LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
| DE TAT:
NGHIEN CUU TONG QUAN
CONG NGHE ADSL
Trang 2BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO - CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯƠNG ĐẠI HỌC DL KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc KHOA DIEN-DIENTU antennae oO@ -
3 3# Ác Kk
NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
Chú ý : SV phải đóng bản nhiệm vụ này vào trang thứ nhất của luận án
Ho va ten SV: Le De _ dan Mssv: 7đÐ1.O3.4
Ngành : =2, tat MLS ko Tang _— Lớp : OODT.3 Hee
1 Đầu đề hận án tốt nghiệp :
-NGHIỀN cướ TÔNG600An CON @.NOHE ADSL
2 Nhiệm vụ (Yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu) :
(hưu T 6G8Y + JUAN Mang Thuê hao na hạt
Ẵ@Ru+ a Cho vị IHU wDESh "
Si vn - Cag nghe “./.vA
Chucty LT - MỸ 2° k4 thuật Aikn ohe _' j9
(hươn Cad 10 cu.cvt Ÿ.chù6b \00a, VÁn ⁄126E_ co
Ch ap VT "Tact 2 ACAas Wace” on “ADY Thun 22g re
3 Ngày giao nhiệm vụ luận 4n :2 4/03/2005
4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ :2O/002005
5 Họ tên người hướng dẫn : Phần hướng dẫn
NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH
Nội dung và yêu cầu LATN đã được thêng qua
Trang 3Hr »6s»Gss6s6ss6s6 s66» s6s@6s6Gs6s6Gs6 v3 CO «x
LOI CAM ON!
LOI NOI DAU MUC LUC
TAI LIEU THAM KHAO
CÁC THUẬT NGỮ ĐƯỢC SỬ DỤNG
| Tp.HCM 06/2005
Trang 4Ộ 2a LLL es
LOI CAM ON !!!
Trong quá trình học tập va tiếp thu kinh nghiệm ở
trường em xin chân thành cảm ơn các thầy cơ đã nhiệt tình giảng dạy và cung cấp những kiến thức cho em làm hành trang vững bước vào thực tiễn
Và trong suốt thời gian nghiên cứu thực biện luận văn tốt nghiệp này,em xin cảm ơn thầy Nguyễn Văn Mùi đã rất tận tình hướng dẫn ,tạo điều kiện ,giải đáp các thắc mắc và định hướng cho em các bước căn bản để hoàn tất luận văn nay.Cudi cùng em cũng gửi lời cảm ơn đến các bạn trong và ngoài lớp đã thảo luận ,góp ý,giúp đỡ em trong việc tìm tài liệu để thực hiện tốt luận văn
Do đây là lần đầu thực hiện nghiên cứu và vơn kiên thức cịn hạn chê nên trong quá trình hồn tât đề tài không mắc phải sai sot Em rat mong su chỉ dạy của các thây cô Em xin chân thành cảm ơn!
Lê Ngoc Hai
06/2005
Trang 5LỜI NÓI ĐẦU
Đối với người sử dụng Internet việc khám phá, thưởng thức
Internet bằng modem qua mạng điện thoại chỉ dừng lại ở tốc độ
truyền tải rất thấp, tối đa 56 kbps và tương lai phải chịu cảnh nghẽn
mạch thường xuyên khi số thuê bao Internet tăng vọt
Tốc độ truy xuất của thuê bao đã trở nên quá chậm chạp so với nhu
cầu của khách hàng từ dữ liệu thông thường đã chuyển sang hình ảnh
chất lượng cao và video.Mạng viễn thông hiện nay đã được hiện đại
hoá với sự ứng dụng của kỹ thuật số trên tồn mạng từ cơng nghệ
truyền dẫn quang tốc độ cao đến kỹ thuật chuyển mạch số và gần đây
là đường dây thuê bao số ISDN (Intergrated Services Digital
Network: Mạng số đa dịch vụ)
Tuy nhiên, bản thân mạng viễn thông đã được thiết kế, đầu tư, vận hành và bảo dưỡng chủ yếu dành cho dịch vụ thoại và do đó đã bộc lộ
nhược điểm lớn là từ chỗ chỉ xử lý các cuộc gọi điện thoại vốn chỉ kéo
dài khoảng vài phút đã nhanh chóng quá tải khi phải đối mặt với các cuộc gọi Internet kéo dài đến vài tiếng đồng hồ khi mà người sử dụng đã từ chỗ chuyển file đơn thuần chuyển sang khám phá, thưởng thức
Internet
Giải pháp của DSL là truyền tải đữ liệu và thoại trên cùng đường đây
điện thoại cáp đồng đến tổng đài nội hạt sẽ được tách ra bằng bộ tách
dịch vụ Tín hiệu thoại được chuyển qua tổng đài chuyển mạch, còn số
liệu được đưa đến các ISP sẽ tránh được các mạch lọc PCM, tận dụng
được dải thông tần số của cáp đồng trên 200 kHz và tránh làm quá tải
các hệ thống chuyển mạch điện thoại
Trang 6
Ứng dụng thành tựu của kỹ thuật xử lý số tín hiệu và cơng nghệ vỉ điện tử ngày nay vào kỹ thuật điều chế đã đem lại tốc độ truyền tải dữ liệu cao trên cáp đồng
Hiện nay ADSL đang là mối quan tâm hàng đầu của ngành bưu điện Việt Nam và đã có những bước tiến đáng kể trong việc thử nghiệm hệ thống ADSL đầu tiên trong việc hỗ trợ thuê bao dân dụng
truy xuất Internet
Tp.HCM 06/2005
Trang 7Bảng Nhận Xét Của Giáo Viên Hướng Dẫn
Họ và tên sinh viên: LE NGOC HAI Lớp: 00ĐÐT03
MSSV: 99DT031
Giáo viên hướng dan: NGUYEN VAN MUI
Tên đề tài NGHIÊN CỨU TỊNG QUAN CƠNG NGHỆ ADSL
Đm CO HO HO MO CĐ 0 mO GOÔC PO B0 0 0606000 00000 00000000000000 0060090090290 09890009 600999090600009 9 n3 06000609061” n°hnH 8° ®6®60%2%e06 COR me mm mer em ee Bem eee MEHR HEHE ERE ES ETOH HOSE REDD EB OEE BE HE RELA H HEHEHE E ESE SHEE HED EE EEE KR OOe
“ˆA Ố Ố .Ắ Ắ Ỏ 4 - Ắ HES ed Ce ƠƠƠƠƠƠƠ ƠƠƠƠƠƠƠƠƠƠƠƠƠỊƠ|ƠƠƠĨƠƠĨƠĨƠĨƠ|Ơ Ơ| óÍ ca ca nanaa.-a.e. - Ơ
a.e.a.a.a aa A EEE ee CC ố .Á Ắ.ẮÁ.ẮỐ ẮỐ ee 9 0 00 00 0000000000000 060000000 09 6 B6 00 09000000009060000090009509 0000009906060 699 n s00 %9 09969096 006 `` ố.ốỐ.ố.ố Á4ố ( A.:: Cr ee
Sewer mee tere reese eee sen eee e nese meses eeeeseeeesEeredneneeerEeeEE RHE SED E HH HEHEHE HHH HSE ESOS HOD Ce
ee .a.-aaaaaa.-a Se
ee ed Creme ee meme mee Heme BOER HERE EH ERED ED HEH HERE OE EHD OR H EEO BES EH ERE EES E EHH HEHE ee H eee EE EH EE EOS Ce HO CO mo CÓ CO BƠ PO PO Ơn Go Bo HO Ô BÊ BÊ 0Ó 6 ĐO Á 0 0 000 0 0000000 0000900062960 609000080 89 06 5n nU m3 0e m1 ma n“®“ “e6 Ố ỐƯ.S Ắ
Tp.HCM,ngày44 tháng 0† năm 2005ˆ
max Ue Giáo viên hướng dẫn
Trang 8Bảng Nhận Xét Của Giáo Viên Phản Biện
Họ và tên sinh viên: LÊ NGỌC HẢI
Lop: 00DT03
MSSV: 99DT031
Giáo viên phản biện:
Tên đề tài: NGHIEN CUU TONG QUAN CONG NGHE ADSL
POO OHH OH ee eee Cem HO EH EEE OO EEO EEE SEDO OEE EO EEO SERED OEH ODODE 600 G0060 06 6 6n n0 6 6 0 6 H6 61 8n me
i a
ee :,,,,,,,rx/xvx .d1Ầ1Ầ c0 0 0 G6 5 60000 60 60 60000092969 0 a 00 0 0 0 Ẻ mm n0 00B n Đ Đ h0 me e1 se T000 00060 0009060600060 00660 605090600 9066-5068 00 906 89.608.09.96 6 s00 0 Bo C9 Đo on B9 6 0060006060 Đ 0 BI Đ B0 0 0D 9 6 6 0B 6 0 Si nhe 6n 1e neesse
mm ƠỊƠƠƠỒƠƠƠơƠơƠẺÈƠƠ0ĨỌẺẺẼẺ X6 (((.(1j32]Ầ]A 9000 600000000060 0 60 00 0060806060 0P 60 000900060 0009009009-296 6 0 000 0 60.06 0 3 6n 900 02 6 0005 6002506006 002 203 0 8 008 0 000 0 00 9 66 8 0 608 800v eeese ee sẻ ẽ.nd1Ầ2]A2dA a , ,:.,:.,, /đẢ mm“ a a a ee a ẽ.w/ANadd i —————_ , ,“d}Ög4Ạ)}1A)1AH mm xxx rẽ .13Ầ1ẦẦ
CORR OO RO Oe Re OR Oe ee ee Re meee eee ee Reem ween eee EER ee ER eee eee am meee deme nner eneeresnrecens
a |ỒỞỒx,:Ở::ỞơƑ:|,:: ;Ƒ,:,, Ĩ ơỒồ,ỒỀẺẼỒỀẺỀ,Ề,Ề dd] mm —_ ———_ ,:::,, ,,, ,,ÀỒẼẼẼná (
Tp.HCM, Ngày Thang Năm
Trang 9
QPQPQPLPLPLP LDL LP LY LILI LP LP LIP LPLP LP LP LIP LP LP LP LP LP LI LP LL OS 9S
MUC LUC
ya LH œ
Chương 1: Tổng Quan Về Mạng Thuê Bao Nội Hạt
Sự phát triển của DSL Xu hướng toàn cầu Xu hướng phát triển
Nguyên nhân phát triển của DSL
Triển vọng DSL
Mạng viễn thông hiện nay
Hiện trạng mạng điện thoại
Hạn chế của vòng thuê bao nội hạt hiện nay
Các phương pháp truy xuất hiện nay Modem tương tự
Truy xuất ISDN
Truy xuat T1/E1 str dụng mạng cáp thuê bao nội hạt
Cable modem
Hệ thống truy xuất qua thông tin vệ tính
Chương 2: Cơng Nghé xDSL 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.2 2.2.1 2.2.2
Công nghệ truy xuất tốc độ cao xDSL
Sự ra đời của kỹ thuật xDSL
Vong thué bao DSL Kỹ thuật DSL
Các thành phần của hệ thống DSL Các phiên bản DSL
HDSL VDSL
Chương 3: Công Nghệ ADSL,
Trang 103.1.1 Khái nệm về ADSL 48
3.1.2 Mang ADSL 48
3.1.3 Các thành phần thiết yếu của ADSL 52
3.1.4 Các tiêu chuẩn hóa ADSL 55
3.2 G.DMT 56
3.2.1 Mơ hình chuẩn hệ thống ADSL 56
3.2.2 _ Mơ hình chuẩn thiết bị ADSL 62
3.2.3 Mơ hình chuẩn máy phát ATU-C 62 3.2.4 _ Mơ hình chuẩn máy phát ATU-R 64
3.3 ADSL2 70
3.3.1 Tổng quan về ADSL2 70 3.3.2 Sự thay đổi dai tần theo các chiều upstream và downstream 71
3.3.3 Thích ứng tốc độ trong ADSL 2 73
Chương 4: Một Số Kỹ Thuật Điều Ché
4.1 So luoc cac tiéu chuan 75
4.2 Kỹ thuật điều chê QAM 77 4.3 Điêu chê DMT" 81
Chương 5: Các Ứng Dụng Và Dịch Vụ Dựa Trên Công Nghệ ADSL
5.1 Các dịch vụ ADSL thực tế | 89
5.2 Danh gia ADSL 89 5.3 DSL- Céngnghé truy xuat của thế kỷ mới 90 5.3.1 DSL- Công nghệ truy xuất của thế kỷ mới 90
5.3.2 Dịch vụ kênh truyền T1/EI 91
5.3.3 Dich vu IP-Diém đến của mang dua trén Internet 92
5.3.4 Dich vu frame Relay 94 5.3.5 Dịch vụ ATM 97 5.3.6 WoDSL 98 5.4 Triên vọng DSL tại Việt Nam 99
Chuong 6: Trién Khai ADSL
6.1 Thiét bi ADSL 101
Trang 116.1.2 6.1.3 6.1.3.1 6.1.3.2 6.1.3.3 * 6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.3 6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.3.4 6.4 6.4.1 6.4.2 6.4.3 6.5
SPLLPLILPLP LILY LP LLLP LP LP LP LP ELD LP LP FP LY LLLP PD FP IPED LD PFPA
POTS Splitter tại tổng đài
Modem ADSL
Modem loại rời ,giao tiếp Ethernet Modem loại rời giao tiếp USB
Modem gắn trong máy tính giao tiếp PCI
Một số loại modem trên thị trường
Các giai đoạn đo thử đường dây thuê bao số Đo thử trước hợp đồng
Do thử trước lắp đặt Đo thử khi lắp đặt
Đo thử xác nhận sau khi lắp đặt
Qui trình đo thử và lắp đặt DSL Đánh giá chất lượng đường dây
Tiến hành đo thir tai NID
Lắp đặt tại nhà thuê bao Khắc phục sự cố
