Luận văn, khóa luận tốt nghiệp, báo cáo là sản phẩm kiến thức, là công trình khoa học đầu tay của sinh viên, đúc kết những kiến thức của cả quá trình nghiên cứu và học tập một chuyên đề, chuyên ngành cụ thể. Tổng hợp các đồ án, khóa luận, tiểu luận, chuyên đề và luận văn tốt nghiệp đại học về các chuyên ngành: Kinh tế, Tài Chính Ngân Hàng, Công nghệ thông tin, Khoa học kỹ thuật, Khoa học xã hội, Y dược, Nông Lâm Ngữ... dành cho sinh viên tham khảo. Kho đề tài hay và mới lạ giúp sinh viên chuyên ngành định hướng và lựa chọn cho mình một đề tài phù hợp, thực hiện viết báo cáo luận văn và bảo vệ thành công đồ án của mình.
Trang 1Loi noi dau
Di cùng với sự phát triển của xã hội các nhu cầu về dịch vụ thông tin truyền số
liệu, truy cập Internet, các dịch vụ thương mại, giải trí, các dịch vụ thông tin tốc độ cao ngày càng trở thành một nhu cầu cấp bách cho các nhà cung cấp dịch vụ viễn
thông Trước đây các dịch vụ sử dụng đôi dây điện thoại thông thường thì tốc độ còn rất hạn chế Như vậy đề cung cấp các dịch vụ tốc độ cao thì các môi trường
truyền dẫn khác cần phải được lắp đặt như cáp đồng trục, cáp quang Việc đầu tư lắp đặt mới này phải mắt một khoảng thời gian dài với chi phí rất cao và độ rủi ro cho đầu tư là rất cao
Đường dây điện thoại, di sản phát minh của Graham Bell được đưa vào sử
dụng rộng rãi trên mạng điện thoại từ khi điện thoại được đưa vào sử dụng trên thé
giới Đôi dây đồng này có thể chuyền tải lượng đữ liệu nhiều hơn ngoài các cuộc
thoại Việc sử dụng đôi dây này chỉ để truyền tiếng nói thật sự mới chỉ khai thác
được một phần khả năng của cáp đồng, Công nghệ đường dây thuê bao số DSL sẽ sử dụng được phần khả năng còn lại của dây điện thoại mà không hề làm gián đoạn
việc thực hiện các cuộc thoại
Kỹ thuật DSL ra đời đã tạo ra một bước ngoặt mới cho việc sử dụng đường dây điện thoại Đường dây thoại trước đây chỉ dùng để truyền 1 kênh điện thoại
băng tần từ 400 Hz đến 3400 Hz, thì giờ đây có thể truyền ở các băng tần lên tới hàng triệu Hz Để truyền dẫn với tốc độ cao, băng tần sử dụng lớn thì cần phải có các bộ xử lý số tốc độ cao tiên tiến Cùng với sự phát triển của công nghệ vi điện tử kỹ thuật DSL sẽ đáp ứng được các yêu cầu về tốc độ cũng như về chất lượng truyền dẫn
Với cơ sở hạ tầng sẵn có, công nghệ DSL đã cho phép đường dây điện thoại
truyền tải các ứng dụng đa phương tiện mà trước đây chỉ có cáp quang mới thực
hiện được Đường dây điện thoại bây giờ là một phương tiện kinh tế nhất để truyền tải nhiều loại hình dịch vụ viễn thông tới hàng triệu khách hàng Trong đồ án này sẽ giới thiệu về công nghệ DSL cùng với những ứng dụng của nó trong thực tiễn
Trang 2thoại thông thường Công nghệ ADSL hiện nay đã được chuẩn hoá và sử dụng rộng rãi trên thế giới, ở Việt Nam hiện nay ADSL cũng đang được đưa vào sử dụng cho
nên chúng ta đi vào nghiên cứu cụ thể công nghệ này và đặc biệt là công nghệ
ADSL sử dụng phương thức điều chế DTM ( Discrete MultiTone Modulation )
Đồ án này bao gồm 5 chương :
Chương l : Giới thiệu về công nghệ xDSL Chương 2 : Các loại DSL
Chương 3 : Công nghệ ADSL sử dụng phương pháp diều chế DMT
Chương 4 : Triển khai ADSL trên mạng WAN
Chương 5 : Triển khai ADSL ở Việt Nam của VDC
Trong quá trình thực hiện đề tài, em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của cô
giáo hướng dẫn Nguyễn Thuý Anh, các giáo giáo viên trong khoa Điện Tử Viễn
Thông trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, các cán bộ Viện KHKT Bưu Điện Qua đây em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cơ giáo cùng tồn thể các bạn những người đã giúp em hoàn thành đề tài này
Trang 3CHUONG 1 : GIOI THIEU VE CONG NGHE XDSL
1.1 NGUYEN TAC VA Y TUONG
Nhu cầu về các dịch vụ và thông tin tốc độ cao, độ tin cậy lớn đã có từ trước đây, nhưng những nhu cầu này chỉ được đáp ứng được một phần rất nhỏ do các dịch vụ sử dụng trên cáp đồng thông thường rất hạn chế về tốc độ ( 64 Kb/s ) Cáp đồng là một mạng có sẵn đầy tiềm năng nhưng những tiềm năng này chưa được khai thác do công nghệ trước đây phát triển chưa đủ mạnh Đề cung cấp các dịch tốc độ cao yêu cầu phải lắp đặt các môi trường truyền dẫn mới như : Cáp quang, cáp đồng trục
Việc lắp đặt đường truyền dẫn mới cần phải mất một khoảng thời gian dài với
một chỉ phí lớn mà ít người có thể chấp nhận được
Để truyền dẫn với tốc độ cao, băng tần sử dụng lớn thì cần phải có các bộ xử lý số tốc độ cao tiên tiền Ngày nay với sự phát triển của ngành công nghệ vi điện tử các bộ vi xử lí tốc độ cao được sản xuất với giá thành rẻ được mọi người chấp nhận và nó đáp ứng được các yêu cầu về tốc độ cũng như về chất lượng truyền dẫn Đây là nền tảng cho công nghệ xDSL ra đời
Công nghệ xDSL đầu tiên xuất hiện là HDSL khái niện ban đầu về HDSL bắt đàu từ năm 1986 trong phòng thí nghiệm của hãng Bellcore đề thay thế cho luồng EI và TI, tiếp đó hãng Bellcore nghiên cứu đến SDSL, ADSL và VDSL Kỹ thuật
DSL ra đời đã tạo ra một bước ngoặt mới cho việc sử dụng đường dây điện thoại
Đường dây thoại trước đây chỉ dùng đề truyền 1 kênh điện thoại băng tần từ 400 Hz đến 3400 Hz, thì giờ đây có thể truyền ở các băng tần lên tới hàng triệu Hz đề cung
cấp các dịch vụ và thông tin tốc độ cao mà trước đây chỉ có cáp quang mới thực hiện được Theo thống kê không chính thức (1999) trên thế giới có hơn 750 triệu đường dây điện thoại thông thường đây thật sự là một cơ sở hạ tầng đầy tiềm năng
để ta có thể khai thác các dịch vụ xDSL
Trong họ xDSL thì ADSL được coi là công nghệ có triển Vọng nhất hiện nay
vì nó hầu như không yêu câù thay đổi đường cáp đồng hiện có và không yêu cầu
