Bài giảng Hệ thống viễn thông với công nghệ mới - Khái quát về hệ thống viễn thông

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI HỆ THỐNG VIỄN THÔNG VỚI CÔNG NGHỆ MỚI Giảng viên : ĐINH THỊ THÁI MAI Email : dttmai@vnu.edu.vn, thaimaidtvt@yahoo.com Mobile: 098.999.7225 GIỚI THIỆU MÔN HỌC Mục tiêu môn học: Mục tiêu chuyên môn: Cung cấp kiến thức tổng quan về cơ sở hạ tầng các mạng viễn thông, các công nghệ truyền dẫn hiện đại dùng trong mạng, xu hướng phát triển mạng Mục tiêu năng lực: Sau khi học xong môn này, sinh viên có thể dễ dàng học các chuyên đề chuyên sâu về thông tin vô tuyến, thông tin quang, có cơ sở để nghiên cứu, tìm hiểu thiết kế các hệ thống tích hợp thông tin, có khả năng triển khai ứng dụng, phát triển các dịch vụ mạng, vận hành và bảo trì các hệ thống thông tin thích hợp GIỚI THIỆU MÔN HỌC Số đơn vị học trình: 3 đvht Phân bổ thời gian: Lý thuyết : 30 tiết (3 tiết/tuần) Thực hành: 30 tiết (15 tiết quy chuẩn) Phương thức kiểm tra đánh giá - Hệ số điểm thi lý thuyết : 0.4 (4/10 điểm) Hệ số điểm tiểu luận : 0.3 (3/10 điểm) Hệ số điểm thực tập : 0.3 (3/10 điểm) GIỚI THIỆU MÔN HỌC Điểm lý thuyết gồm có: kiểm tra trong các tiết (bài tập):1-2 điểm kiểm tra giữa kỳ : 0-1 điểm kiểm tra cuối kỳ : 2 điểm Điểm tiểu luận: Nộp quyển báo cáo: 1.5 điểm Semina: 1.5 điểm Điểm thực hành: Nộp quyển báo cáo : 1.5 điểm Thi thực hành : 1.5 điểm GIỚI THIỆU MÔN HỌC NỘI DUNG MÔN HỌC Chương 1: Khái quát về hệ thống viễn thông Chương 2: Mạng tích hợp số đa dịch vụ ISDN Chương 3: Mạng tích hợp số đa dịch vụ băng rộng B- ISDN Chương 4: Mạng thông tin quang Chương 5: Mạng thông tin di động GSM, CDMA Chương 6: Mạng thế hê NGN GIỚI THIỆU MÔN HỌC NỘI DUNG TIỂU LUẬN Chương 1: Khái quát về hệ thống viễn thông Chương 2: Mạng tích hợp số đa dịch vụ ISDN Chương 3: Mạng tích hợp số đa dịch vụ băng rộng B- ISDN Chương 4: Mạng thông tin quang Chương 5: Mạng thông tin di động GSM, CDMA Chương 6: Mạng thế hê NGN GIỚI THIỆU MÔN HỌC YÊU CẦU TIỂU LUẬN Mỗi nhóm có 3 – 4 người, tự chọn đề tài liên quan đến môn học. (Gợi ý: tìm hiểu các phương thức, giao thức được sử dụng trong các mạng…). Nộp danh sách nhóm và đề tài vào ngày 17/09/2007. Nộp quyển báo cáo vào ngày 22/10/2007. Số luợng trang tối đa 15 trang. Trình bày seminar: dự kiến từ 29/10 – 12/11 Đánh giá từng cá nhân một, thông qua các câu hỏi cho mỗi cá nhân trong phần seminar. GIỚI THIỆU MÔN HỌC NỘI DUNG THỰC HÀNH Bài 1: Tìm hiểu cấu trúc mạng viễn thông tại phòng thí nghiệm BMHTVT Bài 2: Tìm hiểu chức năng của tổng đài số trên mạng. Thực hiện vận hành và bảo trì tổng đài. Bài 3: Truyền số liệu trên đường dây thuê bao tương tự Bài 4: Truyền số liệu trên đường dây thuê bao số Dự kiến: bắt đầu vào 08/10/2007 THẢO LUẬN  CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG VIỄN THÔNG 1.1 Tổng quan về mạng viễn thông truyền thống PSTN 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta 1.3 Các loại mạng trong hệ thống viễn thông nước ta 1.4 Các hạn chế của mạng viễn thông nước ta hiện nay 1.5 Xu hướng phát triển của mạng viễn thông nước ta 1.1 Tổng quan về mạng viễn thông truyền thống PSTN Định nghĩa 1 : 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. Thành phần cấu thành