Qui hoạch ADSL
Các bước qui hoạch ADSL
Dự báo nhu cầu ADSL
Dự báo kỹ thuật ADSL
Triển vọng DSL tại Việt Nam
Trang 12Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THUÊ BAO NỘI HẠT
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MANG
THUÊ BAO NỘI HAT
1.1 SU PHAT TRIEN CUA DSL
1.1.1 Xu hướng toàn cầu
> Trong “muà đông hat nhân” năm 2001 sau sự kiện ngày 9 thang 11 thi
trường viễn thông đi xuống nhưng DSL, vẫn phát triển mạnh và tăng 78% DSL vào đầu năm 2002 đã vươn lên dẫn đầu trong các phương pháp truy xuất tốc độ cao
trên toàn thế giới đạt 18,7 triệu thuê (theo Point Topic) bao vượt qua mặt đối thủ
truyén kiép cable modem 15 triéu thué bao (theo Kinetic Strategies)
> Tuy nhiên, ở thị trường Bắc Mỹ thì số thuê bao DSL vẫn còn thua xa số thuê bao cable modem Số đường dây thuê bao số trên toàn thế giới đã tăng 36% trong
6 tháng đầu năm 2002, từ 18,7 triệu lên đến 25,6 triệu So ra thì nay là sự sút giảm
so với 6 tháng cuối năm 2001 khi tỷ lệ tăng trưởng đã là 78% với 8,2 triệu đường
dây mới được lắp đặt Đây cũng là 6 tháng có tỷ lệ phát triển thấp nhất trong lich sử ngắn ngủi cia DSL
> Nhung nhìn vào quá trình phát triển của DSL từ con số 8§§0 000 đường dây vào
cuối năm 1999 đến 25,5 triệu đường dây vào cuối tháng 6 năm nay thì có thể thấy
đó là kết quả của thời kỳ suy thoái và khủng hoảng tài chính trong ngành viễn
thơng tồn thế giới và nó khơng phải là dấu hiệu của sự chựng lại lâu dài của
DSL
> Sự phát triển chậm lại của một vài vùng chỉ có tính thời vụ vì loại thị trường
dịch vụ này có xu hướng mạnh lên trong 6 tháng cuối năm Hai cường quốc DSL là Hàn Quốc và Hoa Kỳ cũng ở tình trạng chững lại theo thời vụ Hàn Quốc vẫn dẫn
đầu thế giới về số đường dây DSL trên 100 dân Về con số này thì Đài Loan đã
qua mặt Hương Cảng và Đan Mạch qua mặt Gia Nã Đại Ấn tượng nhất là Nhật
Bản chỉ trong vòng 18 tháng đã đi từ chỗ gần như số không đã phát triển nhanh chóng và lọt vào “top ten” trên thế giới về số đường dây DSL trên 100 dân
Trang 13
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THUÊ BAO NỘI HẠT
1.1.2 Xu hướng phát triển
> Hoa Kỳ dẫn đầu thế giới về thị trường DSL trong nhưng ngày đầu nhưng đã
nhanh chóng bị Hàn Quốc bắt kịp và qua mặt Đức và Nhật tiếp cận thị trường bằng nhiều cách khác nhau, bắt đầu cất cánh từ năm 2001 nhưng hiện vẫn đang tụt
hậu so với Mỹ, Đại Hàn khoảng 15 tháng
»> _ Cần nhận xét rằng ở Mỹ và Dai Hàn thì 6 tháng cuối năm bao giờ tỷ lệ phát triển cũng cao hơn 6 tháng đầu năm Điều này cũng tương tự như ở thị trường máy tính cá nhân hay điện thoại đi động và là yếu tố phải kể đến khi dự báo
> _ Tình hình Hàn Quốc cũng cho thấy dấu hiệu của sự bão hồ dịch vụ thơng tin
tốc độ cao Cuối tháng 6 năm 2002 Hàn Quốc có 3,3 triệu modem cáp đồng trục và
5,7 triệu đường dây DSL, tương đương với 58 đường dây thông tin tốc độ cao trên
100 dân Trong khi đó, số kết nối Internet qua modem dial-up đã giảm xuống còn
520 ngàn hay 3 đường dây trên 100 dân.Rõ ràng là sự phát triển thông tin tốc độ
cao ở Hàn Quốc rất khó có thể tăng thêm
1.1.3 Nguyên nhân phát triển của DSL
> Với cơng nghệ DSL thì các trở ngại kỹ thuật đã được khắc phục dân Bên cạnh đó,hạ tầng cơ sở pháp lý cho thông tin tốc độ cao ngày càng phát triển tuy có chậm nhưng đã giảm bớt bất ổn trong đầu tư Khả năng DSL ngày càng phong phú và càng có nhiều phiên bản mới cho DSL như ADSL2 và Spliterless ADSL2 được ITU-T thông qua ở khuyến nghị 992.3 và 992.4 vào tháng 7 năm 2002
> Những phiên bản khác nhau của DSL đáp ứng được từng nhu cầu cũng như từng
điều kiện đường dây cụ thể Công nghệ DSL đáp ứng được yêu cầu của các dịch
vụ đòi hỏi thời gian thực, tốc độ cao như mua sắm trên mạng, chơi trò chơi trực
tuyến, chat, giáo đục, lên kế hoạch đi lại và xem video
1.1.4 Triển vọng DSL
> Trong các loại công nghệ truy xuất tốc độ cao thì DSL có tỷ lệ khách hàng là doanh nghiệp cao nhất: 20% Với số đường dây trên 1 tỷ của thế giới thì DSL chỉ chiếm có hơn 2,5% Dự báo đến cuối năm 2005 thì số đường dây DSL có thể đạt được đến con số 200 triệu
Trang 14
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MANG THUÊ BAO NỘI HẠT
1.2 MẠNG VIỄN THÔNG HIỆN NAY
1.2.1 Hiện trạng mạng điện thoại
> Các công ty điện thoại trong hơn 120 năm qua đã có một khối lượng đầu tư
khổng lổ vào mạng điện thoại Ban đầu thiết kế này chủ yếu dành cho dịch vụ
thoại Sau đó,mạng điện thoại đã trải qua vô số lần hiện đại hoá, nâng cấp cơ sở hạ tầng để có được sự tiến bộ lớn trong kỹ thuật truyền dẫn, chuyển mạch
> Trên thực tế các hệ thống truyền dẫn tốc độ cao sử dụng cáp quang đang có mặt hầu như trên tất cả các công ty điện thoại hùng hậu trên toàn thể giới Sử dụng
cáp quang đã cải thiện chất lượng dịch vụ, nâng cao khả năng lưu thoại và giảm thiểu sự vận hành của con người Kết quả là giữa các tổng đài điện thoại đã có khả
năng cung cấp dịch vụ rất lớn Tuy nhiên, vấn để có khác khi ta xét đến mạng truy
xuất của các vòng thuê bao kết nối người sử dụng và mạng điện thoại
> Ti vi tri của thuê bao máy thiết bị đầu cuối được kết nối với bộ phận chuyển
mach của tổng đài qua một dàn MDF (Main Distribution Frame).MDF 1a điểm
trung tâm kết thúc mọi đường dây thuê bao tại tổng đài nội hạt Các tổng đài nội
hạt được kết nối với nhau qua mạng liên đài (inter-CO network) Mang lién dai
bao gồm hệ thống kết nối — truy xuất số (DACS: Digital Access and Cross-connect
Systems) và các thiết bị truyền dẫn PDH Gần đây mạng liên đài sử dụng các công nghệ truyền dẫn tiên tiến SONET hay SDH
> Cac cong ty khai thác điện thoại không đủ khả năng xử lý lưu lượng các cuộc
gọi dữ liệu Đó là vì mạng điện thoại được thiết kế để xử lý các cuộc gọi điện
thoại với thời gian sử dụng tương đối ngắn, thường chỉ kéo dài vài phút trong khi đó các cuộc gọi số liệu có thể kéo dài đến hàng giờ
> Hé qua là người sử dụng hường xuyên bị nghẽn mạch, không thực hiện được
cuộc gọi Một thuê bao Internet đang được kết nối có xu hướng muốn giữ chúng
mà không chịu log off vì sợ khơng kết nối lại được gây lãng phí lớn cho tài nguyên của cả phía người sử dụng và mạng
1.2.2 Hạn chế của vòng thuê bao điện thoại
hiện nay
Trang 15
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THUÊ BAO NỘI HẠT
> DSL la c6ng nghệ truy xuất và các thiết bị của DSL được sử dụng trên mạng
truy xuất nên phải đi từ mạng truy xuất nội hạt Mạng truy xuất nội hạt bao gồm các vòng thuê bao nội hạt và các thiết bị liên quan nối từ vị trí người sử dụng tới tổng đài Mạng truy xuất điển hình gồm các bó cáp mang hàng ngàn đôi cáp đến
các tập điểm phối cáp (FDI: Feeder Distribution Interface)
>_ Nhiều thuê bao cách rất xa tổng đài và cần phải có vịng th bao rất dài Một
vấn để của vòng thuê bao dài là sự suy hao năng lượng của tín hiệu điện làm cho
tín hiệu suy yếu đi Điều này cũng tương tự như tín hiệu vơ tuyến, càng cách xa
máy phát tín hiệu càng suy hao và tỷ số tín hiệu trên nhiễu càng kém đi Các cơng
ty điện thoại có 2 cách để xử lý các vòng thuê bao dài:
> St dung cdc cuộn tải để sửa đổi đặc tính điện của vòng thuê bao cho phép
truyền dẫn thoại chất lượng tốt hơn qua những khoảng cách dài qốa 5400m Khi
đó các cuộn tải được đặt trên đường dây cách đều đặn 1800m một cuộn
> - Thiết lập nhiều thiết bị để tiếp nhận tín hiệu ở các điểm trung gian để tập hợp về tổng đài nội hạt Các điểm trung gian này có thể bao gồm thiết bị chuyển
mạch và thiết bị truyền dẫn dung lượng lớn hay cũng có thể đơn giản chỉ là trung
tâm tập trung dây (SWC: Serving Wire Center) khơng có thiết bị chuyển mạch
nhưng lại có các thiết bị truyển dẫn kết nối với tổng đài nội hạt
4 Home fon Office Inter-CO Network eer ~ TƯ # Tạ inter.GO a : Netware [7] X fo Hones #ể (Offloes weed OLE Ts
Hình.1.1: Mạng Điện Thoại Điễn Hình
Trang 16
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THUÊ BAO NỘI HẠT
> Trong khi mạng điện thoại lúc đầu kết thúc các vòng thuê bao cáp đồng trực tiếp tại tổng đài nội hạt thì quá trình bảo dưỡng các đường dây thuê bao
dài và hậu quả của việc phát triển quá nhiều đường dây thuê bao đã làm tất
yếu phát sinh nhu cầu thay đổi kiến trúc mạng truy xuất nội hại
> Cáp quang có thể kết nối hiệu quả hàng ngàn thuê bao từ tổng đài này đến tổng đài khác nhưng lại quá đắt tiền để có thể kết nối đến các thuê bao riêng
lẻ Vì vậy một giải pháp dung hoà là kết thúc đường dây thuê bao tại các
điểm trung gian gần với thuê bao hơn gọi là các DLC (Digital Loop Carrier:
Bộ cung cấp vòng thuê bao số) Những điểm trung gian này gọi là các thiết
bị đầu cuối DLC phía khách hàng (RT: remote terminal)
> Một trong những thuận lợi khi kết thúc đường dây thuê bao tại các thiết bị
đầu cuối từ xa DLC là nó đã giảm được độ dài đường dây đồng của vòng thuê bao và cải thiện được độ tin cậy của dịch vụ
> Một thuận lợi nữa là các dịch vụ điện thoại thuần tuý (POTS: Plain Old
Telephone Service) có thể được ghép lại thành luồng T1 hay E1 để truyền
dẫn tới tổng đài nội hạt bằng cáp quang Tuy nhiên, mặc dù RT giải quyết