thiết bị đầu cuối đắt tiền Kể từ năm 1989 khi khái niệm ban đầu về ADSL xuất hiện nó đã phát triển một cách nhanh chóng với tốc độ ngày càng tăng từ 1,5
Trang 4hoá bởi hầu hết các tổ chức viễn thông trên thế giới và được các nhà sản xuất lớn sản xuất hàng loạt trên thị trường với giá thành thấp kích thước vật lý và công suất tiêu hao nhỏ
Công nghệ xDSL nói chung và công nghệ ADSL nói riêng đã và đang nhận được sự hỗ trợ mạnh mẽ từ phía những nhà sản xuất phần cứng và phần mềm trên thế giới
1.2 TONG QUAN VE CONG NGHỆ XDSL
Trước khi đi vào giới thiệu cụ thể từng công nghệ DSL ta sẽ trình bày các vấn
đề chung của tồn bộ cơng nghệ DSL như môi trường truyền dẫn đôi dây xoắn,
phương pháp tận dụng băng tần, và nâng cao hiệu suất sử dụng phổ tần, các chỉ tiêu và ứng dụng của các công nghệ xDSL
1.2.1 Đôi dây xoắn
Như chúng ta đã biết công nghệ xDSL dựa trên nền tảng là mạng dây đồng có sẵn, Trong quá trình nâng cấp từ mang truy nhập cáp đồng lên mạng truy nhập số chúng ta sẽ gặp một số khó khăn nhất định
Dịch vụ điện thoại xuất hiện vào năm 1877 khi Alexander Bell nối điện thoại
qua một đường dây đơn (Ground refurn) lây đất làm đường về của mạch điện Phương pháp này tránh được chỉ phí cho dây thứ hai nhưng truyền dẫn kém và không đủ tin cậy khi thời tiết khô Những vấn đề này được giải quyết sau đó bằng cach su dung doi day song song (metallic return) cach nhau vài cm phương pháp này cung cấp đường về của tin hiệu đáng tin cậy hơn Tuy nhiên hiện tượng xuyên am (crosstalk) nhanh chóng được phát hiện đó là hiện tượng tín hiệu từ một đôi dây gần nó bị lẫn vào trong quá trình giao tiếp Người ta phát hiện ra xuyên âm có thể giảm theo chu kỳ bằng cách thay đổi vị trí bên phải và bên trái của dây dẫn Bell đã phat minh ra d6i day xoan (tiwsted pair) nam 1881 đó là đôi dây dẫn gồm hai dây
riêng cách điện và được xoắn với nhau Với bước xoắn vừa đủ năng lượng điện từ
Trang 5Tuy nhiên đối với khoảng cách thuê bao lớn thì suy hao cũng rất lớn Đối với các mạch vòng dài quá 5,5 km (18 kft) thì suy hao tín hiệu ở tần số lớn hơn 1 KHz vượt quá mức cho phép làm cho truyền dẫn thoại không chấp nhận được Để giải quyết vấn đề này các cuộn gia cảm (Loading coil) sẽ được thêm vào đường dây nhằm tăng điện cảm của dây để cân bằng với dung kháng của dây Giá trị điện cảm của cuộn gia cảm được tính toán phù hợp với điện dung của đường truyền, cuộn
cảm có tác dụng nâng cao chất lượng của tín hiệu trong khoảng tần số truyền thống
(0.3 tới 3,4 KHz) đồng thời triệt tiêu hầu hết tín hiệu nằm ngoài khoảng này Đây là
một khó khăn lớn cho việc mở rộng dải tần số sử dụng trên đường dây đồng thông
thường và đối với công nghệ xDSL thì cuộn gia cảm này không được sử dụng Sau đây là hình minh họa suy giảm trên cáp đồng và tác dụng của cuộn gia cảm Suy hao ( đB/km )
2 _ Đường dây không bù
Cuộn gia cảm Cuộn gia cảm Cuộn gia cảm H-88 D-66 B-44 0,4 | | | | | 0 1 2 3 4 5 (Km)
Hinh 1.1 Suy hao dây đồng và tác dụng cuộn gia cảm
Trang 6Xuyén 4m (crosstalk) la yếu tố chính hạn chế khả năng hoạt động của các hệ thống số sử dụng cùng băng tần số cho truyền dẫn thu và phát Có hai kiểu xuyên âm thường gặp trong xDSL : Xuyên âm dau gan ( NEXT-Near end crosstalk ) va xuyên âm đầu xa ( FEXT - Far end crosstalk )
Xuyên âm đầu gần NEXT là xuất hiện ở các bộ thu ở cùng đầu cáp với các bộ phát nhiễu ( từ bộ phát tới bộ thu đầu cuối gần ) Xuyên âm đầu xa FEXT là nhiễu gây ra bởi các đôi dây cho một đôi dây ở đầu bên kia của đường truyền ( từ bộ phát tới bộ thu đầu xa ) NEXT ảnh hưởng tới các hệ thống truyền trên cá hai hướng trong cùng một dải tần cùng một lúc và tại đầu gần, và nó luôn lớn hon FEXT NEXT có thể tránh được nếu như tín hiệu theo hai chiều được truyền trong những
khoảng thời gian khác nhau hay ở những khoảng tần số khác nhau ( Đó là hai kỹ
thuật song công phân chia tần sé FDD va phan chia thời gian TDD mà ta sẽ xét kỹ hơn ở phần sau) Thu đầu ie dau Gan a Phat Xuyén 4m
Hình 12 Minh hoạ xuyên âm
Ngoài ra đôi dây xoắn còn chịu nhiều loại nhiễu từ bên ngoài tác động vào
như : Nhiễu vô tuyến, nhiễu do các đường dây điện, máy hàn, đèn neon .Các nhiễu này thường không thẻ định trước một cách rõ ràng nhưng khi thiết kế lắp đặt chúng ta lại cần phải tính toán đến các loại nhiễu này
1.2.2 Các giải pháp công nghệ chung trong xDSL
Trang 7suất sử dụng băng tần Như thay vì sử dụng dai tần truyền thống ( 0.3 - 4.3 KHz )
bằng cách loại bỏ các cuộn gia cảm, đường dây điện thoại có thể hoạt động với tần số hàng MHz Ngoài ra người ta còn đưa ra các phương thức thực hiện song công
để sử dụng băng tần một cách có hiệu quả, các phương pháp điều chế sao cho phổ tín hiệu tương thích với đường truyền để giảm méo và nâng cao hiệu suất sử dụng phổ (Mỗi symbol sẽ mang thông tin của nhiều Bits), các phương pháp mã hoá để
chống lỗi nâng cao chất lượng truyền dẫn
1 Các phương thức thực hiện song công
Hầu hết các dịch vụ DSL đòi hỏi song công trong việc truyền dữ liệu các
phương thức song công để tách biệt tín hiệu trên các hướng ngược nhau Có 4 phương thức thực hiện song công khác nhau : song công 4 dây, triệt tiếng vong,
song công phân chia tần số, song công phân chia theo thời gian Ba phương pháp cuối cùng sử dụng trên cùng một đôi dây xoắn cho cả hai hướng truyền dẫn Đối với mỗi trường hợp cụ thê thì chúng ta sẽ lự chọn phương thức song công nào hoặc sử
dụng kết hợp các phương thức đề phù hợp với hệ thống cần thiết kế
“+ Song công 4 dây
Sử dụng 2 đôi dây xoắn, mỗi đôi cho một hướng truyền Song công 4 dây còn gọi là truyền dẫn “ đơn công đôi ”, bởi vì có hai kênh truyền dẫn đơn công ( một hướng ) Bắt lợi của song công 4 dây là cần hai đôi dây xoắn thay vì một đôi như các phương pháp song công khác
