KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VDSL CHƯƠNG 3 potx

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG MẠNG Đề tài: KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VDSL CHƯƠNG III KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ VDSL TRONG MẠNG TRUY NHẬP 3.1 Các vấn đề còn tồn tại trong việc phát triển kỷ

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG MẠNG

Đề tài:

KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÔNG

NGHỆ VDSL CHƯƠNG III KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA CÔNG

NGHỆ VDSL TRONG MẠNG TRUY NHẬP

3.1 Các vấn đề còn tồn tại trong việc phát triển kỷ thuật VDSL

 Mã đường

Một trong những khó khăn hiện nay của kĩ thuật VDSL đó là chưa có chuẩn qui định cơ chế mã hoá và phương pháp báo hiệu nên hai phương pháp điều chế đơn sóng mang và đa sóng mang đều đang được nghiên cứu sử dụng Trong nhóm đơn sóng mang mã CAP vượt trội hơn hẳn so với mã SLC và đang được một số hãng nghiên cứu đưa vào sử dụng như hãng Orckit Mã DMT và

mã WDMT thực chất cùng dựa trên một nguyên tắc Mã DMT hiện nay đang được sử dụng cho kĩ thuật ADSL và cũng được sử dụng nhiều cho kĩ thuật VDSL Hai loại mã này đều có những ưu điểm riêng, chẳng hạn như mã CAP

có ưu điểm về công suất tiêu thụ, về đường đặc trưng và giá thành nhưng lại không linh động và hiện nay chưa hoạt động được ở tất cả các tốc độ chuẩn Ngược lại mã DMT lại có ưu điểm là cung cấp đường đặc trưng hầu như tối ưu cho các kênh được chia, đàn hồi đối với ảnh hưởng của tần số radio, dễ dàng thích nghi với sự thay đổi kênh và điều kiện nhiễu bên ngoài, hoạt động ở tất cả

các tốc độ chuẩn, không chịu ảnh hưởng mạnh của nhiễu tạp âm xung Nhưng các modem VDSL sư dụng mã DMT có đường đặc trưng như các modem VDSL sử dụng mã Cap lại yêu cầu công suất tiêu thụ lớn gấp 4 lần Hơn nữa,

do khắc phục việc đường đặc trưng của DMT chịu ảnh mạnh của tín hiệu HF nên độ phức tạp của modem VDSL sử dụng mã này tăng lên Hai điều này dẫn đến giá thành của loại modem dùng mã này cao hơn

 Phương pháp ghép kênh

Hai phương pháp ghép kênh TDD và FDD đều đang được nghiên cứu để

sử dụng Phương pháp FDD có ưu điểm là cơ chế đồng bộ dễ hơn phương pháp TDD và các dịch vụ hiện nay đang sử dụng là các dịch vụ FDD điển hình Tuy vậy phương pháp ghép kênh TDD lại có ưu điểm là đã phát triển chín muồi, có

độ linh động cao, giá thành thấp và yêu cầu công suất tiêu thụ thấp hơn phương pháp FDD

 Mẫu chuẩn về nhiễu

Hiện nay chưa có mẫu chuẩn về nhiễu cho modem VDSL Việc này một phần là do nhiễu của đường dây phụ thuộc vào nhiều yếu tố (như kiểu dây, điều kiện lắp đặt…) nên khó khăn đưa ra mô hình chung

 Nhiễu vô tuyến

Trong trường hợp sử dụng cáp treo trong mạng nội hạt (local loop), thì tín hiệu VDSL khi truyền tạo ra một trường điện có khả năng giao thoa với giải tần

vô tuyến, làm nhiễu tín hiệu vô tuyến và ngược lại

 Sự phát xạ của cáp treo

Theo nghiên cứu của các chuyên gia thuộc phòng thí nghiệm BT, thì tín hiệu phát ra từ modem VDSL có PSD cỡ -60dBm/Hz truyền qua mạng cáp treo

có tần số nằm trong dải tần vô tuyến có thể làm nhiễu các tín hiệu vô tuyến Các

chuyên gia đã đưa ra khuyến nghị là các tín hiệu từ modem VDSL có tần số nằm trong dải tần vô tuyến phải nhỏ hơn – 80dBm/Hz

