Tổng quan các công nghệ DSL.DOC

Tổng quan các công nghệ DSL

Chơng 1: Tổng quan các công nghệ DSL

1.1 Tổng quan các phơng thức truy nhập băng rộng.

Ngày nay, nhu cầu của khách hàng về các dịch vụ băng rộng đang tăng nhanh Những khách hàng là các doanh nghiệp thờng yêu cầu các dịch vụ băng rộng tơng tác nh: truy nhập Internet tốc độ cao, hội nghị truyền hình, video theo yêu cầu Còn những khách hàng thông thờng thì yêu cầu các dịch vụ không tơng tác nh phim theo yêu cầu, truyền hình số Điều này thúc đẩy các công ty viễn thông nhanh chóng triển khai các giải pháp phân phối dịch vụ băng rộng tới khách hàng có hiệu quả nhất.

Vấn đề khó khăn nằm trên những kilomet cuối tới thuê bao sử dụng các đôi dây đồng đã đợc trang bị từ xa tới nay để cung cấp các dịch vụ PSTN cho khách hàng trên khắp thế giới Mạng truy nhập PSTN chỉ cung cấp một băng tần thoại hạn hẹp 0,3ữ3,4 kHz với tốc độ truyền số liệu tối đa là 56 kbit/s nên không đáp ứng đợc việc truyền tải các khối dữ liệu lớn có nội dung phong phú kèm hình ảnh sống động Để giải quyết vấn đề này nhiều kỹ thuật truy nhập băng rộng đã đợc đa ra xem xét nh: kỹ thuật truy nhập mạch vòng cáp đồng, kỹ thuật truy nhập cáp sợi quang, kỹ thuật truy nhập vô tuyến Mỗi kỹ thuật truy nhập mạng này đều có những u nhợc điểm khác nhau, nhng với điều kiện hiện nay, mạng lới cáp đồng đang tồn tại rộng khắp trên thế giới thì kỹ thuật truy nhập mạch vòng cáp đồng đang thực sự trở thành sự lựa chọn số 1 cho các nhà cung cấp dịch vụ trên thế giới.

Sau đây chúng ta sẽ xem xét các phơng thức truy nhập băng rộng cụ thể:

1.1.1 Kỹ thuật truy nhập mạch vòng cáp đồng.

Kỹ thuật truy nhập mạch vòng cáp đồng hay đợc gọi là kỹ thuật đờng dây thuê bao số (DSL: Digital Subscriber Line) đã xuất hiện từ đầu những năm 1980 Thực ra đây là một họ các công nghệ thờng đợc gọi là các công nghệ xDSL, chữ x thể hiện cho các công nghệ DSL khác nhau nh : ADSL, HDSL, VDSL Đây là các kỹ thuật truy nhập điểm tới điểm kết nối giữa thuê bao và tổng đài trung tâm cho phép truyền tải nhiều dạng thông tin số liệu âm thanh, hình ảnh qua đôi dây đồng truyền thống Giải pháp của xDSL là sử dụng dải tần lớn hơn phía trên dải tần mà dịch vụ thoại sử dụng

vì vậy băng thông truyền dẫn cao hơn Trên đó, ngời ta sử dụng các phơng pháp mã hoá khác nhau để có thể truyền đợc tốc độ dữ liệu rất cao Tốc độ của đờng dây xDSL tuỳ thuộc thiết bị sử dụng, khoảng cách từ tổng đài tới thuê bao, chất lợng tuyến cáp, kỹ thuật mã hoá Thông thờng kỹ thuật này cho phép hầu hết khách hàng truyền từ tốc độ 128 kbit/s tới 1,5 Mbit/s Với kỹ thuật mới nhất VDSL cho phép truyền số liệu với tốc độ lên tới 52 Mbit/s theo hớng từ tổng đài xuống thuê bao Điểm nổi bật của kỹ thuật xDSL là tận dụng đợc cơ sở hạ tầng cáp đồng phổ biến trên thế giới nên nó đã mau chóng chuyển từ giai đoạn thử nghiệm sang thị trờng thơng mại rộng lớn đáp ứng nhu cầu phân phối các dịch vụ băng rộng tới ngời sử dụng Điển hình là ở Mỹ- thị trờng DSL lớn nhất hiện nay, vào cuối năm 2000 có gần 200 triệu đờng dây truy nhập cố định đợc lắp đặt Trong đó có 50% tức gần 100 triệu đờng dây cung cấp dịch vụ DSL và ngời ta wớc tính con số này sẽ tăng lên đến 70% (khoảng 140 triệu đờng dây) vào năm 2004 Ngoài ra, khi vấn đề đầu t xây dựng mạng truy nhập sử dụng cáp quang quá tốn kém thì công nghệ này đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà sản xuất thiết bị viễn thông, các cơ quan quảng bá phát thanh truyền hình, các nhà khai thác dịch vụ, các công ty điện thoại nội hạt tạo nên sự cạnh tranh làm giảm chi phí thiết bị và giá cả dịch vụ Một yếu tố góp phần thúc đẩy sự phát triển và hoàn thiện của công nghệ này là sự ra đời các tiêu chuẩn chung cho hoạt động của xDSL do tổ chức viễn thông quốc tế ITU và nhiều tổ chức tiêu chuẩn, nhóm làm việc khác đa ra.

1.1.2 Kỹ thuật truy nhập bằng cáp sợi quang

Nhờ phát hiện ra khả năng truyền dẫn của cáp sợi quang đã làm thay đổi hầu nh toàn bộ năng lực của mạng viễn thông Cáp sợi quang có những phẩm chất mà cáp đồng không thể nào có đợc đó là băng thông rất lớn và khả năng chống nhiễu cực kỳ tốt với suy hao nhỏ nên truyền tốc độ cao là rất tốt Ngời ta đã xây dựng nhiều hệ thống thông tin quang nh hệ thống điều chế cờng độ và tách sóng trực tiếp, hệ thống thông tin quang coherent và truy nhập quang có thể đợc xây dựng thành các hệ thống nh: cáp quang đến cụm dân c (FTTC), cáp quang đến toà nhà (FTTB), cáp quang đến tận nhà (FTTH), cáp quang đến cơ quan (FTTO), vv Tuy nhiên việc xây dựng một mạng truy nhập sử dụng cáp quang đòi hỏi sự đầu t ban đầu rất lớn Việc thay thế toàn bộ cơ sở hạ tầng sẵn có gồm hàng ngàn đôi dây đồng cùng các hệ thống cống bể cha sử dụng hết khấu hao sẽ phải tính vào giá thành cho các dịch vụ mới cung cấp Hơn nữa nhu cầu sử dụng của mỗi thuê bao không tận dụng hết khả năng của 1 đôi sợi cáp quang nên sẽ gây lãng phí Do vậy, phơng án lắp đặt cáp quang tới từng cụm

Nguyễn Trung Hiếu - ĐT2/K43

dân c (FTTC) hoặc tới các toà nhà (FTTB), các trụ sở cơ quan lớn (FTTO) có ý nghĩa hơn.

Kiến trúc tổng quát nhất của mạng cáp quang nh hình vẽ 1.1

Tín hiệu số từ các nhà cung cấp dịch vụ truyền qua các tuyến trục chính tới các tổng đài trung tâm Từ đây tín hiệu đi theo phần mạng quang tới điểm phân phối để chuyển đổi sang tín hiệu điện rồi đợc truyền trên đôi dây cáp đồng tới thuê bao Nh vậy, việc tồn tại đoạn cáp đồng cuối là một yếu tố thúc đẩy sự phát triển của công nghệ xDSL.

1.1.3 Truy nhập bằng vô tuyến

Đây là phơng pháp đã xuất hiện từ lâu và ngày nay đang đợc ứng dụng rộng rãi trong truy nhập băng rộng đặc biệt là từ khi có vệ tinh viễn thông Hệ thống đợc sử dụng nhiều nhất hiện nay là các trạm mặt đất hoặc là vệ tinh Trên mặt đất, có thể kể đến hệ thống MMDS và LMDS.

MMDS (multichannel, multipoint distribution system) là hệ thống phân bố đa điểm, đa kênh, nó có thể gửi 33 kênh truyền hình tơng tự hoặc 100 kênh dới dạng tín hiệu số tới các thuê bao hoặc Internet tốc độ cao dọc theo đờng dây của các modem cáp đồng trục (cable modem)

LMDS (hệ thống phân bố đa điểm nội vùng) là hệ thống vô tuyến, điểm đến đa điểm, đa tế bào (Multicell), băng tần hoạt động từ 27,5 đến 29,5 GHz LMDS còn đợc gọi là truyền hình cáp tổ ong (cellular cable TV) Các tế bào lân cận dùng các tần số giống nhau nhng có phân cực khác nhau

Bên cạnh đó, các hệ thống quảng bá trực tiếp từ vệ tinh (DBS) đã đợc triển khai, cung cấp hình ảnh TV đến nhiều hộ gia đình, khuôn dạng tín hiệu ở dạng số sử dụng nén số liệu MPEGII để tận dụng băng thông DBS chỉ cung cấp đờng xuống còn đờng lên đợc yêu cầu qua modem thoại Do truyền từ vệ tinh và có quá trình xử lý nén số liệu nên có độ trễ tơng đối lớn Để giảm trễ, ngày nay đã sử dụng hệ thống vệ tinh quỹ đạo thấp LEO nhng chúng cần số lợng vệ tinh lớn (từ vài chục cái đến 288 chiếc) Hiện tại hệ thống này có giá thành tơng đối cao và cha phổ biến ở Việt Nam

Những hạn chế mà kỹ thuật truy nhập vô tuyến không đợc lựa chọn làm giải pháp mạng truy nhập hiện nay là : khó đáp ứng yêu cầu truyền thông 2 chiều, khó triển khai trong vùng đô thị Các hệ thống LMDS/MMDS thì chịu nhiều ảnh hởng của thời tiết dễ h hại do ma, bão, sấm, sét Để tăng vùng phủ sóng của hệ thống DBS yêu cầu phải tăng số vệ tinh, tuy nhiên vị trí của chúng là một vấn đề khó khăn cho các nhà cung cấp dịch vụ, giá thành vệ tinh cao Các hệ thống này còn thiếu các chuẩn chung nên không thể mua một đĩa vệ tinh của một hãng để sử dụng với một hệ thống khác Thậm chí với cùng một hãng cũng phải mua các đĩa vệ tinh khác nhau cho các dịch vụ số liệu và truyền hình quảng bá WLL chỉ đem lại nhiều u điểm khi triển khai ở những vùng dân c tha thớt, tận dụng đợc những trạm gốc đã có sẵn.

1.1.4 Truy nhập bằng cáp đồng trục

Đây là phơng pháp đợc triển khai bởi nhà cung cấp truyền hình cáp Khi triển khai, cần lắp thêm cáp đồng trục từ điểm cung cấp dịch vụ tới thiết bị của khách hàng Điển hình là hệ thống cáp đồng trục kết hợp với cáp quang (HFC- Hybrid Fiber/Coax) Nó cung cấp cả dịch vụ số và tơng tự, dùng băng tần từ 0ữ50 MHz cho đờng lên và từ 50ữ750 MHz cho hớng xuống và truyền khoảng 100 kênh video tơng tự (6 MHz) với tín hiệu số, mỗi kênh sóng mang 6 HMz có thể đạt tốc độ 27 đến 38 Mb/s Tuy nhiên HFC phân phối dữ liệu quảng bá tức là cáp đồng trục có thể phân phối nhiều kênh video tới một vùng dân c nhng cùng một thông tin Khi dùng chung cho nhiều ngời sử dụng thì băng thông của mỗi kênh trong HFC không cao bằng DSL, DSL phân phối dữ liệu riêng tới từng ngời sử dụng nên linh hoạt hơn Hơn nữa ở các nớc cha có sẵn mạng cáp thì việc xây dựng một hệ thống mới là rất tốn kém.

