Giới thiệu tổng quan kỹ thuật xDSL.doc.DOC

Giới thiệu tổng quan kỹ thuật xDSL

Lời nói đầu

Cuộc thâm nhập mạng thông tin toàn cầu Internet của Việt Nam đã được bắt đầu từ năm 1997 Với tốc độ phát triển của ngành công nghệ thông tin và viễn thông nói chung cũng như sự phát triển của internet nói riêng thì những gì chúng ta đã làm được trong quãng thời gian qua là quá khiêm tốn Đảng và chính phủ ta xác định công nghệ thông tin và viễn thông là nghành chiến lược sẽ giúp Việt Nam nhanh chóng hội nhập, rút ngắn khoảng cách về công nghệ với các nước trong khu vực và toàn thế giới Nhận định rõ trách nhiệm của mình Tổng công ty Bưu chính Viễn thông Việt Nam đã quyết tâm xây dựng một mạng lưới viễn thông hiện đại trong đó đặc biệt ưu tiên cho phát triển Internet Để đạt được mục tiêu này chúng ta không còn cách nào khác là “đi tắt đón đầu công nghệ” và ADSL là một trong những công nghệ được lựa chọn.

Thực tế xDSL là một họ công nghệ tiên tiến đã xuất hiện khá lâu và được nhiều

nước trên thế giới áp dụng Công nghệ này cho phép truy nhập tốc độ cao qua mạch vòng thuê bao cáp đồng truyền thống, nếu so với các công nghệ truy nhập tiên tiến khác thì đây là một công nghệ khá đơn giản và tiết kiệm Tuy nhiên nhiều lúc sự đơn giản đó lại làm cho người ta nghi ngại về khả năng tồn tại lâu dài của nó Sự thực là ngay từ buổi đầu chào đời công nghệ này đã cho thấy những ưu điểm vượt trội của nó, nhưng nhiều nước trên thế giới trong đó có Việt Nam vẫn dường như không quan tâm lắm vì chúng ta cho rằng cuộc cách mạng toàn quang nhanh chóng sẽ làm cho bất cứ một dự án đầu tư nào vào công nghệ này đều trở nên lãng phí Thời gian vừa qua chúng ta đã bị chỉ trích rất nhiều về tốc độ, chất lượng và giá thành, có rất nhiều người đã cho rằng sự hạn chế về phát triển hạ tầng Internet của nghành đã ảnh hưởng nhiều đến sự phát triển của các doanh nghiệp, cơ quan, ban nghành liên quan cũng như sự hấp dẫn của môi trường đối với các nhà đầu tư trong và ngoài nước Thời gian luôn luôn là công cụ tốt nhất để chứng minh tính đúng đắn của bất cứ một sự dự doán nào VDC cũng nhanh chóng nâng cấp đường truyền đi quốc tế lên nhiều lần Hệ thống truyền số liệu tốc độ cao qua mạch vòng thuê bao truyền thống sử dụng công nghệ ADSL được hy vọng là chìa khoá cho mọi sự thành công

Kỹ thuật xDSL

1.1 Giới thiệu tổng quan kỹ thuật xDSL

Mạng viễn thông phổ biến trên thế giới hay nước ta là hiện nay là mạng số liên kết (IDN-Integrated Digital Network) Mạng IDN là mạng viễn thông truyền dẫn số, liên kết các tổng đài số và cung cấp cho khách hàng các đường dẫn thuê bao tương tự Trong xu hướng số hoá mạng viễn thông trên toàn thế giới, mạng liên kết số đa dịch vụ ISDN (Intergrated Services Digital Network) và đường dây thuê bao số DSL (Digital Subcriber Line) đã đáp ứng được nhiệm vụ số hoá mạng viễn thông đến tận phía khách hàng Có thể nói rằng ISDN là dịch vụ DSL đầu tiên cung cấp cho khu dân cư giao diện tốc độ cơ sở BRI (Basic Rate Interface) 144 Kbit/s, được cấu thành từ hai kênh B 64 Kbit/s và một kênh D 16 Kbit/s.

Ngày nay, đi đôi với mạng ISDN một công nghệ mới có nhiều triển vọng với tên gọi chung là xDSL, trong đó x biểu thị cho các kỹ thuật khác nhau Mục đích của các kỹ thuật này là cung cấp cho khách hàng các loại hình dịch vụ chất lượng cao và băng tần rộng.

Phân biệt các kỹ thuật này dựa vào tốc độ hoặc chế độ truyền dẫn Kỹ thuật này có thể cung cấp nhiều dịch vụ đặc thù truyền không đối xứng qua modem, điển hình loại này là ADSL và VDSL và truyền đối xứng có tốc độ truyền 2 hướng như nhau như HDSL và SDSL Riêng với kỹ thuật VDSL (Very High-speed DSL) có thể truyền cả đối xứng và không đối xứng với tốc độ rất cao.