Nhưng song công 4 dây là phương pháp song công với chỉ phí ít nhất nếu cáp
đồng bồ sung là sẵn có Tuy nhiên cáp đòng bổ sung thường là dat, do vay chi phí
toàn bộ hệ thống là rat cao, mặc dù chi phí điện tử có thê ít hơn Việc chi phí điện tử
Trang 8s* Song công phân chia theo tần số
Đối với những hệ thống thực hiện song công ghép kênh phân chia tần số FDD
( Frequency Division Duplex ) thi quá trình thu và phát ở nằm ở 2 đải tần số khác nhau :
Biên độ(dB)
Đường lên Đường Xuống KHz
Hinh 1.4 Song công FDD
Do phương thức song công FDD quá trình thu và phát ở nằm ở 2 dải tần số
khác nhau do đó tránh được xuyên âm ở đầu gần (NEXT) nhưng vẫn phải tính đến
nhiễu xuyên âm ở đầu xa (FEXT) Phương thức này có ưu điểm hệ thống sử dụng
nó đơn giản cho nên giá thành thấp nhưng phương thức FDD lại có nhược điểm là
tần số không được sử dụng một cách triệt dé do bang tan thu phat nằm tách biệt đo
vậy phương thức song công này thường không dùng đơn lẻ trong hệ thống mà thường được sử dụng kết hợp với những phương thức khác
+* Song công phân chia theo thời gian
Song công phân chia theo thoi gian TDD ( Time Division Duplex ) là tại một
thời điểm chỉ truyền theo một hướng Việc điều khiển các đường liên kết thường
được luân phiên tại các khoảng đều đặn giữa các hướng truyền Do quá trình phát
Trang 9
Xuống Lên Xuống Lên
Xuống Lên Xuống Lên
Trễ
Hinh 1.5 Song công TDD s* Song công triệt tiếng vọng Phát Thu Hình 1.6
Phương thức song công triệt tiếng vọng EC ( Echo Canceller ) đây là dang phổ biến nhất của DSL hiện đại, kỹ thuật triệt tiếng vọng EC thì dải tần phát được đặt trong dai tan thu và phải dùng một bộ triệt tiếng vọng đề phân tách đường thu và đường phát Việc thực hiện song công ở cùng một băng tần số tại một thời điểm cho nên băng tần được sử dụng một cách có hiệu quả bù, nhưng phương thức song công EC Hybrid Đôi dây <0 Tiéng vong
Sơ đồ hệ thống triệt tiếng vọng
triệt tiếng vọng thì các thiết bị lại rất phứ tạp và đắt tiền
Biên độ(dB)
Thu và phát
Trang 102 Các phương pháp điều chế
Các tín hiệu truyền trên đường dây điện thoại đều là tín hiệu Analog Điều chế nhằm biến đổi tín hiệu số đầu vào thành các tín hiệu Analog có dạng phố phù hợp
với đặc tuyến truyền dẫn của đường truyền để tín hiệu truyền trên nó sẽ hạn chế được méo, và sử dụng băng tần hiệu quả hơn.Các phương pháp điều chế thường
được sử dụng là trong công nghệ xDSL là : 2B1Q, QAM, PAM, DMT
s* Điều chế 2BIQ
Điều chế 2BIQ (2 Binary | Quartery ) được sử dụng nhiều trong công nghệ
xDSL trước đây Đây là phương pháp điều biên bốn mức, phương pháp này chỉ sử
dụng một hàm cơ bản là:
g(t) = = sin cŒ.)
Trong đó hàm sinc : sinc(x) = sin(x)/x
Trong 2B1Q mỗi nhóm bit để mã hoá là b=2 bit cho nên sẽ có m=4 bản tin
Trang 11Dưới đây là mô hình điều chế và giải điều chế 2B1Q : Phát x(t) y(t hiện Mã hoá GD) = rn cœ) mm Kênh et) 5m cœ) mm Giải & mã
Điều chế Giải diều chế
Hinh 1.9 Sơ đồ điều chế và giải điều chế 2BIQ s* Điều chế biên độ cầu phương QAM
Điều chế biên độ cầu phương QAM ( Quadra Amplitude Modulation ) đây là phương pháp điều chế hai chiều sử dụng một sóng dạng (sin) và một sóng dạng (cos) có cùng tần số để truyền đữ liệu Các bít sẽ được hợp nhóm tạo thành các bản tin để điều chế làm thay đổi biên độ và pha của sóng sin và sóng cos Mỗi nhóm bit sẽ tương ứng với một sóng cos và sin có biên độ và pha có định và khi sắp xếp trên
Trang 12QAM sử dụng hai hàm cơ bản đề điều chế là :
p(t) = Poe )eos(27fct) p2(t)= "VỆ n0) sin(2Z:)
Trong đó : e(t) là hàm điều chế băng gốc như dạng sin lồi hoặc cos lồi căn bình phương Cos(2rft) * fom] = S9 ————— x(t) Encoder BA Xm2 oo) ( < ) -Sin(2rft) Xm
Hinh 1.11 Sơ đồ điều chế QAM
s* Điều chế biên độ pha không sóng mang CAP
Trang 13Sự khác biệt giữa CAP và QAM là phương pháp thực hiện QAM thực hiện
bằng cách tạo ra hai tín hiệu thành phần khi trộn nó với hai sóng mang dạng cos và
sin sau đó kết hợp trong miền Analog để tạo nên tín hiệu QAM Còn việc thực hiện
CAP thì không cần tạo ra hai sóng mang cos và sin mà ta tiến hành bằng cách cho chúng đi qua 1 cặp bộ lọc Hilbert có hai hàm đặc tuyến trực giao với nhau sau đó tổng hợp lại ta được tín hiệu đã điều chế CAP Ngày nay người ta thường dùng các
bộ lọc số thông dai, ding | cap co diac tuyén biên độ bằng nhau nhưng pha lệch nhau 900 ( cặp Hilbert ), hai tín hiệu sau bộ lọc sẽ được đưa vào bộ biến đổi DAC rồi qua một bộ lọc nữa ta thu được tín hiệu đã điều chế Xml |Lọc đồng pha Output Xm | Sinh ma Encoder CĐ DAC LPF Xm2 Lọcngược L_—— pha 90°
Hinh 1.12 So dé diéu ché CAP
s* Điều chế đa tần roi rac DMT
Trang 14Một biến thé cua DMT là phương pháp điều chế đa tần sóng rời rạc DMWT ( Discrete Multiwavelet MultiTone Modulation ) trong d6 toan tu Fourier được thay
thé bang toán tử sóng Kỹ thuật này được sử dụng trong công nghệ VDSL
3 Các phương pháp mã hoá
Do môi trường truyền dẫn thông tin của đôi dây đồng chịu ảnh hưởng của
nhiều nguồn nhiễu như xét ở trên làm số liệu thu có thể bị lỗi nên cần đưa thêm các
bit phát hiện và sửa lỗi Nhược điểm của việc đưa thêm các bit là giảm dung lượng thực và gây trễ trong quá trình truyền số liệu Càng nhiều bit phát đi để phát hiện và
sửa lỗi thì càng ít các bit mang thông tin Thời gian trễ thông thường từ vài ms tới
nhiều giây.Có hai phương pháp cơ bản để phát hiện và sửa lỗi được sử dụng trong
truyền dẫn DSL là mã khối và mã xoắn
Trong mã khối, luồng thông tin được chia thành các khối có độ dài bằng nhau
được gọi là các khối bản tin, các bit dư được bổ xung vào các khối theo một thuật
toán nhất định phụ thuộc vào loại mã được sử dụng Mã khối có thể phát hiện và
sửa một hay nhiều bit thông tin Mã xoắn được tạo ra bằng cách cho một chuỗi bit