Nguyễn Trung Hiếu - ĐT2/K43

1.2 Giới thiệu các công nghệ xDSL

xDSL là một họ công nghệ đờng dây thuê bao số gồm nhiều công nghệ có tốc độ, khoảng cách truyền dẫn khác nhau nên đợc ứng dụng vào các dịch vụ khác nhau Bảng 1.1 sẽ liệt kê các loại công nghệ và tính chất của từng loại.

Theo hớng ứng dụng của các công nghệ thì có thể phân thành 3 nhóm chính nh sau :

+ Công nghệ HDSL truyền dẫn hai chiều đối xứng gồm HDSL/HDSL2 đã đợc chuẩn hoá và những phiên bản khác nh : SDSL, MDSL, IDSL.

+ Công nghệ ADSL truyền dẫn hai chiều không đối xứng gồm ADSL/ADSL Lite (G.Lite) đã đợc chuẩn hoá và các công nghệ khác nh CDSL, Etherloop,

+ Công nghệ VDSL cung cấp cả dịch vụ truyền dẫn đối xứng và không đối xứng.

1,5-2,3 Mb/s luồng lên

IDSL: (ISDN DSL) : Ngay từ đầu những năm 1980, ý tởng về một đờng dây thuê

bao số cho phép truy nhập mạng số đa dịch vụ tích hợp (ISDN) đã hình thành DSL làm việc với tuyến truyền dẫn tốc độ 160 Kb/s tơng ứng với lợng tải tin là 144 Kb/s (2B+D) Trong IDSL, một đầu đấu nối tới tổng đài trung tâm bằng một kết cuối đờng dây LT (Line Termination), đầu kia nối tới thuê bao bằng thiết bị kết cuối mạng NT (Network Termination) Để cho phép truyền dẫn song công ngời ta sử dụng kỹ thuật khử tiếng vọng IDSL cung cấp các dịch vụ nh : Hội nghị truyền hình, đờng dây thuê riêng (leased line), các hoạt động thơng mại, truy cập Internet/Intranet.

HDSL/HDSL 2: Cuối những năm 80, nhờ tiến bộ trong xử lý tín hiệu số đã thúc

đẩy sự phát triển của công nghệ đờng dây thuê bao số truyền tốc độ dữ liệu cao HDSL (High data rate DSL) Công nghệ này sử dụng 2 đôi dây đồng để cung cấp dịch vụ T1 (1,544 Mb/s), 3 đôi dây để cung cấp dịch vụ E1 (2,048 Mb/s) không cần bộ lặp Sử dụng mã đờng truyền 2B1Q tăng tỷ số bit/baud thu phát đối xứng; mỗi đôi dây truyền một nửa dung lợng tốc độ 784 Kb/s nên khoảng cách truyền xa hơn và sử dụng kỹ thuật khử tiếng vọng để phân biệt tín hiệu thu phát Khi nhu cầu truy nhập các dịch vụ đối xứng tốc độ cao tăng lên, kỹ thuật HDSL thế hệ thứ 2 đã ra đời để đáp ứng nhu cầu truyền T1, E1 chỉ trên một đôi dây đồng với một bộ thu phát nên có nhiều u điểm : hoạt động ở nhiều tốc độ khác nhau, sử dụng mã đờng truyền hiệu quả hơn mã 2B1Q, khoảng cách truyền dẫn xa hơn, chống nhiễu tốt hơn, có khả năng t-ơng thích phổ với các dịch vụ DSL khác Do sử dụng cả tần số thoại nên không cung cấp đồng thời cả dịch vụ thoại nhng công nghệ này đợc sử dụng rộng rãi cho các dịch vụ đối xứng trong mạng nội hạt thay thế các đờng trung kế T1, E1 mà không cần sử dụng bộ lặp, kết nối các mạng LAN.

SDSL : Công nghệ DSL một đôi dây (Single pair DSL) truyền đối xứng tốc độ 784

Kb/s trên một đôi dây, ghép kênh thoại và số liệu trên cùng một đờng dây, sử dụng mã 2B1Q Công nghệ này cha có các tiêu chuẩn thống nhất nên không đợc phổ biến cho các dịch vụ tốc độ cao SDSL chỉ đợc ứng dụng trong việc truy cập trang Web, tải những tệp dữ liệu và thoại đồng thời với tốc độ 128 Kb/s với khoảng cách nhỏ hơn 6,7 Km và tốc độ tối đa là 1024 Kb/s trong khoảng 3,5 Km.

Nguyễn Trung Hiếu - ĐT2/K43

ADSL: Công nghệ DSL không đối xứng (Asymmetric DSL)đợc phát triển từ đầu

những năm 90 khi xuất hiện các nhu cầu truy nhập Internet tốc độ cao, các dịch vụ trực tuyến, video theo yêu cầu ADSL cung cấp tốc độ truyền dẫn không đối xứng lên tới 8 Mb/s luồng xuống (từ tổng đài trung tâm tới khách hàng) và 16- 640 Kb/s luồng lên (từ phía khách hàng tới tổng đài) nhng khoảng cách truyền dẫn giảm đi Một u điểm nổi bật của ADSL là cho phép khách hàng sử dụng đồng thời một đờng dây thoại cho cả 2 dịch vụ : thoại và số liệu vì ADSL truyền ở miền tần số cao (4400 Hzữ1MHz) nên không ảnh hởng tới tín hiệu thoại Các bộ lọc đợc đặt ở hai đầu mạch vòng để tách tín hiệu thoại và số liệu theo mỗi hớng Một dạng ADSL mới gọi là ADSL “lite” hay ADSL không sử dụng bộ lọc đã xuất hiện từ đầu năm 1998 chủ yếu cho ứng dụng truy cập Internet tốc độ cao Kỹ thuật này không đòi hỏi bộ lọc phía thuê bao nên giá thành thiết bị và chi phí lắp đặt giảm đi tuy nhiên tốc độ luồng xuống chỉ còn 1,5 Mb/s Công nghệ này đợc xem xét kỹ trong chơng 3.

VDSL: Công nghệ DSL tốc độ dữ liệu rất cao (Very high data rate DSL) là công

nghệ phù hợp cho kiến trúc mạng truy nhập sử dụng cáp quang tới cụm dân c VDSL truyền tốc độ dữ liệu cao qua các đờng dây đồng xoắn đôi ở khoảng cách ngắn Tốc độ luồng xuống tối đa đạt tới 52 Mb/s trong chiều dài 300 m Với tốc độ luồng xuống thấp 1,5 Mb/s thì chiều dài cáp đạt tới 3,6 Km Tốc độ luồng lên trong chế độ không đối xứng là 1,6- 2,3 Mb/s Trong VDSL, cả hai kênh số liệu đều hoạt động ở tần số cao hơn tần số sử dụng cho thoại và ISDN nên cho phép cung cấp các dịch vụ VDSL bên cạnh các dịch vụ đang tồn tại Khi cần tăng tốc độ luồng xuống hoặc ở chế độ đối xứng thì hệ thống VDSL sử dụng kỹ thuật xoá tiếng vọng ứng dụng công nghệ VDSL trong truy cập dịch vụ băng rộng nh dịch vụ Internet tốc độ cao, các chơng trình Video theo yêu cầu.

1.3 Tình hình triển khai xDSL trên thế giới

Trên thế giới hiện nay có khoảng 725 triệu đờng truy nhập là đôi dây đồng kết nối tới các hộ gia đình cũng nh các khách hàng thơng mại Cơ sở hạ tầng này là điều kiện để các công ty viễn thông triển khai công nghệ xDSL và mở ra một kỷ nguyên mới cho truy nhập băng rộng trên toàn thế giới.

Hiện nay kỹ thuật xDSL đã đợc phát triển mạnh mẽ do các thiết bị trên thị trờng hoạt động tơng thích với nhau do có những tiêu chuẩn chung, giá thành thiết bị giảm nhanh chóng đồng thời những tiến bộ kỹ thuật mới cho phép ngời sử dụng tự lắp đặt thiết bị tại nhà, giảm chi phí dịch vụ.

Trong cuộc họp của DSL Forum tại Rome vào tháng 3/2002 cho thấy DSL đã đợc chấp nhận nh một kỹ thuật truy nhập băng rộng dẫn đầu trên thế giới với tổng số thuê bao lên tới 18,7 triệu khách hàng (bảng 1.2) Ngời ta dự đoán số thuê bao này còn tăng nhanh và đạt tới 200 triệu thuê bao vào năm 2005.

Bảng 1.2 Số lợng thuê bao DSL trên thế giới năm 2002

Hình 1.2 Số thuê bao DSL trên thế giới

Tại Việt nam, các dịch vụ DSL cũng đã từng bớc đợc triển khai Chủ yếu là dịch vụ HDSL đợc sử dụng trong các đờng E1 của mạng truyền số liệu Tuy nhiên các nhu cầu truy nhập Internet tốc độ cao và các dịch vụ video theo yêu cầu đang tăng nhanh đã góp phần thúc đẩy các dịch vụ ADSL mau chóng đợc triển khai.

Hiện nay VDC đang có kế hoạch triển khai mạng DSL tại năm tỉnh thành là Hà nội, TP –HCM, Đà Nẵng, Đồng Nai, Bình Dơng Theo dự kiến, trong giai đoạn đầu mới triển khai mạng thì các khách hàng chủ yếu sẽ là các thuê bao kênh thuê riêng (leased) hoặc có nhu cầu tơng tự Tuy nhiên, do mạng DSL chỉ có thể đáp ứng đợc các thuê bao dới 2M nên ớc tính số thuê bao leased đến năm 2003 có thể nh bảng 1.3 Khi triển khai trên thực tế có thể số lợng thuê bao còn cao hơn nhiều do mức giá thuê bao và cài đặt DSL có thể thấp hơn mức giá leased line truyền thống Chi phí đầu t cho dự án này khoảng 700.000 USD.

Bảng 1.3 Dự kiến số lợng thuê bao xDSL theo số lợng thuê bao leased line

Tại Hà Nội phơng án triển khai dịch vụ truyền hình cáp sử dụng công nghệ ADSL/VDSL cũng đã đợc xây dựng với số thuê bao dự kiến là :

Bảng 1.4 Dự kiến số lợng thuê bao truyền hình cáp

Bởi vậy, việc nắm bắt kiến thức cơ bản, khả năng ứng dụng của công nghệ xDSL là điều rất cần thiết trong giai đoạn hiện nay.

1.4 So sánh đánh giá về mạng truy nhập có sử dụng công nghệ xDSL khác nhau

Qua xem xét ở trên ta nhận thấy rằng mỗi loại kỹ thuật DSL có những tính năng, đặc thù và điểm mạnh, điểm yếu riêng Tuy nhiên việc áp dụng chúng sao cho phù hợp là một vấn đề cần xem xét.

