1 Trờng đại học vinh Khoa điện tử - viễn thông Đồ án tốt nghiệp đại học Đề tài: Công nghệ ADSL và phơng pháp thiết kế một mạng ADSL tại bu điện nghệ an Giảng viên hớng dẫn: PGS. TS. Nguyễn Hoa l Sinh viên thực hiện: nguyễn thanh Tùng Lớp: 47K - ĐTVT Vinh, tháng 5/2011 MỤC LỤC Trang Trêng ®¹i häc vinh 1 Khoa ®iÖn tö - viÔn th«ng .1 DANH MỤC VIẾT TẮT 3 DANH MỤC BẢNG BIỂU .5 DANH MỤC HÌNH VẼ 6 TÓM TẮT ĐỒ ÁN 7 LỜI NÓI ĐẦU .8 Chương 1: Tổng quan công nghệ xDSL 9 Chương 2: Công nghệ ADSL 9 Chương 3: Phương pháp thiết kế một mạng ADSL tại Bưu điện Nghệ An 9 Chương 1 .10 TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ xDSL 10 1.1. Các công nghệ đường dây thuê bao số .10 1.2. Các công nghệ xDSL 11 1.3. So sánh các công nghệ 15 Chương 2 .17 CÔNG NGHỆ ADSL 17 Hình 2.1. Cấu hình ADSL cơ bản .17 2.2. Mô hình nguyên lý hệ thống ADSL của ITU-T .20 2.3. Các giải pháp kĩ thuật trong ADSL 22 2.3.1. Kỹ thuật điều chế .22 2.3.2. Kỹ thuật truyền song công 29 2.3.3. Các kênh mang của ADSL 31 Bảng 2.2. Bảng liệt kê các cấp vận chuyển trong công nghệ ADSL .32 2.4. Các mô hình giao thức cung cấp dịch vụ .33 2.4.1. Khái quát về kiến trúc giao thức ADSL 33 Hình 2.11. Kiến trúc giao thức ADSL tổng quát .33 2.4.2. Các loại giao thức sử dụng 35 2.5. Các thiết bị sử dụng trong hệ thống ADSL 37 Hình 2.12. Hình ảnh thực tế của thiết bị DSLAM 38 Chương 3 .43 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MỘT MẠNG ADSL 43 TẠI BƯU ĐIỆN NGHỆ AN .43 3.1. Thiết kế hệ thống ADSL tại bưu điện Nghệ An .43 3.1.1. Các yêu cầu và nguyên tắc thiết kế .43 3.1.2. Chức năng của các thiết bị trong hệ thống ADSL .45 3.2. Các thiết bị tổ chức hệ thống quản lý và cung cấp dịch vụ ADSL 50 3.3. Tính toán kĩ thuật và cấu hình hệ thống ADSL 51 Hình 3.1. Cấu hình của hệ thống ADSL tại Nghệ An .53 I 59 Bảng 3.2. Kết quả tính toán các thiết bị cấp nguồn cho NMS 61 Cộng tổng công suất tiêu thụ .62 Dòng điện tiêu thụ .62 Hình 3.2. Mô hình hệ thống truyền dẫn tại bưu điện Nghệ An .64 3.4. Yêu cầu kỹ thuật của thiết bị hệ thống cung cấp dịch vụ ADSL 64 KẾT LUẬN .75 TÀI LIỆU THAM KHẢO .76 2 DANH MỤC VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ADSL B-RAS CAP CDSL CPE DCS DSL DSLAM DMT EOC FE/GE FEXT HDSL IDN ISDN Assymetric Digital Subcriber Line Broad Band Remote Access Server Carrierless Amplitude/Phase Modulation Consumer DSL Costomer Primise Equipment Digital Cross Connection Digital Subcriber Line DSL Access Mutiplexor Discrete Multi-Tone Modulation Embedded Operations Chanel Fast Ethernet/ Giga Ethernet Far End Crosstalk High Data Rate DSL Intergrated Digital Network Intergrated Services Digital Network Đường thuê bao số không đối xứng Băng thông rộng truy cập máy chủ từ xa Điều biên/Pha không có sóng mang Đường dây thuê bao số Thiết bị thuộc nhà riêng thuê bao Kết nối chéo kĩ thuật số Đường thuê bao số Bộ ghép kênh truy nhập đường dây thuê bao số Điều chế đa âm rời Kênh khai thác Hai tiêu chuẩn dùng trong công nghệ Ethernet Sự xuyên âm đầu xa Đường dây thuê bao số tốc độ số liệu cao Mạng kĩ thuật số tích hợp Mạng dịch vụ số tích hợp 3 IDSL ISP LTU NAT NIC NTU NEXT USB QAM PBX PRA SDSL VDSL ISDN DSL Internet Service Provider Line Termination Unit Network Address Translation Network Interface Card Network Termination Unit Near End Crosstalk Universal Serial Bus