được nhiều vấn đề của dịch vụ điện thoại thuần tuý nó lại tạo ra khá nhiều
rắc rối khi triển khai cung cấp dịch vụ dựa trên cơ sở DSL.DSL chỉ: được
cung cấp qua các đường dây cáp đồng liên tục nên khi moat dịch vụ dựa trên DSL kết nối tới một RT thì cổng DSL phải kết thúc tại RT để tín hiệu DSL
được biến đổi thành dạng tương thích với DLC Mức độ sử dụng DLC thay đổi tuỳ công ty điện thoại và nó dao động từ khơng sử dụng hoàn toàn cho tới
sử dụng cho khoảng 30% đường dây thuê bao trong mạng truy xuất nội hại
+Hién nay có trên l tỷ đường dây thuê bao trong mang PSTN (Public
Switched Telephone Network) trên toàn thế giới Hơn 95% trong số đó là cáp xoắn đôi dành cho dịch vụ điện thoại thuần tuý
+ Dịch vụ điện thoại thuần tuý được thiết kế để truyền tải âm thoại cần dải tần
để bảo đảm trung thực là từ 300 đến 3400Hz Dịch vụ dải hẹp này vốn được cung cấp cho điện thoại và truyễn dẫn tín hiệu modem tương tự ở tốc độ từ 9,6 tới 33,6
kbps và gần đây là 56 kbps
+ Một phần rất nhỏ của PSTN được cung cấp dich vu ISDN (Integrated Services
Digital Netword) BRI (Basic Rate Interface) Vòng thuê bao tương tự hiện nay sử
dụng rất tốt trong hệ thống truyền tải thoại Tuy nhiên, nó khơng đủ khả năng để
truyền tải các ứng dụng khác như đữ liệu và video
Trang 17
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THUÊ BAO NỘI HẠT
+ Dải tần âm thoại là từ 300 đến 3400KHz và nếu được mã hoá PCM (Pulse Code Modulation: điều chế mã hoá xung) sẽ là 64kbps Mạch vòng thuê bao của mạng cáp nội hạt chỉ được thiết kế cho yêu cầu của âm thoại mà hoàn toàn không
dành cho các nhu cầu về đữ liệu và video Mạch vòng thuê bao hiện nay rất hạn
chế khi dùng cho truyền tải số liệu và video Ví dụ, đôi lúc truyền một file dữ liệu phải mất từ vài phút đến hàng tiếng đồng hồ
Attenuation i 3 kHz Frequency Hình 1.2 Cuộn tải
#+Bridged tap là các nhánh rẽ của đường dây thuê bao không nằm trên đường
thoại trực tiếp giữa tổng đài nội hạt và thiết bị đầu cuối của thuê bao Bridged tap có thể là một đôi day không sử dụng nối với điểm trung gian hay là đoạn kéo dài của đôi dây xa hơn vị trí của thiết bị đầu cuối thuê bao
Hình 1.3 Nhánh rế
Trang 18
—
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THUÊ BAO NỘI HẠT
Ý bản hang tiểu iad ca về 3 # # #14 tầng E HH
Hình 1.4 Ảnh hưởng của nhánh rẽ đến sự suy hao của tín hiệu truyền trên đường dây
+ Mặt khác, hầu hết các hệ thống xây dựng trên cơ sở điện thoại hiện nay sử
dụng khe 64kbps có dung lượng (bandwith) cố định và đối xứng Dung lượng cho
cuộc gọi điện thoại không thay đổi trong suốt thời gian điện đàm cho đến khi một trong 2 thuê bao gọi hoặc bị goi gác máy và dung lượng này được sử dụng cho
cuộc gọi khác Nếu trong thời gian cuộc gọi cả 2 thuê bao đều im lặng thì dung
lượng sử dụng vẫn là 64kbps
+ Trong khi đó các loại ứng dụng khác như đữ liệu và video lại cần một dung
lượng động, biến đổi và bất đối xứng Theo nghiên cứu của hãng Bell Labs (Bell
Labs Technical Journal, 2 (2), Spring, 1997, trang 42 — 67) thi hau hết lưu lượng
trên Internet là bất đối xứng: lưu lượng được gởi theo một hướng nhiều hơn hướng
ngược lại và đĩ nhiên hệ thống điện thoại có dung lượng đối xứng hiện nay không
tối ưu cho lưu lượng Internet
hãi
TH vn emeverltcenmeoE : “ %
uy g A8420 8©)
Hình 1.5 Ảnh hưởng của nhánh rẽ đến tỷ số SNR của tín hiệu truyền
trên đường dây
Trang 19
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THUÊ BAO NỘI HẠT
+ Việc truy xuất Internet bị chậm chạp một phần là do hạn chế của mạch vòng thuê bao và một phần nữa là do hạn chế khẩ năng cung cấp dịch vụ của nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP: Internet Service Provider) không đáp ứng kịp nhu cầu Internet phát triển tăng vọt làm cho lưu lượng Internet cũng tăng vọt
+ Một ví dụ là lần hạ giá thuê bao của dịch vu AOL (American Online) vào mùa
thu năm 1996 cho phép truy xuất thoải mái Internet mỗi tháng giá $19,95 dẫn tới khả năng đáp ứng truy xuất 30 triệu giờ Internet mỗi tháng của AOL không chịu nỗi lưu lượng tăng lên đến 60 triệu giờ mỗi tháng vào tháng I1 năm 1996 Người
sử dụng của AOL phải thường xuyên bị thông báo bận hoặc dịch vụ không thực hiện được làm cho nhiều người đã ngưng thuê bao AOL
1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRUY XUÁT HIỆN NAY
1.3.1 Modem tương tự
* Trong những năm đầu của lịch sử máy tính cách nay chừng hơn 30 năm trước,
kết nối mạng hoạt động ở tốc độ khoảng 300 đến 600 bit/s đã là khá đủ Khoảng 10 năm gần đây thì modem 9.6kbps được xem là công cụ liên lạc tốc độ cao
modem 9,6kbps thực tế đã đáp ứng nhiều ứng dụng tuy nhiên nó thực sự chậm chạp trong các ứng dụng liên quan đến đồ hoạ và video
* Ví dụ: một người sử dụng vào mạng để tải về một bản đồ thời tiết thì với tốc độ truyễn dữ liệu 9600bit/s phải mất 40 giây để tải về bản đồ trắng đen chất lượng kém Với bản đồ màu độ phân giải cao thì phải chờ đến vài phút Ngay cả modem
28,8kbps hay 33,6 kbps cũng không đáp ứng được về tốc độ của nhiều ứng dụng * Thời gian download một hình ảnh nén JPEG (Joint Photographic Experts
Group) là 120 giây Nền kỹ thuật máy tính thay đổi rất nhanh, các kênh thông tin,
máy tính đang biến đổi để đáp ứng theo nhu cầu khả dung lượng cao ngày càng
tăng
* Khi các dịch vụ hình ảnh màu, thoại và video càng hấp dẫn khách hàng thì hạ tầng thông tin hàng megabit càng trở nên thiết yếu Liệu người ta có thể trơng chờ ở modem tương tự những bước tiến ở các tốc độ cao hơn cỡ tốc độ đường
truyền T1 (1544 kbps) hay E1 (2048 kbps) không? Thật không may, câu trả lời là
không Tốc độ 33,6 kbps của modem tương tự đã chạm trần tốc độ dữ liệu của
modem truyền trên kênh thoại Tất cả các modem tương tự đều phải truyền dữ liệu
trong kênh 300 Hz - 4000 Hz dành cho âm thoại trong mạng điện thoại
Trang 20
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THUÊ BAO NỘI HẠT
* Tốc độ cỡ 33,6 kbps cần dải thông lớn hơn nhiều Tuy nhiên, các modem
hiện đại thay vì gởi đi dịng bít chưa qua xử lý lại gởi đi các tín hiệu (symbol), mỗi
tín hiệu đại diện cho một số bit liên tiếp của dịng bít Chẳng hạn, modem V.32
mỗi lần lấy 4 bit dữ liệu chưa xử lý thêm vào bít thứ 5 để thực hiện sửa sai tạo
thành nhóm 5 bit được đại diện bằng một trong 32 dạng tín hiệu Mỗi tín hiệu là
một sự kết hợp của biên độ và phase của sóng mang
* Quá trình điều chế này gọi là quadrature Amplitude Modulation (QAM) Vì
phương pháp điều chế QAM vừa nêu tạo ra 1 tín hiệu cho mỗi chuỗi 4 bit liên tiếp
nên nó giảm dải thơng cần thiết xuống cịn một phần tư và như vậy dong bit dif
liệu 9600 bi/s có tốc độ tín hiệu giảm cịn 2400baud và dễ dàng truyền được trên kênh thoại 4kHz
*% Vấn đề là bit thứ 5 được thêm vào không làm thay đổi tốc độ dữ liệu cũng như
tốc độ tín hiệu mà chỉ làm tín hiệu được điểu chế phức tạp thêm từ 16 trạng thái
lên 32 trạng thái Hình vẽ 1.6 minh hoạ các chịm sao mã hố của các phương pháp
điều chế khác nhau Trường hợp bên trái minh hoạ điều chế sóng mang đơn giản bằng phương pháp điều chế nhị phân
*% Trong phương pháp điều chế này chỉ có biên độ biên độ có giá trị dương hay
không và tốc độ tín hiệu bằng vớ tốc độ dữ liệu Kỹ thuật điều chế 2B1Q trong
ISDN hay HDSL dùng 4 biên độ biên độ khác nhau cho tín hiệu để đạt hiệu quả 2
lần về dải thông nhưng cũng lưu ý rằng các mức biên độ cũng gần hơn 2 lần so với trường hợp điều chế nhị phân
* Trường hợp kế tiếp là của phương pháp điều chế QAM bốn trạng thái với biên
độ của sóng mang vẫn khơng đổi trong khi đó phase là một trong 4 giá trị cho phép
truyền 2 bit cho mỗi tín hiệu và làm cho tốc độ tín hiệu giảm cịn một nửa Trường hợp cuối cùng là chòm sao của phương pháp mã hoá điều chế 32-QAM dùng trong
modem V,32
* Trong trường hợp này, khi chuyển từ 11000 sang 01101 thì cả biên độ và phase
đều thay đổi Thay vì gởi một trong hai trạng thái của bit là 1 hay 0 từ luồng dữ
liệu nguyên thủy modem V.32 gởi một trong 32 trạng thái có thể có Modem thu phải xác định đúng tín hiệu đã được gởi đi dù sự khác nhau của các tín hiệu là nhỏ hơn nhiều so với trường hợp chỉ gởi đơn giản 1 hay 0
*wˆ Nếu kênh thoại là hoàn hảo thì khơng có vấn để gì nhưng tất cả mọi đường dây trong mạng thực tế đều có nhiều dạng nhiễu Cáp xoắn đôi chạy từ phía khách
hàng đến tổng đài có thể bị tác động bởi các bộ đánh lửa động cơ, máy sấy tóc, đường dây điện lực, đèn huỳnh quang và các dạng phóng điện khác Tuổi đời và
chất lượng của cáp cũng liên quang rất nhiều tới nhiễu Cáp cũ bị ngấm ẩm nhiều
sẽ bị nhiễu nhiều hơn cáp mới
Trang 21
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THUÊ BAO NỘI HAT
+ Hơn nữa, tất cả các đôi dây khác nhau trong một chão cáp có khi từ vài trăm đến vài ngàn đôi ghép lại và rò rỉ tín hiệu vào các đơi dây kế can mà ta gọi là hiện tượng xuyên kênh (crosstalk) Tất cả các tác nhân gây nhiễu này tạo thành một nền nhiễu trong mỗi kênh truyền