Trong phần này ta chỉ xem xét 3 loại chủ yếu là HDSL, ADSL và VSDL Còn SDSL có thể coi là một loại HDSL đợc đơn giản hoá Về nguyên tắc SDSL hoàn toàn giống HDSL nhng chỉ chạy trên một đôi dây và tốc độ cũng chỉ bằng một nửa HDSL

Trong các loại kỹ thuật DSL thì HDSL là có cấu trúc đơn giản hơn cả HDSL chỉ là đờng truyền điểm nối điểm đơn thuần, không ghép thêm kênh thuê bao thoại nh ADSL và VDSL Nh vậy băng tần mà HDSL sử dụng cũng nhỏ hơn và đơn giản hơn so với các loại khác Thông thờng khi sử dụng trên 2 đôi sợi với tốc độ T1 hoặc 3 đôi sợi với tốc độ E1, mã đờng truyền là 2B1Q thì băng tần HDSL trong khoảng 0 đến 392kHz Trờng hợp sử dụng mã CAP băng tần này rút gọn xuống chỉ còn 230kHz.

+ ở ADSL băng tần sử dụng phải chia thành 2 hoặc 3 phần

ADSL không sử dụng phơng pháp khử tiếng vọng thì sẽ phải chia thành các băng tần

0-4kHz cho kênh thoại

25-200kHz cho đờng truyền về phía tổng đài >200kHz cho đờng truyền phía thuê bao

Nguyễn Trung Hiếu - ĐT2/K43

ADSL sử dụng phơng pháp khử tiếng vọng thì băng tần đờng truyền tới tổng đài và tới thuê bao sẽ có phần chung nhau.

+ ở VDSL băng tần đợc chia thành các dải: 0-4 kHz dùng cho kênh thoại

4-80 kHz dùng cho ISDN

300-700 kHz cho đờng truyền về phía tổng đài >1000 kHz cho đờng truyền tới thuê bao

Cũng chính nhờ có sự phân bố về băng tần nh vậy mà các kỹ thuật ADSL và VDSL có thể cung cấp một kênh thoại độc lập cho khách hàng do vậy việc tận dụng các đ-ờng thuê bao điện thoại từ trớc có ý nghĩa rất lớn.

Nh chúng ta đã biết ở cáp đồng tín hiệu có tần số càng cao thì suy hao càng lớn Để khắc phục nhợc điểm này chỉ có cách giảm điện trở của cáp tuy nhiên việc này cũng có thể đồng nghĩa với tăng tiết diện cáp Nhng bán kính cáp không thể tăng quá cao đợc do hiệu quả về mặt giá thành do đó chúng ta phải chấp nhận việc sử dụng các kỹ thuật xDSL sẽ phải có giới hạn về mặt khoảng cách Chính khả năng về khoảng cách truyền dẫn cũng đánh giá phần nào cho việc lựa chọn kỹ thuật nào sao cho thích hợp với điều kiện thực tế Đồng thời các kỹ thuật xDSL đều truyền các tín hiệu số nhiều mức, nh vậy sẽ giảm một lợng đáng kể các tần số cao phải sử dụng cho việc điều chế tín hiệu.

Trong các cấu trúc mạng truy nhập sử dụng kỹ thuật xDSL chỉ có HDSL phải sử dụng hơn 1 đôi cáp đồng, việc này gây nhiều khó khăn trong việc lắp đặt và sử dụng hơn so với các loại kỹ thuật xDSL khác Đây cũng chính là nhợc điểm lớn nhất của HDSL so với các kỹ thuật DSL khác Tuy nhiên HDSL có khả năng truyền dẫn hoàn toàn đối xứng, tính chất này chỉ có ở SDSL và một phần trong VDSL Chính vì tính chất này nên HDSL có thể sử dụng trong các dịch vụ yêu cầu cả hai hớng truyền có dung lợng nh các đờng truyền giữa máy tính chủ và mạng điện thoại, giữa các mạng LAN, WAN với nhau hoặc làm trung kế cho 2 tổng đài Ngợc lại các nh ADSL và VDSL chỉ sử dụng trên một đôi dây nhng lại truyền không đối xứng giữa 2 chiều nên sử dụng nhiều trong các dịch vụ thiên về truy nhập một chiều chính nh Internet, Video theo yêu cầu, Hội nghị truyền hình…

Kết luận: Nh vậy việc sử dụng các kỹ thuật xDSL sẽ là một giải pháp cho mạng

truy nhập trong thời gian tới Với lợi thế tận dụng mạng lới cáp đồng đang tồn tại

rộng khắp trên thế giới không đòi hỏi vốn đầu t ban đầu quá lớn với các kỹ thuật ngày càng hoàn thiện nhằm cung cấp cho khách hàng mọi dịch vụ băng rộng theo yêu cầu với giá cả hợp lý nên công nghệ xDSL đang thực sự trở thành sự lựa chọn số 1 cho các nhà cung cấp dịch vụ hiện nay ADSL và SDSL chỉ sử dụng một đôi cáp đồng do đó rất tiện lợi khi áp dụng vào mạng truy nhập mà không phải lắp đặt thêm các đôi dây khác Sử dụng modem ADSL mạng có thể cung cấp trong phạm vi rộng cả băng tần đối xứng và không đối xứng, đồng thời cung cấp một đờng dẫn có thể phát triển trong tơng lai với dịch vụ băng tần cao Vậy với việc áp dụng kỹ thuật ADSL vào mạng truy nhập chúng ta sẽ có giải pháp trung gian khi cung cấp hoặc giảm bớt chi phí mà vẫn có thể truy nhập tốc độ cao Trong chơng 2 ta sẽ nghiên cứu cơ sở kỹ thuật của công nghệ ADSL.

Chơng 2: Cơ sở của Công nghệ aDSL

2.1 Giới thiệu chung về cáp xoắn đôi

Cáp xoắn đôi là phơng tiện truyền dẫn của tín hiệu xDSL, vì vậy trớc khi đi sâu vào nghiên cứu công nghệ ADSL ta sẽ xem xét các trở ngại khi truyền dẫn tín hiệu trên cáp và các phơng thức truyền dẫn song công để có thể tận dụng tối đa các đôi cáp.

Cáp xoắn đôi đợc tạo bởi hai dây dẫn đợc xoắn quanh nhau Do các dây là gần nhau về mặt vật lý và giống nhau về mặt hình học nên sự ảnh hởng từ bên ngoài đến hai dây là hoàn toàn giống nhau Nếu một bộ thu chỉ quan tâm đến sự chênh lệch điện áp giữa hai dây thì ảnh hởng từ bên ngoài sẽ bị loại bỏ

Các đôi dây xoắn đôi thờng đợc bó trong một bó cáp (nhiều đôi dây xoắn đôi trong một vỏ cáp), các cáp phổ biến trong mạch vòng thuê bao chứa từ 25 đến 100 đôi chúng đợc phân biệt với nhau bởi mã màu, gần ngoài vỏ có thể có lớp bọc kim loại đ-ợc nối đất để giảm nhiễu từ bên ngoài Các đôi dây thờng đđ-ợc sử dụng dựa theo thiết kế của AWG (American Wire Gauge), phổ biến nhất trong các ứng dụng DSL là 24 và 26 AWG.

Nguyễn Trung Hiếu - ĐT2/K43

2.1.1 Các trở ngại khi truyền tín hiệu trên cáp xoắn đôi

Cáp xoắn đôi là một phơng tiện truyền tín hiệu POST rất có hiệu quả Tín hiệu có tần số thấp có khả năng chống nhiễu tốt với các nhân tố bên ngoài (nhờ đặc tính xoắn đôi của cáp) nhng khi truyền tín hiệu số với tốc độ cao thì gặp phải rất nhiều khó khăn là bởi vì khi đó có nhiều yếu tố tác động đến tín hiệu điển hình là nhiễu, xuyên âm, v v, không còn tuyến tính làm ảnh hởng đến tốc độ đờng truyền.

Với một phơng tiện truyền dẫn thì điều quan tâm đầu tiên đó là nó có thể truyền với tốc cao nhất là bao nhiêu Về mặt định tính thì có thể nhận thấy rằng băng thông của phơng tiện truyền dẫn có ảnh hởng lớn đến tốc độ truyền tín hiệu và với băng thông của cáp xoắn đôi thì có khả năng đáp ứng đợc tốc độ tín hiệu đến Mb/s đó chính là yếu tố tạo ra thành công của xDSL Do xuyên âm và suy hao tín hiệu tăng theo tần số, tần số càng cao thì xuyên âm càng lớn vì thế không thể tăng tốc độ chỉ đơn giản là tăng tốc độ tín hiệu mà phải có sự thoả hiệp giữa tốc độ tín hiệu và số mức tín hiệu Để đánh giá hiệu quả của sự thiết kế, ngời ta đa ra khái niệm hiệu suất phổ nó chính là tỷ số giữa tốc độ số liệu R(b/s) và độ rộng băng tần cần thiết để phân phát nó B (Hz) Hiệu suất phổ đợc ký hiệu là =R/B (b/s/Hz), đối với tần số Nyquist thì =2B/B=2b/s/Hz nhng thực tế thì hiệu suất này giảm xuống còn 1,5 do cách thực hiện bộ lọc có đáp ứng tần số Nyquit là khác so với lý thuyết Có nhiều phơng pháp để nâng cao hiệu suất phổ, một phơng pháp phổ biến và có hiệu quả là nâng số mức tín hiệu trong một ký tự đợc mã hoá và đó là nội dung của các phơng pháp mã hoá tiến bộ.

Theo Shannon thì dung lợng của kênh đợc thể hiện theo công thức sau: C=B log2(1+S/N) b/s

Từ công thức ta thấy khả năng thông qua của kênh phụ thuộc vào độ rộng băng tần của kênh B và tỷ số tín hiệu trên tạp âm S/N, của tín nếu băng thông của kênh càng lớn thì tốc độ cho qua của kênh càng lớn và truyền tín hiệu với tốc độ càng cao nhng khi tốc độ tín hiệu cao sẽ xuất hiện suy hao và xuyên âm đủ lớn cộng với nhiễu nền lớn làm cho S/N giảm gây nhiều lỗi bit làm giảm tốc độ tín hiệu vì vậy cũng phải có sự thoả thuận giữa độ rộng băng hiệu và tốc độ Để tăng độ rộng băng cần phải giảm khoảng cách hoặc chất lợng đờng dây phải tốt để giảm suy hao và xuyên âm cũng có thể áp dụng các phơng pháp mã hoá chống lỗi tiên tiến để cải thiện S/N.

a ảnh hởng về điện

Trong môi trờng tốc độ cao các đặc tính về điện có ảnh hởng rất lớn đến đờng truyền, đây là đặc tính vốn có của tín hiệu điện nhng nó chỉ biểu hiện rõ khi năng l-ợng và tần số tín hiệu cao Các ảnh hởng có thể kể đến nh xuyên âm, nhiễu điện từ, nhiễu xung, nhiễu nhiệt , và nó là các tác nhân từ bên ngoài.…

Nh ta đã biết một hiện tợng rất quan trọng của tín hiệu điện đó là hiện tợng cảm ứng điện từ (gây ra tín hiệu giống nh nó ở vật dẫn điện đặt gần nó), hiện tợng này biểu hiện rất rõ khi tần số của tín hiệu điện càng cao và khoảng cách giữa các dây dẫn càng nhỏ Trong truyền dẫn thoại các đôi dây phía tổng đài đợc đặt sát nhau trong một bó cáp còn phía thuê bao thì chúng đợc tách ra để đi đến từng nhà thuê bao, chính điều này đã tạo ra xuyên âm trong các đôi dây.