Các đặc trưng chính họ công nghệ xDSL hiện tại được mô tả trong bảng 1.1

Bảng 1.1: Các đặc trưng của họ công nghệ xDSL

* ∗ Sử dụng Down thay cho Downstream (Hướng từ tổng đài tới thuê bao) Sử dụng Up thay cho Upstream (Hướng từ thuê bao tới tổng đài)

HDSL thường sử dụng 1-3 đôi sợi Ví dụ để truyền tốc độ 2.048 Mbit/s ở khoảng

cách 4.5Km cần dùng 3 đôi sợi còn để truyền tốc độ 1.544 Mbit/s cũng với khoảng cách này chỉ cần dùng 2 đôi sợi.

SDSL nếu nói công nghệ xDSL có ưu điểm tận dụng các đường thuê bao cáp đồng

thì có lẽ đây là kỹ thuật tốt hơn do chỉ dùng 1 đôi sợi như sử dụng cho điện thoại tương tự Kỹ thuật SDSL truyền với tốc độ 768 Kbit/s được khoảng cách 4 Km.

ADSL truyền tin bất đối xứng rất nhiều các dịch vụ băng rộng khoảng cách đạt

được là 5.5 Km

CDSL gần giống ADSL có tốc độ và khoảng cách truyền vừa phải, công nghệ này

có ưu điểm là không cần bộ chia tại phía khách hàng

IDSL mang 2B+D kênh thông tin của ISDN BRI chủ yếu chỉ truyền ở tốc độ 144

VDSL là kỹ thuật mới nhất, có tốc độ cao nhất nhưng khoảng cách truyền ngắn từ

0.3 Km đến 1.5 Km trên 2 đôi dây với tốc độ có thể lên tới 52 Mbit/s

Nói chung kỹ thuật xDSL là kỹ thuật truyền dẫn cáp đồng, nó giải quyết những vấn đề tắc nghẽn giữa những nhà cung cấp dịch vụ mạng và những khách hàng sử dụng những dịch vụ mạng đó.

Kỹ thuật xDSL đạt được những tốc độ băng rộng trên môi trường mạng phổ biến nhất trên thế giới là đường dây cáp điện thoại thông thường.

Kỹ thuật xDSL đưa ra những cải tiến đột phá về tốc độ (lên tới hơn 7Mbit/s) và nó đã được so sánh với những phương pháp truy nhập mạng khác, mặt mạnh thực sự

♦ Những yêu cầu ứng dụng đa phương tiện của các khách hàng sử dụng mạng.

♦ Hiệu suất và độ tin cậy.

♦ Tính kinh kế.

Kỹ thuật này có các khả năng:

♦ Cung cấp những dịch vụ mới được cải tiến có giá trị cao đối với người sử dụng mạng.

♦ Cung cấp nhiều dịch vụ với những tốc độ truy nhập và chi phí khác nhau

Cung cấp và quản lý những ứng dụng thương mại quan trọng một cách đáng tin cậy Một trong số những lợi ích quan trọng nhất của kỹ thuật xDSL là cho phép mạng của nhà cung cấp dịch vụ NPS (Network Provider Services) và người sử dụng dịch vụ tận dụng một số đặc tính của cấu trúc cơ sở hạ tầng hiện nay như những giao thức lớp 2, 3 giống như Frame Relay, ATM, IP và độ tin cậy những dịch vụ mạng xDSL có thể triển khai những dịch vụ được dựa trên các gói tin hoặc tế bào giống như Frame Relay, IP hoặc ATM hay trên những dịch vụ kênh đồng bộ bit.

Do có những thay đổi nhanh trong môi trường mạng, chiến lược đối với sự phát triển dịch vụ được dựa trên xDSL là xây dựng tính mềm dẻo đủ mức cần thiết để hỗ trợ cho các ứng dụng Tính mềm dẻo thể hiện ở đây là:

♦ Khả năng để hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ

♦ Khả năng mở rộng để phát triển từ một vài thuê bao tới hàng ngàn thuê bao.

♦ Khả năng quản lý tin cậy mạng điểm - điểm trong việc hỗ trợ những ứng dụng quan trọng.

Qua những kết quả nghiên cứu, các nhà cung cấp dịch vụ thừa nhận rằng kỹ thuật xDSL không phải là thế hệ tương lai của mạng truy nhập mà chỉ là giải pháp hiện tại của truy nhập mạng.

xDSL được chia ra làm nhiều loại kỹ thuật như HDSL, SDSL, ADSL và VDSL với mỗi loại kỹ thuật đó lại có những tốc độ dữ liệu, băng tần hoạt động và những dụng khác nhau

1.2Kỹ thuật HDSL

1.2.1 Giới thiệu kỹ thuật HDSL.

Kỹ thuật HDSL phát triển đầu tiên ở Bắc Mỹ nhằm thay thế những đường T1 đang tồn tại Kỹ thuật này cho phép truyền dữ liệu tốc độ T1(1,544 Mbit/s) trên cáp

26AWG tới một khoảng cách 4 km Khả năng chống tạp âm và cải thiện được băng tần sử dụng là những ưu điểm của kỹ thuật HDSL.