mạng viễn thông: thiết bị chuyển mạch, thiết bị truyền dẫn, môi trường truyền và thiết bị đầu cuối 1.1 Tổng quan về mạng viễn thông truyền thống PSTN Hình 1.1 Các thành phần chính của mạng viễn thông Gồm: Tổng đài nội hạt và 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. Dùng để nối thiết bị đầu cuối với tổng đài, hay giữa các tổng đài để thực hiện việc truyền đưa các tín hiệu điện Gồm 2 loại: Thiết bị truyền dẫn phía thuê bao Thiết bị truyền dẫn cáp quang Gồm 2 loại: Truyền hữu tuyến Truyền vô tuyến 1.1 Tổng quan về mạng viễn thông truyền thống PSTN Định nghĩa 2: 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. 1.1 Tổng quan về mạng viễn thông truyền thống PSTN Hình 1.2 Cấu hình mạng cơ bản 1.1 Tổng quan về mạng viễn thông truyền thống PSTN Hình 1.3: Phân cấp số các node chuyển mạch hiện nay 1.1 Tổng quan về mạng viễn thông truyền thống PSTN Các kiểu kiến trúc mạng Mạng hình sao: Nút mạng trung tâm được đấu nối kiểu nan hoa với các nút mạng khu vực cấp thấp hơn. Thích hợp để đấu nối các nút mạng cấp 4 và 5 - Mạng mắt lưới: ở cấu trúc này, tất cả các nút mạng được đấu nối trực tiếp với nhau. Kiến trúc này phù hợp với mạng cấp cao (nút cửa quốc tế hay chuyển tiếp quốc gia) 1.1 Tổng quan về mạng viễn thông truyền thống PSTN Các kiểu kiến trúc mạng Mạng hỗn hợp: trong các mạng kết nối kiểu hỗn hợp, sử dụng cả phương thức kết nối mắt lưới và hình sao  CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG VIỄN THÔNG 1.1 Tổng quan về mạng viễn thông truyền thống PSTN 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta 1.3 Các loại mạng trong hệ thống viễn thông nước ta 1.4 Các hạn chế của mạng viễn thông nước ta hiện nay 1.5 Xu hướng phát triển của mạng viễn thông nước ta 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta Xét về khía cạnh các chức năng của các hệ thống thiết bị trên mạng thì mạng viễn thông bao gồm: Mạng chuyển mạch Mạng truy nhập Mạng truyền dẫn Các mạng chức năng. 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta Mạng chuyển mạch Mạng chuyển mạch: có chức năng chuyển dữ liệu từ một giao diện này và phân phối nó sang một giao diện khác, lựa chọn đường đi tốt nhất mà vẫn lưu giữ được các thông tin. Ở Việt Nam, mạng chuyển mạch có 4 cấp (dựa trên các cấp tổng đài chuyển mạch): quá giang quốc tế, quá giang đường dài, nội tỉnh và nội hạt 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta Mạng chuyển mạch Nút cấp 1 (tổng đài quốc tế): có 3 cửa đi quốc tế Hà Nội – Đà Nẵng – TP. Hồ Chí Minh. Thiết bị chuyển mạch là tổng đài AXE-105 của hãng Ericsson. Nút cấp 2 (Tổng đài chuyển tiếp quốc gia): gồm các tổng đài Toll đặt ở Hà Nội, TP. HCM, Đà Nẵng, đảm nhiệm việc chuyển tiếp lưu lượng đường dài và giữa các vùng lưu lượng. Nút cấp 3 (Trạm host và vệ tinh): các trạm host được nối với nhau và với các tổng đài toll theo 1 vòng ring cấp 1. sau đó mỗi host lại được nối với các trạm vệ tinh của nó bởi 1 hoặc vài vòng ring cấp 2 Nút cấp 4 (Các tổng đài độc lập): tổng đài độc lập dung lượng nhỏ được nối với các host và tổng đài vệ tinh theo phương thức hình sao 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta Mạng chuyển mạch Hình: Cấu trúc mạng chuuyển mạch PSTN Ring mạng