*Xuyên âm : là hiện tợng cảm ứng điện từ xảy ra giữa các đôi dây truyền tín hiệu

điện khi chúng đợc đặt gần nhau Dòng điện cảm ứng có thể cùng chiều hoặc ngợc chiều với dòng điện sinh ra nó Xuyên âm đợc chia ra làm hai loại đó là xuyên âm đầu gần (NEXT) và xuyên âm đầu xa (FEXT), trong mỗi loại lại đợc phân biệt bởi xuyên âm trong cùng một kỹ thuật (nh giữa các đờng ADSL với nhau) và đợc gọi là tự xuyên âm, xuyên âm từ các kiểu kỹ thuật khác nhau nh xuyên âm giữa ADSL và ISDN Biểu diễn của NEXT và FEXT nh hình vẽ 2.1

NEXT là xuyên âm mà dòng điện cảm ứng ngợc chiều với dòng điện sinh ra nó, nghĩa là khi nó đợc tạo ra nó sẽ đi ngay vào bộ thu ở gần bộ phát (nguồn xuyên âm) điều này làm cho nó có ảnh hởng rất lớn đến chất lợng tín hiệu thu và đây cũng là vấn đề quan tâm lớn nhất của nhà cung cấp thiết bị khi đa ra các tuỳ chọn về tốc độ.

FEXT là xuyên âm mà dòng điện cảm ứng sinh ra cùng chiều với dòng điện sinh ra nó nghĩa là tín hiệu xuyên âm phải truyền trên đờng truyền để đến bộ thu ở đầu xa, do khi truyền nó bị suy yếu nên ảnh hởng của FEXT mạnh không bằng NEXT.

Ta thấy FEXT phụ thuộc vào chiều dài đờng dây Cả FEXT và NEXT đều tăng theo tần số thoại chỉ đợc thiết kế cho truyền ở tần thấp (các dịch vụ POST)

ảnh hởng của điện chủ yếu là xuyên âm (đã đợc xét ở trên) bên cạnh đó đáng chú ý là nhiễu, nhiễu bao gồm:

*Nhiễu tần số vô tuyến : Các đờng dây xoắn đôi cân bằng chỉ đợc thiết kế để

truyền thoại nên chỉ chống đợc ảnh hởng của các tín hiệu tần số vô tuyến ở tần số làm việc thấp Còn hệ thống DSL làm việc với tần số cao thì sự cân bằng bị giảm nên bị các tín hiệu tần số vô tuyến RFI có thể xâm nhập Mức độ nhiễu phụ thuộc vào khoảng cách nguồn nhiễu tới mạch vòng.

Những nguồn nhiễu chính thuộc loại này là các hệ thống vô tuyến quảng bá điều biên AM và các hệ thống vô tuyến nghiệp d Các trạm vô tuyến AM phát quảng bá trong dải tần từ 560ữ1600 KHz Tuy nhiên do tần số làm việc của các trạm này là cố định nên nhiễu do chúng gây ra có thể dự đoán đợc Ngợc lại, nhiễu vô tuyến nghiệp d lại không đoán trớc đợc vì tần số làm việc thay đổi và có nhiều mức công suất phát Nhng nhiễu này chỉ ảnh hởng tới VDSL vì dải tần vô tuyến nghiệp d chỉ chồng lấn lên băng tần truyền dẫn của VDSL.

* Tạp âm trắng : Nhìn chung có rất nhiều nguồn tạp âm và khi không thể xét riêng

từng loại ta có thể coi chúng tạo ra một tín hiệu ngẫu nhiên duy nhất với phân bố công suất đều ở mọi tần số Tín hiệu này đợc gọi là tạp âm trắng Tạp âm nhiệt gây ra do chuyển động của các electron trong đờng dây có thể coi nh tạp âm trắng có phân bố Gauss đợc gọi là tạp âm trắng Gauss cộng AWGN Tạp âm này ảnh hởng độc lập lên từng kí hiệu đợc truyền hay nói cách khác chúng đợc cộng với tín hiệu bản tin.

* Nhiễu xung : thờng xảy ra trong thời gian ngắn (từ vài s tới vài ms) nhng có ảnh

hởng lớn do cờng độ lớn, nguồn nhiễu này chủ yếu là do sự bật tắt của các thiết bị điện, sét

b ảnh hởng về vật lý

Bên cạnh các ảnh hởng về điện thì ảnh hởng về mặt vật lý cũng quyết định nhiều đến tốc độ đờng truyền mà đòi hỏi sự quan tâm không kém ảnh hởng về mặt vật lý xuất phát từ đặc tính của cáp là đợc dùng để truyền tín hiệu thoại với sự giới hạn về độ rộng băng (tần số từ 0 đến 4 kHz) và để mở rộng khoảng cách ngời ta đã thêm vào các cuộn gia cảm nó có tác dụng làm giảm ảnh hởng của điện dung ở tần số thấp làm giảm suy hao nhng những cuộn gia cảm này thực tế lại hoạt động nh một bộ lọc thông thấp, do đó nó ngăn cản truyền dẫn số ở tần số cao của đôi dây đồng và vì vậy cần phải loại bỏ nó trớc khi cung cấp các dịch vụ tốc độ cao.

Hình 2.2: Mạch vòng có và không sử dụng cuộn gia cảm

Bên cạnh đó khi cung cấp dịch vụ thoại để thuận lợi cho việc kéo cáp đến các hộ gia đình ngời ta đã dự phòng các hớng cáp (nhiều hớng đợc xuất phát từ cùng một dây ở phía tổng đài) và khi một hớng đợc sử dụng thì các hớng còn lại do bị để hở nên khi truyền tín hiệu tốc độ cao thì sẽ bị ảnh hởng của tín hiệu phản xạ, do tín hiệu phản xạ này cũng đợc truyền đến cả bộ phát và bộ thu và điều này hạn chế tốc độ cao.

Cầu nối rẽ

Hình 2.3 Cầu nối rẽ và ảnh hưởng của nó

để hở

Nguyễn Trung Hiếu - ĐT2/K43

Hình 2.2 Mạch vòng có và không có sử dụng cuộn gia cảm

Hình 2.3 Cầu nối rẽ và ảnh hởng của nó

Để mở rộng khoảng cách ngời ta còn nối nhiều kích thớc dây khác nhau điều này tạo ra các mối nối và đoạn nối này có thể làm mất tính đối xứng của cáp cân bằng (dù là rất ngắn) và tạo điều kiện cho sự thâm nhập của nhiễu từ bên ngoài làm giảm truyền tín hiệu tốc độ cao Kích thớc các dây khác nhau làm mất tính phối hợp trở kháng và tạo ra sự phản xạ tín hiệu nó góp phần cản trở tăng tốc độ truyền, ảnh hởng của môi trờng cũng cản trở tốc độ truyền (ví dụ sự xâm nhập của nớc tạo ra sự ô xi hoá làm tăng điện trở làm suy hao tín hiệu tăng lên và có thể không còn đáp ứng đợc các yêu cầu của xDSL) Cách bố trí dây trong nhà của khách hàng cũng ảnh hởng đến tốc độ của ADSL.

Nh vậy một đờng truyền bị ảnh hởng của rất nhiều yếu tố cả bản thân của nó cũng nh các ảnh hởng từ bên ngoài điều này đòi hỏi trớc khi truyền tín hiệu tốc độ cao cần phải có sự kiểm tra các thông số của đờng truyền thông qua các phơng pháp đo đạc hiện đại.

2.1.2 Các phơng pháp truyền dẫn song công.

Trong các hệ thống truyền dẫn để tiết kiệm chi phí ban đầu cũng nh tối u hoá việc thực hiện trong thực tế, ngời ta đã tận dụng số lợng các đôi dây dẫn để truyền tín hiệu trong các hệ thống song công hoàn toàn Có nhiều phơng pháp để có thể thực hiện truyền song công tiêu biểu là các phơng pháp sau hay đợc dùng trong các hệ thống xDSL.

Truyền dẫn song công dùng bộ triệt tiếng vọng, sơ đồ nh hình vẽ 2.4

Phần kênh truyền đợc gọi là đờng truyền hai dây, phần thuộc bộ phát và bộ thu đợc gọi là phần 4 dây nh trên hình vẽ sự chuyển đổi từ hai dây sang 4 dây đợc gọi là Hybrid Tín hiệu đi qua cầu sai động (hybrid), một phần tín hiệu vòng lại đầu thu do mạch hybrid không hoàn hảo (gọi là tín hiệu ECHO-tiếng vọng) Bộ lọc số thích ứng ADF (adaptive digital filter) đợc sử dụng có chức năng tạo ra một bản sao của tín hiệu tiếng vọng (tạo ra đợc là nhờ làm trễ tín hiệu phù hợp với độ trễ của tiếng vọng và nó có thể điều chỉnh đợc cả độ lớn của tín hiệu) và tiếng vọng bị triệt hoàn toàn

bằng cách trừ bản sao này với tín hiệu vọng thực tế đờng hồi tiếp sau bộ cộng tác động vào bộ lọc thích ứng nhằm có tác dụng tự động điều chỉnh độ trễ và mức độ tín hiệu

Hybrid có nhiều thiết kế khác nhau, có thể dùng biến áp (để loại bỏ Echo đợc dự đoán trớc), có thể dùng các bộ lọc số hay tơng tự, hoặc dùng các bộ lọc thích ứng để đánh giá Echo và điều chỉnh để thực hiện loại bỏ Hầu hết các hệ thống số liệu tốc độ cao dùng bộ lọc thích ứng nh hình vẽ ở trên.

Hybrid đợc dùng phổ biến đối với hệ thống thoại, ISDN, HDSL, đôi khi cả với ADSL Các hệ thống tốc độ cao không dùng Hybrid (ví dụ nh VDSL) do chúng yêu cầu các bộ lọc phức tạp và trớc đó phải có sự chuyển đổi Analog sang Digital, chịu ảnh hởng lớn của tự xuyên âm đầu gần, nó tăng theo tần số vì thế mà đối với kỹ thuật đối xứng thờng không đợc thực hiện do phạm vi chồng lấn phổ tần quá lớn Thay vào đó các hệ thống này sử dụng FDM hay TDM Phổ tần của hệ thống ADSL sử dụng ECHO nh hình vẽ 2.5.

Hình 2.5 Phổ trong phơng pháp Echo đối với ADSL

Trong FDM, dải tần số sử dụng đợc chia làm 3 phần riêng biệt cho tín hiệu thoại, đờng truyền lên và đờng truyền xuống đợc phân cách bằng dải tần bảo vệ (guard band) Phơng pháp FDM hay đợc sử dụng trong các Modem CAP, chúng có u điểm là hạn chế đợc NEXT do hệ thống không thu cùng một dải tần với dải tần phát của hệ thống kề nó tuy nhiên nó yêu cầu một dải tần lớn, vì vậy mà số lợng kênh trong hệ thống DMT trong hớng xuống bị giảm nhỏ và không đạt đợc tốc độ cao nh trong

ph-Nguyễn Trung Hiếu - ĐT2/K43

Hình 2.6 FDM hoàn toàn song công

ơng pháp Echo Nhng có thể trộn nhiều dịch vụ có tốc độ khác nhau (nh đối xứng, không đối xứng, tốc độ cao, tốc độ thấp).