Trong kỹ thuật HDSL, luồng T1 được truyền trên 2 đôi dây cáp đồng Mỗi đôi mang 12 kênh thoại 64 kbit/s cùng các thông tin mào đầu tạo thành tốc độ truyền dẫn là 784 kbit/s Với khoảng cách truyền như trên, kỹ thuật HDSL theo tiêu chuẩn Châu Âu truyền tải luồng E1 (2.048Mbit/s) trên ba đôi sợi đồng, kỹ thuật này đã được chuẩn hoá và đưa vào khai thác.

Kỹ thuật HDSL sử dụng mã đường truyền 2B1Q và mang tải trọng T1 hay E1 trên hai mạch vòng thuê bao, mỗi vòng phát và thu một nửa phần tải trọng (768kbit/s hay 1.128kbit/s), sự hoạt động song công hoàn toàn đạt được nhờ sử dụng kỹ thuật khử tiếng vọng (echo cancellation) để tách tín hiệu phát lẫn trong tín hiệu thu Ðến đầu thu hai nửa tải trọng này được kết hợp lại thành tải trọng T1 hay E1 ban đầu Kỹ thuật HDSL đã có nhiều cải tiến đòi hỏi những bộ lặp ở những khoảng cách 1.8 km và quan trọng hơn là kỹ thuật này đã có sự tiến bộ lớn về quản lý phổ tần số.

Việc quản lý phổ tần số làm giảm những tín hiệu lẫn vào nhau giữa những đôi dây trong cùng một cáp hay bó cáp Những tín hiệu lẫn vào nhau này còn được gọi là xuyên âm Crosstalk (hình 1.2) và xuyên âm có thể làm xáo trộn tín hiệu trong hai cách sau:

♦ Trong một mạch vòng thuê bao, tín hiệu phát tại một đầu gần của một đôi sợi có thể xen vào tín hiệu thu của đôi sợi khác được gọi là xuyên âm đầu gần hay NEXT ( Near End Crosstalk).

♦Tín hiệu phát tại một đầu xa của một đôi sợi có thể xen vào tín hiệu thu của đôi sợi khác được gọi là xuyên âm đầu xa hay FEXT (Far End Crosstalk).

Hình 1.1: NEXT và FEXT

1.2.2 Phương pháp điều chế

Mã đường truyền 2B1Q

Hiện nay HDSL phần lớn sử dụng mã đường truyền 2B1Q Mã truyền 2B1Q là mã điều biên xung tín hiệu (PAM) 4 mức không có độ dư Với HDSL, dòng dữ liệu thuê bao là kết hợp của 24 kênh 64 kbit/s và một số các thông tin mào đầu.

Khi dữ liệu được gửi tới phần phát của HDSL, các chữ số nhị phân được kết hợp thành đôi bít để chuyển đổi thành kí hiệu quat (phần tử bộ bốn) Các bit khác dùng cho bảo dưỡng cũng kết hợp thành đôi bít và được chuyển đổi thành quat Bít đầu trong 1 quat gọi là bit dấu, bít thứ 2 là bit biên độ Bảng 1.2 dưới đây biểu thị quan hệ giữa mỗi đôi và ký hiệu quat tương ứng.

Từ đây, các quat được xem là tên ký hiệu, không mang giá trị số.

ở máy thu, mỗi quat được chuyển đổi thành bit, khử ngẫu nhiên, tạo mẫu dòng bit bằng một quá trình ngược với bên phát nói ở trên Mã tuyến xuất hiện ở đầu ra máy phát Hình 1.2 minh hoạ nguyên lý này Các giá trị bit trên hình đã ngẫu nhiên hoá Các xung vuông đã được lý tưởng hoá, còn dòng bit thực được truyền đi là những

Những thành phần HDSL được tập hợp lại thành những khối kết cuối đường (LTU) khác nhau tại phía cung cấp dịch vụ hay các khối kết cuối mạng (NTU) tại phía khách hàng (hình1.3) Mỗi khối kết cuối bao gồm bốn thành phần chính sau:

♦ Phần thứ nhất là bộ thu phát HDSL.

HDSL: như hệ thống sử dụng một, hai hay ba đôi sợi.

♦ Phần thứ ba là một module sắp xếp để sắp xếp những bit khung E1 vào trong cấu trúc khung HDSL và ngược lại.