 Hoạt động ở dạng đối xứng hay không đối xứng

Hiện nay các modem VDSL không đồng thời cung cấp được cả hai loại dịch vụ đối và không đối xứng Trong tương lai sẽ thiết kế loại modem này

 Các đầu thu và đầu phát linh động

Cũng với lý do trên, các chuyên gia đang khuyến nghị thiết kế loại modem

có đầu phát có cấu hình phù hợp với cả hoạt động đối xứng và không đối xứng

3.2 Triển khai VDSL tại Việt Nam

Để đáp ứng nhu cầu sử dụng Internet trong các toà nhà cao tầng, VDC đã chính thức thử nghiệm dịch vụ Internet sử dụng công nghệ VDSL tại Hà Nội

Theo công ty VDC, hiện đối tượng sử dụng dịch vụ này là khách hàng thuộc khối công ty, văn phòng trong các toà nhà Đối tượng khách hàng này thường có nhu cầu cung cấp dịch vụ mạng như Web, mail, ftp, do đó sẽ tổ chức mạng lưới như khách hàng lease-line thì phải sử dụng địa chỉ IP Public Khách hàng sẽ được cấp một số subnet riêng hoặc một vài địa chỉ trong dải địa chỉ của mạng Internet Việt Nam

 Cước VDSL tính theo khả năng sử dụng thực tế khách hàng

Sử dụng dịch vụ này, khách hàng sẽ được cung cấp dịch vụ truyền số liệu băng rộng: Truy nhập Internet, liên lạc bằng VPN, xây dựng trang Web…Tuy nhiên, trong giai đoạn dầu, VDC chỉ mới triển khai dịch vụ truy nhập Internet băng rộng Tốc độ truy nhập dịch vụ có thể từ 64kbps tới 2Mbps hoặc cao hơn khi dùng uplink là wireless hoặc nhiều đường E1 Khách hàng cũng có thể sử dụng VPN clinet base để tăng tính bảo mật khi kết nối vào mạng dùng riêng ở nước ngoài

Cước dịch vụ có thể được tính trọn gói, theo thời gian hoặc theo lưu lượng sử dụng tuỳ theo khả năng và thực tế sử dụng của khách hàng Khách hàng thuê một đường truyền có tốc độ giới hạn, cước sẽ được tính cố định trọn gói theo tốc độ giới hạn đó chứ không theo thời gian dung lượng sử dụng Tính cước theo thời gian dựa theo tốc độ giới hạn của đường truyền và thời gian truy nhập mạng Cách tính cước này phù hợp với khách hàng truy nhập mạng bình thường Cách tính cước theo lượng sử dụng được tính trên tốc độ giới hạn và lưu lượng thực tế khách hàng đã sử dụng

 Khách hàng có thể vừa gọi điện thoại, fax và truy nhập Internet

Internet tốc độ cao VDSL là dịch vụ cho phép khách hàng có thể vừa truy nhập Internet, vừa gọi điện thoại và fax Sử dụng dịch vụ này, khách hàng không phải thực hiện việc vào, ra mạng và không phải quay số mỗi khi muốn vào mạng Internet Điều này đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng cũng như tiết kiệm chi phí và thời gian cho khách hàng

Ưu điểm của dịch vụ VDSL là chi phí thấp, các thiết bị đầu cuối rẽ, lắp đặt đơn giản lại đáp ứng được tốc độ cao truy nhập khi truy nhập Internet Tốc độ download của dịch vụ này cân bằng từ 64 Kbps đến 5 Mbps

Dịch vụ này sẽ được kết nối từ mạng VDC tới các toà nhà sử dụng lease-line truyền thống hoặc một kết nối băng rộng tới nhà cung cấp dịch vụ mạng Việc kết nối chủ yếu dựa trên các công nghệ cung cấp mạng băng rộng như công nghệ ADSL, công nghệ VDSL và công nghệ wireless Thực tế trong các toà nhà tại Việt Nam hiện nay, việc sử dụng công nghệ VDSL là hơp lý nhất