2.2 Lịch sử phát triển của các Modem tơng tự

Trớc khi đi vào chi tiết các kỹ thuật mà ADSL sử dụng ta điểm qua các kỹ thuật mà các modem thế hệ trớc đã sử dụng và tốc độ mà chúng đã đạt đợc

Modem là từ ghép của hai từ viết tắt đó là MOdulation và DEModulation, nó cho phép hai thiết bị số (máy tính, ) thông tin với nhau qua mạng PSTN Các modem có… nhiệm vụ chuyển đổi các luồng số sang các tín hiệu điện trong băng tần thoại (4 kHz) cho phép chúng truyền đợc qua mạng điện thoại và đầu còn lại sẽ chuyển đổi ngợc lại để truyền tới máy tính.

Các modem thế hệ đầu chỉ sử dụng các kỹ thuật điều chế đơn giản nh FSK (frequency shift keying: Dùng hai sóng mang để biểu diễn các trạng thái 0 và 1 của tín hiệu, gây lãng phí băng tần, nhng có khả năng chống nhiễu tốt), QPSK (Quadrature phase shift keying: Hai sóng mang ở cùng tần số và vuông pha với nhau Mỗi sóng mang điều chế một luồng bit riêng sau đó đợc cộng lại Hai luồng bit xen kẽ nhau trong số liệu gốc), và không có sửa lỗi trớc nên tốc độ đạt đợc không cao nh V21 chỉ có tốc độ 300 b/s và V22 2,4 kb/s V32 đã sử dụng mã hoá lới và thêm bộ triệt tiếng vọng nên tốc độ đã đạt đợc 14,4 kb/s Các modem thế hệ tiếp theo nhờ có sự kết hợp giữa các kỹ thuật sửa lỗi trớc và kỹ thuật mã hoá tiến bộ nên đã đạt đợc tốc độ cao hơn nhiều so với các modem thế hệ đầu V34 đã kết hợp mã hoá sửa lỗi trớc (FEC) và mã hoá QAM (đợc gọi chung là mã hoá TCM) nên tốc độ đã đạt đợc ban đầu là 19,2 kb/s, 24 kb/s và hiện nay có thể đến 28,8 kb/b thậm chí đến 33,6 kb/s Phiên bản 33,6 kb/s có hiệu suất phổ là 10 b/s/Hz Một đặc điểm chính về hoạt động của chúng trong mạng PSTN đợc chỉ ra nh hình vẽ 2.7.

Khách hàng truy nhập Internet qua modem tại nhà riêng, dữ liệu từ máy tính qua modem đợc chuyển đổi thành tín hiệu analog để đợc truyền qua mạch vòng thuê bao tới tổng đài nội hạt Tại đây, tín hiệu analog lại đợc lấy mẫu, mã hoá thành tín hiệu số 64 Kbit/s Bộ chuyển đổi ADC này gây ra nhiễu lợng tử và giới hạn tốc độ số liệu nhị phân xuống khoảng 30 Kbit/s Luồng số liệu 64 Kbit/s tạo ra ở tổng đài đợc truyền qua mạng điện thoại và đợc biến đổi ngợc lại thành dạng tín hiêụ analog ban đầu, truyền qua một mạch vòng thuê bao khác tới modem server Tại đây, lại diễn ra quá trình chuyển đổi ADC để truyền thông tin số liệu tới nhà cung cấp dịch vụ Internet Luồng số liệu từ ISP tới khách hàng cũng đi qua đờng truyền đối xứng với luồng lên nh hình vẽ nghĩa là cũng bị hạn chế bởi bộ chuyển đổi ADC tại tổng đài kết cuối ISP nên lu lợng hớng xuống cũng bị giới hạn khoảng 30 Kbit/s Tuy nhiên hiện nay đờng truyền từ các modem server của ISP tới CO đợc số hoá nên có thể bỏ qua bộ ADC và modem server tạo ra luồng tín hiệu số 64 Kbit/s gửi tới tổng đài kết cuối của thuê bao Bộ DAC ít bị suy hao và do đó thuê bao có thể nhận số liệu tốc độ 64 Kbit/s h-ớng xuống Trên thực tế, do DAC ở tổng đài phía thuê bao không tuyến tính và có tạp âm nên tốc độ hớng xuống đạt 56 Kbit/s Đây chính là cấu trúc của modem V.90, truyền dữ liệu tốc độ 56 kbit/s không đối xứng và phụ thuộc vào việc đầu cuối có bộ kết nối số hay không Cả hai kỹ thuật modem V.34 và V.90 đều có hiệu suất sử dụng phổ tần vợt quá con số 10 bit/s/Hz Tuy nhiên hiệu suất này chỉ đạt đợc khi chất lợng đờng dây cho phép, tỷ số S/N trong khoảng 34ữ38 dB, nếu không nó sẽ tự động chuyển về tốc độ thông thờng.

Đối với modem 56K thì nó yêu cầu một đầu kết cuối phải ở dạng số nh chỉ ra trong hình 2.8.

Nguyễn Trung Hiếu - ĐT2/K43

Hình 2.8 Kết nối của modem 56 K

Nhờ phía còn lại là truyền dẫn số nên loại bỏ bớt nhiễu, do truyền dẫn trên mạch vòng nội hạt không có đầy đủ các yêu cầu để cho phép mã hoá PCM với 8 bit/ từ mã, ngời ta loại bỏ một bit đối với sự thực hiện trong modem và tốc độ giới hạn là 7x8.000=56 kb/s Chiều xuống do chỉ chịu ảnh hởng của chuyển đổi từ số sang tơng tự nên ảnh hởng của nhiễu lợng tử hầu nh không có và tốc độ có thể đạt đợc 56 kb/s còn chiều lên do ảnh của chuyển đổi từ analog sang digital nên bị ảnh hởng lớn của nhiễu lợng tử vì thế tốc độ đạt đợc thấp hơn chiều lên, cao nhất là 33,6 kb/s.

ISDN đã sử dụng mã hoá 2B1Q để làm giảm tốc độ Baud và tốc độ có thể đạt đợc 144 kb/s (nhng chỉ có 128 kb/s là thông tin khách hàng sử dụng), tốc độ này đã cao hơn nhiều so với các modem ở trên nhng vẫn cha thoả mãn truyền các dịch vụ đa

Đặc điểm chung của các modem băng tần thoại là hoạt động trên nguyên tắc kết nối đầu cuối tới đầu cuối (end-to-end) thông qua mạng PSTN và cũng là điểm khác biệt cơ bản so với kỹ thuật xDSL chỉ hoạt động trên mạch vòng thuê bao Những modem này hoạt động ở băng tần dới 4 KHz nên tốc độ truyền bị giới hạn chỉ có khả năng cung cấp các dịch vụ tốc độ thấp và không cung cấp dịch vụ thoại đồng thời.

Nguyễn Trung Hiếu - ĐT2/K43

ADSL khác với các modem băng tần thoại là sử dụng băng tần cao hơn rất nhiều so với phổ tần cho thoại, phổ tần của nó đạt tới MHz Đồng thời áp dụng các phơng pháp mã hoá tiến bộ kết hợp với sửa lỗi trớc, tận dụng các tiến bộ trong xử lý tín hiệu số.

2.3 Cơ sở kỹ thuật của ADSL 2.3.1 Các phơng pháp điều chế

Trong các hệ thống truyền dẫn để truyền đợc tín hiệu đi xa, có khả năng bức xạ tín hiệu vào không gian và để tăng tốc độ truyền dẫn ngời ta sử dụng các phơng pháp điều chế tín hiệu, điều chế là một khái niệm dùng để chỉ một phơng pháp sử dụng một tín khác (sóng mang) để truyền tín hiệu gốc (tín hiệu điều chế) Tín hiệu sóng mang có tần số cao và công suất đủ lớn đợc sử dụng để điều chế tín hiệu Tín hiệu gốc sẽ làm thay đổi tần số hoặc pha hoặc biên độ hoặc đồng thời nhiều tham số đó của tín hiệu sóng mang, tơng ứng với chúng có các tên gọi riêng của phơng pháp điều chế Tín hiệu điều chế có thể là tín hiệu tơng tự hay tín hiệu số Trong hệ thống ADSL, ngời ta chủ yếu sử dụng hai phơng pháp chính đó là DMT và CAP Chúng đều đợc xây dựng trên cơ sở của điều chế biên độ cầu phơng vuông góc ( QAM ) vì vậy để hiểu đợc DMT và CAP trớc tiên ta đi vào chi tiết của QAM.

2.3.1.1 Điều chế QAM (Quadrature Amplitude Modulation)

QAM là phơng pháp điều chế mà sóng mang là hai sóng sin và cosin có cùng tần số Các sóng này đợc gửi đồng thời trên một kênh và trạng thái của mỗi sóng (gồm cả biên độ và pha) đợc sử dụng để truyền tải thông tin (các bit) ít nhất là một chu kỳ của các sóng mang truyền tải một tập các bit trớc khi một tập các bit mới đợc truyền QAM đã đợc sử dụng từ lâu trong các modem băng tần thoại và cũng đợc dùng trong modem V34.

Trong tín hiệu QAM thì tập các bít đợc truyền trong một ký hiệu, mỗi ký hiệu có gồm 2 bit, 4 bit, 6 bit, , t… ơng ứng với phơng pháp điều chế có tên gọi là 4 QAM, 16 QAM, 64 QAM , do chúng có 4 điểm, 16 điểm, 64 điểm trong sơ đồ chùm sao.… Chùm tín hiệu 16 QAM đợc chỉ ra trong hình 2.9.

Nguyễn Trung Hiếu - ĐT2/K43

Khi bên thu thu đợc một ký tự QAM, do quá trình truyền mà vị trí của symbol này đã bị thay đổi so với phía phát và vì vậy bên thu sẽ chọn điểm gần nhất (trong phân bố chùm sao) với symbol nhận đợc Hình vẽ 2.10 minh hoạ cách hoạt động trong QAM.