thông tin đi qua các tầng nhớ thường là các thanh ghi dịch tuyến tính hạn chế trạng thái Điểm khác biệt cơ bản với mã khối là bộ lập mã phải có bộ nhớ đề lưu giữ thời
điểm trước Ví dụ bộ mã hoá xoắn tốc độ 1/ 2 tạo ra 2 bit cho mỗi bit đầu vào Quan
hệ giữa đầu ra và đầu vào bộ mã hoá càng lớn, các bit dư càng lớn thì chống lỗi
càng tốt Ví dụ, bộ mã hoá xoắn tốc độ 1/ 4 có khả năng chống lỗi tốt hơn bộ mã
xoắn tốc độ 1/ 2 Tuy nhiên, bộ mã xoắn 1/ 4 tạo ra 4 bit cho mỗi bit đầu vào của số liệu người sử dụng nên nếu dung lượng kênh truyền là 40 kbit/s thì người sử dụng
chỉ gửi số liệu với tốc độ 10 kbit/s Do đó phát hiện và sửa lỗi làm giảm dung lượng
hệ thống
Những kiểu phát hiện và sửa lỗi khác nhau được sử dụng trong hệ thống xDSL tuỳ thuộc loại dịch vụ của khách hàng Ví dụ lỗi xảy ra trong các dịch vụ truyền thoại số hoặc truyền hình quảng bá có thể chấp nhận được nhưng không chấp nhận lỗi khi truyền tải các file chương trình phần mềm Do vậy, khách hàng có thể sẵn sàng chấp nhận tốc độ lỗi cao hơn trong các ứng dụng truyền thông gần thời gian thực để có băng thông cao hơn Để thoả hiệp giữa thời gian trễ và hao phí băng
Trang 15nhanh và chậm Các kênh nhanh thường tránh lỗi ít nhưng truyền tải các bản tin có trễ ngắn Các kênh chậm có thể chống lỗi tốt nhưng trễ vài giây
Trang 16CHUONG 2 : CAC CONG NGHE DSL
2.1 CONG NGHE HDSL / HDSL2 2.1.1 Sự hình thành và phát triển
Khái niệm về HDSL ( High bit rate Digital Subcriber Line ) xuất hiện vào năm 1986, được nghiên cứu ở phòng thí nghiệm, nó là giải pháp đề thay thế cho các đường truyền T1 ở Mỹ Thiết bị HDSL đầu tiên được đưa vào hoạt động năm 1992 ở Mỹ Tháng 10 năm 1998, ITU thông qua khuyến nghị G991.1 cho HDSL thế hệ thứ nhất ITU bắt đầu nghiên cứu xây dựng khuyến nghị thế hệ 2 (HDSL2) gọi là G991.2
Sự cần thiết của HDSL: Khi mà luồng E¡ (ở Châu Âu) và luồng T¡ (ở Bắc Mỹ) không chỉ sử dụng để nối liên đài mà còn được dùng để nối từ trung tâm chuyển
mạch đến khách hang cho các dịch vụ khác(ngoài thoại).Hệ thống truyền dẫn E,/T;
Trang 172.1.3 Kỹ thuật cơ bản
Các nhà sản xuất và cung cấp dịch cụ HDSL thường sử dụng phương pháp
điều chế 2B1Q có mạch hỗn hợp triệt tiếng vọng cho hầu hết các hệ thống HDSL trên thế giới Một số nước ở Châu Âu sử dụng hệ thống đa tần roi rac DMT, va
AM/PM không sóng mạng (CAP)
Việc thực hiện truyền dẫn song công trong hệ thống HDSL có thể thực hiện
theo một số giải pháp sau:
+ Song công đơn : Chỉ dùng một đôi dây và một cặp thiết bị thu phát ở mỗi đầu của đường dây Hai hướng có thể tách biệt bằng ghép kênh theo tần số (FDM)
hoặc có mạch hỗn hợp triệt tiếng vang (giải pháp này cho HDSL thế hệ 2)
+ Song công đôi : Dùng hai dây đôi, mỗi đơi thì truyền tồn bộ tái theo một hướng (giải pháp này thực hiện đơn giản nhưng có nhược điểm là truyền tín hiệu có băng tần lớn cho nên suy hao lớn và xuyên âm ở tần số cao
+ Song công kép : Truyền dẫn song công kép cải tiến độ dài mạch vòng và độ tương thích phổ bằng cách gửi nửa thông tin trên mỗi dây, mặt khác phương pháp
này lại truyền tín hiệu bằng cách sử dụng mạch hỗn hợp triệt tiếng vọng (EC) Do
Trang 18Bang tan dung
Cho cả đường lên và Xuông
0 30 200 230 f(KHz)
Hình 1.15 Song céng triét tiéng vong trong HDSL
Công nghệ HDSL dùng mã điều chế Trellis truyền thống kết hợp với tiền mã hoá cân bằng kênh Tiền mã hoá cân bằng kênh có chức năng gần giống như bộ lọc
nối tiếp của bộ cân bằng nối tiếp sử dụng trong HDSL Dữ liệu trong tiền mã hoá có chiều rộng từ 12 đến 16 bit Điều này làm tăng độ phức tạp của bộ triệt tiếng vọng
theo một cách tương tự
2.1.4 Khả năng và ứng dụng
HDSL là đường dây thuê bao số tốc độ cao và đối xứng nó có thể truyền dẫn song công các luồng 1,544 Mbit/s (T¡) và 2,048 Mbit/s (E¡) theo cả hai hướng trên đường dây điện thoại dài đến 3,7 km với dây là 24AwG (là dây có đường kính = 1/24 inch = 0,5 mm) mà không cần bộ lặp trung gian Nhưng khi cần truyền đi xa thì vẫn có thê dùng các bộ lặp trung gian Hiện nay thì hơn 95% đường dây HDSL không có bộ lặp
Trang 19Đường dây thuê bao riêng cấp 1 (1,544 M hoặc 2,048 M) từ người sử dung đến mạng thường dùng các ứng dụng HDSL nhiều nhất HDSL là phương tiện chủ
yếu đề nối tổng dai co quan (PBX) và thiết bị đữ liệu gói hoặc ATM tới mạng công
cộng HDSL cũng dùng đề nối các trạm vô tuyến trên mặt đất hoặc nối các trạm DLC (Digital Loop Carrier) tới Trung tâm chuyển mach CO (Centre office) Mac dù với những ưu điểm của mình như giá thiết bị thấp, giá thành bảo dưỡng thấp, độ
tin cậy cao, các khả năng chuẩn đoán lỗi cái tiến nhưng HDSL vẫn không thé thay
thế được đường dây T/E¡ truyền thống do các đường dây T/E;¡ là có sẵn còn các
đường dây HDSL thì phải lắp đặt mới với giá thành khá cao Bởi vậy HDSL chỉ
được sử dụng ở những điểm lắp đặt mới và được sử dụng chủ yếu bởi các nhà khai thác nội hạt Trong một số trường hợp người ta dùng đề nối các đường tốc độ cao giữa các toà nhà trong một khu trường hay công sở
Phiên bản đầu của HDSL truyền dẫn luồng T¡ dùng hai đôi dây và luồng E¡
dùng ba đôi dây cho nên khá tốn kém Tiêu chuẩn cho công nghệ HDSL thế hệ 2
xuất hiện vào năm 1995 có tốc độ bit và độ dài mạch vòng giống như như HDSL
thế hệ thứ nhất những chỉ sử dụng duy nhất một đôi dây HDSL2 có kỹ thuật mã hoá cao và điều chế phức tạp hơn cũng như việc lựa chọn kỹ tần số thu và phát để chống lại xuyên âm
Các phiên bản mới của HDSL mượn nhiều ý tưởng của ADSL, HDSL 2 đã được thiết kế “tương thích phổ” với một số đường truyền tốc độ cao khác Tuy nhiên tốc độ (theo chuẩn ANSI) là cố định cho nên ITU đã cải thiện vấn đề này trong chuân mới Mới đây nhất là phiên bản SHDSL (tiêu chuẩn của ITU) Nó thuộc dạng MSDSL với khả năng cung cấp tốc độ khác nhau từ 192 Kbit/s; 256