♦ Cuối cùng là một module giao tiếp để kết nối chuẩn với luồng E1.

HDSL truyền tải E1 bằng những đường riêng không thông qua chuyển mạch kênh của nhà cung cấp dịch vụ mà được định tuyến thông qua bộ đấu nối chéo -DCS ( Digital Cross Connect) tới một mạng trung kế Dạng đơn giản nhất của kết nối HDSL giữa LTU (Line Termination Unit) và NTU (Network Termination Unit) là một đôi sợi đồng Chúng có thể hoạt động cùng với các cầu nối rẽ và nếu khoảng cách truyền dẫn lớn thì có thể hoạt động cùng với các bộ lặp tín hiệu nhưng chúng đều phải tuân theo những tiêu chuẩn quốc tế đối với những mạch vòng thuê bao Mã đường mà chúng sử dụng là 2B1Q và hoạt động tại tốc độ là 2.320Mbit/s giữa các bộ thu phát HDSL

Hình 1.3: Cấu hình kết nối HDSL đối với E1.

Với hệ thống sử dụng hai đôi sợi thì mỗi đôi hoạt động tại tốc độ đối xứng 1.168Mbit/s đối với hai hướng từ thuê bao tới tổng đài và từ tổng đài tới thuê bao Tổng tốc độ bit bây giờ cao hơn so với E1 là do có thêm vào các bit mào đầu Khi sử dụng hệ thống ba đôi, do có thêm một vài mào đầu cho nên mỗi đôi hoạt động tại tốc độ đối xứng là 784kbit/s vì vậy mà tốc độ truyền tải 3x784kbit/s=2.352Mbit/s Trong hệ thống sử dụng phương pháp truyền dẫn ba đôi sợi do mỗi đôi hoạt động tại

Line Termination Unit

tốc độ bit thấp cho nên khoảng cách truyền dẫn có thể đạt được xa hơn so với hai phương pháp truyền dẫn trên Ngoài khả năng cung cấp tốc độ E1, kỹ thuật HDSL còn có khả năng cung cấp tốc độ T1 với cấu hình tương tự.

1.2.4 Kỹ thuật HDSL-2

Kỹ thuật HDSL-2 là kỹ thuật cải tiến của kỹ thuật HDSL số 2 ở phía sau có ý nghĩa là thế hệ thứ 2 Kỹ thuật này giải quyết được một số hạn chế của kỹ thuật HDSL thông thường Ðó là chỉ sử dụng một đôi sợi mà vẫn truyền tải được tốc độ như HDSL thông thường Trong HDSL có thể dùng mã đường truyền 2B1Q hoặc sử dụng phương pháp CAP cho điều chế tín hiệu đồng thời sử dụng kỹ thuật ghép kênh theo tần số hoặc kỹ thuật xoá tiếng vọng để phân bố băng tần hoạt động trên mạch vòng thuê bao cáp đông Tuy nhiên các nhà cung cấp thiết bị vẫn nghiêng về giải pháp cử dụng CAP kết hợp với kỹ thuật xoá tiếng vọng để giảm thiều băng tần hoạt động của HDSL-2 trong khoảng từ 0 tới 230 kHz Nhờ đó phạm vi phục vụ của kỹ thuật này có thể lên tới 3,6 km.

Hình 1.4: Băng tần HDSL-2 sủ dụng phương pháp điều chế CAP kết hợp với ghép

kênh theo tần số hoặc kỹ thuật xoá tiếng vọng

♦ Sử dụng cho những mạng riêng

♦ Mở rộng trung tâm PBX (Private Branch Exchange) tới những vị trí khác.

♦ Mở rộng mạng LAN và kết nối đến các vòng ring quang.

♦ Sử dụng cho Video hội nghị và giáo dục từ xa.

♦ Ngoài ra nó còn được sử dụng cho các hệ thống vô tuyến hoặc tốc độ truy nhập cơ bản (PRA) đối với ISDN.

Hiện nay, rất nhiều công ty và các chi nhánh của nó đã sử dụng HDSL cho truy nhập Internet tốc độ cao vào máy chủ Ðối với phương thức truyền DSL không đối xứng sẽ hạn chế lưu lượng từ các máy truy nhập tới máy chủ so với hướng ngược lại, vì vậy việc xác định vị trí những máy chủ tại các công ty hay các chi nhánh gặp rất nhiều khó khăn khi sử dụng phương thức truyền này.

