSM (Glabol System For Mobile Telecom) là mạng cung cấp dịch vụ thoại như PSTN nhưng thông qua đường truy nhập vô tuyến Mạng này chuyển mạch dựa trên công nghệ ghép kênh theo thời gian và công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số.

Hiện nay các nhà cung cấp dịch vụ thu được lợi nhuận phần lớn từ các dịch

vụ như Leased Line, Frame relay, ATM và các dịch vụ kết nối cơ bản Tuy nhiên trong tương lai sẽ khác, lợi nhuận từ các dịch vụ trên sẽ giảm và đòi hỏi các nhà cung cấp dịch vụ phải tìm ra các dịch vụ mới để khai thác và đảm bảo lợi nhuận Trên con đường đó thì việc khai thác các dịch vụ dựa trên IP là một hướng đi đúng đắn và đã chứng tỏ rõ sự phù hợp qua một số dịch vụ mới được khai thác như dịch

vụ mạng riêng ảo VPN…

1.1.2 Xu hướng phát triển của mạng viễn thông

1.1.3 Vai trò và vị trí của mạng truy nhập trong mạng viễn thông.

1.2 Mạng truy nhập

1.1.1 Khái niệm và định nghĩa

1.1.2 Sự phát triển của mạng truy nhập và công trình ngoại vi

1.3 Công nghệ truy nhập

1.1.3 Phân loại

1.1.4 Hiện trạng và hướng phát triển

Chương 2: Công trình ngoại vi CTNV

2.1 Giới thiệu chung

1.1.5 Khái niệm và phân loại công trình ngoại vi

Theo quy phạm xây dựng mạng ngoại vi ( công trình ngoại vi) là phần của mạng lướiviễn thông chủ yếu nằm bên ngoài nhà trạm viễn thông, bao gồm tất cả các loại hệ thốngcáp thông tin sợi đồng, sợi quang được lắp đặt theo các phương thức treo, chôn trực tiếp,

đi ngầm trong cống bể, thả sông, thả biển và các hệ thống hỗ trợ bảo vệ Chi tiết về cácthành phần cấu thành nên công trình ngoại vi được miêu tả trong hình vẽ 2.1

Hình 2.1: Cấu trúc mạng ngoại vi ( công trình ngoại vi)Tuy nhiên hiện nay cùng với sự phát triển của mạng viễn thông mạng phía khách hàngcàng ngày trở nên phức tạp Trên hình vẽ 3.2 là một ví dụ điển hình của một mạng nhàkhách hàng với đa dạng những kết nối từ vô tuyến đến hữu tuyến, từ cáp đồng đến cápquang Do vậy khi xét đến công trình ngoại vi theo nghĩa rộng nó sẽ bao gồm những

Phßng hÇm c¸p HÇm c¸p

Tñ c¸p ONU

FTTC ONU

FTTH ONU

FTTO

ADSL ADSL

Khu chung c Khu chung c

phương tiện truyền dẫn thông tin và những công trình hỗ trợ bảo vệ để truyền dẫn thôngtin từ mạng của nhà cung cấp đến người dùng.

Hình 3.2 : Mạng thông tin trong công trình của khách hàng

1.1.6 Cấu trúc và các thành phần cấu thành công trình ngoại vi

Với quan điểm về công trình ngoại vi bao gồm công trình của nhà cung cấp dịch vụ vàcông trình của khách hàng thì thành phần chính của công trình ngoại vi sẽ bao gồm cápthông tin, hệ thống nâng đỡ bảo vệ, hệ thống chống sét vv

Phân loại theo mục đích sử dụng:

o Công trình đường dây thuê bao

o Công trình đường dây thuê bao là một công trình mà nhờ đó thuê bao và phươngtiện điện thoại công cộng và thiết bị PBX được kết nối với thiết bị của tổng đàitrung tâm

o Công trình cáp trung kế là công trình kết nối các tổng đài trung tâm với nhautrong một vùng nhiều tổng đài Hiện nay cáp quang thường được sử dụng làm

đường truyền dẫn trung kế liên đài và hệ thống cáp quang này cũng được thicông, triển khai trên hệ thống công trình ngoại vi

o Công trình đường dây đường dài là công trình kết nối các tổng đài đường dàivới nhau Trước đây, thông thường các loại cáp đồng trục và các loại cáp cáchđiện bằng DEF được sử dụng làm cáp đường dài