Sơ đồ khối của bộ điều chế QAM nh hình vẽ 2.10, nhánh chứa dạng sóng cosin đ-ợc gọi là nhánh đồng pha (in phase), biên độ của cosin đđ-ợc gọi là thành phần đồng pha I, nhánh chứa sin đợc gọi là nhánh vuông pha (quadrature branch), biên độ sin đ-ợc gọi là thành phần vuông pha Q

Các bit đầu vào đợc sắp xếp vào các điểm có toạ độ (x,y), vì vậy mà dạng sóng đợc truyền có dạng

v(t)=xcos(ωt)+ysin(ωt)

Sự trực giao giữa sóng sin và cosin cho phép chúng truyền số liệu đồng thời trên một kênh Xét trong một chu kỳ sự trực giao đợc minh hoạ theo công thức

Sơ đồ khối của bộ giải điều chế nh hình vẽ 2.12

Nguyễn Trung Hiếu - ĐT2/K43

Nếu giả thiết rằng kênh không bị mất mát và bộ thu có định thời pha hoàn hảo khi đó tại các điểm trên hình vẽ sẽ có các biểu thức cho mỗi ký tự thứ i

Tại điểm A: VA(t)=Xicos(ωt)+Yisin(ωt)

ở đây Xi là biên độ (cả dấu và độ lớn) của sóng cosin đợc mã hoá ở bộ phát và Yi là biên độ (dấu và độ lớn) của sóng sin đợc mã hoá ở bộ phát Sau khi chuyển qua các khối nhân, ở điểm B, C tín hiệu nhận đợc có biểu thức

VB(t)=Xicos2(ωt)+Yisin(ωt)cos(ωt) VC(t)=Xicos(ωt)sin(ωt)+Yisin2(ωt)

Sau đó các tín hiệu ở điểm B, C độc lập chuyển qua các khối tích phân Các khối này tích phân trên một chu kỳ và thiết lập lại sau mỗi ký tự khi đó tín hiệu tại điểm D,

Trong hệ thống ADSL, QAM cũng đợc sử dụng để làm mã đờng và kích thớc chùm sao có thể là từ 4 cho đến 256, QAM cũng sử dụng FDM để thực hiện truyền song công khoảng tần số dành cho đờng lên là từ 30 kHz đến 138 kHz còn đờng xuống thì tần số đợc sử dụng là trên 138 kHz

2.3.1.2 Điều chế CAP (carrierless amplitude and Phase)

Tơng tự nh một bộ điều chế QAM, điều chế biên độ và pha không sóng mang sử dụng một chùm sao để mã hoá các bit ở bộ phát và giải mã ở bộ thu Các giá trị x, y xuất phát từ tiến trình mã hoá đợc dùng để kích thích bộ lọc số Bộ điều chế CAP nh hình vẽ 2.13.

Hình 2.13 Sơ đồ bộ điều chế CAP

Bộ điều chế có hai nhánh một nhánh đồng pha và một nhánh vuông pha, các đáp ứng xung của các bộ lọc số là cặp biến đổi hilbert Hai hàm tạo thành cặp biến đổi hilbert là trực giao với nhau Nhìn chung bất kỳ cặp Hilbert nào cũng có thể đợc sử dụng để tạo thành bộ điều chế CAP, nhng thực tế CAP sử dụng sóng sin và sóng cosin đã đợc hạn tần cho một xung truyền Điển hình sự điều chế CAP đợc thực hiện với các bộ lọc số thay cho các bộ nhân đồng pha và vuông pha, do sóng mang không mang tin vì thế mà CAP không gửi sóng mang Hai bộ lọc số có biên độ cân bằng nh-ng khác nhau về đáp ứnh-ng pha (900) Ta có thể thấy là CAP có nhiều tiến bộ hơn QAM do nó điều chế tín hiệu trong miền số vì vậy mà tận dụng đợc các u việt trong sử lý số, tiết kiệm chi phí, , nh… ng do CAP không có sóng mang vì vậy mà không cố định chùm sao, để khắc phục điều này, một bộ thu CAP phải có chức năng quay để phát hiện ra vị trí tơng quan của chùm sao CAP cũng sử dụng toàn bộ băng tần (ngoại trừ băng tần dùng cho thoại), nó triển khai ghép kênh phân chia theo tần số để phân tách hớng lên và hớng xuống Từ sơ đồ điều chế, tín hiệu tại các điểm đã chỉ ra có dạng:

VA(t)=Xiδ(iτ) VB(t)=Yiδ(iτ)

Chúng là các xung rời rạc dùng để kích thích bộ lọc số.

Với đáp ứng xung của bộ lọc số nh đã chỉ ra thì đầu ra của các bộ lọc là tích chập của đầu vào với đáp ứng xung

tơng tự tín hiệu tại điểm D có dạng

Nguyễn Trung Hiếu - ĐT2/K43

tín hiệu đầu ra có dạng VE(t)= Xih(t-iτ)+ Yih^(t-iτ)

Tín hiệu đi đến bộ giải điều chế CAP đầu tiên đi vào bộ chuyển đổi từ tơng tự sang số (A/D) rồi đi vào các bộ lọc thích ứng, các thiết bị quyết định và sau đó đợc đa đến bộ giải mã tơng ứng với mã hoá đã đợc sử dụng ở bộ phát Thiết bị quyết định và các bộ lọc thích ứng tạo thành bộ cân bằng thích ứng để bù đắp lại suy hao và méo do đ-ờng truyền gây ra Sơ đồ bộ giải điều chế CAP nh hình 2.14

Hình 2.14 Bộ giải điều chế CAP

Trong ADSL, một bộ điều chế CAP có kích thớc chòm sao là luỹ thừa của 2 có giá trị giữa 8 và 256, (phải có giá trị nhỏ nhất là 8 là vì CAP đợc kết hợp với mã lới, mà mã lới là có ít nhất một cặp bit đầu vào để cho ra 3 bit đầu ra, do đó đầu vào bộ mã hoá CAP phải có ít nhất là 3 bit) Vì vậy đầu vào tới khối điều chế từ khối mã hoá lới phải là từ 3 bit (cho 8 CAP) đến 8 bit (cho 256-CAP) FDM đợc sử dụng để phân chia phổ tần cho đờng xuống và đờng lên trong ADSL sử dụng điều chế CAP ECHO không đ-ợc sử dụng với CAP.

2.3.1.3 Điều chế DMT (discrete mutiltone)

DMT là kỹ thuật điều chế đa sóng mang DMT phân chia phổ tần số thành các chu kỳ ký hiệu mang một số bit nhất định Những bit này đợc mang trong những âm tần có tần số hoạt động khác nhau Trong ADSL, dải tần 26 kHz-1,1 MHz đợc chia thành 256 kênh FDM 4 kHz, điều chế và mã hoá DMT đợc áp dụng cho từng kênh Nếu ở mọi tần số trong dải tần đều có thể hoạt động tốt thì mỗi chu kỳ tín hiệu có thể mang cùng một số bit nh hình 2.16

fP

Hình 2.14 Nguyên lý điều chế DMT

Tuy nhiên, ảnh hởng tạp âm lên các tần số khác nhau cũng khác nhau Vì vậy các kênh con hoạt động ở những miền tần số chất lợng cao sẽ mang nhiều bit hơn những tần số bị ảnh hởng mạnh của nhiễu Số bit trên mỗi kênh con (tone) đợc điều chế bằng kỹ thuật QAM và đặt trên một sóng mang FDM.

Hình 2.17 thể hiện khả năng điều chỉnh số bit trên mỗi kênh theo các tần số khác nhau của DMT Số bit đợc gửi qua mỗi kênh con có thể đáp ứng với chất lợng đờng truyền ở tần số hoạt động của kênh đó.

Nguyễn Trung Hiếu - ĐT2/K43

Hình 2.16 Nguyên lý điều chế DMT

a) Điều chế nhiều kênh

b) Số bit/kênh

Hình 2.17b) Số bit/kênh

ở những tần số thấp đôi dây đồng bị suy hao ít, SNR cao thờng sử dụng phơng pháp điều chế lớn hơn 10 bit/s/Hz Trong những điều kiện chất lợng đờng dây xấu, phơng pháp điều chế có thể thay đổi 4bit/s/Hz hoặc thấp hơn để phù hợp với SNR và tránh đợc nhiễu.

Hình 18a) Tạp âm kênh

H¬n n÷a, DMT cã thÓ tr¸nh ph¸t ë nh÷ng d¶i tÇn sè riªng cã xuyªn ©m qu¸ lín hoÆc bÞ nhiÔu RFI nh chØ ra ë h×nh 2.18

Sơ đồ khối một hệ thống truyền dẫn DMT đợc đa ra ở hình 2.19 DMT đợc xây dựng trên cơ sở QAM, nhiều bộ điều chế QAM với các cặp tần số sin và cosin khác nhau đợc sử dụng để cùng điều chế cho một luồng số liệu, mỗi bộ điều chế nhận một tập các bit từ luồng số liệu đó Các giá trị đầu ra từ các bộ mã hoá QAM này đợc cộng lại với nhau và cùng đợc gửi trên một kênh Dạng sóng này là một ký tự DMT đơn giản Tại đầu thu luồng số liệu lại đợc tách riêng nhờ các bộ lọc khác nhau và sau đó đợc giải mã QAM độc lập nhau

2.3.2 Phát hiện và sửa lỗi

Do môi trờng truyền dẫn thông tin của đôi dây đồng chịu ảnh hởng của nhiều nguồn nhiễu nh xét ở trên làm số liệu thu có thể bị lỗi nên cần đa thêm các bit phát hiện và sửa lỗi Nhợc điểm của việc đa thêm các bit là giảm dung lợng 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 thờng từ vài ms tới nhiều giây.

Hình 2.19 Sơ đồ bộ điều chế DMT

Có hai phơng pháp cơ bản để phát hiện và sửa lỗi đợc sử dụng trong truyền dẫn DSL là mã khối và mã xoắn Trong mã khối, luồng thông tin đợc chia thành các khối có độ dài bằng nhau đợc gọi là các khối bản tin Các bit d đợc bổ xung vào các khối theo một thuật toán nhất định phụ thuộc vào loại mã đợc sử dụng Mã khối có thể phát hiện và sửa một hay nhiều bit thông tin Mã xoắn đợc tạo ra bằng cách cho một chuỗi bit thông tin đi qua các tầng nhớ thờng 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 để lu giữ thời điểm trớc 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 d 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 ngời sử dụng nên nếu dung lợng kênh truyền là 40 kbit/s thì ngời sử dụng chỉ gửi số liệu với tốc độ 10 kbit/s Do đó phát hiện và sửa lỗi làm giảm dung lợng hệ thống.

Những kiểu phát hiện và sửa lỗi khác nhau đợc 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 đợc nhng không chấp nhận lỗi khi truyền tải các file chơng 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 thông, hầu hết các kỹ thuật xDSL đều đa ra ít nhất hai loại kênh truyền thông nhanh và chậm Các kênh nhanh thờng tránh lỗi ít nhng truyền tải các bản tin có trễ ngắn Các kênh chậm có thể chống lỗi tốt nhng trễ vài giây.

Kết quả của những công cuộc nghiên cứu đa vào sử dụng toàn bộ băng thông của đờng dây đồng gồm cả dải tần số phía trên dải tần số thoại cùng những tiến bộ kỹ thuật của giải pháp xDSL đã tận dụng đợc các mạch vòng cáp đồng có mặt ở khắp nơi trên thế giới Với tốc độ truyền dữ liệu hàng chục Mbit/s, những modem xDSL sẽ thay thế toàn bộ các modem tơng tự cũ để cung cấp các dịch vụ truyền dữ liệu chất l-ợng cao trong tơng lai.

2.4 Những khó khăn về kỹ thuật khi triển khai dịch vụ DSL2.4.1 Tơng thích phổ khi triển khai các công nghệ xDSL

Tơng thích phổ là thuật ngữ nói về mức độ xuyên âm lẫn nhau giữa các dịch vụ DSL hoặc giữa DSL và các trạm phát tần số vô tuyến

Nguyễn Trung Hiếu - ĐT2/K43

Tơng thích phổ giữa các hệ thống DSL là một vấn đề cần quan tâm khi xây dựng một kỹ thuật mới vì phải đảm bảo khi lắp đặt các thiết bị modem cung cấp một dịch vụ mới vào hệ thống sẽ không gây lỗi tới các dịch vụ khác đang hoạt động và ngợc lại những thiết bị đã có cũng không đợc gây cản trở cho quá trình triển khai dịch vụ mới Tơng thích phổ liên quan tới khả năng chồng lấn các băng tần truyền dẫn trên các loại DSL khác nhau trong cùng một bó cáp, thậm chí trên cùng một cáp Vì DSL làm việc ở tần số cao nên mức xuyên âm đủ lớn để gây nhiễu các dịch vụ khác ảnh hởng của xuyên âm làm giảm mật độ phổ công suất (PSD) nên thực tế sẽ ảnh hởng trực tiếp tới khoảng cách truyền tải của các hệ thống DSL.