^ Nếu cố gắng phân biệt hai trạng thái giữa 1 và 0 thì tín hiệu phải bị phá huỷ rất mạnh mới có thể nhận dạng lầm được Với trường hợp 2 trong 32 trạng thái khác nhau của tín hiệu modem V.32 rất gần nhau thì chỉ cần một lượng nhiễu nhỏ cũng có thể phá huỷ tín hiệu này và làm cho nó giống tín hiệu kia Các modem tốc
độ cao hiện tại vẫn hoạt động tốt ở tý số nhiễu trên hầu hết các kênh điện thoại
^ Điều đó có nghĩa là các modem 28,8 kbps hay 33,6 kbps có thể hoạt động tốt trên các đường dây có chất lượng tốt và rất tốt Tuy nhiên trong nhiều trường
hợp các bộ modem hoạt động ở tốc độ thấp hơn
+ Nếu hai modem ở hai đầu kết nối đo được tỷ số tín hiệu trên nhiễu nhỏ hơn yêu cầu chúng sẽ giảm tốc độ modem để bảo đảm kết nối tin cậy Nếu mọi thứ đều lý tưởng, cáp điện thoại mới, xuyên kênh không đáng kể, thiết bị chuyển mạch hiện
đại thì có thể kết nối ở tốc độ 33,6 kbps Trên thực tế, các kết nối modem 28,8
kbps tốt nhất có thể đạt được tốc độ 26,4 kbps 1 10 10 ® 00 11 Carrier 0 11 01 00
Hình 1.6 Các chịm sao mã hố theo các phương pháp điều chế khác nhau
+ Tốc độ truyền dẫn tối đa của thông tin số đã được các cơng trình của Claude E
Shannon “A Mathematical Theory of Communication” vao name 1948 và “Communication Theory of Secrecy Systems” vao ndm 1949 đăng tải ở tap chi Bell Systems Technical Journal đề cập đến
* Cả 2 cơng trình đều được ông xây dựng từ công việc giải mật mã mà ông thực hiện trong suốt thế chiến thứ Il Ông đã thiết lập những cơ sở toán học cho truyền
dẫn thông tin và rút ra những giới hạn căn bản của hệ thống thông tin số Trong các công trình tiên phong này Shannon đã cơng thức hố các vấn đề cơ bản của việc truyền dẫn tin cậy thông tin dưới dạng xác suất thống kê, sử dụng mơ hình các xác
suất cho nguồn tín (information source) và kênh thông tin (communication channel)
Trang 22
Chương I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THUÊ BAO NỘI HẠT
Dựa trên các công thức thống kê đó Shannon đã dùng hàm số logarithmic để
đo lượng tin của một nguồn tín
Ông cũng đã cho thấy ảnh hưởng của giới hạn năng lượng máy phái, giới hạn dải thông kênh truyền và nhiễu cộng đối với kênh truyền, đưa vào một tham số gọi là dung lượng kênh (channel capacity) C Khi tốc độ thông tin R nhỏ hơn dung lượng
kênh tin C thì về mặt lý thuyết có thể đạt được truyền dẫn tin cậy (error-free: khơng
có lỗi) qua kênh tin bằng việc mã hoá thích hợp
Cịn khi tốc độ thông tin R lớn hơn dung lượng kênh tin C thì khơng thể truyền dẫn
tin cậy qua kênh tin được mà phải qua một số bước xử lý tín hiệu tại máy phát cũng
như máy thu
Như vậy Shannon đã thiết lập các giới hạn cơ bản của thông tin và đã khai sinh ra một lĩnh vực mới gọi là lý thuyết thông tin (information theory) Céng lao của Shannon đã được đánh giá là ngang tâm với phát kiến của Nicolaus Copernicus trong thiên văn (theo ư L Massey) Giới hạn Shannon cho dung lượng kênh truyền
được xác định bởi:
( = Bưhg;| 1 |
+ Mọi khách hàng sử dụng modem déu rat quan tâm đến tốc độ và độ tin cậy của modem Các nhà cung cấp đều cố gắng tiến gần tới giới hạn Shannon Cho tới tiêu
chuẩn V.32 thì mọi modem đều còn cách xa giới hạn dung lượng này khi mức S⁄N
từ 9 tới 10 dB Nếu dải thông từ 2400 Hz lên đến 2800 Hz và tỷ số S/N từ 24 dB
đến 30 dB thì dung lượng kênh khoảng 24000 bit/s Để lấp đây khoảng cách còn
lại cần phải ứng dụng
+ Vào những năm 1950 các modem FSK (Frequency Shift Keying) có tốc độ từ
300 bit/s tới 600 bit⁄s Tiêu chuẩn quốc tế của modem bắt đầu từ thập kỷ 60 thế kỷ
trước.Năm 1964 tiêu chuẩn modem đầu tiên của CCITT là V.21 xác định đặc tính
cia modem FSK téc độ 200 bit/s và bây giờ là 300 bit⁄s Kỹ thuật điều chế đã thay
đổi sang QAM 4 trạng thái vào năm 1968 và 16 trạng thái vào năm 1984 bởi V.22bis
* Vào lúc đó, một tiêu chuẩn modem ứng dụng tiến bộ công nghệ mới là V.32
thêm phần đặc tính triệt tiếng dội (echo cancellation) và mã hoá trellis Mã trellis
được tiến sỹ Gottfred Ungerboeck để cập lần đầu tiên và ứng dụng vào modem và
thực hiện lấp được một phần ba khoảng cách còn lại so với giới hạn Shannon
V.32bis được xây dựng trên cơ sở đó và đạt được tốc độ dữ liệu lên đến 14400
bit⁄s Sau đó tốc độ dữ liệu của các modem đã có những tiến bộ nhanh chóng từ
Trang 23
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THUÊ BAO NỘI HẠT
19200 bit/s lên đến 24000 bit/s rồi 28800 bit/s Modem mới hơn là V.34 ra đời năm 1996 đã đạt tới tốc độ dữ liệu 33600 bit⁄s và thực hiện 10 bit trên mỗi tín hiệu
k
Digital date Digital data
Local Tel t Locaf
fk phone elephone
Modan — exchange exchange eee
NAANAA/ | (Central office) (Central offee) | AAAAAY
Analogue Angioque
encoding Analogue encoding encoding
Hinh 1.7 Modem tuong tu qua mang điện thoại tương tự
Khi các cuộc đàm thoại điện thoại được số hoá, các tổng đài lắp một bộ mã
hố chuyển tín hiệu tương tự thành tín hiệu số lấy mẫu tín hiệu thoại 8000 lần mỗi giây và dùng 8 bit để mã hoá giá trị của mẫu Ở đầu kia của kết nối diễn ra quá
trình ngược lại và một tín hiệu xấp xỉ gần với tín hiệu ban đầu được tái tạo
Tuy nhiên, quá trình mã hoá lại sản sinh ra một kiểu nhiễu khác đó là nhiễu lượng tử Khi thực hiện lượng tử hoá, các biên độ tương tự có thể năm giữa hai mức
lượng tử kế tiếp trong 256 mức lượng tử khác nhau có được từ lượng tử hoá 8 bit và
bộ mã hoá chọn mức lượng tử gần hơn
Ở đầu thu, mức tín hiệu tương tự được tái tạo sẽ không phải là mức tín hiệu ban
đầu mà khác hơn một chút nên tạo ra nhiễu Với mục đích truyền thoại thì sự khác
biệt này là không đáng kể nhưng với modem tốc độ cao thì là một vấn đề lớn
Trang 24
Digital data Digital data
Local h 5 e Ba Local
xchang change loop
Modem bane Ab -_ PSTN Ao
Analogue "IHƯr Analogue
encoding Digital encoding encoding
Hình 1.8 Mdoem tương tự qua mạng điện thoại số IDN
Modem 56K sử dụng quá trình lượng tử hố này Nhiễu lượng tử là do q
trình mã hố PCM Nếu bỏ qua được giai đoạn mã hố PCM thì có thể thốt khỏi
giới hạn Shannon Nếu ta bố trí dữ liệu số chỉ đi qua bộ giải mã trên mạng điện thoại thì dữ liệu sẽ được chuyển thành tín hiệu 256 mức phát ra từ bộ biến đổi số
sang tương tự của bộ giải mã PCM Modem sẽ chuyển sang tìm kiếm các mức
lượng tử hoá này vốn đã được tiêu chuẩn hoá
Trên thực tế một vài nơi ở Hoa Kỳ chỉ sử dụng 128 mức lượng tử hố vì hệ
thống ghép kênh điện thoại số T1 ở Bắc Mỹ sử dụng bit có trọng số nhỏ nhất trong
8 bit để giám sát kênh và báo hiệu Để có thể sử dụng modem tại mọi nơi thì thay
vì 64 kbps tốc độ modem là 56 kbps dù hầu hết các nơi trên thế giới đều dùng cả 8
bit cho mã hoá dữ liệu PCM Hơn nữa do tín hiệu chỉ truyền từ bộ giảm mã PCM ở
mạch giao tiếp thuê bao của tổng đài đến thuê bao nên có rất ít nhiễu tác động và
kết quả là tỷ số tín hiệu trên nhiễu rất cao trên các đường truyền 56 kbps.Trò ảo thuật ở đây là loại bỏ quá trình mã hố PCM và đưa thẳng đữ liệu số đến bộ giải
mã Điều này đòi hỏi kết nối từ nguồn dữ liệu (các ISP chẳng hạn) đến bộ giải mã phải toàn bộ là số Modem 56 kbps có thể vượt qua giới hạn Shannon bằng cách phân biệt 2 chiều thu phát của người sử dụng
% Ở chiều phát tốc độ vẫn là 33,6 kbps Còn ở chiểu thu tốc độ chỉ đạt tới 56
kbps khi ISP (Internet Service Provider: nhà cung cấp dịch vụ Internet) của họ các
tổng đài của PSTN phối hợp để tránh bộ lọc PCM ở mạch giao tiếp thuê bao của
tổng đài bằng các đường truyền số T1 (1544 kbps) hay E1 (2048 kbps)
Trang 25
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THUÊ BAO NỘI HẠT
% Như vậy khi 2 người sử dụng dùng 2 modem 56 kbps truyền số liệu điểm nối điểm thì tốc độ khơng thể nào đạt được 56 kbps mà chỉ đạt được tốc độ dữ liệu song công đối xứng là 33,6 kbps.Vào những năm cuối của thế kỷ trước đã xay ra tình hình khơng thống nhất của các tiêu chuẩn modem 56 kbps do 2 hãng sản xuất danh tiếng là U S Robotics (bây giờ là một bộ phận của hãng 3COM) sử dụng chipset X2 của hãng Texas Instruments và Rockwell có tiêu chuẩn K56flex
eX Dĩ nhiên là hai tiêu chuẩn này khơng tương thích nhau và ngành công nghiệp sản xuất modem nhanh chóng bị phân cực theo một trong 2 tiêu chuẩn trên Lúc này người sử dụng tại Hoa Kỳ chờ đợi tiêu chuẩn nào sẽ được ISP của mình chấp nhận rồi mới mua modem theo tiêu chuẩn đó Nhiều ISP đã chờ đợi tiêu chuẩn nào sẽ chiến thắng và tiêu chuẩn nào sẽ về vườn Trong thời gian này một số ISP mở ra 2 số điện thoại, mỗi số điện thoại cho một tiêu chuẩn và điều này đã làm cho người sử dụng thấy yên tâm mà mua sắm modem 56 kbps
| tmternet MT,
Clent computer Server compuder
firdernet user} SPA
Digital tate Digital date
Local - - Đàg/tai
V.0tnt Cant side iaiom lớp AD Exchatiga tia Exchange từ cu# V.pere server Loom NÓ „ | site modarn
AY bị <p “Ue
Auratogue U UU Lr Pan digital
eieceren ag Por digital ercadirng #i:cotling RUF
Hinh 1.9 Modem V.pcm
# Trong nhiều trường hợp việc bỏ qua một lần biến đổi là không đơn giản Khi
truy xuất thông tin từ một nhà cung cấp dịch vụ Internet nội hạt thì cơ hội rất cao nếu ISP đó kết nối với tổng đài nội hạt bằng các đường truyền số