Xu hướng phát triển mạng riêng hiện nay trên thế giới là rất phổ biến (Ví dụ: mạng trong các công ty, công sở, các trường đại học ) Tuy nhiên, việc truyền tải nhiều kênh 64 kbit/s trên mỗi đôi dây trong mạng riêng của các khu vực này là rất khó khăn và có chi phí cao Kỹ thuật HDSL có thể khắc phục được hạn chế này Việc sử dụng HDSL cho trường hợp mở rộng mạng (thêm các trung tâm PBX mới) là rất dễ dàng và đơn giản Dung lượng có thể mở rộng tới 24 hoặc 30 kênh thoại Hơn nữa, kỹ thuật này còn có thể áp dụng cho việc mở rộng mạng LAN và các kết nối tới vòng Ring quang mặc dù vẫn chưa có sự phân kênh trong luồng 1,5 Mbit/s hoặc 2 Mbit/s

Kỹ thuật HDSL rất phù hợp cho giáo dục từ xa và Video hội nghị Do tính đối xứng về tốc độ truyền dẫn nên vị trí của máy truy nhập và máy chủ không cần quan tâm.

Kỹ thuật HDSL là một kỹ thuật truyền dẫn đường thuê bao số tốc độ bit cao, nó truyền những dịch vụ với tốc độ cao T1 và E1 giữa những nhà cung cấp dịch vụ và những khách hàng sử dụng những dịch đó ưu điểm đầu tiên của kỹ thuật này là nó tận dụng những đường thoại đang tồn tại trong giai đoạn cáp quang chưa được lắp đặt mà vẫn đáp ứng được những dịch vụ tốc độ cao Hầu hết các lợi ích của kỹ thuật này là ở bên phía nhà cung cấp dịch vụ nhưng những khách hàng cũng có những lợi ích gián tiếp như:

♦ Ðiều đáng chú ý nhất đó là chỉ cần 1 card tổng đài (ví dụ như HTU-C đối với T1 hay LTU đối với E1) và card khách hàng (HTU-R đối với T1 hay NTU đối với E1) là có thể cung cấp một dạng đơn giản nhất của dịch vụ HDSL.

♦ HDSL cho phép truyền những dịch vụ trên luồng T1 hay E1 bằng những mạch vòng thuê bao nội hạt mà không cần sử dụng những bộ lặp Ví dụ HDSL cho phép truyền những dịch vụ trên luồng T1 hay E1 trên cáp 24AWG (0.5mm) lên tới 3.6 km và trên sợi 26AWG (0.4mm) là 2.7 km Thường thường kỹ thuật HDSL cho phép sử dụng 2 cầu rẽ nếu như khoảng cách truyền dẫn nhỏ hơn 1.525 km.

Một khía cạnh khác của kỹ thuật này đó là nhiều lợi ích kỹ thuật mà hầu hết các khách hàng không thấy được như hiệu suất tốt hơn và giảm được chi phí trong khi vẫn cung cấp đầy đủ các dịch vụ T1 hay E1 cho khách hàng.

Tuy nhiên kỹ thuật đường thuê bao số tốc độ bit cao (HDSL) vẫn còn có nhiều

nhược điểm, chẳng hạn thứ nhất là: với những khoảng cách truyền dẫn lớn 3.6 km thì nó vẫn cần thiết phải sử dụng các bộ lặp; thứ hai là: về mã đường sử dụng, trong

kỹ thuật này sử dụng mã đường truyền dẫn 2B1Q, đối với loại mã đường này thì nó có hạn chế về băng tần hoạt động và khoảng cách Hơn nữa kỹ thuật này đòi hỏi phải sử dụng nhiều đôi sợi, tuy đã nói ở phần trên nó có ưu điểm là tận dụng những đường thoại đang tồn tại, nhưng đối với hệ thống sử dụng ba đôi sợi thì vấn đề về chi phí lắp đặt, bảo dưỡng cần phải quan tâm hay nói đúng hơn là giá thành sẽ cao.

1.2.6 Các vấn đề còn tồn tại.

Trong kỹ thuật truyền dẫn sử dụng kỹ thuật đường thuê bao số tốc độ bit cao HDSL tồn tại hai vấn đề chính sau:

♦ Suy hao năng lượng tín hiệu phát khi truyền trên những đôi sợi đồng.

Ðối với vấn đề thứ nhất: chúng ta đã biết những tín hiệu điện được phát trên một

đường sợi đồng mà sử dụng những tần số cao để hỗ trợ những dịch vụ tốc độ cao thì sẽ đạt được những khoảng cách truyền dẫn ngắn hơn so với những tín hiệu điện sử dụng những tần số thấp, bởi vậy mà những tín hiệu sử dụng tần số cao được truyền trên những vòng kim loại sẽ suy yếu năng lượng nhiều hơn so với những tín hiệu điện sử dụng tần số thấp.