Mặt nạ tạp âm ADSL (ADSL noise mask) xác định PSD lớn nhất cho phép của tạp âm trong dải tần ADSL Vì vậy, nếu đã lắp đặt các hệ thống có PSD lớn hơn nh các hệ thống ISDN-PRA thì sẽ gây mức nhiễu AWGN cao cho ADSL và làm giảm dải tần hoạt động của các hệ thống sử dụng kỹ thuật FDM SDSL cũng ảnh hởng nhiều đến ADSL vì tạo ra NEXT vợt quá mặt nạ tạp âm ADSL khoảng 200 kHz Hệ thống VDSL phải có tần số cắt thấp hơn khoảng 1 MHz để tơng thích phổ với ADSL.

Trên thực tế, cần chú ý các mạch T1/E1 Những mạch T1/E1 đã phát triển từ nhiều năm bởi các công ty điện thoại và đợc thiết kế, chuẩn hoá vào thời gian mà các kỹ thuật truyền dẫn cha có khái niệm về hiện tợng tơng thích phổ Những mạch T1/E1 truyền dịch vụ số 1,544Mbit/s / 2,048 Mbit/s sử dụng các loại mã đờng dây không hiệu quả (AMI/ HDB3) lãng phí băng tần và năng lợng, xuyên âm từ dịch vụ này lớn hơn bất kỳ một dịch vụ nào khác Đối với các hệ thống ISDN là hệ thống truyền dẫn

Hình 2.20 So sánh cự ly truyền dẫn của hệ thống IDSN khi triển khai các dịch vụ khác trong cùng bó cáp 50 đôi

đối xứng sử dụng kỹ thuật khử tiếng vọng nên chiụ ảnh hởng lớn của nhiễu tự xuyên âm (SNEXT) Hình 2.20 so sánh phạm vi phục vụ của hệ thống ISDN trong trờng hợp triển khai các hệ thống ADSL, SDSL, HDSL hoặc chỉ có ISDN trong bó cáp 50 đôi.Hình 2.21 chỉ ra những băng thông khác nhau của các tín hiệu xDSL và những mức công suất gần đúng Có thể thấy là những dịch vụ mới hơn có xu hớng sử dụng băng thông rộng hơn và phổ công suất ít hơn các dịch vụ đang tồn tại.

Khi một dịch vụ DSL đợc triển khai trên một vùng có mật độ thuê bao cao thì đặc biệt phải chú ý tới vấn đề tự xuyên âm của các đôi dây gần nhau cùng cung cấp một dịch vụ Đây là kiểu tơng thích phổ quan trọng nhất vì phổ của cùng một loại tín hiệu sẽ chồng lấn hoàn toàn lên nhau gây mức nhiễu lớn nhất

Bức xạ từ những đờng dây điện thoại xoắn đôi mang các tín hiệu DSL đã trở nên ngày càng quan trọng Vì các kỹ thuật xDSL sử dụng băng thông lớn nên chồng lấn nhiều sang băng tần vô tuyến Truyền dẫn ADSL chồng lẫn lên phần băng tần sử dụng cho vô tuyến AM Tín hiệu VDSL có thể gây ra một mối nguy hại đáng kể cho dịch vụ vô tuyến nghiệp d, tuy nhiên VDSL trong hệ thống thiết kế theo tiêu chuẩn, giảm PSD xuống –80 dBm/Hz trong băng tần radio sẽ hạn chế đợc ảnh hởng này.

2.4.2 Kiểm tra chất lợng mạch vòng

Do các kỹ thuật DSL không thể hoạt động ở một mạch vòng quá dài hay có nhiều cầu nối rẽ nên cần phải xác định xem những mạch vòng có khả năng hỗ trợ các dịch vụ DSL không trớc khi triển khai dịch vụ Trớc đây, ngời ta thờng đo khoảng cách từ tổng đài tới thuê bao theo đờng thẳng trên bản đồ nên dẫn đến những ớc tính không chính xác Điều này dễ làm cho các nhà cung cấp mắc sai lầm khi cố gắng

Nguyễn Trung Hiếu - ĐT2/K43

Hình 2.18 So sánh cự ly truyền dẫn của hệ thống IDSN khi triển khai các dịch vụ khác trong cùng một bó cáp 50 dôi

Hình 2.21 So sánh mặt nạ PSD cho các loại DSL

cung cấp dịch vụ cho những khách hàng không nằm trong vùng phục vụ và có thể bỏ qua những khách hàng hoàn toàn có khả năng truy nhập dịch vụ Ngày nay các thiết bị đó đã đợc cải tiến và cho những kết quả đo khá chính xác Nhờ vậy, chi phí cho các nhà cung cấp dịch vụ giảm xuống và các dịch vụ DSL sẵn sàng phục vụ nhiều khách hàng hơn.

Có hai giải pháp kiểm tra chất lợng mạch vòng Thứ nhất là kiểm tra theo yêu cầu Khi một khách hàng gọi cho nhà cung cấp dịch vụ để yêu cầu dịch vụ thì ngời ta khởi tạo một quá trình phân tích mạch vòng kết nối giữa tổng đài và khách hàng đó Việc này cần có một ngời phân tích đặc diểm mạch vòng đợc lu trữ trong cơ sở dữ liệu và một ngời khác thực hiện công việc đo kiểm với các thiết bị đo hoặc có thể truy nhập trực tiếp tới một hệ thống kiểm tra mạch vòng đặt ở tổng đài Nói chung cách này có chi phí cao và trả lời chậm nên không đợc sử dụng rộng rãi Cách thứ hai là xác định trớc chất lợng của mọi mạch vòng kết nối tới tổng đài trớc khi khách hàng yêu cầu Việc này rất có ý nghĩa cho các nhà cung cấp dịch vụ định hớng phát triển dịch vụ trong một khu vực nào đó Nghĩa là dựa vào kết quả kiểm tra, nhà cung cấp dịch vụ sẽ đảm bảo việc triển khai các dịch vụ DSL trong khu vực đó, khả năng hỗ trợ băng thông của mạch vòng thuê bao, giảm chi phí lắp đặt, hạn chế sự can thiệp của con ng-ời, cho phép thuê bao tự lắp đặt CPE.

Quá trình kiểm tra xác nhận trớc thờng đợc tiến hành ban đầu để xem mạch vòng có khả năng hỗ trợ các dịch vụ DSL không và xác nhận tốc độ và độ tin cậy của kỹ thuật xDSL phù hợp với trạng thái mạch vòng đó.

Nh đã phân tích ở chơng trớc, có bốn nhân tố chính ảnh hởng tới việc triển khai xDSL Nhân tố đầu tiên và quan trọng nhất là chiều dài mạch vòng gồm cả những cầu nối rẽ Thứ hai là kiểu kiến trúc mạng Thứ ba là ảnh hởng của tạp âm nền nói chung, gồm cả tạp âm nhiệt, tạp âm xung Cuối cùng là tạp âm từ các hệ thống xDSL khác (NEXT, FEXT và SNEXT).

Kiểm tra chiều dài mạch vòng: Bản thân dây dẫn cũng làm suy hao tín hiệu Mạch

vòng càng dài, suy hao càng lớn dẫn đến giảm tốc độ truyền dẫn Tốc độ truyền dẫn có thể đạt tới của xDSL tỷ lệ nghịch với chiều dài mạch vòng do đó nhất thiết phải biết chiều dài mạch vòng để thiết lập tốc độ dịch vụ tơng ứng có thể cung cấp qua mạch vòng đó Các phép đo điện dung tại một phía kết cuối (thờng từ tổng đài nội hạt) có thể xác định nhanh chóng, chính xác tổng chiều dài mạch vòng gồm cả các cầu nối rẽ với chi phí thấp Chiều dài mạch vòng cũng có thể đợc xác định bằng cách

đo điện trở nhng phơng pháp này ít đợc sử dụng vì cần cử ngời tới nhà khách hàng để đấu nối hai đầu dây Do vậy, thay vì tốn chi phí cử nhân viên đi và tính toán suy hao gián tiếp qua phép đo chiều dài mạch vòng thì phơng pháp kiểm tra trớc chất lợng mạch vòng thực hiện đo suy hao đầu cuối-tới-đầu cuối sử dụng âm tần riêng của xDSL đa ra chỉ báo suy hao một cách trực tiếp.

Những cuộn gia cảm đợc sử dụng để mở rộng chiều dài mạch vòng trong truyền dẫn tín hiệu thoại nhng cản trở việc truyền tín hiệu số nên cần loại bỏ khi triển khai dịch vụ xDSL Hiện nay, do sử dụng các hệ thống sóng mang mạch vòng trung gian nên chiều dài mạch vòng đợc rút ngắn dơí 5,4 km nên không cần các cuộn gia cảm Tuy nhiên vẫn còn một số cuộn cha đợc tháo bỏ Thiết bị kiểm tra yêu cầu phải phát hiện đợc ít nhất là cuộn gia cảm đầu tiên trên mạch vòng và vị trí của nó Sau đó các phơng tiện loại bỏ cuộn gia cảm này sẽ kiểm tra xem có cuộn phụ nào không Vấn đề này tồn tại chủ yếu ở Mỹ.

Cầu nối rẽ có thể tồn tại giữa tổng đài và thuê bao hoặc ở xa hơn thuê bao ảnh h-ởng của cầu nối rẽ vào dịch vụ xDSL liên quan trực tiếp tới vị trí, chiều dài và cỡ dây, loại dịch vụ xDSL đang triển khai và tần số hoạt động của hệ thống Đây cũng là một vấn đề nghiêm trọng ở Mỹ Thiết bị kiểm tra yêu cầu xác định chiều dài và vị trí của cầu nối rẽ Máy đo phản xạ miền thời gian (TDR) là một trong nhiều thiết bị kiểm tra đang phổ biến để xác định vị trí và chiều dài cầu nối rẽ và mức độ ảnh hởng TDR cũng có thể định vị đợc các đoạn hở mạch, ngắn mạch và cuộn gia cảm Tuy nhiên, từ quan sát kết quả TDR bằng mắt rất khó xác định đúng Do đó cần xây dựng phần mềm phân tích chuyên dụng để tính toán chính xác và đơn giản hoá công việc của kỹ thuật viên.

Xuyên âm và tạp âm: Đánh giá ảnh hởng của xuyên âm tới dịch vụ xDSL phụ

thuộc nhiều nhân tố nh : số nguồn xuyên âm, cờng độ và kiểu nguồn xuyên âm, mức độ dễ bị xuyên âm của mạch vòng đang xét, khoảng cách từ nguồn xuyên âm tới mạch thu, tần số nguồn xuyên âm và độ chồng lấn lên tần số truyền dẫn của đầu thu Khi những nguồn xuyên âm kết hợp với những nguồn tạp âm khác thì ảnh hởng của nền tạp âm có thể tăng lên làm chậm quá trình truyền dẫn của mạch vòng hay thậm chí có thể dừng lại

Những nguồn tạp âm và ảnh hởng của chúng có thể quan sát bằng các máy phân tích phổ Giống TDR, máy phân tích phổ cũng phải có những tiêu chuẩn phân tích để

Nguyễn Trung Hiếu - ĐT2/K43

xác định xem khi nào và ở đâu có nhiễu để có thể sửa chữa và loại nhiễu trên mạch vòng.