quốc gia Ring các host (cấp 1) Ring vệ tinh (cấp 2) 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta Mạng chuyển mạch Các đơn vị điều hành mạng chuyển mạch: VTI, VTN và các bưu điện tỉnh VTI: quản lý các tổng đài chuyển mạch quá giang quốc tế VTN: quản lý các tổng đài chuyển mạch quá giang đường dài tại 3 trung tâm Hà Nội, Đà Nẵng và TpHCM Bưu điện tỉnh: quản lý các tổng đài chuyển mạch nội hạt và nội tỉnh 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta Mạng chuyển mạch Các loại tổng đài có trên mạng viễn thông Việt Nam: A1000E của Alcatel, EAX61Σ của NEC, AXE10 của Ericsson, EWSD của Siemens. Các công nghệ chuyển mạch được sử dụng: chuyển mạch kênh (PSTN), X.25 relay, ATM (số liệu) Nhìn chung mạng chuyển mạch tại Việt Nam còn nhiều cấp và việc điều khiển bị phân tán trong mạng (điều khiển nằm tại các tổng đài). 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta Mạng truy nhập Là chuỗi các thực thể truyền dẫn giữa SNI và UNI Mạng truy nhập chịu trách nhiệm truyền tải các dịch vụ viễn thông - Các mạng cung cấp dịch vụ khác nhau có mạng truy nhập tương ứng 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta Mạng truyền dẫn Hệ thống thiết bị truyền dẫn trên mạng viễn thông VNPT hiện nay chủ yếu sử dụng hai loại công nghệ là: cáp quang SDH và vi ba PDH. Cáp quang SDH: Thiết bị này do nhiều hãng khác nhau cung cấp là: Northern Telecom, Siemens, Fujitsu, Alcatel, Lucent, NEC, Nortel. Các thiết bị có dung lượng 155Mb/s, 622 Mb/s, 2.5 Gb/s. Vi ba PDH: Thiết bị này cũng có nguồn gốc từ nhiều hãng cung cấp khác nhau như Siemens, Alcatel, Fujitsu, SIS, SAT, NOKIA, AWA. Dung lượng 140 Mb/s, 34 Mb/s và n*2 Mb/s. Công nghệ vi ba SDH được sử dụng hạn chế với số lượng ít. Mạng truyền dẫn có 3 cấp: mạng truyền dẫn quốc tế, mạng truyền dẫn liên tỉnh và mạng truyền dẫn nội tỉnh. 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta Mạng truyền dẫn liên tỉnh - Mạng truyền dẫn liên tỉnh bằng cáp quang: Mạng truyền dẫn đường trục quốc gia nối giữa Hà Nội và TpHCM dài 4000km, sử dụng STM-16, được chia thành 4 vòng ring tại Hà Tĩnh, Đà Nẵng, Qui Nhơn và TP.HCM Các đường truyền dẫn khác: Hà Nội – Hải Phòng, Hà Nội– Hòa Bình, TpHCM – Vũng Tàu, Hà Nội – Phủ Lý – Nam Định, Đà Nẵng – Tam Kỳ. Các tuyến truyền dẫn liên tỉnh này dùng STM-4 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta Mạng truyền dẫn liên tỉnh Mạng truyền dẫn liên tỉnh bằng vô tuyến: dùng hệ thống vi ba SDH (STM-1, dung lượng 155Mbps), PDH (dung lượng 4Mbps, 6Mbps, 140Mbps). Chỉ có tuyến Bãi Cháy – Hòn Gai dùng SDH, các tuyến khác dùng PDH. 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta Mạng truyền dẫn nội tỉnh Khoảng 88% các tuyến truyền dẫn nội tỉnh sử dụng hệ thống vi ba. Trong tương lai khi nhu cầu tải tăng thì các tuyến này sẽ được thay thế bởi hệ thống truyền dẫn quang. 