Phân loại theo lắp đặt

o Công trình đường dây trên không (dây treo): Mặc dù đường dây truyền dẫn trênkhông có những nhược điểm cơ bản là bị ảnh hưởng của môi trường tự nhiên vànhân tạo, nó vẫn được sử dụng một cách rộng rãi Sở dĩ như vậy là vì các côngtrình trên không thường rất kinh tế so với công trình ngầm

o Các công trình ngầm: Khi cáp ngầm được chôn sâu dưới lòng đất trên 01 mét thìchống được sự phá hoại của thiên nhiên và nhân tạo Tuy nhiên chi phí xâydựng đắt hơn vài ba lần chí phí công trình trên cao

o Các công trình đường dây dưới nước : Các dây cáp được đặt dưới đáy hồ hoặcdưới đáy sông rộng gọi là cáp dưới nước Các cáp được đặt dưới đáy biển đượcgọi là cáp biển Cáp dưới nước và cáp biển có lớp vỏ bọc kim loại được thiết kếmột cách đặc biệt

Phân loại theo thẩm quyền quản lý :

Hộp cáp

Là nơi kết cuối của một cáp thường có dung lượng từ 50 đôi trở xuống là nơi tiếp cậngần thuê bao nhất

Cống cáp

Cống cáp là hệ thống dẫn cáp, Trước đây thường dùng cống xi măng loại 2 lổ hoặc 4 lổ

có chiều dài 1m Loại này có hệ số ma sát lớn gây khó khăn cho thi công, nhưng quantrọng là thiết bị biến dạng do chuyển động của đất Nước dễ thâm nhập là giảm tuổi thọcủa cáp nhất là nước thải công nghiệp Mặt khác đường cống xây dựng theo độ dốc thoátnước xuống bể nên gây khó khăn cho việc thi công nhất là kéo cáp

Bể cáp

Cứ cách một khoảng người ta bố trí một bể cáp, bể cáp thường xây hình chữ nhật, đáy

bê tông và nắp là một tấm bê tông 2 đan, 3 đan, 4 đan Ngoài ra người ta cũng có thể bốtrí bể cáp ở các điểm phân chia cáp Bể cáp là nơi nối cáp (măng sông), là nơi luồn ghikéo hổ trợ cáp khi thi công Khoảng cách bể trung bình là 180m, lớn nhất là 320m.Nhưng ở Việt Nam thường chỉ lớn hơn hoặc nhỏ hơn 50m nên gây tốn kém cho côngtrình Để tránh khỏi ảnh hưởng đến các dịch vụ khác bể thường đặt ở hè cùng lắm là ởđường đi Thông thường bể cáp có 02 loại sau:

Trong đó :

1 Xây dựng đầu vào hay thiết bị đầu vào (EF)

2 Phòng thiết bị (ER)

3 Cáp đường trục

4 Buồng nhỏ viễn thông (TC)

5 Đặt cáp theo chiều ngang

6 Khu làm việc (WA)

Xây dựng đầu vào hay thiết bị đầu vào

Khu vực xây dựng các thiết bị đầu vào cung cấp điểm mà tại đó cáp bên ngoài giao tiếpvới cáp đường trục bên trong tòa nhà Các yêu cầu vật lý của giao diện mạng này đượcđịnh nghĩa trong chuẩn EIA/TIA-569 (TIA/EIA-T568-A)

Phòng thiết bị

Các khía cạnh của việc thiết kế phòng thiết bị được quy định trong chuẩn

EIA/TIA-569 Phòng thiết bị thường dùng để chứa thiết bị phức tạp hơn trong buồng nhỏ viễnthông Bất kì hay tất cả các chức năng của buồng nhỏ viễn thông có thể được cung cấpbởi phòng thiết bị

Cáp đường trục

Cáp đường trục cho chuẩn TIA/EIA-T568-A cung cấp kết nối giữa các buồng nhỏ viễnthông, phòng thiết bị và các thiết bị đầu vào, như chỉ ra trong hình 3-2 Nó bao gồm cápđường trục, các điểm kết nối chéo trung gian và chính, các kết cuối cơ khí và dây phíchhay jumper được sử dụng cho kết nối chéo đường trục tới đường trục Đường trục nàycũng mở rộng ra giữa các tòa nhà trong cùng một khu vực bao gồm:

o Kết nối theo chiều thẳng đứng giữa các tầng (các ván đứng)

o Cáp giữa phòng thiết bị và các thiết bị đầu vào cáp trong tòa nhà

o Cáp giữa các tòa nhà (liên tòa nhà)