Quadrature Amplitude Modulation Private Branch Exchange Primary Rate Access Single Line DSL Very High Data Rate DSL Đường dây thuê bao số ISDN Nhà cung cấp dịch vụ internet Thiết bị đầu cuối đường dây Dịch địa chỉ mạng Tấm mạch giao diện mạng Lan Thiết bị kết cuối mạng Sự xuyên âm đầu gần Bus nối tiếp vạn năng Điều chế biên độ cầu phương Tổng đài cơ quan, tổng đài nhánh riêng Kênh tốc độ sơ cấp Đường dây thuê bao số một đôi dây Đường dây thuê bao số tốc độ rất cao 4 DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1. Các đặc trưng chính của họ công nghệ ADSL 15 Bảng 2.1. Bảng quan hệ giữa tốc độ ADSL với tốc độ và khoảng cách 17 Bảng 2.2. Bảng liệt kê các cấp vận chuyển trong công nghệ ADSL .31 Bảng 3.1. Bảng tính toán các chỉ tiêu thiết kế .58 Bảng 3.2. Kết quả tính toán các thiết bị cấp nguồn cho NMS .61 5 DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 2.1. Cấu hình ADSL cơ bản .16 Hình 2.2. Mô hình hệ thống ADSL .19 Hình 2.3. Thu phát tín hiệu theo phương pháp điều chế CAP 22 Hình 2.4. Băng tần mã hoá DMT 23 Hình 2.5. Số bít/kênh ở tần số thấp 24 Hình 2.6. Số bít/kênh ở tần số cao .24 Hình 2.7. Sơ đồ khối chi tiết bộ thu phát ADSL DMT .25 Hình 2.8. FDM hoàn toàn song công 28 Hình 2.9. Phương thức EC 29 Hình 2.10. Phân tách tín hiệu lên xuống bằng phương pháp EC 29 Hình 2.11. Kiến trúc giao thức ADSL tổng quát .32 Hình 2.12. Hình ảnh thực tế của thiết bị DSLAM 37 Hình 2.13. Cấu tạo một mạch POTS Splliter 40 Hình 3.1. Cấu hình của hệ thống ADSL tại Nghệ An .52 Hình 3.2. Mô hình hệ thống truyền dẫn tại bưu điện Nghệ An .63 6 TÓM TẮT ĐỒ ÁN Chương 1: Giới thiệu tổng quan về công nghệ xDSL, khái niệm và đặc điểm các loại công nghệ xDSL. Chương 2: Giới thiệu tổng quan về công nghệ ADSL, đi sâu nghiên cứu mô hình hệ thống, các giải pháp kỹ thuật, các mô hình giao thức và thiết bị sử dụng trong hệ thống ADSL. Chương 3: Nghiên cứu xây dựng phương pháp thiết kế một mạng ADSL tại Bưu điện Nghệ An. Phương pháp thiết kế đưa ra các yêu cầu và nguyên tắc cũng như các chức năng thiết bị sử dụng trong hệ thống ADSL, tính toán cụ thể lưu lượng cấu hình của hệ thống ADSL. 7 LỜI NÓI ĐẦU Cuộc thâm nhập mạng thông tin toàn cầu Internet của Việt Nam được bắt đầu từ năm 1997. Với tốc độ phát triển của ngành công nghệ thông tin và viễn thông nói chung cũng như sự phát triển của internet nói riêng thì những gì chúng ta đã làm được trong quãng thời gian qua (1997-2011) là khá khiêm tốn. Đảng và chính phủ ta xác định công nghệ thông tin và viễn thông là ngành chiến lược sẽ giúp Việt Nam nhanh chóng hội nhập, rút ngắn khoảng cách về công nghệ với các nước trong khu vực và toàn thế giới. Nhận định rõ trách nhiệm của mình Tập đoàn bưu chính viễn thông Việt Nam đã quyết tâm xây dựng một mạng lưới viễn thông hiện đại trong đó đặc biệt ưu tiên cho phát triển Internet. Để đạt được mục tiêu này chúng ta không còn cách nào khác là “đi tắt đón đầu công nghệ” và ADSL là một trong những công nghệ đã được lựa chọn. Thực tế ADSL là một công nghệ tiên tiến đã xuất hiện khá lâu và được nhiều nước trên thế giới áp dụng. Công nghệ này cho phép truy nhập tốc độ cao qua mạch vòng thuê bao cáp đồng truyền thống, nếu so với các công nghệ truy nhập tiên tiến khác thì đây là một công nghệ khá đơn giản và tiết kiệm. Tuy nhiên nhiều lúc sự đơn giản đó lại làm cho người