Kbit/s; 384 Kbit/s; 1,536 Kbit/s: 2,048 Mbit/s; 2,032 Mbit/s Va tinh chat thay đổi tốc độ là hoàn toàn tự động
2.2 CÔNG NGHỆ ADSL
2.2.1 Sự hình thành và phát triển
Khái niệm ban đầu về ADSL xuất hiện vào năm 1989 và được nghiên cứu
Trang 20dụng cho hội thảo video, đây là phiên bản đầu tiên của ADSL ADSL xuất hiện
ngoài việc thực hiện được các dịch vụ viễn thông cũ (thoại , fax .) và các dịch vụ của ISDN, HDSL ADSL còn nhanh chóng được áp dụng cho các dịch vụ viễn thông có yêu cầu bắt đối xứng đòi hỏi tốc độ xuống cao như Internet va bat kể dich truyền số liệu bất đối xứng nào (mà đa phần các dịch vụ viễn thông đều xem tải xuống nhiều hơn là tải lên)
Tháng 10 năm 1998, ITU đã đưa ra khuyến nghị G992.1 cho ADSL theo khuyến nghị này thì ADSL có thẻ truyền các dịch vụ bất đối xứng trên một đôi dây xoắn tối đa như sau:
_ Đường xuống 8 Mbps _ Đường lên 1,5 Mbps
có thể truyền xa 5,5 Km mà không cần bộ lặp với độ tin cậy và tính bảo mật
cao
Năm 1999 cho ra đời ADSL không cần bộ tách (ADSL lite hay Uversal
ADSL) Su ra đời của ADSL lite xuất phát từ nhu cầu thực tế là không cần bộ chia
tại thuê bao, khách hàng có thể tự lắp modem ADSL một cách dễ dàng như thế sẽ làm giảm chi phí cho các thiết bị đầu cuối cũng như chỉ phí lắp đặt Tuy nhiên trong trường hợp này dải tần của tín hiệu trùng với dải tần của thoại và sẽ làm giảm tốc độ cũng như độ dài mạch vòng, đồng thời cũng xảy ra hiện tượng ADSL nhiễu sang tín hiệu thoại gây nên tiếng rít khi nghe Nhưng khắc phục nhược điểm này hết sức đơn
giản ta chỉ việc thêm các bộ lọc thông thấp cho mỗi điện thoại (thực hiện đơn giản,
rẻ tiền) ITU đã đưa ra khuyến nghị G992.2 cho ADSL lite: _ Đường xuống tối đa 1,5 Mbps
_ Đường lên tối đa 512 Kbps
RADSL (Rate Adaptive ADSL) là một dạng khác của ADSL nó có khả năng cung cấp các tốc độ khá nhau tuỳ thuộc vào chất lượng của đường dây hay nhu cầu của khách hàng
Trang 21xuyên âm Các hệ thống ADSL đang được phát triển để truyền đa mạch thoại số ngoài việc truyền đữ liệu tốc độ lớn 2.2.2 Mô hình hệ thống ADSL Mạng Băng rộng VC U-C 2 U-R2 — ATU-C | | ATU-R HF ] [ HF U-C U-R| | | Mạng PSTN J Mach L POTS
Bang he LFT ò LFT Thiét bi thoai
gasp Vong Hoặc Modem
Splitter C Splitter R Tương tự
Hình 1.16 Mô hình hệ mạng ADSL
Trong đó:
AUT-C : Khối truyền dẫn ADSL phía tông đài AUT-R : Khối truyền dẫn ADSL phía thuê bao
Trang 22ADSL sử dụng hai phương pháp điều chế chính là : Điều chế biên độ pha
không sóng mang CAP và điều chế đa tần rời rạc DMT
Phương pháp điều chế CAP phát triển trên cơ sở kỹ thuật điều chế QAM
nhưng không có sóng mang do sự lựa chọn hai hàm cơ bản đặc biệt để điều chế Điều này làm đơn giản hoá việc thực hiện của máy phát nhưng tính phức tạp của bộ thu vẫn cao như trong QAM Khó khăn chủ yếu của kỹ thuật CAP dùng trong ADSL là khắc phục can nhiễu xuyên âm đầu gần đối với tín hiệu Nhưng chúng ta có thể khắc phục bằng cách sử dụng bộ triệt tiêu xuyên âm đầu gần (hoặc bộ cân bằng xuyên âm đầu gần) đề giải quyết vấn đề này Cho đến nay thì vẫn chưa có
chuẩn hoá cho hệ thống dùng CAP, nhưng một vài nhà sản xuất đã sử dụng theo
cách thức phù hợp
Nguyên lý chủ yếu của kỹ thuật điều chế DMT là phân chia dải tần truyền dẫn thành nhiều kênh nhỏ DMT sẽ làm tăng khả năng của modem nhờ điều chế mỗi
kênh con một số bit khác nhau thường thì phần băng thấp mang nhiều bit hơn Mỗi
kênh con sẽ tương ứng với một sóng mang riêng dùng đề điều chế các bít, hệ thống đa sóng mang sử dụng biến đổi FFT để tạo và giải điều chế cho từng sóng mang Các modem DMT được chế tạo phức tạp và đòi hỏi năng lực xử lý của DSP (DSP là
một con vi xử lý chuyên dụng) khá cao Bù lại DMT có thể hạn chế được các loại
nhiễu xuyên âm, nhiễu kí tự liền kề ISI (InterSymbol Iterference), nhiễu liền kênh
ICI („erChannel lferƒrence), tín hiệu radio AM và HAM ảnh hưởng đến tín hiệu
truyền trên dây do DTM sử dụng các phần phổ có suy hao và nhiễu nhỏ
ADSL sử dụng hai kỹ thuật truyền song công là Triệt tiếng vọng EC (Echo Canceller) và phương pháp ghép kênh phân chia tần số FDM Trong đó mỗi phương thức có những ưu nhược điểm riêng, bởi vậy xu hướng hiện nay là các nhà sản xuất sử dụng kết hợp cả hai phương thức trên
_ Phương thức FDM trong công nghệ ADSL:
Trang 23Phương thức này có ưu điểm là hệ thống đơn giản nhờ đó mà giá thành cũng rẻ, do không có tự xuyên âm ở đầu gần nên làm việc ở hướng phát lên tốt hơn nhiều so với triệt tiếng vọng EC Nhưng phương thức FDM lại có nhược điểm là tần số không được sử dụng một cách triệt để do băng tần thu phát nằm tách biệt ngoài ra cần có dải bảo vệ Hay với cùng một tốc độ truyền dẫn thì hệ thống FDM ADSL phải dùng một băng tần lớn hơn EC ADSL, do sử dụng băng tần lớn hơn cho nên
tương ứng với mạch vòng ngắn hơn
Mức tín hiệu
‘ost Lén Xuống
4 30 138 160 1104 f( KHz)
Trang 24Đối với hệ thống ADSL sử dụng kỹ thuật triệt tiếng vọng EC thì dải tần phát
được đặt trong dải tần thu và phải dùng một bộ triệt tiếng vọng để phân tách đường
thu và đường phát Trong phương thức này thì dải tần bảo vệ giữa số liệu và thoại vẫn tồn tại nhưng có sự chồng tần (dai phát nằm trong dải thu) cho nên tổng băng tần có thể giảm do đó có thể truyền xa hơn Tuy nhiên trong phương thức triệt tiếng vọng EC thì khó có thê tránh được tự xuyên âm (se‡ƒ NEX7) bởi vậy để hạn chế xuyên âm thì khi thực hiện cần có xử lý số phức tạp hơn do đó giá thiết bị cao hơn so với FDM ADSL
Bởi vậy trên thực tế hiện nay, các giải pháp trung gian kết hợp giữa FDM và EC được sử dụng để nâng cao hiệu suất sử dụng tần số và đạt được chất lượng tốt hơn