2.4.3 Lắp đặt thiết bị DSL tại nhà ngời sử dụng

*Lựa chọn cấu hình thiết bị:

Việc lựa chọn cấu hình đờng dây tuỳ thuộc thiết bị có sẵn trên mạng của nhà cung cấp dịch vụ DSL và sự tồn tại các đôi dây cũ cũng nh khả năng lắp thêm các đôi dây mới ở vị trí khách hàng Nhìn chung, cần có các sợi cáp ngắn và một số chỗ nối cáp tại vị trí khách hàng.

Một số công nghệ xDSL ví dụ nh ADSL, cần có một bộ phân tách (Splitter) để cho phép đồng thời sử dụng thiết bị thoại tơng tự đang có sẵn và thiết bị truyền thông số liệu Lựa chọn vị trí của bộ Splitter này rất quan trọng Nó có thể đợc đặt gần kết cuối mạng NT tại lối vào hoặc tầng hầm của các toà nhà hoặc đặt ngay trong máy tính PC Trong một số trờng hợp có thể không cần sử dụng Splitter nếu có các bộ vi lọc Sử dụng các bộ vi lọc cho phép khách hàng tự lắp đặt thiết bị DSL của mình và giảm chi phí cử nhân viên đi lắp đặt

Hình 2.24 Lựa chọn cấu hình thiết bị cho người sử dụng DSL

Hình 2.22 chỉ ra một số cách lắp đặt thiết bị DSL thông dụng Hình a) một modem ADSL và bộ phân tách đợc đặt gần điểm kết cuối mạng Bộ Splitter tách dịch vụ thoại

Hình 2.22 Lựa chọn cấu hình thiết bị DSL cho ngời sử dụng

truyền thống qua một jắc RJ-11 Modem ADSL cung cấp Ethernet qua jắc RJ-45 Do cáp Ethernet thờng không có sẵn tại nhà khách hàng nên phải lắp đặt một cáp máy tính giữa ATU-R và máy tính Hình b) modem ADSL có bộ Splitter đặt trong card giao diện mạng (NIC) Trong cách lựa chọn này, một đờng dây thoại mới phải lắp đặt giữa NT và modem DSL NIC chứa một giắc cắm modul RJ-11 kết nối dịch vụ POTS Cách lựa chọn này yêu cầu lắp thêm một đờng dây POTS từ PC tới các thiết bị tơng tự khác u điểm của cấu hình này là chỉ cần một đoạn cáp ngắn nối giữa PC và NT Trong cấu hình c) sử dụng ADSL.Lite nên không cần Splitter Modem ADSL.Lite hoặc NIC đợc đặt trong PC Để giảm thiểu nhiễu tới / từ các thiết bị thoại cần lắp đặt các bộ vi lọc.

*Thiết lập đờng dây

Việc thiết lập đờng dây cho thiết bị xDSL thờng gồm : chuyển đổi đờng dây cũ để có khả năng truyền xDSL hoặc lắp thêm dây mới tới các vị trí đầu xa trong toà nhà hoặc các phòng trong nhà, cơ quan.

Chuyển đổi hệ thống cáp cũ để cho phép triển khai các dịch vụ xDSL có thể cần loại bỏ các đoạn dây thừa từ các điểm kết nối, giảm số mối nối hoặc sửa chữa các mối nối không đảm bảo chất lợng Khi lắp đặt các cáp mới cho dịch vụ xDSL thờng sử dụng đôi dây xoắn không bọc kim (UTP) cho các thuê bao là nhà riêng hoặc thơng nhân nhỏ Cấu hình UTP phổ biến nhất có 4 dây, mỗi dây đợc bọc riêng và nằm chung trong lớp vỏ ngoài Cỡ dây phổ biến là 0,4 mm hoặc 0,5 mm.

Trớc đây, thoại yêu cầu 4 dây nhng hiện nay, hầu hết điện thoại số hoặc tơng tự chỉ yêu cầu 1 đôi dây Các màu tiêu chuẩn để phân biệt dây điện thoại gồm màu đỏ, xanh, đen và vàng Kết nối thông thờng sử dụng màu đỏ và xanh cho dây thoại thứ nhất và đen, vàng cho dây thoại thứ hai Cần chú ý tới xuyên âm giữa 2 đờng dây cùng sử dụng một lúc và tiếng vọng của các cuộc thoại khác Xuyên âm gây nhiễu và giảm tốc độ truyền dẫn trong hệ thống DSL Việc sử dụng cáp UTP giảm một phần xuyên âm ngoài ra còn các nhân tố khác nh chất lợng cấu hình dây, vỏ bọc và các bộ nối kết cuối Cấu hình cáp có ảnh hởng lớn tới năng lực truyền dẫn DSL.

Nguyễn Trung Hiếu - ĐT2/K43

Chơng 3: Công nghệ ADSL

3.1 Sự ra đời và chuẩn hoá của ADSL

ADSL hiện đang là công nghệ đợc chú ý nhất trong họ công nghệ xDSL Hai đặc điểm riêng để phân biệt ADSL với các công nghệ DSL khác là truyền hai chiều tốc độ không đối xứng và cho phép truyền đồng thời cả tín hiệu thoại và số liệu trên một đôi dây đồng Phần này sẽ đề cập tới lý do ra đời và sự chuẩn hoá của công nghệ này

Xét trên một mạch vòng thuê bao giữa tổng đài và một khách hàng thì kênh hớng lên và hớng xuống có cùng một giới hạn băng thông nên dung lợng kênh chỉ phụ thuộc vào SNR theo mỗi hớng Cấu trúc mạng truy nhập cáp đồng bao gồm những bó cáp nhiều đôi kéo từ tổng đài tới điểm phân phối rồi toả ra từng đôi dây tới từng nhà thuê bao Do vậy, môi trờng tạp âm phía tổng đài rất lớn gồm tất cả các thành phần tạp âm của từng đôi dây đồng và cả thành phần xuyên âm giữa các đôi dây trong cùng một bó và giữa các bó cáp với nhau Khi tới gần đầu thuê bao, số đôi dây đồng ít đi nên xuyên âm trung bình ít hơn Nghiên cứu đặc điểm này của mạch vòng thuê bao ngời ta thấy rằng : mặc dù công suất phát tín hiệu có thể đạt nh nhau song trong quá trình truyền trên mạch vòng thì tín hiệu phát lên từ thuê bao đã bị suy hao nhiều nên SNR của kênh hớng lên tại tổng đài nhỏ hơn SNR của kênh hớng xuống tại thuê bao Vì vậy dung lợng kênh hớng xuống đạt đợc cao hơn dung lợng kênh hớng lên hay nói cách khác chỉ có thể phát tín hiệu ở tốc độ lớn hơn từ tổng đài tới thuê bao xa chứ khó đạt đợc điều ngợc lại Điều này cũng phù hợp với nhu cầu của phần lớn khách hàng là cần tải về khối lợng dữ liệu lớn hơn là phát đi (ví dụ nh truy cập Internet) Công nghệ đờng dây thuê bao số không đối xứng ADSL đã ra đời để giải quyết yêu cầu này từ ý tởng của Dr Joseph Lechleider ở hãng Bellcore từ năm 1989

ADSL truyền tải cả thông tin số và tơng tự trên một đôi dây đồng Kênh truyền dẫn ADSL có thể đợc chia thành nhiều kênh số liệu tốc độ cao và cùng lúc phục vụ cho cả dịch vụ thoaị Kênh ISDN và POTS đợc tách từ modem số nhờ các bộ lọc Điều này cho phép truyền tín hiệu POTS và ISDN ngay cả khi hệ thống truyền số liệu tốc độ cao làm việc Các kênh hớng xuống có thể đạt tốc độ 1,58 Mbit/s và kênh hớng lên từ 16 kbit/s640 kbit/s Mỗi kênh số liệu có thể phân chia nhỏ hơn thành nhiều kênh tốc

độ thấp hơn nếu cần (ví dụ một kênh cho truyền hình số và một kênh để truy nhập Internet) Tốc độ truyền số liệu tối đa của các modem ADSL thay đổi tuỳ khoảng cách từ thuê bao tới tổng đài, các mức nhiễu, cầu nối rẽ và chất lợng đờng dây

Ban đầu, ADSL đợc nghiên cứu ứng dụng cho dịch vụ video theo yêu cầu (VoD) Tốc độ dữ liệu luồng xuống trong lần thử nghiệm VoD đầu tiên là xấp xỉ 1,5 Mbit/s đủ để phân phối các luồng video MPEG-1 theo khuyến nghị của CCITT H.226 và ITU MPEG Tốc độ luồng lên khoảng 64 Kbit/s cũng đủ để ngời sử dụng gửi đi các yêu cầu đơn giản tới máy chủ video nh lựa chọn chơng trình, tạm dừng, tua thuận/nghịch …

Khi mạng Internet phát triển khắp nơi, ADSL rất phù hợp để đáp ứng nhu cầu truy nhập Internet tốc độ cao Đờng truyền dẫn ADSL cung cấp tốc độ dữ liệu tới 8 Mbit/s xuống khách hàng và 640 Kbit/s luồng lên mở rộng dung lợng truy nhập mà không cần lắp đặt thêm cáp mới Ngoài ra, việc sử dụng ADSL sẽ chuyển lu lợng dịch vụ Internet qua các mạng chuyển mạch gói hoặc ATM giúp hoạt động hiệu quả hơn, giải quyết đợc vấn đề tắc nghẽn trên mạng thoại.

ADSL ngày càng đợc chuẩn hoá một cách đầy đủ, ban đầu là ở tầng vật lý, tiếp đó là các giao thức tầng cao ANSI đã đa ra chuẩn hoá cho mã đờng của ADSL là DMT, và sử dụng các phơng pháp truyền dẫn song công nh FDM hoặc EC và chuẩn của ANSI cho ADSL đợc phát hành vào năm 1995 với tên gọi là T.413i2 ITU dựa trên nhiều tham khảo của các tổ chức chuẩn hoá đã đa ra một loạt các chuẩn cho ADSL gồm:

 G.992.1 (G.dmt)- phiên bản quốc tế hoá của T1.413i2 với các phần phụ lục cho ADSL tốc độ đầy đủ

 G.992.2 (G.lite)-chuẩn hoá ADSL lite để hỗ trợ cho thị trờng Internet rộng lớn và các ứng dụng của khách hàng

 G.994.1 (G.hs)-các thủ tục bắt tay

 G.996.1 (G.test)- các thủ tục kiển tra cho các modem xDSL

 G.997.1 (G.ploam)- các hoạt động, quản trị, bảo dỡng tầng vật lý cho modem xDSL

ADSL forum quan tâm đến chuẩn hoá các giao thức tầng cao nh ATM cho ADSL, truyền gói trên ADSL, các giao thức quản lý mạng…

Nguyễn Trung Hiếu - ĐT2/K43