Bởi vì công nghệ này cho các toà nhà văn phòng, khu nhà ở đô thị hay các công ty, xí nghiệp với độ dài đường cáp kết nối không quá 100 mét sẽ giải quyết

nhu cầu kết nối Internet cho các khách hàng có mô hình mạng co nhiều đặc điểm giống các thuê bao Internet trực tiếp

3.3 Các kiến trúc mạng truy nhập sử dụng cáp quang

Cáp quang là phương tiện truyền dẫn hữu tuyến có tốc độ cao nhất hiện nay Việc đưa cáp quang vào mạng truy nhập mới chỉ bắt đầu Hiện nay giá cáp quang

và thiết bị quang tương đối cao so với cáp đồng nhưng đang có xu hướng giảm liên tục Thêm vào đó, băng thông khổng lồ, khối lượng và kích thước bé so với cáp đồng là những lợi thế rất quan trọng Cáp quang nhẹ hơn cáp đồng cỡ 23 lần và có tiết diện nhỏ hơn 36 lần Trong mạng thành thị vốn đã có rất nhiều cáp những tính năng này trở nên rất quan trọng Cáp quang có thể dễ lắp đặt vào các hệ thống cống ngầm sẵn có Cùng với sự phát triển nhanh chóng của các dịch vụ băng rộng, việc đưa cáp quang trong mạng truy nhập sẽ cho phép:

 Dễ dàng hơn trong bước chuyển đổi sang mạng truy nhập thế hệ sau, cung cấp băng thông theo yêu cầu

 Nâng cao độ tin cậy và chất lượng dịch vụ

 Nâng cao khả năng cạnh tranh

 Cung cấp các dịch theo yêu cầu băng hẹp hiện nay một cách tốt hơn

 Mở rộng tầm hoạt động của các tổng đài

 Có thêm doanh thu nhờ các dịch vụ mới

 Khả năng quản lí mạng truy nhập sẽ được cải thiện

Hình 3.1 Các kiểu trúc mạng truy nhập sử dụng cáp quang FTTx

Có thể triển khai mạng truy nhập sử dụng cáp quang bằng nhiều cách khác nhau, tuỳ thuộc vào thiết bị và công nghệ mà ta lựa chọn Một số kiến trúc mạng phổ biến dựa trên mạng quang thụ động (PON) như sau:

 FTTCab: Fiber To The Cabinet (cáp quang đến tủ phân phối)

 FTTC/B: Fiber To The Curb/Building (cáp quang đến khu vực/cao ốc)

 FTTH: Fiber To The Home (cáp quang đến nhà)

SN

SN

SN

SN

OLT ONU NTE

OLT ONU NTE

OLT ONU NTE

Service Exchange Local Cabinet User

Node Exchange

VB5 PON

VDSL or ADSL

VDSL

VDSL

UNI

FTTExch

FTTCab

FTTC/

FTTB

FTTC/

FTTH ADSL- Asymmetric Digital Subscriber Line/Loop

NTE- Network Termination Equipment

OLT- Optical Line Termination

ONU- Optical Network Unit

PON- Passive Optical Network

VDSL- Very high-speed Digital Subscriber Line/Loop

3.3.1 Mạng quang thụ động

Mạng quang thụ động PON là giải pháp tương đối rẽ tiền để đưa cáp quang vào mạng truy nhập Có thể nói PON gắn liền với những nỗ lực giảm giá thành mạng cáp quang để sử dụng không chỉ trong mạng truyền dẫn đường trục, mà dùng