Mã hoá nhằm mục đích nâng cao chất lượng truyền dẫn cũng như bảo mật thông tin Số liệu sau khi được đóng khung sẽ được gắn thêm mã kiểm tra lỗi vòng dư CRC sau đó sẽ được ngẫu nhiên hoá tiếp đến đưa vào mã hoá Reed Solomon, mã hoá xen va ma hod TCM (Trellis Code Modulation: Điều chế và mã hoá kết hợp) rồi mới đưa vào FFT để điều chế DMT
Hiện nay DMT ADSL đã được chuẩn hoá bởi ANSI, ETSI, ITU 2.2.4 Khả năng và ứng dụng
Công nghệ ADSL có khả năng truyền số liệu bất đối xứng trên 1 d6i day thoại,
đồng thời nó cũng hỗ trợ được cho các dịch vụ viễn thông cũ (POTS) Do tính chất
bất đối xứng tốc độ và dải tần phát bé hơn nhiều so với phía thu làm cho nhiễu
xuyên âm đầu gần giảm ,việc áp dụng ADSL để cung cấp các dịch vụ sẽ cho ta những lợi ích sau:
1.Do có hỗ trợ cho các dịch vụ viễn thông cũ POTS, cho nên chúng ta có thể
vừa sử dụng Internet tốc độ vừa sử dụng viễn thông cũ như thoại chắng hạn (Thoại ở băng tần 0-4 KHz , ADSL ở băng tần 30-1104 KHz) Dịch vụ ADSL không yêu cầu thay đổi cấu trúc mạng thoại thông thường như trong mạng ISDN, không yêu cầu đầu tư mới, mở rộng ngoại vi và giảm đáng kẻ đầu tư ban đầu
Trang 25với truyền hình quảng bá như: Hội thảo truyền hình, Giáo dục từ xa, Video theo yêu
cầu
3.ADSL có thể cung cấp các dịch vụ có tốc độ thay đổi tuỳ theo chất lượng
đường truyền hay yêu cầu cua dich vu
4.Tốc độ truyền dẫn cao hơn 140 lần so với modem tương tự V90 (56Kbps) Do đó thời gian kết nối Internet cũng rất nhanh
5.ADSL cung cấp cho chúng ta một đường kết nối riêng (Không có trường hợp đường dây bị bận) với tốc độ cao đáng tin cậy và bảo mật cao (đường dây được
sử dụng duy nhất cho một thuê bao cho nên đảm bảo được tính bảo mật của thông
tin) Tốc độ truyền không bị thay đôi khi có thêm thuê bao truy nhập vào mạng
6.ADSL rất thích hợp cho việc truyền tải thông tin ATM
Với những ưu điểm của mình (cung cấp đường truyền tốc độ cao, đáng tin cậy, chỉ sử dụng một đôi dây thoại , không thay đổi cấu trúc mạng thoại thông thường, cũng như yêu cầu đầu tư mới là thấp) ADSL hiện nay là công nghệ đường dây thuê bao số có được những ứng dụng quan trọng nhất, cũng như được triển khai rộng rãi nhất trong nhiều lĩnh vực trên thế giới trong các công nghệ về đường dây th bao
sơ DSL
2.3 CƠNG NGHỆ VDSL
2.3.1 Sự hình thành và phát triển
Khái niệm ban đầu về VDSL được thảo luận trong các uỷ ban tiêu chuẩn vào cuối năm 1994 VDSL là đường dây thuê bao số tốc độ rất cao truyền trên 1 đôi dây thoại, VDSL là sự mở rộng của công nghệ ADSL nhưng tốc độ thì cao hơn nhiều
lần
Nó có thể đạt tới tốc độ 52 Mbps ở đường lên và 13 Mbps ở đường xuống Sở
dĩ VDSL đạt được tốc độ này là do nó sử dụng băng tần rộng hơn ADSL VDSL
phát triển dựa trên cơ sở ADSL nên cũng giống như ADSL VDSL sử dụng băng tần riêng biệt với băng tần cơ bản cho nên nó có thể hỗ trợ cho các dịch vụ viễn thông cũ POTS (thoại, fax )
Trang 26người ta sử dụng cac don vi mang quang ONU (Optical Network Unit ), cap quang
được nối từ trung tâm chuyên mạch CO tới ONU, thông thường ONU được đặt
cách nhà thuê bao dưới 1 Km (Có rất ít mạch vòng VDSL nối trực tiếp với CO)
Truyền dẫn VDSL trên đôi dây xoắn được sử dụng cho vài nghìn ft cuối cùng gắn
từ thuê bao tới CO, khoảng cách tối đa này phụ thuộc vào tốc độ truyền dẫn.VDSL có thể cung cấp cho các dịch vụ yêu cầu truyền đối xứng cũng như bất đối xứng một cách hiệu quả
Cho đến hiện nay thì VDSL vẫn chưa được chuẩn hoá, nhiều vấn đề kỹ thuật
vẫn còn trong giai đoạn tranh cãi và nghiên cứu Và giá cả modem VDSL hiện nay trên thị trường vẫn còn rất đắt 2.3.2 Mô hình hệ thông _ Mô hình VDSL dùng hub thụ động Mạch vòng Hub thụ động ONU — VDSL +— Splitter Splitter -77 VDSL rd VDSL rL ] Thoai PSTN or VDSL rd modem
Hinh 1.19 Mô hình mạng VDSL dùng Hub thụ động
Mô hình này dựa trên cấu trúc NT thụ động, cho phép nối nhiều bộ thu phát
VDSL 6 dau cuối đường thuê bao Trên thực tế cầu trúc NT thụ động yêu cầu ONU
Trang 272.3.3 Kỹ thuật cơ bản
Đối với các phương pháp điều chế tín hiệu của kỹ thuật VDSL hiện nay chưa
có chuẩn qui định Có 4 phương pháp điều chế thường được sử dụng trong kỹ thuật
VDSL là :
Don song mang : CAP va SLC Da song mang : DMT va DWMT _ Phương pháp điều chế đơn sóng mang :
CAP thì được sử dụng tương tự như trong ADSL mạc dù cần có sự điều chỉnh thích hợp đề bù phần méo tín hiệu truyền dẫn Cấu hình NT thụ động sử dụng điều
chế CAP nên sử dụng phương pháp điều chế QPSK và phương pháp ghép kênh
TDM đối với chuỗi tín hiệu ngược từ thuê bao tổng đài
SLC (simple line Code): Mã đường đơn giản, nó là dạng báo hiệu băng tần gốc có 4 mức SLC lọc băng tần cơ bản và lấy lại nó ở đầu thu Đối với cầu hình NT thụ động mã SLC chủ yếu được dùng với kỹ thuật ghép kênh TDM ở phía ngược từ thuê bao đến tổng đài
_ Phương pháp điều chế đa song mang:
DMT: Phương pháp này đã được sử dụng trong kỹ thuật ADSL Nhưng với dai tần lớn hơn, hệ thống DTM có thê hoạt động với tốc độ cố định hoặc biến đổi Tuy nhiên DTM lại chịu ảnh hưởng về sự cách ly tối ưu các kênh
Trang 28Phương pháp này dựa trên cùng một ý tưởng với phương pháp DTM, có nghĩa là chia băng tần thành các kênh nhỏ để sử dụng các thành phần phổ không bị nhiễu ảnh hưởng.Trong khi DTM sử dung bién déi Fourier nhanh để mã hoá bit trong các kênh nhỏ thì phương pháp DMWT sử dụng biến đổi sóng Điều này giúp cho DMWT tránh được các hài có công suất lớn không chứa thông tin trong phổ tín hiệu Phương pháp DWMT chỉ tạ ra các hài có công suất nhỏ và vì vậy dễ dàng phát hiện ở đầu thu, SNR của DMWT có thể đạt cỡ 43 dB trong khi DMT la 13 dB DMWT cũng sử dụng ghép kênh FDM trong chuỗi bit từ phía thuê bao đến tông đài
như DMT
VDSL truyền dẫn song công kết hợp cả hai kỹ thuật song công phân chia tần