Khoảng cách giữa các đường trục là phụ thuộc vào từng ứng dụng, như biểu diễn trongbảng 3-1 Khoảng cách cực đại được quy định trong bảng 3-1 là dựa trên việc truyền dẫnthoại cho UTP và truyền dẫn dữ liệu cho STP và sợi quang Khoảng cách 90 mét cho STP

áp dụng cho các ứng dụng có băng tần phổ là từ 20 MHz đến 300 MHz Khoảng cách 90mét cũng được áp dụng cho UTP tại các băng tần phổ là từ 5MHz tới 16 MHz cho cáploại 3, từ 10 MHz tới 20 MHz cho cáp loại 4 và từ 20 MHz tới 100 MHz cho cáp loại 5

Bảng 3-1 Các loại cáp đường trục và khoảng cách (từ điểm kết nối chéo chính (MC) đến

điểm kết nối chéo theo chiều ngang (HC))

Các loại cáp được sử dụng Khoảng cách đường trục cực đại

Các ứng dụng với dây đồng UTP 100 Ohm

băng tần < 5 MHz (24 hoặc 22 AWG)

800 mét (2625 feet) với truyền thoạiSTP 150 Ohm 90 mét (295 feet) với truyền dữ liệu

Sợi quang đa mode 62.5/125 µm 2,000 mét (6560 feet)

Sợi quang đơn mode 8.3/125 µm 3,000 mét (9840 feet)

Các hệ thống truyền dữ liệu tốc độ thấp như IBM 3270, IBM System 36, IBM System

38, AS 400 và không đồng bộ (RS232, 422, 423…) có thể hoạt động trên cáp UTP (haySTP) với khoảng cách dài hơn đáng kể, điển hình là từ vài trăm feet đến trên 1,000 feet.Khoảng cách thực sự phụ thuộc vào kiếu hệ thống, tốc độ dữ liệu và các đặc tính của nhàsản xuất cho hệ điện tử của hệ thống và các thành phần liên quan được sử dụng (bộchuyển đổi cân bằng/không cân bằng, bộ điều hợp, điều khiển đường dây…) Các thiết bịphân phối hiện đại hiện nay thường bao gồm kết hợp cả cáp đồng và cáp sợi quang trênđường trục

Buồng nhỏ viễn thông

Buồng nhỏ viễn thông thường có những đặc điểm sau:

o Buồng nhỏ nên được thiết kế và trang bị theo chuẩn ANSI/EIA/TIA-569-A

o Nên tránh gây sức ép lên cáp do uốn chặt, cột cáp và căng cáp nhờ quản lý cáptheo đúng thiết kế

o Cáp và dây buộc sử dụng cho các kết nối thiết bị tích cực nằm ngoài phạm vicủa chuẩn này (tổng chiều dài cho phép cho dây phích và cáp thiết bị trên cả haiđầu của mỗi liên kết là 10 mét)

o Chỉ nên sử dụng phần cứng kết nối tương thích với chuẩn

o Các kết nối với thiết bị tại điểm nối chéo có thể được tạo ra dưới dạng các liênkết hay kết nối chéo, như biểu diễn trong hình 3.2 Các kết nối chéo được sửdụng cho kết nối giữa các phân hệ cáp và cho kết nối tới thiết bị có connector đacổng Các liên kết được sử dụng cho kết nối với thiết bị có connector một cổng

Hình 3.2: Các điểm nối chéo trong tủ cáp viễn thôngTrong đó, điểm nối chéo (hay điểm phân phối) là một thiết bị mà ở đó kết nối chéo làmột hệ thống kết nối Các kết nối chéo được sử dụng điển hình nhằm cung cấp phươngtiện cấu hình các kết nối cổng riêng lẻ giữa cáp và thiết bị có đầu ra đa cổng (connector

25 đôi) Các liên kết có thể được sử dụng với thiết bị có các cổng đầu ra riêng rẽ Mộtthiết bị kết nối chéo có thể chứa các liên kết, các điểm nối chéo hay cả hai

Đặt cáp theo chiều ngang.

Hệ thống cáp theo chiều ngang (xem hình 3-6) cho chuẩn TIA/EIA-T568-A mở rộng

từ đầu ra viễn thông trong khu làm việc (hay trạm làm việc) tới điểm nối chéo nằm ngangtrong buồng nhỏ viễn thông (xem hình 3-8), một connector tại điểm hợp nhất tùy chọnhay điểm chuyển tiếp, cáp nằm ngang và các kết cuối cơ khí và dây phích (hay jumper)bao gồm điểm nối chéo nằm ngang

Hình 3-4 Hệ thống cáp nằm ngang (A) Thiết bị nhà thuê bao; (B) Dây thiết bị HC; (C)Dây phích/jumper điểm nối chéo sử dụng trong HC, bao gồm cáp/dây thiết bị, không nêndài quá 6 mét (20 feet); (D) Cáp nằm ngang tổng chiều dài cực đại là 90 mét (295 feet);(E) TP hoặc CP (tùy chọn); (F) Đầu ra./connector viễn thông (TO); và (G) Dây thiết bị

Cho phép được dùng các dây thiết bị WA có độ dài 3m (9.8 ft.)