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta Mạng chức năng Mạng báo hiệu - Mạng đồng bộ - Mạng quản lý 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta Mạng báo hiệu - Vai trò của báo hiệu trong mạng viễn thông: thiết lập, giám sát, giải phóng cuộc gọi và cung cấp dịch vụ nâng cao. - Phân loại báo hiệu: Báo hiệu đường dây thuê bao Báo hiệu liên đài : gồm có báo hiệu CAS và CCS CAS : gồm báo hiệu trạng thái đường và báo hiệu thanh ghi (R2) CCS: báo hiệu kênh chung 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta Mạng báo hiệu - Mạng viễn thông Việt Nam sử dụng hai loại báo hiệu R2 và SS7 Báo hiệu R2 là báo hiệu CAS, và là báo hiệu tương tự nên dung lượng thấp, đang dần được loại bỏ. Báo hiệu SS7:được đưa vào khai thác tại Việt Nam theo chiến lược triển khai từ trên xuống dưới theo tiêu chuẩn của ITU (khai thác thử nghiệm từ năm 1995 tại VTN và VTI). Cho đến nay, mạng báo hiệu số 7 đã hình thành với một cấp STP (Điểm chuyển mạch báo hiệu) tại 3 trung tâm (Hà Nội, Đà Nẵng, Hồ Chí Minh) của 3 khu vực (Bắc, Trung, Nam) và đã phục vụ khá hiệu quả. 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta Mạng báo hiệu SS7 ở Việt Nam 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta Mạng đồng bộ Mục đích của mạng đồng bộ là tạo ra sự đồng nhất về tín hiệu xung nhịp của các thiết bị trong mạng. Các phương pháp đồng bộ mạng: Phương pháp cận đồng bộ: các nút trong mạng được cung cấp bởi một tín hiệu đồng bộ chuẩn, chất lượng cao, khi đó các nút hoạt động một cách độc lập về mặt xung nhịp Phương pháp đồng bộ tương hỗ: Mỗi nút mạng vẫn có một đồng hồ chuẩn nhưng xung nhịp cấp cho nút này được lấy trung bình. Phương pháp đồng bộ chủ tớ : có đồng hồ chuẩn, độ chính xác cao (10-13 – 10-12) thực hiện chức năng cung cấp tín hiệu đồng bộ cho các nút mạng khác. 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta Mạng đồng bộ Mạng đồng bộ của VNPT được bố trí theo lãnh thổ với ba đồng hồ chủ PRC tại Hà Nội, Đà Nẵng, TP Hồ Chí Minh và một số đồng hồ thứ cấp SSU (Synchronous Source Unit) Mạng đồng bộ Việt Nam hoạt động theo nguyên tắc chủ tớ có dự phòng, bao gồm 4 cấp : 1. Cấp 0: cấp đồng hồ chủ quốc gia 2. Cấp 1: cấp mạng được đồng bộ trực tiếp từ đồng hồ chủ PRC tới tổng đài nút chuyển tiếp quốc tế, quốc gia và đồng hồ thứ cấp 3. Cấp 2: cấp nút nội hạt - được đồng bộ từ đồng hồ cấp 1 tới các tổng đài host và các tổng đài 4. Cấp 3: là cấp mạng được đồng bộ từ đồng hồ cấp 2 tới các thiết bị thuộc phần mạng cấp thấp hơn. 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta Mạng đồng bộ Mạng được phân thành 3 vùng độc lập, mỗi vùng có 2 đồng hồ mẫu, một đồng hồ chính và một đồng hồ dự phòng. Các đồng hồ này được đặt tại trung tâm của 3 vùng và được điều chỉnh theo phương thức cận đồng bộ 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta Mạng quản lý TMN - Mục đích: khai thác, bảo dưỡng và kiểm soát mạng một cách hiệu quả nhất và cung cấp số liệu thu được qua những hoạt động trên cho việc quy hoạch thiết kế và xây dựng - Dự án xây dựng trung tâm quản lý mạng viễn thông quốc gia đang trong quá trình chuẩn bị để tiến tới triển khai. 