Một phương pháp phổ biến nhất hiện nay và đem lại tính kinh tế nhất để giảm tối thiểu sự suy hao năng lượng khi truyền dẫn trên những đôi sợi đồng đó là đó là sử dụng những sợi có trở kháng thấp Chúng ta đã biết do điện trở suất của sợi đồng tỷ lệ nghịch với đường kính của sợi, bởi vậy mà những sợi có đường kính lớn sẽ cho

trở kháng nhỏ hơn so với những sợi có đường kính nhỏ hay có nghĩa là suy hao tín hiệu sẽ nhỏ hơn bởi vậy mà có thể truyền tín hiệu với khoảng cách xa hơn mà không phải sử dụng bộ lặp.

Ðối với vấn đề thứ hai: ở trên chúng ta đã trình bày về hai hiện tượng xuất hiện

xuyên âm Nếu những ảnh hưởng của suy hao hay xuyên âm không đến mức quan trọng thì những hệ thống HDSL có thể thành lập lại chính xác những tín hiệu phản hồi thành dạng số Khi một trong hai hiện tượng đó xuất hiện và trở nên quá mức cho phép thì khi đó sẽ xuất hiện những lỗi bit, những mức ngưỡng này còn phải tuỳ thuộc vào từng thiết bị, loại cáp được sử dụng, tần số hoạt động hay môi trường hoạt động.

Nhiều hệ thống thường sử dụng những dải tần số tín hiệu phát và thu khác nhau Những hệ thống được tách riêng tần số phát và tần số thu được đề cập đến đó là ghép kênh phân chia theo tần số ưu điểm của những hệ thống dựa trên FDM nhờ những hệ thống khử tiếng vọng (echo canceled) là loại bỏ được xuyên âm NEXT Nó đạt được bởi vì những hệ thống này không tiếp nhận trong cùng một dải tần số mà trong hệ thống bên cạnh đang phát.

Kỹ thuật SDSL truyền tin theo phương thức đối xứng, về nguyên tắc nó hoàn toàn giống như kỹ thuật HDSL nhưng hệ thống SDSL chỉ sử dụng một đôi sợi để truyền những dịch vụ tốc độ cao từ nhà cung cấp dịch vụ tới khách hàng, mỗi đôi hoạt động tại tốc độ 784kbit/s, việc sử dụng một đôi sợi này làm giảm thiết bị trong hệ thống và chi phí đường thuê riêng Kỹ thuật SDSL cho phép ghép kênh thoại và số liệu trên cùng một đường và cho phép người sử dụng truy cập những trang Web, tải những tệp dữ liệu và thoại tại cùng một thời điểm.

Tuỳ theo từng yêu cầu của khách hàng mà SDSL cho phép những nhà cung cấp dịch cung cấp những dịch vụ tốc độ cao dựa trên 3 tham số cơ bản: tốc độ dịch vụ, chi phí và khoảng cách truyền Dưới đây là những tốc độ truyền dẫn của kỹ thuật SDSL tương ứng với từng khoảng cách mà kỹ thuật có thể đạt được (bảng 1 3).

Bảng 1.3: Tốc độ truyền dẫn của SDSL tương ứng với khoảng cách

384kbit/s 4,42 km

Vì vậy mà tuỳ theo khoảng cách từ tổng đài tới thuê bao và hiệu suất cần thiết mà khách hàng có thể lựa chọn cho mình khả năng tốt nhất

1.4Kỹ thuật ADSL

1.4.1 Giới thiệu kỹ thuật ADSL

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) là một kỹ thuật mới, chuyển đổi đường dây điện thoại thông thường thành một đường truy nhập đa dịch vụ và các đường truyền dữ liệu tốc độ cao ADSL cung cấp đường truyền tốc độ 6 Mbit/s- 8 Mbit/s tới thuê bao và 640 kbit/s-1Mbit/s theo hướng ngược lại Mạch ADSL tạo nên 3 kênh thông tin ở đôi dây thuê bao: một kênh tốc độ cao từ tổng đài tới thuê bao, một kênh tốc độ trung bình 2 chiều (phụ thuộc vào cấu trúc của ADSL) và một kênh thoại hoặc một kênh N-ISDN Modem ADSL được sản xuất có khả năng cung cấp tốc độ dữ liệu theo cả tiêu chuẩn Mỹ và Châu Âu, có thể thay đổi tốc độ và dung lượng đường truyền Tốc độ đơn vị mà ADSL có thể cung cấp là 1,5 hoặc 2 Mbit/s trên một kênh từ tổng đài tới thuê bao và 16 kbit/s trên một kênh 2 hướng Modem ADSL tương thích với truyền dẫn ATM, giao thức IP bằng việc thay đổi tốc độ truyền và phù hợp với các mào đầu của ATM cũng như IP.