Cho phép chiều dài của jumper điểm nối chéo/dây phích kết hợp với dây/cáp thiết bịtrong điểm nối chéo ngang HC, bao gồm dây thiết bị WA Trong ISO/IEC 11801, phần tửcáp tương đương với điểm nối chéo ngang (HC) được gọi là điểm phân phối tại tầng(FD)

Ba loại phương tiện sau đây được lựa chọn cho cáp nhánh, mỗi loại có thể kéo dài tớikhoảng cách lớn nhất là 90 mét, như được trình bày trong hình 3.8:

o Cáp 4 đôi UTP 100 Ω ( 24 ống dẫn đặc AWG )

o Cáp quang 2 sợi 62.5/125 µm.

Ngoài ra, hai loại cáp nhánh khác được ISO/IEC 11801 cho phép sử dụng là cáp xoắn

120 Ω và cáp quang đa mode 50/125 µm

Hình 3.6 Cổng truyền tin

Khu vực làm việc

Phần khu vực làm việc kéo dài từ đầu ra viễn thông tới thiết bị trạm được trình bàytrong hình 3.9 Nói cách khác, đầu ra viễn thông đóng vai trò như một giao diện của khuvực làm việc với hệ thống cáp Thiết bị khu vực làm việc và cáp được sử dụng để kết nốitới đầu ra viễn thông thì nằm ngoài phạm vi của chuẩn 568-A and ISO/IEC 11801, nhưngđược mong chờ sẽ được quy định trong phiên bản tiếp theo của chuẩn này Việc đi dâytrong khu làm việc được thiết kế để kết nối tương đối đơn giản nhằm có thể quản lý mộtcách dễ dàng việc di chuyển, thêm bớt và thay đổi Thành phần khu vực làm việc baogồm:

o Thiết bị trạm: máy tính, đầu cuối dữ liệu, điện thoại…v.v Dây thiết bị được coi

là có cùng hiệu năng như là dây phích cùng loại và kiểu

Đôi 2 Đôi 1 Đôi 4 Đôi 3

Đôi3 Đôi 1 Đôi 4 Đôi 2

4 đôi UMP 100 Ω cho thoại.

4 đôi UMP 100 Ω

2 đôi STP 150 Ω hoặc sợi 62,5/125 mm cho dữ liệu.

o Cáp nối: cáp modul, cáp thích ứng PC, jumper sợi…v.v Khi sử dụng, các bộthích ứng được coi là tương thích với khả năng truyền của thiết bị mà chúng kếtnối.

o Bộ thích ứng: bộ chuyển đổi phải được đặt bên ngoài đầu ra viễn thông (Ngườicài đặt mạng muốn chuyển đổi từ cáp đồng trục thành cáp xoắn đôi cho một loạicáp nào đó có thể thực hiện bằng cách cài đặt bộ biến đổi balun Mỗi đầu củaloại cáp xoắn đôi đề phải có một balun)

o Chiều dài của cáp nhánh được quy định với giả sử rằng một cáp dài nhất là 3m )được sử dụng cho dây thiết bị trong khu vực làm việc

Hình 3.7 Khu vực làm việc

Để thiết lập khoảng cách kết nối theo chiều ngang lớn nhất, cáp nối (hoặc dây nhảyvà/hoặc thiết bị) kết hợp với cáp thiết bị trong khu vực làm việc và buồng nhỏ viễn thôngđược phép có khoảng cách lớn nhất là 10m

Mục đích của chuẩn ANSI TIA/EIA-T568-A cũng là để định nghĩa cho đặc tính hiệunăng của phương tiện và phần cứng kết nối

2.2 Cáp đồng xoắn và môi trường truyền dẫn

Các cáp đồng xoắn bao gồm các sợi đồng có đường kính nhỏ mà thông thường là nhỏhơn 0.1 inch cho thoại.Bên trong lớp nhựa plastic bọc bên ngoài, các sợi đồng được cách

ly một riêng rẽ trong từng cặp Hai sợi được quấn chặt với nhau gần như cùng một môitrường vật lý.Bởi vậy, sự phát xạ sóng vô tuyến và tạp âm được thu nhỏ khi tín hiệu khácnhau được truyền qua cáp đồng xoắn đôi Hơn nữa mỗi cặp cáp đồng xoắn có một gócxoắn riêng để tói giản sự xuyên âm giữa các cặp khác nhau.Chất liệu của vật liệu cách ly,