Trang 26
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MANG THUÊ BAO NỘI HẠT
sg Tuy nhiên khi khoảng cách càng dài thì khả năng tín hiệu bị chuyển sang tương tự rồi chuyển trở lại số càng lớn Khoảng 25% số tổng đài tại Hoa Kỳ là tổng đài chuyển mạch tương tự nên cuộc gọi càng qua nhiều tổng đài thì khả năng gặp phải tổng đài chuyển mạch tương tự càng lớn
s Những người làm việc tại những văn phịng chi nhánh xa cơng ty hay
những người làm việc tại nhà riêng nhiều khi than phiển kết nối modem của họ với
mạng của công ty chỉ đạt được tốc độ tối đa 28,8 kbps Ngay cả khi mọi việc đều tốt đẹp thì tốc độ 56 kbps vẫn là quá khiêm tốn dù đó là tiến bộ cơng nghệ cuối
cùng của modem tương tự Chúng ta đã số hố tồn bộ mạng viễn thông chỉ trừ ra
đường truyền dẫn thuê bao nội hạt là phải chuyển tín hiệu thành tương tự để phân
phối đến khách hàng nên kênh truyền không thể dung nạp thêm nhiều bit số liệu
hơn nữa Nếu muốn một tốc độ truyền dữ liệu cao hơn thì phải nghĩ đến các
phương pháp khác hơn là sử dụng mạng điện thoại truyền thống
1.3.2 ISDN
ISDN (Integrated Services (Digital) Network) la mang (s6) da dich vu (sau nay
do thói quen người ta bỏ đi dấu ngoặc) ISDN lần đầu tiên được CCITT để cập đến
trong một khuyến nghị của mình vào năm 1977 Năm 1985 AT&T thử nghiệm
ISDN lần đầu tiên tại Hoa Kỳ
Tuy nhiên, ISDN phát triển chậm ở Hoa Kỳ do sự không thống nhất trong cách triển khai theo CCITT của AT&Tvà Nortel ISDN phá sản ngốn của hơn 20 quốc gia khoảng 50 tỷ Mỹ kim Nguyên lý của ISDN là cung cấp các dịch vụ thoại và số liệu chung trên một đường dây thuê bao kỹ thuật số
Dùng ISDN ở giao tiếp tốc độ cơ sở (BRI: Basic Rate Interface) cho phép truyền dữ liệu và thoại trên 2 kênh B (Binary channel) 64kbps va 1 kênh D (Digital channel) 16kbps Méi đường dây ISDN ở BRI có thể bố trí tối đa 8 thiết bị
đầu cuối và cùng một lúc có thể thực hiện được nhiều cuộc gọi khác nhau
Dùng ISDN cho phép khách hàng sử dụng các dịch vụ mới như dịch vụ khẩn cấp (báo trộm,báo cháy, ), dịch vụ ghi số điện - nước — gas, dịch vụ quay số trực tiếp vào tổng đài nội bộ, dịch vụ địa chỉ phụ,,
Các thiết bị cũ của mạng điện thoại PSTN vẫn dùng được với ISDN qua một bộ
thích ứng đầu cuối TA (Terminal Adaptor) Giao tiếp tốc độ sơ cấp (PRI: Primary
Rate Interface) tương đương với các đường truyền TI và E1 với kênh một kênh D
là 64‡Kbps còn cá kênh B còn lại cũng có tốc độ 64Kbps
Trang 27
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THUÊ BAO NỘI HẠT
Ngồi ra người ta cịn định nghĩa các kênh H trên PRI với HO là óB, H10 là 23B, HII1 là 24B và ISDN là sau hơn 20 năm phát triển là nó đáp ứng được hay
không kịp nhu cầu của khách hàng
Tại châu Âu ISDN đã phát triển rộng rãi và các văn phòng chi nhánh, những người làm việc xa công ty (telecommuter) đã sử dụng ISDN hiệu quả trong nhiều năm Dù sao ISDN vẫn không phải là dịch vụ tự động 128Kbps mà nó chỉ là 2
kênh 64Kbps Nếu muốn sử dụng đầy đủ dung lượng 128Kbps của đường dâyISDN
thì phẩi mua thêm một bộ thích ứng đầu cuối đặc biệt để nhập 2 kênh 64Kbps lại
ISDN không phải là cơng nghệ có thể ứng dụng riêng cho thuê bao mà toàn bộ
tổng đài phải được lắp đặt thiết bị ISDN
Yêu cầu đầu tiên là tổng đài phải sử dụng kỹ thuật chuyển mạch số Nếu tổng đài sử dụng kỹ thuật tương tự sẽ khơng có ISDN Như đã nói ba phần tư số tổng đài
ở Hoa Kỳ là tổng đài số và dĩ nhiên là sấn sàng cho ISDN
Các tổng đài tương tự cũ hơn đang được chuyển đổi sang kỹ thuật số khi nó
giảm giá nhưng với giá thành một vài triệu dollar cho một tổng đài kỹ thuật số như hiện nay thì việc chuyển đổi bị ràng buộc bởi nguồn tài chính đầu tư của các công ty khai thác điện thoại.Ngay cả khi đã có tổng đài kỹ thuật số thì các phần cứng và
phần mềm do để nâng cấp lên ISDN rất mắc tiển Điều này thực sự là một đánh
cược của các công ty điện thoại trên sự chấp nhận của các thuê bao để điều chỉnh
đầu tư Thực tế sự chấp nhận ISDN của khách hàng ở Hoa Kỳ rất khiêm tốn làm
cho các công ty điện thoại khá thờ ơ trong việc xúc tiến chuyển đổi mạnh sang cái
1 ISDN” (“ISDN _ era” theo ITU-T)
là “kỷ nguyên
sed to connect TE2 devices to ISON line
Hình 2.1 Cấu hình giao tiếp ISDN BRI
Trang 28
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THUÊ BAO NỘI HẠT
ISDN cũng phải trải qua bài toán con gà và quả trứng Để khắc phục giá thành chuyển đổi ISDN để đối mặt với sự chấp nhận không mấy ấn tượng của khách hang ISDN đã trở nên mắc tiền Và dĩ nhiên một dịch vụ mắc tiền không thể dễ
dàng phổ biến trên diện rộng Cho tới năm 1997, chỉ có khoảng hơn một triệu đường dây thuê bao là ISDN trong tổng số 150 triệu đường dây thuê bao tại Hoa
Kỳ Vì ít được sử dụng nên thiết bị ISDN như bộ thích ứng đầu cuối để kết nối máy
tính cá nhân với mạng trở nên rất mắc tiền
® Kết quả là ISDN cần một sự đâu tư tài chính lớn làm cho hầu hết các người
sử dụng đều thờ ơ Trong trường hợp ISDN dành cho các người làm việc xa công ty
hay từ các chi nhánh thì chi phí có thể chấp nhận được nhưng với các văn phòng
gia đình hay các văn phong nhé (SOHO: Small Office Home Office) thi ISDN qua
mắc tiền
G Càng ngày ISDN càng trở nên khơng có lối thoát Trong thời đại mà modem
tương tự chỉ đạt tốc độ dữ liệu 1200 bit⁄s thì tốc độ dữ liệu 64 kbps cho mỗi kênh của ISDN quả thật rất ấn tượng Ngày nay, khi mà tốc độ dữ liệu của modem tương
tự lên đến 56 kbps với giá thành không quá 10 Mỹ kim thì giá thành thiết bị ISDN
lên đến hàng ngàn Mỹ kim trở nên không đáng để đầu tư Một sự kiện nữa đang ngày càng cho ISDN ra rìa là Internet ISDN là dịch vụ có chuyển mạch cho phép
thực hiện các kết nối 64 kbps qua quay số như gọi điện thoại
So Trong những năm đầu của thập kỷ 80 thế kỷ trước, lúc đang phát triển
ISDN tất cả các cuộc gọi số liệu đều chỉ cho mục đích chuyển dữ liệu giữa các
máy tính qua việc kết nối bằng cách quay số gọi nhau
Trong khi đó hiện nay với một kết nối Internet có thể chuyển dữ liệu cho bất cứ
máy tính nào khác chỉ bằng cách đơn giản là gởi e-mail Điều này được thực hiện
mà không cần mạng chuyển mạch Internet thực hiện e-mail bằng định tuyến Mặt
khác ISDN là một dịch vụ có giá phụ thuộc vào đường dai trong khi modem dial-
up chỉ quay số đến một ISP nội hạt và tốn cước phí thuê bao hàng tháng còn việc chuyển vận qua Internet là miễn phí Vấn để cuối cùng của ISDN trong thời kỳ suy
thoái là ISDN góp phần tăng thêm gánh nặng vào sự quá tải của mạng PSTN
sg Khi ISDN mới xuất hiện thì chưa có cơng nghệ Web và các nhà thiết kế nghĩ là người sử dụng chỉ đơn thuẫn gọi một máy tính,chuyển dữ liệu rồi gác máy,
chẳng có gì khác so với một cuộc gọi điện thoại thông thường Tuy nhiên, Web và
Internet đã thay đổi cơ bản việc truyền số liệu
bỏ Sử dụng Web không chỉ đơn thuân là chuyển file mà còn khám phá, tận hưởng theo thời gian thực chuỗi thông tin bất tận về dữ liệu, giải trí Những cuộc
Trang 29
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MANG THUÊ BAO NỘI HẠT
gọi Internet khơng cịn là các cuộc gọi với thời lượng vài phút mà đã trở thành các
cuộc gọi kéo dài nhiều tiếng đồng hồ Thời lượng sử dụng Intenet trung bình hàng tuần đã hơn 6 giờ mỗi tuân trong khi hầu het các gia đình đều khơng nói chuyện
điện thoại quá 6 giờ mỗi tháng PSTN được thiết kế để đáp ứng vài cuộc gọi tương đối ngắn của các thuê bao
bỏ Một lưu lượng người sử dụng không bình thường và những cuộc gọi chiếm giữ đường day dài sẽ gây ra tắc nghẽn thường xuyên ở một số khu vực trên mạng
và thuê bao sẽ nhận được tín hiệu báo bận khi mạng quá tải, một hiện tượng ở Hoa
Kỳ rất thường gặp trong ngày các bà mẹ (Mothers Day)
Càng về sau, khi ngày càng nhiều nhà cung cấp dịch vụ đưa ra cước phí truy xuất
bao tháng làm cho các cuộc gọi thay vì chỉ kéo dài vài phút lại kéo dài nhiều tiếng đồng hồ thì mọi ngày đều trở thành ngày của các bà mẹ
Về viễn cảnh mạng thì một cuộc gọi ISDN khơng khác gì mấy cuộc gọi modem qua điện thoại thông thường Cả hai đều chiếm dụng khả năng chuyển mạch số,
truyền dẫn số 64 kbps ở cả phía nội đài lẫn liên đài Chuyển đổi khách hàng sang
sử dung ISDN có thể cải thiện một ít về tốc độ truy xuất nhưng không đủ để rút ngắn đáng kể thời gian kết nối khi người sử dụng chỉ cân thơng tin nào đó rồi log
off Còn đối với người sử dụng dùng tất cả thời gian kết nối chỉ cho mục đích giải
trí thì ISDN khơng có tác dụng gì ngồi việc truy xuất nhiều thông tin hơn một chút
Các công ty khai thác điện thoại đang dẫn nhận ra rằng giải pháp lâu dài duy nhất cho tình trạng quá tải mạng là chuyển lưu lượng Internet ra khỏi mạng
PSTN càng nhiều càng tốt Cố gắng tăng cường mạng hiện hữu để đáp ứng số
lượng bùng nổ các cuộc gọi chiếm giữ thời gian lớn giống như là xây dựng thêm
nhiều xa lộ để giải toả tắc nghẽn giao thông Chỉ phí sẽ thật khủng khiếp và sẽ chẳng bao giờ đạt được hiệu quả kinh tế Các nhà cung cấp dịch vụ có thể có được
giải pháp nào thành công hơn các kỹ sư công lộ để giải quyết tắc nghẽn khơng?