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta Các nhà cung cấp dịch vụ - Tại nước ta có 2 dạng nhà cung cấp dịch vụ: đó là các nhà cung cấp dịch vụ truyền thống (chủ yếu là thoại) và nhà cung cấp dịch vụ mới (các dịch vụ số liệu, Internet,…). - Các nhà khai thác dịch vụ truyền thống bao gồm tổng công ty bưu chính viễn thông Việt Nam (VNPT), công ty viễn thông quân đội (Vietel), công ty cổ phần viễn thông Sài Gòn (SPT), công ty viễn thông điện lực (ETC). - Các nhà khai thác dịch vụ mới bao gồm FPT, SPT, Netnam, …  CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG VIỄN THÔNG 1.1 Tổng quan về mạng viễn thông truyền thống PSTN 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta 1.3 Các loại mạng trong hệ thống viễn thông nước ta 1.4 Các hạn chế của mạng viễn thông nước ta hiện nay 1.5 Xu hướng phát triển của mạng viễn thông nước ta 1.3 Các loại mạng trong hệ thống viễn thông nước ta Mạng Telex: dùng để gửi các bức điện dưới dạng ký tự đã được mã hoá bằng 5 bit (mã Baudot). Tốc độ truyền rất thấp (từ 75 tới 300 bit/s). Mạng điện thoại công cộng, còn gọi là mạng POTS (Plain Old Telephone Service): ở đây thông tin tiếng nói được số hóa và chuyển mạch ở hệ thống chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN Mạng truyền số liệu: bao gồm các mạng chuyển mạch gói để trao đổi số liệu giữa các máy tính dựa trên giao thức của X.25 và hệ thống truyền số liệu chuyển mạch kênh dựa trên các giao thức X.21. Các tín hiệu truyền hình có thể được truyền theo ba cách: truyền bằng sóng vô tuyến, truyền qua hệ thống mạng truyền hình cáp CATV (Community Antenna Television) bằng cáp đồng trục hoặc truyền qua hệ thống vệ tinh, hay còn gọi là truyền hình trực tiếp DBS (Direct Broadcast System). 1.3 Các loại mạng trong hệ thống viễn thông nước ta PSTN (Public Switching Telephone Network) là mạng chuyển mạch thoại công cộng. ISDN (Integrated Service Digital Network) là mạng số tích hợp dịch vụ. ISDN cung cấp nhiều loại ứng dụng thoại và phi thoại trong cùng một mạng và xây dựng giao tiếp người sử dụng – mạng đa dịch vụ bằng một số giới hạn PSDN (Public Switching Data Network) là mạng chuyển mạch số liệu công cộng. PSDN chủ yếu cung cấp các dịch vụ số liệu. Mạng PSDN bao gồm các PoP (Point of Presence) và các thiết bị truy nhập từ xa. Hiện nay, PSDN đang phát triển với tốc độ rất nhanh do sự bùng nổ của dịch vụ Internet và các mạng riêng ảo (Virtual Private Network). Mạng di động GSM và CDMA: mạng cung cấp dịch vụ thoại tương tự như PSTN nhưng qua đường truy nhập vô tuyến. Mạng này chuyển mạch dựa trên công nghệ ghép kênh phân thời gian công nghệ ghép kênh phân tần số và mã  CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG VIỄN THÔNG 1.1 Tổng quan về mạng viễn thông truyền thống PSTN 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta 1.3 Các loại mạng trong hệ thống viễn thông nước ta 1.4 Các hạn chế của mạng viễn thông nước ta hiện nay 1.5 Xu hướng phát triển của mạng viễn thông nước ta 1.4 Các hạn chế của mạng viễn thông nước ta hiện nay Hạn chế trong việc phân cấp mạng theo địa lý hành chính Các dịch vụ tồn tại trên những mạng riêng lẻ Mạng viễn thông hiện tại đang có cấu trúc đóng Sự bất cập trong việc cung cấp dịch vụ mới Quản lý mạng khó khăn  CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG VIỄN THÔNG 1.1 Tổng quan về mạng viễn thông truyền thống PSTN 1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta 1.3 Các loại mạng trong hệ thống viễn thông nước ta 1.4 Các hạn chế của mạng viễn thông nước ta hiện nay 1.5 Xu hướng phát triển của mạng viễn thông nước ta 1.5 Xu hướng phát triển của mạng viễn thông nước ta