độ căng và độ chính xác của cáp xoắn, và đường kính của sợi đồng quyết định chất lượngtruyền dẫn của cáp đồng xoắn.Kích cỡ của sợi đồng thông thường được đo trong AWG,những kích thước phổ thông cho cáp xoắn là 19, 22, 24 và 26 AWG

Bảng 2.1 Cho thấy metric và AWG từ 11 đến 40

11 90.741 2.3048 21 28.462 0.7229 31 8.9276 0.2268

12 80.807 2.0525 22 25.346 0.6438 32 7.9503 0.2019

đã được sử dụng trong nối dây văn phòng để kết nối các computer qua 10BaseT hoặc 100BaseTX Ethernet Những kiểu cáp đồng được sử dụng trong văn phòng là Category 5 vàCategory 3.Những đặc tính truyền dẫn của cáp Category 5 tốt hơn so với cáp Category 3còn cáp đồng xoắn Category 4 có chất lượng truyền dẫn nằm giữa hai loại trên.

Chất lượng truyền dẫn của cáp đồng xoắn nói chung được định nghĩa bởi sự suy hao tạitần số 10MHz Tại tần số đó thì sự suy hao cần phải nhỏ hơn 98,72 hoặc 65dB/Km chocác loại Category 3, 4 và 5 tương ứng Các cặp cáp này thường có thể có 4 hoặc 24 đôidây xoắn trong lớp vỏ plastic.Cáp Category 3 có 24 sợi đồng tiêu chuẩn, trong khi cápCategory 4 và Category 5 có thể được làm với 22 hoặc 24 sợi đồng tiêu chuẩn Một lầnnữa chất lượng của cáp đồng xoắn không phụ thuộc vào kích thước sợi đồng bên trong.Một Quad của cáp gồm bốn sợi xoắn với nhau không có cặp nào riêng rẻ.Chúng có bahoặc sáu cặp cáp cùng xoắn lại với nhau hoặc để thẳng.Quad của cáp thông thường baogồm 22 sợi đồng AWG trong khi cáp thẳng thường được làm với 26 sợi đồng AWG.Mộtkhi chất lượng truyền dẫn của cáp đồng xoắn thay đổi phụ thuộc vào kích cỡ sợi cũng nhưquá trình sản xuất, sự thực thi của cáp đồng xoắn chỉ có thể định nghĩa chính xác bởi cáctham số điện chính dưới dạng trở kháng, điện cảm và điện dung trên một đơn vị độ dài.Một định nghĩa như vậy không được xem xét như một tiêu chuẩn sản xuất nhưng là một

mô hình tham khảo công nghiệp Các mô hình cáp đồng xoắn định nghĩa bởi các tham sốđiện chính cho mục đích mô phỏng computer dẫn tới định nghĩa các hệ thống truyềnthông băng rộng tiên tiến như DSL và Ethernet

Các tham số điện của cáp đồng cụ thể có thể là một sự khác biệt nhỏ từ những mô hìnhtham khảo do nhiệt độ, qui trình đo và nhà sản xuất.Tuy nhiên, sự thực hiện truyền dẫnchung của mô hình tham khảo có thể được duy trì nếu sự khác nhau được giữ tối thiểu.Như chúng ta đã phân loại ở phần trên cáp thông tin được cấu thành từ cáp đồng xoắn

có thể được phân ra làm hai chủng loại lớn:

o Cáp của nhà cung cấp dịch vụ

o Cáp của công trình nhà khách hàng

2.2.1 Cáp trong công trình của nhà cung cấp dịch vụ

Xét trên một tuyến cáp từ nhà cung cấp dịch vụ đến thuê bao người ta chi ra làm cápchính, cáp mạng, cáp phụ và cáp thuê bao

Cáp chính là cáp được kết nối từ giá đấu dây MDF của tổng đài đến nhà cáp hoặc tủcáp cáp chính có dung lượng lớn từ 400 đến 2400 đôi Nó không phải là cáp gia cảm vàthường được đặt trong cống từ tổng đài đi ra Đường kính cáp 0, 4 mm cho khu vựcthành phố, còn ở nông thôn thường cự ly xa nên đường kính là 0,63mm hoặc 0,65mm.Cáp được chôn sâu 0,6m khoảng cách tới các dịch vụ ngầm như ống nước, cống nước, tối thiểu là 0, 1m riêng đối với cáp điện lực là 0,5 m Các đôi dây cần tách ở các trạmtrung gian cần phải tách theo nhóm hoặc đa nhóm (100x2) Kéo cáp phải đáp ứng nhucầu ít nhất 2- 5 năm