Thực tế có một khả năng thành công lớn khi tách rời truy xuất Internet khỏi PSTN nhà cung cấp dịch vụ sẽ gở bỏ được cổ chai kểm giữ tốc độ truy xuất ở 64
kbps Với cấu hình mạng mới nhà cung cấp dịch vụ có thể thiết kế thích nghi với
tốc độ thông tin dữ liệu hiện đại và người sử dụng có nhu cầu cao sẽ không ngần
ngại từ bỏ modem cũng như các thiết bị thích ứng đầu cuối để chạy theo mạng truy xuất mới
1.3.3 Truy xuất T1/E1 sử dụng mạng cáp thuê
bao nội hạt
Trang 30
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THUÊ BAO NỘI HẠT
Một ngạc nhiên chung cho nhiều người sử dụng là cùng một đôi dây cáp xoắn
đôi vốn chỉ dùng để truyền tải âm thanh của dịch vụ thoại truyền thống hay cùng
lắm là ISDN với tốc độ dữ liệu tổng cộng 160 kbps mà đã mấy chục năm qua lại có thể làm cho đủ điểu kiện để truyền tải được các dịch vụ T1/E1 với tốc độ 1544
kbps hay 2048 kbps
Các công ty khai thác điện thoại tính cước thuê bao rất cao cho các dịch vụ
T1/EI so với đường dây thuê bao tương tự để bù lại chỉ phí cho các thiết bị hỗ trợ đường dây vì tuy cùng là đường dây cáp xoắn đôi nhưng T1/E1 lại cần có những
yêu cầu kỹ thuật đặc biệt
Giá thành cao của T1/E1 một phần là do việc chuyển đổi từ đường dây thuê
bao tương tự sang số và chi phí bảo dưỡng thiết bị đường dây cao liên quan đến các
kỹ thuật điều chế quá đơn giản là AMI (Alternate Mark Inversion) ở T1 và HDB3 (High Density Bipolar 3) được xây dựng cách đây hơn ba mươi năm Kỹ thuật điều
chế sử dụng trên đường truyền T1/E1 truyền thống chỉ chấp nhận các khoảng cách tương đối ngắn
Vì vậy, đường truyền T1/E1 qua các vòng thuê bao dài phải được phân chia
thành nhiều đoạn cùng với các trạm tiếp vận (repeater) ở các điểm tiếp nối để dò
và phát lại tín hiệu sang đoạn day khác Do đó phải bố trí các trạm tiếp vận ở cách hai đầu đường dây thuê bao không quá 600 đến 900m và khoảng cách giữa các
trạm tiếp vận không quá 900 tới 1800m tuỳ cỡ dây
T1 là một dịch vụ số nhận thông tin số dưới dạng 0 và 1 từ các phần tử
hệ thống kế cận Theo sơ đồ mã hoá AMI của T1 mỗi bit của thông tin số được truyền trên dây cáp đồng bằng dạng sóng tương tự được điều chế để
mang thông tin các bịt 0 hay 1
Như vậy, sơ đồ mã hoá mã hoá 1 bit cho mỗi baud với † baud là một chu
kỳ sóng sine và dạng sóng được điều chế có thể là 0 hay 1 Số các chu kỳ
sóng sine trong một giây là tần số tinh bang Hertz (Hz) Vi vay luồng số TT gồm 1536000 bit cộng thêm các bit tạo khung, các bit báo hiệu, thành
1544000 bit cần phải có phổ từ 0 đến 1544000Hz
Hệ quả của tần số cao này là giới hạn khoảng cách giữa các trạm tiếp
vận luôn nhỏ hơn 1800m đối với cỡ dây AWG22 Một giải pháp để tăng giới
hạn khoảng cách là gởi nhiều thông tin trên mỗi baud hay mỗi chu ky tin
hiệu Tăng tỷ lệ bit trên mỗi baud làm giảm tần số và tránh được suy hao ở
tần số cao làm cho có thể cung cấp được đường dây thuê bao dài hơn Thiết bị đường truyền T1 và E1 không thể hoạt động trên các đường dây thuê bao có các bridged tap Vì vậy trước khi nâng cấp lên đường truyền T1 hay E1 phải tháo gỡ tất cả các bridged tap Điều này có vẻ thật đơn giản nhưng trên thực tế do mất mát hồ sơ và việc đóng mở cáp thường làm cho quá trình gỡ bỏ các bridged
tap trở nên mất thời gian và tốn kém
Trang 31
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THUÊ BAO NỘI HẠT 1:544-2.DA8 kihpa Customer Central Office
Hình 2.2 Cung cấp dịch vụ T1/E1 truyền thống có tiếp vận
| 1.3.4 Cable modem
cable modem dat t6éc d6 cao hơn nhiều và nhanh hơn xấp xi 500 lần
Tây Âu Kết quả là người ta đã phát triển được một số loại kỹ thuật cable modem
trục sẵn có và làm cho các công nghệ kiểu như MHP trở nên thực tế
Cable modem là thiết bị cho phép truy xuất thông tin tốc độ cao từ các server
từ xa như Internet server hay video on demand server qua mạng truyền hình cáp (đồng trục) So với các loại modem analog truyền thống dùng trong mạng PSTN thì Trong khoảng giữa những năm 1990 của thế kỷ trước người ta đã phát triển
được khả năng truyền tải hai chiều của hạ tầng cơ sở mạng cáp đồng trục hiện hữu để phục vụ cho truy xuất Internet tốc độ cao Điều này đã dẫn đến việc tiến hành
nhiều nghiên cứu và thử nghiệm trên nhiều khu vực tại Hoa Kỳ và các quốc gia
Ý tưởng của modem cáp thật đơn giản là dùng mạng cáp đồng trục sẵn có để
kết nối Internet Điều này không những chỉ đem lại cho thuê bao cơ hội có được
tốc độ truy xuất Internet ấn tượng mà còn thực hiện được các dịch vụ khác như
video on demand và MHP (Media Home Platform) Ngay tức khắc, các nhà cung
cấp dịch vụ nhận thấy được tiểm năng đem lại thu nhập to lớn của công nghệ này do con số quá lớn các thuê bao có thể tham gia vào mạng qua các kết nối cáp đồng
.Công nghệ cable modem đem lại việc kết nối mạng tốc độ cao cho môi trường dân dụng cũng như doanh nghiệp nhỏ qua các đường dây cáp đồng trục vốn sử
dụng cho truyền hình cáp Modem cáp là thiết bị cho phép truy xuất đữ liệu (như
Internet chẳng hạn) qua mạng truyền hình cáp thơng thường
Trang 32
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THUÊ BAO NỘI HẠT
Thuê bao chỉ cần kết nối modem cáp với ổ cắm truyền hình cáp Phía nhà cung
cấp dịch vụ sẽ kết nối đầu cáp với hệ thống xử lý modem cáp (CMTS: Cable
Modem Termination System) Một bộ modem cáp điển hình có hai kết nối, một
kết nối nối với ổ cắm mạng truyển hình cáp và một kết nối nối với máy tính cá
nhân (PC: Personal Computer) hay hộp thích ứng
Hầu hết các modem cáp là các thiết bị rời kết nối với máy tính qua card
Ethernet 10Base-T hay card Ethernet 100Base-T và đi dây bằng cáp xoắn đôi
Những modem cáp đời mới có cả giao tiếp USB (Universal Serial Bus) hay cịn có cả dạng Internal qua giao tiếp PCI Thực ra thuật ngữ modem được sử dụng cho thiết bị này có đơi chút khơng chính xác Thật vậy, với chức năng điều chế và giải điều chế nó có thể xem như một modem
Nhưng mà sự tương tự với modem dùng trong mạng điện thoại PSTN cũng chỉ
dừng lại tại đó do modem cáp phức tạp hơn modem điện thoại nhiều Cable
modem gồm các phần chức năng sau:
- modem,
- thiết bị mật mã hoá và giải mật mã,
- bộ định tuyến, - card giao tiếp mạng,
- SNMP,
- cau,
- HUB Ethernet
Các phần chức năng trên cho ta thấy được sự khác nhau giữa modem dữ liệu (còn gọi là modem tương tự hay modem quay số) và modem cáp đồng trục Tín
hiệu truyền hình thường trải rộng phổ trên dải tần từ 50 MHz đến 750 MHz Mỗi
kênh truyền hình chiếm dải tần 6 MHz
Các kênh truyền hình cáp MTV, CNN hay BBC đều chiếm dải thông 6 MHz
Tương tự như vậy dịch vụ Internet qua cáp đồng trục cũng chiếm dải thông 6 MHz
cho từng chiều upstream và downstream riêng lẻ Ta sẽ xét đến sự khác nhau giữa
kênh dữ liệu trên cáp đồng trục với kênh tương tự thông thường bao gồm cả sự
khác nhau theo chiều downstream cũng như chiều upstream
- Một bộ modem cáp gởi và nhận tín hiệu theo hai kiểu hơi khác nhau Ở
chiều downstream, dữ liệu số được điều chế và đặt vào kênh truyền hình 6 MHz ở
một vị trí nào đó trong dải tần từ 50 MHz dén 750 MHz Hiện nay, đang sử dụng
kỹ thuật điều chế 64 QAM cho chiều xuống để đạt được tốc độ đữ liệu lên đến 27
Mbps cho kénh tín hiệu 6 MHz
Tín hiệu này có thể đặt ở kênh 6 MHz bên cạnh tín hiệu truyền hình về phía
nào cũng được miễn là không làm ảnh hưởng đến tín hiệu truyền hình Ở chiều upstream thì phức tạp hơn nhiều Nhìn chung trong mạng cáp hai chiểu thì chiều
upsfream (còn gọi là chiều ngược) được phát tín hiệu giữa 5 MHz và 42 MH¿z(- Sử
dụng dai tan)
[Tưởng Em kb Tin:
Svth: LE NGOC HAI THU ì ¥ iE Py | | 21
Trang 33
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THUÊ BAO NỘI HẠT
Điều này dẫn đến một môi trường nhiều nhiễu với nhiễu tần số vô tuyến RF và
nhiễu xung Hơn nữa, nhiễu được tạo ra một cách dễ dàng từ trong nhà do các mối