ta nghi ngại về khả năng tồn tại lâu dài của nó. Bắt đầu từ năm 2003 được VNPT xác định là năm đột phá về Internet, một thoả thuận hợp tác xây dựng một hệ thống Internet kết nối đến tất cả các trường chuyên nghiệp và phổ thông trong nước được kí giữa Tập đoàn bưu chính viễn thông và Bộ giáo dục dào tạo đang được gấp rút triển khai. VDC cũng nhanh chóng nâng cấp đường truyền đi quốc tế lên nhiều lần. Hệ thống truyền số liệu tốc độ cao qua mạch vòng thuê bao truyền thống sử dụng công nghệ ADSL được hy vọng là chìa khoá cho mọi sự thành công. Với mong muốn là có thể áp dụng phần nào những kiến thức đã được học ở trường vào thực tế em quyết định chọn đề tài: “Công nghệ ADSL và 8 phương pháp thiết kế một mạng ADSL tại bưu điện Nghệ An” làm đồ án tốt nghiệp. Nội dung đồ án được trình bày trong 3 chương: Chương 1: Tổng quan công nghệ xDSL Chương 2: Công nghệ ADSL Chương 3: Phương pháp thiết kế một mạng ADSL tại Bưu điện Nghệ An Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Hoa Lư và thầy cô giáo trong khoa đã nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Vinh, tháng 5 năm 2011 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thanh Tùng 9 Chương 1 TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ xDSL 1.1. Các công nghệ đường dây thuê bao số Cùng với sự bùng nổ của công nghệ viễn thông, thông tin dữ liệu cũng như các hình thức thông tin thương mại và giả trí. Các dịch vụ thông tin tốc độ cao ngày càng trở thành một nhiệm vụ cấp bách đối với các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông. Tuy nhiên về vấn đề đầu tư cơ sở hạ tầng trong một thị trường chưa có sự ổn định sẽ có độ rủi ro khá cao. Cho tới năm 1999 theo thống kê của tổ chức viễn thông quốc tế (ITU-T), trên toàn thế giới có khoảng 750 triệu đường dây thuê bao điện thoại thường (POST). Các dịch vụ sử dụng đường dây cáp đồng (twisted pair) thường còn rất hạn chế, ví dụ: 64 kb/s cho dịch vụ thoại, 56 kb/s cho Modem quay số 56 k. Để lắp đặt các đường truyền tốc độ cao các môi trường truyền dẫn mới cần được lắp đặt như: đường dây cáp đồng trục (cable modem), đường cáp quang (ATM), . Việc lắp đặt những đường truyền dẫn mới tại các thành phố, những khu đông đúc nơi tập trung phần lớn nhu cầu phải mất một thời gian dài kèm theo chi phí cực kì tốn kém. Để giải quyết vấn đề này, công nghệ DSL đã và đang được phát triển trên cơ sở công nghệ ADSL do hãng Bellcore khởi xướng vào năm 1989. Sử dụng đôi dây đồng hiện có, khi đó công nghệ này có thể cung cấp được dịch vụ lên tới 1,5 Mb/s đường xuống (Down stream) và 16 đến 64 kb/s trên đường lên (Up stream). Từ năm 1989, công nghệ ADSL đã phát triển một cách nhanh chóng. Tốc độ truyền xuống đã tăng từ 1,5 Mb/s lên 8Mb/s (với giá phải trả và khoảng cách tới thuê bao giảm đi). Tương tự tốc độ đường truyền lên cũng được tăng lên tới 640 Kb/s hoặc là cao hơn. Các biến thể của ADSL cũng được ra đời với các tính chất và ứng dụng khác nhau. Trong họ công nghệ xDSL, ADSL được coi là công nghệ có triển vọng 10 . Trờng đại học vinh Khoa điện tử - viễn thông Đồ án tốt nghiệp đại học Đề tài: Công nghệ ADSL và phơng pháp thiết kế một mạng ADSL tại bu điện nghệ an Giảng. chương: Chương 1: Tổng quan công nghệ xDSL Chương 2: Công nghệ ADSL Chương 3: Phương pháp thiết kế một mạng ADSL tại Bưu điện Nghệ An Em xin chân thành cảm