Cáp mạng là cáp được kết nối từ nhà cáp đến tủ cáp, cáp này thường có dung lượng từ

100 đến 1000 đôi Trong thành phố đường kính cáp là 0, 4 mm ở khu vực nông thônđường kính là 0, 63 mm hoặc 0, 65mm

Cáp phụ và cáp thuê bao: Được kết nối từ tủ cáp đến hộp cáp hoặc từ hộp cáp đến cáchộp cáp nhỏ hơn, cáp này có dung lượng nhỏ từ 10 đến 50 đôi Trong thành phố đườngkính là 0, 4 mm, ở khu vực nông thôn đường kính là 0, 63mm hoặc 0, 65mm

Ngoài ra người ta còn phân loại cáp Người ta phân ra thành các loại cáp dựa trênnhững tiêu chí sau:

o Căn cứ vào phạm vi sử dụng : Cáp nội hạt, Cáp đường dài

o Căn cứ theo cách lắp đặt :

- Cáp treo : Cáp được treo trên cột

- Cáp cống : Cáp được kéo trong cống

- Cáp chôn : Cáp được chôn trực tiếp

- Cáp thả nước : Cáp thả dưới nước qua sông hay qua biển

o Căn cứ vào cách xoắn dây trong cáp

- Cáp xoắn đôi : Có hai sợi xoắn lại với nhau

- Cáp xoắn nhóm đôi kép Hai đôi xoắn riêng rồi lại xoắn với nhau

- Cáp xoắn nhóm bốn hình sao : Bốn Sợi dây xoắn lại với nhau

- Cáp xoắn bốn kép :Bốn nhóm đôi xoẵn với nhau

- Xoắn chùm tập hợp từ 5 đến 10 nhóm xoắn laị với nhau

- Xoắn lớp tập hợp : Các nhóm theo từng lớp rồi xoắn lại tạo thành lớp

o Căn cứ vào các chất cách điện của ruột

Cách điện

Gia cườngMặt cắt ngang của cáp

Tuỳ theo loại cáp mà vỏ ngoài có thể có nhiều lớp chóng ẩm hoặc gia cường Cấu trúccáp gồm 3 phần chính:

o Dây dẫn

o Chất cách điện

o Chất chóng ẩm, bao che và gia cường

Dây dẫn

Nhiệm vụ : Để truyền đưa tín hiệu

Yêu cầu kỹ thuật :

o Để truyền đưa tín hiệu nên đòi hỏi suy hao tín hiệu phải nhỏ

o Tổn hao với năng lượng truyền dẫn nhỏ

o Thi công hàn nối phải dễ dàng tiện lợi

o Giá thành phải rẻ

o Sợi dây phải có độ bền cơ học cao có khả năng chịu lực kéo và uốn không bị ănmòn hoá học Trong các loại kim loại, kim loại có điện trở nhỏ là vàng, bạc,đồng Thì trong viễn thông người ta chọn đồng làm dây dẫn vì nó có các ưuđiểm sau :mềm, dễ hàn nối và giá thành rẻ hơn

Cấu tạo dây dẫn của cáp kim loại

Dùng đồng nguyên chất : Có hệ số dãn nở về nhiệt nhỏ, điện trở suất nhỏ

Hình thức : Dạng tròn (hay được dùng nhiều nhất)

Gồm nhiều sợi nhỏ xoắn lại với nhau tăng thêm độ bền cơ học và giảm điện trở

Gồm một sợi lớn và nhiều sợi nhỏ xoắn lại với nhau tạo thành một sợi (dùng trong cápthả nước)

Cấu trúc dây tuỳ theo yêu cầu sử dụng và thường có các loại sau:

Hình 2.4 – 2 : Cấu trúc sợi dây dẫnDây dẫn đặc và tròn: Bao gồm 7, 12, 19 sợi nhỏ bện lại với nhau – Loại này sử dụng ởnhững nơi cần có độ bền cơ học cao vì nó mềm và chịu được lực kéo cao hơn dây cóđường kính tương đương Dây gồm một sợi to ở giữa và các sợi nhỏ quấn quanh loại nàythường thấy ở cáp thả biển