1.4.2 Cấu trúc hệ thống ADSL

So với tất cả các kỹ thuật DSL thì ADSL là một trong những kỹ thuật được chuẩn hoá nhiều nhất Dưới đây là sơ đồ cấu trúc hệ thống ADSL (hình 1.5)

Hình 1.5: sơ đồ cấu trúc hệ thống ASDL

dẫn ADSL phía tổng đài

Khối truyền dẫn ADSL phía khách hàng

Broadband

Network:

Hệ thống chuyển mạch cho tốc độ trên 1,5/2 Mbit/s

Narrowband Network

Hệ thống chuyển mạch cho tốc độ dưới 1,5/2 Mbit/s.

T: Giao diện giữa mạng phân bố tới khách hàng và khối dịch

U-C: Giao diện giữa mạch vòng và bộ chia phía tổng đài

U-C2: Giao diện giữa bộ chia và ATU-C

U-R2: Giao diện giữa bộ chia và ATU-R

VA: Giao diện giữa ATU-C và điểm truy nhập

VC: Giao diện giữa điểm truy nhập và mạng

Như đã nói ở trên, ADSL có khả năng cung cấp truyền kênh thoại tương tự (POTS) và các dịch vụ băng rộng khác Ðối với dịch vụ thoại tương tự, một bộ chia đặc biệt sẽ mang kênh tương tự 4 kHz từ tổng đài tới thuê bao trên băng tần số của đường truyền ADSL Với các dịch vụ như quảng bá, dịch vụ băng rộng số (Video hoặc truy nhập Internet) hoặc quản lí mạng sẽ được truy nhập từ ngoài tổng đài trung tâm (CO) hoặc nội hạt (LE), để giải quyết vấn đề nghẽn chuyển mạch và trung kế Một nút truy nhập ADSL nằm trong CO (hoặc LE) phục vụ cho một số đường ADSL Nút này thường được gọi là khối truy nhập DSL (DSLAM) Mặc dù một DSLAM có thể cung cấp khả năng truy nhập dịch vụ cho nhiều đường ADSL nhưng một kiến trúc đầy đủ của DSLAM phức tạp hơn rất nhiều so với cấu trúc thể hiện trên hình

Trên hình vẽ, giao diện B là một đầu vào phụ sử dụng cho các luồng tín hiệu khác chẳng hạn cho tín hiệu từ vệ tinh Trong một vài trường hợp, giao diện T-SM giữa ATU-R và khối dịch vụ cũng giống như giao diện T (đặc biệt khi khối dịch vụ được tổ hợp trong ATU-R) Nếu không có giao diện T-SM thì thay vào đó sẽ là các giao diện ATU-R (có nhiều kiểu giao diện này) Ví dụ ATU-R có cả 2 cổng 10Base-T Ethernet và V.35 Cũng vậy, nếu thiết bị đầu cuối tích hợp với A10Base-TU-R trong một số cấu trúc đặc biệt thì sẽ không có giao diện T giữa mạng phân bố và thiết bị đầu cuối

Trong sơ đồ này, các giao diện U trên hình 1.10 sẽ không có khi bộ chia được chế tạo như một phần tích hợp của bộ ATU hoặc chẳng có bộ chia nào Cũng như vậy, nếu nút truy nhập ADSL hoặc DSLAM thực hiện một số nhiệm vụ tập trung hoặc chuyển mạch thì sẽ không có giao diện V, đặc biệt với ngay với cả giao diện VA Giao diện VC cho phép tạo nên một loạt các dạng giao thức tương ứng với TCP/IP, ATM và các mạng dịch vụ khác.

1.4.3 Các phương pháp điều chế

Trong sản phẩm ADSL, các mã đường truyền CAP, QAM, DMT là được sử dụng phổ biến nhất, ngoài ra còn có một số loại mã khác đang trong quá trình thử nghiệm

• Phương pháp điều chế biên độ cầu phương QAM- Quadrature Amplitude Modullation

QAM - điều chế biên độ cầu phương là một dạng điều chế pha sử dụng điều chế đa mức Tín hiệu cầu phương sử dụng mã hoá đa mức trên một định nghĩa chung như tất cả các tín hiệu điều chế đa mức:

D là: tốc độ dữ liệu tính bằng bit/s

N là: số bit trong mỗi thành phần báo hiệu

Sử dụng biểu đồ pha cho điều chế cầu phương trong đó thuật toán sử dụng là sự kết hợp giữa hàm sin và cos Lúc đó tín hiệu cầu phương được đưa ra theo công thức sau:

cos(2πf ct+ϕ)=cosϕ.cos2πfct-sinϕ.sin2πfct

Hình 1.6: Biểu đồ pha QAM

Tín hiệu cos(2πf ct) là tín hiệu đồng pha hoặc gọi là tín hiệu I Tín hiệu sin(2πf ct) là tín hiệu lệch pha 900 hoặc gọi là tín hiệu Q

ϕ là độ lệch pha.