số FDD và song công phân chia thời gian TDD Cả hai kỹ thuật này đều hết sức
Trang 292.2.4 Kha nang va wng dung
Kỹ thuật VDSL sử dụng phương thức truyền dẫn giống như ADSL nhưng có khả năng cung cấp số liệu với tốc độ cao gần gấp 10 lần so với ADSL VDSL có thể sử dụng phương thức truyền dẫn dịch vụ đối xứng lẫn không đối xứng, đối với dạng truyền dẫn không đối xứng thường dùng tỷ lệ tốc độ chiều đi và chiều về là 10:1, phương thức này rất phù hợp để cung cấp dịch vụ tốc độ cao từ phía tổng đài đến thuê bao ứng dụng đối xứng của VDSL có thể cung cấp tốc độ 2 chiều lên tới 26 Mbps
Ngoài việc có khả năng cung cấp tốc độ cao hơn nhiều so với tốc độ truyền dẫn của kỹ thuật ADSL kỹ thuật VDSL còn yêu cầu khoảng động nhỏ hơn kỹ thuật ADSL nên kỹ thuật truyền dẫn VDSL không phức tạp bằng kỹ thuật ADSL Mặc dù có nhiều ưu điểm như vậy nhưng kỹ thuật VDSL vẫn chưa được sử dụng rộng rãi đó là chưa lựa chọn được cơ chế điều chế, băng tần, phương pháp ghép kênh thích hợp Hơn nữa hiện nay Modem VDSL vẫn còn rất đắt Nhưng đây sẽ là kỹ thuật quan trọng đề ứng dụng trong tương lai khi mà có những dịch vụ yêu cầu tốc độ cao nhưng không có cáp quang dẫn đến nhà
VDSL được ứng dụng như một phần của mạng đa dịch vụ, dự kiến sẽ thiết kế
để hỗ trợ đồng thời tất cả các ứng dụng (Thoại, dữ liệu, Video ) và cũng như các kỹ thuật xDSL khác kỹ thuật VDSL được sử dụng để cung cấp các dịch vụ số liệu
yêu cầu băng thông rộng cho các thuê bao dân cư và kinh doanh trong lúc chưa lắp đặt được mạng cáp quang đến tận nhà thuê bao:
e Các kênh Tivi
e Truy nhập dữ liệu với tốc độ cao e Hội nghị Video
Trang 30e Truyền tổ hợp dữ liệu và tin hiệu video trên cùng một đường dây e Truy nhập Internet tốc độ cao
e Các ứng dụng trên máy tính tiên tiến
Tiêu chuẩn kỹ thuật dạng DAVIC VDSL sử dụng điều chế biên độ pha không song mang (CAP) cho tốc độ 13; 25.92; và 51 Mbps ở phía thu và 1.6 Mbps ở phía phát qua đôi dây xoắn Tiêu chuẩn DAVIC VDSL dựa trên cấu trúc NT thụ động, cho phép nối nhiều bộ thu phát ở đầu cuối đường dây thuê bao Trên thực tế cấu
trúc NT thụ động yêu cầu ONU đặt gần hơn 100 mét từ các đơn vị VDSL của thuê
bao
% Uu nhược điểm của công nghệ DSL
Các công nghệ DSL tận dụng đường dây đồng có sẵn giảm chi phí đầu tư
mạng lưới ban đầu Nhà cung cấp dịch vụ tiến hành khi thuê bao yêu cầu dịch vụ
mà chỉ cần một khoảng đầu tư nhất định cho phần trung tâm mà thôi
Công nghệ này không yêu cầu thay đổi phần mềm của các thiết bị chuyển mạch, làm giảm bớt chi phí nâng cấp mạch trung tâm Một số công nghệ (ADSL ,VDSL) có khả năng giao tiếp với một loạt các thiết bị ở phía thuê bao CPE (Customer's Premise Equiment) khác nhau nhằm cung cấp dịch vụ một cách linh hoạt
ADSL và VDSL có khả năng tương thích với ATM Đây là nhân tố đảm bảo lâu dài cho các công nghệ này
Nhược điểm của công nghệ xDSL là tính quảng bá thấp, kha nang di dong
Trang 31SDSL Không có 1,544Mbit/s(up+down) TI/EI LAN, 3km 2,048Mbit/s(up+down) Internet
CAP- Chưa có 6,144Mbit/s (down) Internet , VoD, 4km
ADSL 640 kbit/s (up) Video quang ba,
LAN , da phuong
tién
DMT- ANSI T1 6,144Mbit/s (down) Internet, VoD, 4km
ADSL 413-1995 640 kbit/s (up) Video quang ba, LAN , da phuong
tién
RADSL Không có 32kbit/s-9Mbit/s(down) Internet, VoD, Phu
32kbit/s-1,5Mbit/s (up) Video quang ba, thudc LAN , da phuong | tốc độ
tién
VDSL ANSIđang | 2,96 Mbit/s Internet, VoD, 1,5km
nghiên cứu | 25,92Mbit/s Video quảng bá, 1km
51,84 Mbit/s LAN, đa phương | 0,3km
2Mbit/s —20Mbit/s tiện
3.1 DIEU CHE DA TAN ROI RAC DMT 3.1.1 Giới thiệu vé diéu ché da tai tin
Điều chế đa tải tin là phương pháp sử dụng nhiều sóng mang ở các tần số khác nhau đề điều chế những dòng bit tốc độ thấp rồi truyền đi đồng thời để có được một dòng bit tốc độ cao Theo phương pháp này thì băng tần truyền dẫn được
chia thành các băng con hẹp hơn có quan hệ với nhau và hầu như không bị ảnh
hưởng bởi nhiễu Nhiễu ở mỗi tần số khác nhau là khác nhau cho nên các kênh có
CHUONG 3 : CONG NGHE DMT ADSL
Trang 32Do mỗi kênh con chỉ truyền dẫn một luồng số tốc độ thấp nên sẽ tránh được hiện tượng nhiễu đo giao thoa giữa các ký hiệu liền ké ISI ( Intersymbol Iterference
) một cách hiệu quả Và có thể loại hoàn toàn ISI bằng cách sử dụng khoảng thời
gian bảo vệ giữa các kí hiệu liên tiếp
Điều chế đa tải tin còn làm giảm độ phức tạp của của quá trình cân bằng kênh khi tăng số lượng các kênh phụ Bởi vì khi tăng số lượng kênh phụ thì băng tần của
mỗi kênh sẽ hẹp đi và nhiễu trong mỗi kênh sẽ nhỏ đi cho nên quá trình cân bằng sẽ
đơn giản hon rat nhiều so với hệ thống đều chế đơn tải tin (một sóng mang)
Phổ của tín hiệu đa tải tin có thể phân bố mềm dẻo để chống lại nhiễu vô tuyến
RFI ( Radio Frequency Interference ), RFI tránh được bằng cách không sử dụng các kênh phụ trong dải tần của RFI
3.1.2 Mô hình hệ thống 1 Nguyên tắc thực hiện
Để thực hiện việc điều chế đa tải tin, ta sử dụng các tải tin có các tần số fi (i = 0+N-1) Nhu vay, cé thé xem qua trình điều chế đa tải tin như quá trình điều chế
N kênh độc lập Mỗi kênh làm việc ở cùng một tốc độ lấy mẫu 1/T, trong đó T là
Trang 33Phổ của kênh truyền được chia thành N băng con Hình 2.1 biểu diễn phổ của tín hiệu đa tải tin bao gồm các băng con không chồng lên nhau chỉ mang tính chất minh họa Thực tế phổ của hệ thống có thể chồng lấn nhau phụ thuộc vào sự tạo xung của mỗi kênh con Tuy nhiên sự chồng phổ này gây ra nhiễu giao thoa giữa các kênh con liền kề nhau trong một chu kỳ kí hiệu ICI (InterChannel Interference) và giao thoa liên kênh trong một chu kỳ kí hiệu giữa các ký hiệu liên tiép ISCI (ICI trong một chu kỳ kí hiệu)