Dây lưỡng kim dây này chịu lực kéo hơn cả (vì trong sắt ngoài đồng)

Ngày ngay cáp kim loại chỉ sử dụng ở mạng nội hạt vì vậy thường dùng loại dây dẫnđặc và tròn

Yêu cầu đường kính dây phải tròn đều Đường kính dây dẫn trước đây có nhiều loạiphạm vi ứng dụng rộng rãi ngày nay chỉ có mấy loại chính như: 0, 4 ;0, 5; 0, 65; 0, 63 0,9;1, 2 hoặc 1, 27mm

Chất cách điện

Tác dụng của chất cách điện:

o Giúp cho sợi dây được cách điện với nhau, các mạch điện được cách điện vớinhau, và được cách điện với môi trường bên ngoài

o Truyền đưa băng tần rộng tăng số kênh thông tin

o Cự ly thông tin được kéo dài

o Quyết định giá thành của cáp

o Đối với cáp đồng trục nó giữ ổn định cho dây dẫn ngoài và cố định được vị trí Yêu cầu kỹ thuật

o Điện áp đánh thủng các chất cách điện phải rất lớn (điện áp đánh thủng là điện

áp mà chất cách điện có thể chịu đựng được mà không bị phá huỷ) Nếu vượtqua điện áp đó thì chất cách điện sẻ mất tác dụng cách điện

o Góc tổn hao phải nhỏ:Biểu thị sự phân cực của các phần tử lưỡng cực của châtđiện môi dưới tác dụng của môi trường bên ngoài, mong muốn góc tổn hao càngnhỏ càng tốt

Vật liệu cấu tạo

o Bao gồm : Giấy, không khí, nhựa hoá học, dầu hoá học, hiện nay người takhông dùng vật liệu là giấy và không khí nữa mà thường dùng nhựa hoá học vàdầu hoá học

o Nhựa hoá học : Thường dùng Poliêtylen hoặc dùng polyclovinyn là những nhựa

có khả năng chóng ẩm tốt, không bị a xít và kiềm phá huỷ, có độ cách điện cao,chịu được điện áp xuyên thủng lớn

o Dầu hoá học : Dùng loại dầu Telly có khả năng chóng được côn trùng xâmnhập, đảm bảo các dây dẫn trông cáp, giảm được lực ma sát trong quá trình vậnchuyển và thi công, tăng độ giữa ruột cáp và vỏ cáp

Thường được dùng băng nhựa cuốn quanh các nhóm dây, các chùm dây

Lớp vỏ này có tác dụng

o Ngăn cách lõi cáp với môi trường bên ngoài tránh được ảnh hưởng cuả thời tiết

và nhiệt độ

o Chống được xuyên nhiễu

o Chống được ăn mòn hoá học, cơ học, điện học

ăn mòn điện học khắc phục bằng cách bao bên ngoài một lớp nhựa

o Vỏ nhựa với ưu điểm là nhẹ, mềm dẻo dễ uốn, nguyên liệu dồi dào chóng ẩmtốt dễ hàn nối, chóng được ăn mòn hoá học, không bị axit, kiềm ăn mòn Nhượcđiểm chủ yếu của loại vỏ này là lâu ngày dễ bị lão hóa, mềm ra ở nhiệt độ cao,cứng lại ở nhiệt độ thấp, làm nứt vỏ cáp và giòn dễ gãy Để khắc phụ nhượcđiểm này người ta thường bố trí một lớp kim loại mỏng ở bên dưới lớp vỏ nhựa

có thể nhôm hay mạ sắt

Bằng nhựa PVC

Nhóm dây,chùm dây

Hiện nay người ta sử dụng chủ yếu là vỏ cáp nhựa còn các loại vỏ khác bọc bên ngoàichỉ để gia cường thêm cho lớp vỏ nhựa bền vững

Lớp gia cường

Lớp gia cường này có tác dụng tăng thêm cường độ cơ học cho cáp, tuỳ theo điềukiện lắp đặt trên địa hình khác nhau mà khi chế tạo cáp người ta bố trí ở lớp bên vỏ bênngoài vỏ có lớp băng băng nhựa cách điện Sau đó đến lớp bao đay tẩm dầu hoặc hắc ín(nhựa đường) bên ngoài quấn 1 lớp gia cường bằng sắt

Bên ngoài lớp gia cường này lại quấn một lớp bao đay tẩm đầu hay hắc ính để bảo vệlớp gia cường khỏi bị ăn mòn do điện học và hoá học