để truyền dẫn trong mạng truy nhập thuê bao Đặc biệt của PON là chỉ sử dụng các

bộ tách quang thụ động, không dùng các thiết bị ghép kênh, chính vì thế giá thành tương đối thấp Với PON ta có thể triển khai nhiều cấu hình mạng khác nhau FTTx Tuy ra đời và được sử dụng đầu tiên trong mạng truy nhập quang, nhưng vì nhiều lý do PON chưa được triển khai thực sự rộng rãi Thi trường thiết bị PON có thể nói là khá khiêm tốn với tổng doanh thu 35 triệu USD năm 2000 (ở Mỹ, theo FCC), tuy nhiên tăng trưởng khá mạnh trong thời gian gần đây Probe Reseach dự báo tốc độ tăng trưởng của thị trường thiết bị mạng quang thụ động trong vài năm tới là khoảng 60% Thị trường PON cũng như toàn nghành công nghiệp viễn thông gặp nhiều biến động trong thời gian gần đây, mặc dù vậy nhiều nhà khai thác vẫn tiếp tục triển khai mạng quang thụ động PON là công nghệ mạng truy nhập cạnh tranh trực tiếp với GigE và SDH Thiết bị GigE và SDH liên tục giảm giá, đặc biệt

là thiết bị Gigabit Ethernet, đã tạo ra áp lực lớn đối với thị trường PON Tuy nhiên EPON, là kết hợp giữa cấu trúc quang thụ động và Ethernet, trong nhiều trường hợp là giải pháp hợp lí cho “last mile” của mạng truy nhập

Công nghệ mạng quang thụ động có thể mô tả ngắn gọn như sau:

 Mạng PON là mạng điểm đến đa diểm

 Một sợi quang duy nhất có thể tải 1,25 Gbps chia sẽ cho tối đa 64 đối tượng

sử dụng

 Có ba giao thức lớp 2 chủ yếu dùng cho mạng quang thụ động, theo thứ tăng dần của giá:

 BPON: Broadband PON

 EPON: Ethernet PON

 APON: ATM PON

Hình 3.2 Mạng quang thụ động PON

ONU

ONU 3

ONU

ONU

OLT

1

Router

Intern

et

PoP/Central office

2

Fiber

Passive optical splitter

Building

RT/DSLAM

Cable distribution node

Copper to

home/SME

Coax to

home

(1) Optical Line Terminal (OLT) giám sát và duy trì chất lượng dịch vụ

khi tách/ghép tín hiệu từ/đến nhiều đầu cuối khác nhau

(2) Passive Optical Splitter gửi một phần tín hiệu đường xuống tới từng

đầu cuối và đưa tín hiệu đường lên vào đoạn cáp quang chính để truyền về OLT (tức tín hiệu xuống được tách ra và tất cả đầu cuối nhận được tín hiệu giống hệt nhau) POS không cần nguồn

(3) Optical Network Unit (ONU) thực hiện chuyển đổi giữa tín hiệu

quang của PON và tín hiệu của thiết bị khách hàng (ATM, Ethernet)

Để tránh xung đột khi các ONU đồng thời gửi dữ liệu về OLT có thể sử dụng phương pháp WDM hay khe thời gian Tuy nhiên giải pháp WDM khá đắt tiền và

có thể gây ra nhiều vấn đề trong mạng Chính vì vậy giải pháp dùng khe thời gian

là phổ biến nhất Việc cấp phát khe thời gian cho ONU có thể là tỉnh hay động

3.3.2 ATM PON

Các hệ thống APON là các PON dựa trên ATM qua SONET/SDH Các PON cũng được biết bởi tên tiếp thị hơn BPON, hay Broadband PON, để tránh sự khó hiểu một số người dùng những người đã tin tưởng rằng các PON có thể chỉ cung cấp các dịch vụ ATM tới cuối các người dùng Sự giao thiệp APON và BPON sẽ được sử dụng để thay thế nhau Các APON được định nghĩa bởi nhóm ITU-T

G983 và FSAN

SONET/SDH là một chuẩn công nghiệp viễn thông cho các kết nối quang tốc

độ cao qua các khoảng cách dài SONET hỗ trợ một cấu trúc vòng, nó có thể được triển khai điểm tới điểm (trường hợp biến đổi) Thêm vào để mạng thoại và dữ liệu, SONET hỗ trợ một số loại chỉ số báo hiệu và thực hiện một số tính năng kiểm tra