Hệ thống QAM không đòi hỏi tín hiệu I và Q đồng thời, chúng độc lập với nhau Trong khi các kênh bị giới hạn băng tần, truyền dẫn đa mức có thể thực hiện khi áp dụng theo công thức sau:

R=log2L(1/T) (3)

I

Trong đó: R là: tốc độ dữ liệu (bit/s)L là: số mức mã hoá (bit mỗi ký hiệu)

T là: chiều dài của thời gian báo hiệu.

Bằng cách sử dụng tín hiệu I và Q như miêu tả như ở trên, bộ thu có thể nhận và phân biệt 8 giá trị mỗi tải Như vậy sẽ có 64 trạng thái (8x8) được thiết lập tương đương với giá trị tốc độ symbol bằng 1/16 tốc độ bit Mỗi điểm biểu diễn trạng thái có thể được biểu diễn qua giá trị I và Q (hình 3).

Khoảng cách giữa các điểm lân cận trong hệ thống điều chế pha được tính như sau:

D=2 sin (P/N) (4)

Trong đó N là số pha

Khi giá trị N tăng lên nghĩa là tốc độ bít tăng lên nhưng vị trí các điểm sát lại với nhau làm cho việc phân biệt trở nên khó khăn ở đầu thu.

Hình 1.7 Quá trình xử lý QAM ở đầu phát

Hình 1.7 đưa ra quá trình xử lý QAM ở đầu phát Dòng dữ liệu từ người sử dụng đi vào bộ mã hoá Bộ mã hoá chia dữ liệu thành 2 nửa, hai nửa này được điều chế thành 2 phần trực giao với nhau rồi được tổ hợp thành tín hiệu cầu phương và truyền trên kênh truyền dẫn Ðiều đó có nghĩa là các tín hiệu cầu phương là tổ hợp của hai tín hiệu xuất phát từ cùng một nguồn nhưng được làm lệch pha nhau 90 độ

• Phương pháp điều chế CAP- Carrierless Amplitude/phase Modulation

Phương pháp điều chế pha và biên độ không sử dụng sóng mang này dựa trên phương pháp điều chế biên độ cầu phương QAM Vì thế phương pháp này hoạt động gần giống với phương pháp điều chế biên độ cầu phương QAM Bộ thu của phương pháp điều chế QAM yêu cầu tín hiệu tới phải có phổ và hệ thức pha giống như phổ và pha của tín hiệu truyền dẫn Do các tín hiệu truyền trên đường dây điện thoại thông thường thường không đảm bảo được yêu cầu này nên bộ điều chế của kỹ

thuật xDSL phải lắp thêm cả bộ điều chỉnh thích hợp để bù phần méo tín hiệu truyền dẫn Ðiều chế CAP không sử dụng kết hợp trục tải trực giao bằng kết hợp sin và cos Việc điều chế được thực hiện bằng cách sử dụng bộ lọc thông dải 2 nửa dòng dữ liệu số

Các bít cùng một lúc mã hoá vào một symbol và qua bộ lọc, kết quả đồng pha và lệch pha sẽ biểu diễn bằng đơn vị symbol Tín hiệu được tổng hợp lại đi qua bộ chuyển đổi A/D, qua bộ lọc thông thấp (LPF- Low pass filter) và tới đường truyền Ở đầu thu tín hiệu nhận được qua bộ chuyển đổi A/D, bộ lọc và đến phần xử lý sau đó là mới giải mã Bộ lọc phía đầu thu và bộ phận sử lý là một phần của việc cân bằng, điều chỉnh Bộ cân bằng sẽ bù lại các tín hiệu đến bị méo.

CAP được thiết kế hoạt động trong băng tần 6,48 đến 25,92 MHz Băng tần này có nghĩa là tín hiệu không hoạt động ở tần số thấp hơn, tránh đợc ảnh hưởng của nhiễu Ðồng thời mục đích thiết kế như vậy để giới hạn công suất phổ của tần số dưới 30 MHz, do sự tăng suy hao ở tần số cao trong đường truyền.

Hình 1.8 Thu phát tín hiệu theo phương pháp điều chế CAP

Ðiều chế DMT là kỹ thuật điều chế đa sóng mang DMT chia phổ tần số thành các chu kỳ ký hiệu Mỗi chu kỳ ký hiệu có thể mang một số lượng bít nhất định Phổ từ 26kHz đến 1,1 MHz được chia thành các kênh 4 kHz và DMT mã hoá và điều chế tạo thành các kênh phụ 4kHz.Các bít trong mỗi kênh phụ được điều chế bằng kỹ thuật QAM và đặt trong các sóng mang.

Ðối với bất kỳ loại mã đường truyền nào sử dụng một đôi dây cho việc truyền song công đều phải chia băng tần hoạt động thành băng tần từ tổng đài tới thuê bao