Nhờ lớp gia cường này mà ta có thể chôn cáp qua đường, qua đường sắt, cáp thả sông,cáp thả biển

Thông thường có một số loại gia cường như

o Loại gia cường có đai sắt là dùng để chôn trực tiếp

o Loại gia cường là các loại sắt dẹt để chôn qua đường sắt

o Loại gia cường là Sợi sắt tròn

Các loại cáp gia cường hiện nay không dùng do giá thành cao, thay vào đó người tadùng ống nhựa cho cáp chui qua

2.2.1.2 Sắp xếp bó dây trong ruột cáp

Quy luật sắp xếp bó dây trong ruột cáp hay gọi cấu trúc ruột cáp phải có quy luật đểđảm bảo:

o Giảm được tiết diện của mặt cắt của cáp, tiết kiệm được nguyên vật liệu

o Dễ dàng nhận biết được thứ tự các đôi dây, tránh nhầm lẫn khi nối

o Hạn chế được tới mức thấp nhất ảnh hưởng của trường điện từ giữa đôi dây nàyvới đôi dây khác

Các hình thức xoắn dây bao gồm :

o Xoắn đôi : Xoắn nhóm đôi có tác dụng chống xuyên âm giữa các nhóm đôi ởtrong cáp và chống xuyên âm giữa các mạch theo tính toán

o Xoắn nhóm bốn hình sao: Đem bốn sợi đã bọc chât cách điện đặt chúng ở vị tríđối xứng và xoắn lại với nhau Xoắn nhóm 4 có tác dụng chống xuyên âm giữacác nhóm bốn với nhau còn bản thân giữa hai mạch trong nhóm bốn chóngxuyên âm lẫn nhau là do đặt dây ở vị trí đối xứng, đã tạo nên cách điện dungbằng nhau do đó dòng xuyên âm giữa chúng khi chạy về đầu thu có biên độbằng nhau và ngược chiều nhau nên chúng tự triệt tiêu lẫn nhau

o Ngoài ra còn có loại xoắn nhóm đôi kép và xoán nhóm 4 hình sao kép

o Xoắn chùm (một đơn vị) : Xoắn chùm là tập hợp từ 5 đến 25 nhóm xoắn lại tạothành một chùm người ta gọi là một đơn vị có thể tập hợp 50 nhóm tạo thànhmột chùm.

o Xoắn lớp : (Xoắn tầng) tập hợp các dây dẫn cách điện với nhau tạo thành mộtlớp và xoắn lại với nhau Các lớp gần nhau thì xoắn lại ngược chiều nhau Xoắnlớp có tác dụng chóng xuyên âm giữa các lớp với nhau tạo nên cấu trúc lõi cáp

Nhóm dây

Các sợi dây liên kết với nhau theo từng nhóm rồi xoắn lại với nhau theo hình thức xoắn

ốc, mỗi nhóm xoắn theo một bước sóng nhất định Thông thường có 2 loại xoắn dây:

o Xoắn đôi: là 2 dây thuộc mạch tạo thành nhóm gọi là nhóm đôi xoắn lại vớinhau theo bước xoắn < 300mm Ngày nay chúng ta thường sử dụng loại xoắnnhóm đôi với bước xoắn trên dưới 100

o Xoắn nhóm 4 hình sao: để giảm ảnh hưởng giữa 2 mạch dây, người ta cấu thànhnhóm 4 dây của 2 mạch, 4 dây này được sắp xếp ở 4 góc của hình vuông vàxoắn lại với nhau với bước xoắn 150÷ 300mm

Quy định 2 dây nằm trên đường chéo hình vuông thuộc 1 mạch

Xoắn và độ dài đoạn cân bằng

Xét 2 mạch điện đi cạnh nhau 1 mạch không dấu chéo và 1 mạch dấu chéo, ta thấy ảnhhưởng qua lại không còn

Hình 2.4-4 Hiệu quả của xoắn

Do đấu chéo 2 dây ở giữa nên dòng xuyên ở 2 đoạn bằng nhau nhưng ngược chiều nêntriệt tiêu

Ở cáp tiến hành xoắn tác dụng giống như đảo dây ở dây trần Kể từ điểm khởi đầu tớiđiểm kết thúc gọi là bước xoắn Để có hiệu quả khi xoắn thì mỗi nhóm dây được xoắntheo một bước xoắn khác nhau

Hình 2.4-4: Cấu tạo bước xoắnGọi h1 là bước xoắn của nhóm 1

h2 là bước xoắn của nhóm 2

D là ước số chung lớn nhất của h1 và h2

Bước xoắn