nối thấp và đi cáp khơng tốt
Vì mạng cáp đồng trục có dạng "cây đẻ nhánh" ("tree and branch") nên khi tín
hiệu đi theo chiều lên thì nhiễu sẽ dồn lại và tăng lên Để khắc phục hiện tượng
này nhiều nhà sắn xuất sử dụng kỹ thuật điều chế QPSK hay các kỹ thuật điều chế tương tự cho chiều upstream vi QPSK kháng nhiễu tốt hơn QAM
Tuy nhiên tín hiệu QPSK cho tốc độ dữ liệu thấp hơn tín hiệu QAM nhiều Bảng 1.1 liệt kê các dải tần truyền hình và tần số của chúng Một kênh truyền hình có
thể nằm trong khoảng 1 trong 7 dải tần này
Bảng 1.1 Các dải tần truyền hình
Dải tần Tam tan s6 (MHz) Low Very High Frequency (VHF) 54 - 88
Midband 88 - 174 High Very High Frequency (VHF) 174-216
Superband 216 - 300 Hyperband 300 - 468
Ultraband 468 - 648
Ultra High Frequency 470 - 806
1.3.5 Hệ thống truy xuất qua thông tin vệ tỉnh
Các hệ thống thông tin vệ tinh truyền thông trực tiếp (DBS: Direct Broadcast Satellite) đã có sẵn để cung cấp dịch vụ truyền hình chất lượng cao cho nhiều gia
đình Hầu hết dịch vụ này (cho cả các máy thu hình tương tự) sử dụng phương pháp nén hình ảnh MPEG II (Motion Pictures Experts Group II) Phan âm thanh được xử
lý theo kỹ thuật Dolby Surround Sound tạo ra chất lượng âm thanh sánh bằng với chất lượng audio CD
? Các nhà cung cấp thiết bị và điều hành hệ thống thông tin vệ tinh phải đối
mặt với vấn để trễ trong các dịch vụ thoại và số liệu hai chiều Các hệ thống vệ
tinh truyền thông trực tiếp có sẵn trên thị trường vốn dùng cho các dịch vụ truyền
hình kỹ thuật số mot chiều Hầu hết các dịch vụ này đều sử dung nén MPEG va truyền tải đa kênh để cung cấp dịch vụ gần giống với dịch vụ xem phim theo yêu
cầu (nghĩa là các bộ phim bắt đầu cách nhau 15 phút)
® - Các hệ thống Vệ tinh truyền thông trực tiếp bị cẩn trở bởi các vấn để về
truyền tải các kênh truyền thông nội hạt, trễ liên quan đến xử lý nén (các sự kiện thể thao bị trễ khoảng 1 giây), mất hoạt động hai chiều (mặc dù thực tế đã có nhiều hệ thống truyền tải thuê bao đến vệ tinh)
Trang 34
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THUÊ BAO NỘI HẠT
So Hầu hết các hệ thống vệ tinh truyền thông trực tiếp sử dụng một kết nối
modem qua đường dây điện thoại cho chiéu upstream Một kênh vệ tinh truyền
thông trực tiếp có thể dễ dàng hoạt động ở tốc độ dữ liệu 23Mbps
Tuy nhiên, tốc độ phổ biến nhất là khoảng 400 kbps (dịch vụ Direct PC) Các hệ thống hiện nay sử dụng các quỹ đạo địa tĩnh (GEO: Geosynchronous Earth
Orbit) ở độ cao 22 500 dặm (khoảng một phần mười khoảng cách từ quả đất đến
mặt trăng)
sg Khoảng cách lớn này làm tăng lên thời gian trễ của các dịch vụ hai chiều,
các dịch vụ tương tác Tuy nhiên, các hệ thống vệ tinh nhân tạo thế hệ mới như hệ thống vệ tỉnh nhân tạo Iridium và hệ thống vệ tinh nhân tạo Teledesic dùng các
quỹ đạo thấp hơn nhiều LEO (Low Earth Orbit) có thời gian trễ nhỏ nhất và tiêu thụ năng lượng máy phát nhỏ hơn Một vấn để của các nhà cung cấp dịch vụ qua
hệ thống thông tin vệ tinh là giá cả Trong phạm LEO, hệ thống vệ tinh nhân tạo
Iridium có giá thành khoảng 5 tỷ dollar cho 66 vệ tĩnh
Trang 35
Chương 2: CÔNG NGHỆ xDSL
Chương 2: CÔNG NGHỆ xDSL
2.1 CÔNG NGHỆ TRUY XUẤT TÓC ĐỘ CAO xDSL
2.1.1 Sự ra đời của kỹ thuật DSL
ki DSL (Digital Subscriber Line: đường dây thuê bao số) được sử dụng đầu
tiên với ISDN (Infegrated Services Digital Network: mang số đa dịch vụ) là mang
tiên phong trong việc số hoá dịch vụ thoại, tích hợp với dịch vụ số liệu truyền tải từ người sử dụng đến người sử dụng Nhiều đặc tính tiến bộ của các phiên bản xDSL sau này được lấy từ thực tế của ISDN DSL
# Trong những năm đầu của thập kỷ 90 thế kỷ trước nhiều nhà cung cấp đã
mạnh dạng dùng 2B1Q ở tốc độ truyền dẫn cao hơn để cung cấp các đường truyền T1 và E1 mà không dùng các trạm tiếp vận Kỹ thuật được sử dụng là chia dịch vụ
1 544 000 bps thành 2 cặp (4 dây), mỗi đôi dây hoạt động ở tốc độ 784 000 bps Bằng cách chia dịch vụ qua 2 đôi dây và tăng số bit thông tin trên mỗi tín hiệu làm
cho tốc độ truyền dẫn trên mỗi đôi dây cần phổ tần số hẹp hơn và cho phép thực
hiện đường dây thuê bao dài hơn
So Kỹ thuật này gọi là đường dây thuê bao số tốc độ cao (HDSL: High-bit-rate Digital Subscriber Line) Két qua 14 HDSL trén nén tang dich vu DS-1 đã có thé truyền tải qua khoảng cách đài đến 4 000 m cho cỡ dây 24 AWG và 3 000 m cho
cỡ dây 26 AWG mà không phải bố trí các trạm tiếp vận
.Các kỹ thuật DSL mới hấp dẫn và hứa hẹn hơn nhiều Các kỹ thuật DSL này có
tên chung là xDSL, với x đại diện cho một vài chữ cái nào đó Một số kỹ thuật
xDSL cung cấp liên lạc ở chế độ song công đối xứng (liên lạc 2 chiều cùng tốc độ) trong khi một số kỹ thuật xDSL khác cung cấp liên lạc ở chế độ song công bất đối xứng (liên lạc 2 chiều khác tốc độ)
Các chế độ liên lạc song công bất đối xứng đặc biệt thích hợp với các dịch vụ
mới như video-on-demand (video theo yêu cầu), truy xuất trang Web vì trong các dịch vụ này lưu lượng dữ liệu từ máy của người sử dụng đưa về nhà cung cấp dịch
Trang 36
Chương 2: CÔNG NGHỆ xDSL
vụ bao giờ cũng nhỏ hơn nhiều so với lưu lượng theo chiều ngược lại: từ nhà cung
cấp dịch vụ đến máy của người sử dụng.HDSL hoạt động ở 1544kbps (đường
truyền T1 ở Hoa Kỳ, Gia Nã Đại và Mễ Tây Cơ) và ở 2048kbps (đường truyền E1
ở châu Âu)
& Ở cả 2 tốc độ này HDSL đều là đối xứng (tốc độ như nhau ở cả 2 hướng) HDSL hoạt động ở tốc độ 1544kbps sử dụng 2 đôi dây xoắn đôi với độ dài tối đa là 5Km còn HDSL hoạt động ở 2048kbps sử dụng 3 đôi dây cho cùng khoảng cách
này Phiên bản mới nhất của HDSL là HDSL2 chỉ dùng mot đôi dây SDSL là giải
pháp cố gắng sử dụng một đôi dây cáp xoắn đôi dài dưới 3300m và có tốc độ
truyền ngang ngửa với HDSL SDSL cung cấp truyền tải 768kbps và vì HDSL2
thực hiện được tất cả các chức năng truyền tải của SDSL và còn tốt hơn nên về sau
SDSL sẽ bị thay thế bởi HDSL2
ý ADSL khắc phục nhược điểm cự ly thông tin ngắn của SDSL do truyền tải
song công đối xứng bằng cách thực hiện truyền song công bất đối xứng thích hợp
với các dịch vụ dải rộng ngày nay và đưa cự ly thông tin lên đến 6000m.VDSL là
thành viên mới nhất của họ xDSL với tốc độ truyền tải nhanh nhất và cự ly truyền
tải trên cáp đồng lên đến 1500m phục vụ chủ yếu cho ATM
2.1.2 Vòng thuê bao DSL
& Với công nghệ DSL đường dây cáp đồng xoắn đôi vẫn như cũ nhưng lắp thêm mot số thiết bị cho phép nhà cung cấp dịch vụ thực hiện dịch vụ thoại và dữ
liệu tốc độ cao Ở phía thuê bao thoại được phát qua tín hiệu điện thoại tương tự
vào vòng thuê bao cáp đồng Số liệu cũng được truyền tải trên cùng đường dây với thoại nhưng phải qua một bộ modem DSL phát số liệu qua tín hiệu số dung lượng
lớn tần số cao
G&, Những tín hiệu này Ở tổng đài nội hạt tín hiệu được chuyển sang cho một bộ tách tín hiệu (splitter) và một hệ thống quản lý vòng thuê bao (local-loop
management system) đến bộ ghép truy xuất đường dây thuê bao s6 (DSLAM: Digital Subscriber Line Access Multiplexer)
# Bộ tách tín hiệu lọc tín hiệu điện thoại tiêu chuẩn và chuyển cho bộ chuyển mạch thoại cịn tín hiệu số dung lượng lớn được đưa đến bộ DSLAM để nhận biết, ghép tín hiệu từ nhiều đường dây thuê bao khác nhau Hệ thống quản lý vòng thuê
bao có thể nằm trước hoặc sau bộ tách tín hiệu có chức năng kiểm tra dịch vụ điện thoại thuần tuy (POTS: Plain Old Telephone Service) va kiểm tra tín hiệu số dung
Trang 37
Chương 2: CÔNG NGHỆ xDSL
lượng lớn để trợ giúp cài đặt dịch vụ, bảo dưỡng và sửa chữa Từ DSLAM, dữ liệu
số được đưa qua một bộ định tuyến (router) để chuyển đến mạng Internet
Hình 2.1 Vịng thuê bao DSL
= Dé cung c4p dich vu truyén tai dif liéu téc d6 cao và dịch vụ thoại đa kênh nhà cung cấp dịch vụ cần phải lắp đặt thêm nhiều thiết bị Ở tại thuê bao các đường dây thoại và số liệu được kết nối đến một thiết bị truy xuất tích hợp (IAD:
Integrated Access Device)
## Tại đây tín hiệu thoại được gói hố (packetize) và tín hiệu thoại dạng gói cùng với dữ liệu được ghép lại và được truyền dưới dạng tín hiệu số dung lượng
lớn tần số cao đến tổng đài nội hạt (CO: Central Office)
© Ở tổng đài nội hạt tín hiệu được chuyển qua hệ thống quản lý đường dây
thuê bao và được tiếp nhận tại DSLAM Hệ thống quản lý vịng th bao có chức
năng kiém tra dich vu dién thoai thudn tuy (POTS: Plain Old Telephone Service)
và kiểm tra tín hiệu số dung lượng lớn để trợ giúp cài đặt dịch vụ, bảo dưỡng va sửa chữa Bộ DSLAM nhận biết và ghép tín hiệu từ nhiều đường dây thuê bao
khác nhau
# Từ DSLAM, dữ liệu gói được đưa qua một bộ định tuyến (router) để chuyển
đến mạng PSTN hay Internet Với mạng đường dây thuê bao số mới này đặc tính tín hiệu truyền giữa thuê bao và tổng đài khác với mạng tương tự dải hẹp rất
Trang 38
Chương 2: CÔNG NGHỆ xDSL
nhiều Tín hiệu được truyền ở tân số cao hơn và phổ tần số rộng hon Thong tin da
dịch vụ, thoại đa kênh, dữ liệu goi tín biệu số Để quản lý mạng này mot cách hiệu
quả nhà cung cấp dịch vụ cần phải có nhiều cơng cụ mới và nhiều chiến lược quản
lý mạng mới
2.1.3 Kỹ thuật DSL
> Mạng PSTN mạng thuê bao nội hạt của nó được thiết kế theo tiêu chuẩn giới
hạn truyền dẫn kênh thoại tương tự 3400Hz Ví dụ: điện thoại, MODEM quay số,
MODEM fax, đều được giới hạn truyền dẫn trên đường dây điện thoại với phổ tần
số từ 0 Hz đến 3400Hz Tốc độ thông tin cao nhất có thể đạt được trong phổ tần số
3400Hz là 35kbps và thực tế đã đạt được 33,6 kbps
> Vậy làm cách nào công nghệ DSL có thể đạt được tốc độ thông tin hàng triệu
bit mỗi giây trên cùng một môi trường truyền dẫn cáp đồng như vậy Câu trả lời
thật đơn giản: loại bỏ giới hạn 3400Hz! DSL cũng như TI và E1 trước đó sử dụng
tầm tần số rộng hơn kênh thoại Ứng dụng như vậy đồi hỏi truyền dẫn thông tin trên một tầm tần số rộng từ một đâu dây tới thiết bị thu ở đầu bên kia Có 3 vấn để
nảy sinh khi ta loại bỏ giới hạn 3400Hz và đột ngột tăng cao tốc độ thông tin trên
cáp đồng:
> _ - Suy hao (attenuation): là tiêu tán năng lượng của tín hiệu truyền dẫn trên
đường dây Việc đi dây trong nhà cũng góp phần làm suy hao tín hiệu
»> -_ Bridged tap: Các đoạn dây kéo dài khơng có kết thúc của vòng thuê bao
gây ra thêm mất mát một số tân số xung quanh giá trị tần số có một phần tư bước
sóng bằng độ dài đoạn kéo thêm - Xuyên kênh (crosstalk): xuyên kênh giữa hai đôi dây trong một bó cáp gay ra bởi năng lượng điện mang theo trong mỗi đôi dây
> Người ta thường so sánh truyễển dẫn tín hiệu điện với lái xe hơi Tốc độ xe
hơi càng nhanh càng tốn nhiễu nhiên liệu và càng mau phải đổ xăng Với tín hiệu điện truyền trên cáp đồng thì sử dụng tần số càng cao sẽ càng làm giảm cự ly
thông tin Điều này là do tín hiệu tần số cao truyền qua cáp kim loại suy hao nhanh hơn tín hiệu tần số thấp
> Một phương pháp để tối thiểu hoá suy hao là sử dụng dây trở kháng thấp Dây
cỡ lớn có trở kháng nhỏ hơn dây cỡ nhỏ nên làm suy hao tín hiệu ít hơn và tín hiệu
có thể truyền được đến khoảng cách lớn hơn Dĩ nhiên sử dụng dây cỡ lớn sẽ làm
Trang 39
Chương 2: CÔNG NGHỆ xDSL
tăng nhanh chi phí cho mạng cáp tính trung bình trên từng metre dây Vì vậy các
cơng ty khai thác điện thoại thiết kế mạng cáp sử dụng cỡ dây nhỏ nhất có thể được cho dịch vụ truyền tải
> Vào những năm đầu của thập kỷ 80 trong thế kỷ trước, các nhà cung cấp thiết bị đã đầu tư phát triển hướng đến ISDN tốc độ cơ sở cung cấp 2 kênh B (Binary
channel) 64 kbps và một kênh D (Digital channel) dùng cho báo hiệu và truyền dữ
liệu
> Các bit đữ liệu nghiệp vụ thêm vào làm cho tốc độ đường truyền phải lên
đến 160 kbps Điểu chủ yếu để đường dây ISDN có thể kéo dài dến 6000 m là sử
dụng các vòng thuê bao cáp đồng khơng có cuộn phụ tải Tuy nhiên kỹ thuật mã AMI đòi hỏi phải truyền tải ở tốc độ nhỏ hơn 160 000 Hz
> _ Vào năm 1988 người ta tăng hiệu quả của mã AMI lên gấp đôi bằng cách sử
dụng truyền tải 2 bit thông tin trên mỗi chu kỳ tín hiệu hình sine hay baud Mã
đường dây này được gọi là mã 2 bit nhị phân một tín chữ số tứ phan (2B1Q: 2
Binary 1 Quaternary) Mã 2B1Q trên đường truyền BRI của ISDN sử dụng tầm tần
số từ 0 đến xấp xỉ 80 000Hz và đạt đến tầm liên lạc 6 000 m Năng lượng điện
được truyền trên cáp đồng là sóng đã được điều chế và nó phát xạ năng lượng qua
các vòng dây đồng lân cận trong cùng một bó cáp
Tên Ý nghĩa Tốc 46 dữ liệu Chế độ Ứng dụng
V.22 Voice-grade raodem 1200 bHis đến Song công Thang tin số liệu dựa
V.32 33606 bits trén PSTN
V¥.34
SDL Integrated Digital 480 kbos® Song cơng” Dịch vu ISDN cho théng
Subscriber Line tin thoal va 36 liệu
KRDSL High data rate Digital 1,544 kbps* Bong cong Mạng cung cầp T1/E1, Subscriber Line 2,048 kbhps ® Song cơng truy xuất VWAN, LAN, truy
Xuấi server
SDSL Single-line Digital 1,544 kbps Song công Mhư HDSL nhưng hiếm
Subscriber Ling 2,048 kbps Song công phân truy xuất đối xứng
ADSL Asyrnmetric Digital 1,5 đến 8 Mbps Oownstream Trey xudi internet, video
Subscriber Line 18 dén 640 kops Upstream demand, interactive
multimedia, truy xuất
LAN từ xa
VDSIL”® Very high rate Digital 43 dén $2 Mops Down” Như ADSL nhưng thêm Subscriber Line 1 5 đến 23 Mbos Up’ HOT
Nouén: ADSL Forum
ay 160 kbps dude chia lam 2 kénh B (B4 kbps) va mét kénn D (15 kbps) vA cde Di phục vụ ghép kênh
b} ong cơng có nghĩa là đữ liệu được truyền đồng Thời theo 2 chiều, c} Căn 2 đường đây cáp xoắn đôi
ad Cân 3 đường day cáp xoắn đôi
# Cén gol ia BOSL, VADSL hay ADSL VDSL
% Down 1& Down stream: td mang xuống đến người sử dụng cịn Ĩp là Upstream: từ người sử dụng
lên mạng
9) Tương lai gắo VDSL có thể tốc độ upstream bang t6c d6 downstream nhung vdi đường dây ngắn hen
Công nghệ xDSL trên dây cáp đồng so với modem qua PSTN
Trang 40
Chương 2: CÔNG NGHỆ xDSL
> Sự ghép năng lượng điện từ này gọi là xuyên kênh (crosstalk) Trong mang
điện thoại các dây dẫn đồng cách điện được bó với nhau thành một chão cáp Các hệ thống kế cận trong một chão cáp phát hoặc thu thông tin trong cùng một tầm
tần số có thể tạo ra nhiễu xuyên kênh đáng kể Đó là do tín hiệu xuyên kênh cảm
kháng kết hợp với tín hiệu truyền trên đường dây Kết quả là dạng sóng có hình
dáng khác xa với dạng sóng được truyền đi
> Xuyên kênh có thể phân thành 2 loại: - Xuyên kênh đầu gan (NEXT: Near
End Crosstalk) là đáng kể nhất do tín hiệu năng lượng lớn từ các mạch kế cận có
thể cảm ứng tạo ra xuyên kênh
tương đối mạnh lên tín hiệu nguyên thủy - Xuyên kênh đầu xa (FEXT: Far End
Crosstalk) thường nhỏ hơn nhiễu so với xuyên kênh đầu gần vì tín hiệu đầu xa bị
suy hao khi nó chạy trên vịng thuê bao.Xuyên kênh là yếu tố rất quan trọng trong việc thực hiện nhiều hệ thống
> Vi vậy,việc thực hiện hệ thống DSL thường được nói đến kèm theo sự hiện
diện của các hệ thống khác có khả năng tạo ra xuyên kênh Chẳng hạn, độ dài tối đa của vòng thuê bao của một hệ thống DSL có thể được nói đến kèm theo sự hiện diện của 49 tác nhân gay nhiễu ISDN hay 24 tác nhân gây nhiễu HDSL nghĩa là DSL đang sử dụng nằm trong moat bó cáp 50 đơi có 49 đôi dây ISDN hoặc 24 mạch 4 dây HDSL Vì vậy, các tham số thực hiện sẽ cịn có tác dụng trong một thời gian dài
Example of Near End Crosstalk (NEXT) Example of Far End Crosstalk (FEXT)
Uy pnubuea Near End
Hình 2.2 Mơ hình khái niệm NEXT/FEXT
Phát và thu thông tin trên cùng một phổ tần số sẽ tự tạo ra nhiễu trong
chính một vịng th bao Nhiễu này khác với xuyên kênh vì dạng sóng ở phát đã được máy thu cùng đầu dây biết trước và có thể được loại trừ moat
cách hiệu quả từ tín hiệu thu đã bị suy hao Phương pháp loại trừ thành phần
sóng phát gọi là triệt tiếng dội (echo cancellation)