Trong các hệ thống đơn tái tin không có hiện tượng ICI va ISCI, tuy nhiên ảnh
hưởng của hiệu ứng ISI trong hệ thống này là nghiêm trong và dé hệ thống làm việc
tốt thì cần phải có các bộ cân bằng kênh khá phức tạp, và trong nhiều trường hợp cụ
Trang 34Chuỗi dữ liệu nhị phân dm đưa vào bộ biến đổi nối tiếp thành song song để
tạo ra N ký hiệu mã N ký hiệu mã này sẽ được phát đồng thời trên N tải tin Mỗi một ký hiệu mã trong số N ký hiệu mã này lại được chia thành các thành phần đồng pha và vuông góc ( Inphase & Quadrature) dua đến bộ điều chế I&Q Trên mỗi tải tin fi đồng thời phát đi hai ký hiệu riêng biệt tương ứng với thành phần đồng pha và
vuông góc I&Q này
Dưới đây là sơ đồ bộ điều chế I&Q Xa 3 Lọc tạo Lấy phần dạng xung thực N2e??Z/+9
Hình 2.3 Bộ điều chế I&Q của tải tần fï
Bộ điều chế I,Q như biểu diễn (hình 2.3) tại tải tin thứ ¡ nhận hai ký hiệu mã
riêng biệt (+l) tạo ra tín hiệu tương ứng :
Re{( ai — j ãi).\2 e'2"ñ *9)ì= Re{( ai- j ãi ).[cos(2mf, +ø¡) + j sin(2mf, +@¡)]} = ai cos(2fi +ọ¡) + ãi sin(2fi +@¡)
Mỗi ký hiệu phức X; = a¡ - j ã¡ của mỗi kênh con thường được xem là tín hiệu QAM ( Quadrature Amplitude Modulation)
Trang 35r(t) Loc thong daii cos(2rf¡ +@¡) —@® —@® sin(2rf¡ +@¡) LPF LPF t= kT Quyét dinh
Hình 2.5 B6 giải điều chế I&Q của tai tan fi
Ở phía thu tín hiệu thu được là tín hiệu của N kênh con, các kênh con này sẽ
được phân tách bằng N bộ lọc thông giải, bộ lọc thứ ¡ có một tần số trung tâm fi
nằm trong bộ giải điều chế I&Q thứ ¡
Sau đó tín hiệu ở mỗi kênh sẽ được nhân với hai sóng cos và sin vuông góc tương ứng, rồi tiến hành lấy mẫu trong từng chu kỳ kí hiệu ta sẽ được hai thành phần đồng pha và vuông góc I&Q Hai thành phần này sẽ quyết định đây là ký hiệu mã nào (XI)
Trang 362 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) PSD
Hình 2.6 Phố công suất tín hiệu đa tải tin
Phổ công suất của tín hiệu đa tải tin được biểu diễn như trên hình vẽ Tín hiệu
này là tổng của N tín hiệu con độc lập, chiếm băng tần bằng nhau và có tần số trung
tâm là fi (i = 0+N-1)
Trên miền thời gian mỗi tín hiệu tốc độ cao s(t) được chia thành các dòng số tốc độ thấp hơn s(t) ( các đòng số này có thể có tốc độ khác nhau được chia bởi các thuật toán phân tải khác nhau trong từng hệ thống Bởi vi chất lượng mỗi kênh con ở các tần số khác nhau là khác nhau, do đó tải tin được chia trên mỗi kênh con cũng là khác nhau : sứ)= s0) Sau đó các tín hiệu s¡(t) được điều chế FDM với cac tai tin f; : N-1 yữ)= _s,(0)e'?7⁄ ¡=0
ở trong hệ thống OFDM các tải tin chiếm các vị trí cách đều trên tòan
Trang 37W j2a(—i)t N-1 — N yú)=Š Xe ¡=0 Lấy mẫu tín hiệu y(t) sau mỗi T giây: 72zC“nmr N-I ywT)=3 Xe * ¡=0 , Xa 1 ,
W giả thiết là băng tần hỗ trợ phức, theo Nyquist Ù > Wr với L là hệ sô quá mẫu (over sampling), bỏ T trong biểu thức trên: in N" j 277 — y(n) = Xe i=0 yi fh OSISN Đôi biên : i 0 N<i<LN-1 Ta sẽ có : LN-1 jal y(n) _ > X'e LN i=0
Từ công thức trên ta thấy, tín hiệu OFDM được tổng hợp bằng DFT đảo và giá
trị của X; có thể được khôi phục bằng DFT thuận Ưu điểm lớn nhất của OFDM là về mặt thực hiện, là ở chỗ ta không cần sử dụng các băng lọc tương tự dé dat duoc su phan chia tan sé cũng như việc tạo ra các sóng mang với các tần số chính xác mà
trên thực tế chỉ cần sử dụng phép biến đổi hiệu quả FFT
sin X
Phổ của tín hiệu OFDM trong đó mỗi sóng mang phụ có dạng như biểu diễn trên hình vẽ Mặc dù phổ của các đơn kênh không phải là giới hạn, tuy nhiên
sin X sin X
tinh truc giao vẫn đám bảo, vì tại các đỉnh của thì giá trị của các khác
Trang 38Để đảm bảo tính trực giao giữa các sóng mang, các ký hiệu của OFDM sẽ được gắn thêm vào các CP ( Cyclic Prefìx) và có độ dài đủ lớn Cái mà sẽ được bỏ đi ở nơi nhận § — CP t Biên độ f fh $ fy2 fn f Hinh 2.7 Phố tín higu OFDM 3 Mô hình hệ thống
Xét hệ thống OFDM gồm N kênh con trong đó, Nụ +1 tải tin tại phổ trung tâm
được dùng để truyền dữ liệu và các tải tin còn lại ở cả 2 sườn, tạo ra các dải bảo vệ
Mỗi sóng mang điều chế bởi ký hiệu đữ liệu X;„ (với ¡ là chỉ số ký hiệu OFDM và n là chỉ số sóng mang)
Bộ phát sử dụng biến đổi FFT ngược kích thước N để điều ché (N thong
Trang 39J2 0-A-iT, ) Ø„()=42 ˆ ïT <t<(i+ DT, 0 t<iT, & t>(+ÙT, gr() : đáp ứng xung của kênh truyền A : khoảng bảo vệ T;: chu kỳ ký hiệu Ts=Tụ + A là chu kỳ toàn bộ ký hiệu, gồm cả khoảng bảo vệ Lập mã | Xen kênh Chèn Data đông bộ IFFT+ VÀ SP Khoảng Biến đồi D/A © | bảo vệ P/S Pilot Đồng bộ khung Hình 2.8 Sơ đồ khối bộ phát DMT
Dữ liệu sau khi được đóng khung được đưa vào mã hoá để phát hiện và sửa lỗi ở phía thu, sau đó tín hiệu sẽ được kết hợp với Pilot rồi qua bộ biến đổi nối tiếp
thành những dòng số có tốc độ thấp hơn và sẽ được thực hiện thuật toán IFFT để
điều chế DMT sau đó sẽ được chèn thêm vào các bit phụ CP ( eyclic prợfix ) để
chống ISI và đồng bộ khung rồi lại biến đổi thành luồng số nối tiếp qua bộ DAC
biến đổi thành tín hiệu tương tự đề truyền đi
Do đáp ứng tần số của kênh truyền là thay đổi theo thời gian và cần được đánh giá, để đánh giá được hệ số suy hao và thời gian trễ tại mỗi thời điểm người ta tiến hành chèn vào đó những kí hiệu đặc biệt tại những thời điểm và tần số định
Trang 40Pilot Phía thu căn cứ vào độ lớn và khoảng cách giữa các Pilot thu được để đánh giá chất lượng của kênh truyền Frequency ( szcarries ) @ Pilot symbol O Data symbol Giai ma kénh 000000000 0O ®OO0®00®0 000000000 000000000 0oe00@e#008e0 000000000 000000000 0O ®OO0®00®0 000000000 Time (symbol) Hình 2.9 — Sơ đồ lưới chén Pilot A/D Giai S/P va FFT va @ | xen tai tao P/S khung Danh gia kénh Đồng bộ khung Hình 2.10 Mô hình thu hệ thống DMT Data
Phía thu được thực hiện nhược lại so với phía phát, tín hiệu thu được sẽ cho đi