ATM là giao thức chạy trên SONET ATM sử dụng 53 byte tế bào (5 byte mào đầu và 48 byte tải trọng) Vì cỡ của tế bào là cố định, sự thực hiện ATM có thể đảm bảo hiệu quả chất lượng dịch vụ, băng tần cho phép, đảm bảo độ trể, ATM được thiết kế để hộ trợ cho cả hai tải trọng thoại và dữ liệu, vì vậy nó là thích hợp tốt với các ứng dụng fiber- to-the- home

OLT cho một triển khai APON có thể hỗ trợ các đa APON với một số tỉ số tách của mỗi 32 thuê bao hay 64, tuỳ vào cung cấp APON có thể được triển khai hai sợi tới mỗi khách hàng (một chiều lên và một cho chiều xuống), hay sử dụng WDM như một sợi tới mỗi khách hàng WDM tách rời sợi bởi chiều dài bước sóng trong hai hay hơn nhiều hai kênh sự thực hiện APON sử dụng một kênh cho lưu lượng chiều lên, một cho lưu lượng chiều xuống, và một khả năng cho công nghệ băng rộng như video Một sự mở rộng cho tương lai có thể của APON là super PON Mục đích cấu trúc của một super PON bao gồm một tầng của các bộ tách quang thụ động Cấu trúc lý tưởng sẽ có thể hỗ trợ 2048 người sử dụng và với khoảng cách 100 km, với 2,5 Gbps cho chiều xuống và 311 Mbps cho chiều lên

3.3.3 Hệ thống truy nhập quang băng rộng dựa trên mạng quang thụ động

G.938.1 là chuẩn APON ban đầu Từ khi bắt đầu của nó vào năm 1998, đã có

7 chuẩn khác nhau đưa ra như là một phần của nhóm G.938.1 và mở rộng kĩ thuật của G.938.1

Chuẩn định nghĩa tốc độ danh nghĩa cho APON đối xứng 155,52 Mbps hay 622,08 Mbps, hay bất đối xứng 622,08Mbps cho hướng chiều xuống và 155,52Mbps cho hướng chiều lên, truyền dẫn có thể qua 1 sợi đơn sử dụng WDM hay qua 2 sợi, một cho truyền dẫn trong mỗi hướng, phạm vi2 hợp lí khác nhau của

hệ thống là 20 km Khoảng cách lơn nhất giữa S/R và R/S những điểm trong biểu

đồ trong hình 3.3 cũng là 20 km Chuẩn cũng chỉ rõ một chỉ số tách được hỗ trợ nhỏ nhất của 16 hay 32 người dùng cho mỗi PON

Hình 3.3 Theo cấu hình tham chiếu của ITU (G.982)

Giao thức APON hoạt động khác nhau trong các hướng chiều xuống và hướng chiều lên Trong hướng chiều xuống, APON hoạt động tại tốc độ OC3 (155Mbps) hay OC12 (622Mbps) Trên một sợi đơn sử dụng WDM, truyền chiều xuống tại 1480-1580 nm Cho hai sợi, truyền dẫn tại 1260-1360 nm Tại 155 Mbps, khung APON bao gồm 56 tế bào ATM (khe thời gian); 54 cho dữ liệu và 2 cho các hoạt động và quản lí tầng vật lí (PLOAM) Tế bào PLOAM được chèn vào cho mọi

28 khe thời gian Tại 622 Mbps, một khung APON là dài 224 khe dài với 216 tế bào ATM của dữ liệu và 8 tế bào của PLOAM

ONU

ONU

OLT

R/S S/R

Optical Disstribution NetWork

S: Điểm trên cáp quang chỉ sau OLT (Chiều xuống)/ ONU

(Upstream), điểm kết nối quang (bộ nối quang hay chổ nối quang)

R: Điểm trên cáp quang chỉ sau ONU (Chiều xuống)/ OLT

(Upstream), điểm kết nối quang (bộ nối quang hay chổ nối quang)