Công nghệ đường dây thuê bao số xDSL - Chương 3 ppt

Chương 3 Các loại DSL Khi năng lực xử lý của các bộ xử lý tín hiệu tăng thì tốc độ DSL cũng tăng lên. Công nghệ DSL đã bắt đầu với ISDN (BRI) tốc dộ cơ bản 144 kb/s và đã tiến hóa lên HDSL tốc độ 1,5 và 2 Mbit/s, ADSL 7 Mb/s và ngày nay là VDSL tốc độ 52 Mb/s. 3.1 Độ dự trữ thiết kế DSL DSL được thiết kế với độ dự trữ SNR 6 dB. Điều này có nghĩa rằng DSL sẽ cung cấp tỷ lệ lỗi bit 10 −7 khi công suất tín hiệu xuyên âm là 6 dB lớn hơn mô hình xuyên âm được định nghĩa là "trường hợp xấu nhất". Trong nhiều trường hợp, mô hình xuyên âm xấu nhất là một nhóm binder 50 đôi được nối tới 49 máy phát xuyên âm đầu gần. Với nhiễu trắng thuần túy, một lượng dự trữ 6 dB cho SNR sẽ dẫn tới một tỷ số lỗi bít 10 −24 . Tuy nhiên, trong thực tế, nhiễu thường không phải là nhiễu trắng. Do đó đối với các điều kiện tiêu biểu thì độ dự trữ 6 dB tạo ra sự bảo đảm chắc chắn rằng DSL sẽ luôn hoạt động ở mức BER lớn hơn 10 −9 và rằng DSL sẽ cung cấp dịch vụ tin cậy ngay cả khi môi trường truyền dẫn tồi hơn bình thường. Giá trị 6 dB xuất phát trong quá trình làm việc trên các tiêu chuẩn ISDN tốc độ cơ bản ANSI trong T1D1.3 (trước T1E1.4) với sự đóng góp từ Richard McDonald của Bellcore năm 1985. Như được mô tả trong T1E1.4/95-133, độ dự trữ 6 dB vẫn là một giá trị thích hợp. Độ dự trữ thiết kế tính toán cho những biến đổi của cáp (tuổi thọ, các mối nối, cáp ướt), nhiễu phát sinh trong CO và các dây đi trong tòa nhà của khách hàng, các nguồn nhiễu khác, các thiết kế bộ thu phát không hoàn hảo, và lỗi trong quá trình sản xuất. Độ dự trữ thiết kế là một sự dung hòa giữa việc đảm bảo hoạt động tin cậy trong mọi trường hợp và cho phép sử dụng công nghệ này trên các mạch vòng dài nhất có thể. Các phương pháp truyền dẫn phức tạp và tinh vi hơn có thể đạt được hiệu quả cao hơn nhưng sự cần thiết về độ dự trữ thiết kế vẫn không đổi. Tuy nhiên các hệ thống đo độ dự trữ lúc ban đầu có thể cung cấp cho người lắp đặt một chỉ số tức thì xem liệu mạch vòng có đủ độ dự trữ cần thiết không. Người lắp đặt khi đó có thể có những hành động hợp lý chẳng hạn tìm một đôi dây tốt hơn hay loại bỏ các mạch cầu mắc rẽ. Có ý kiến cho rằng các hệ thống cung cấp chỉ thị thời gian thực về độ dự trữ có thể được sử dụng hợp lý với mức ngưỡng dự trữ là 5 dB. Tuy nhiên giảm độ dự trữ thiết kế đi một hoặc 2 decibel thể hiện khả năng mở rộng số lượng vòng 21 22 CHƯƠNG 3. CÁC LOẠI DSL lặp có thể truy cập lên khoảng 1% tổng số vòng lặp. 3.2 Tiền thân của DSL Ta có thể cho rằng các tuyến trung kế T1, trung kế E1 và các đường DSS (dịch vụ dữ liệu số) là những DSL đầu tiên. Mặc dù các hệ thống truyền dẫn T1(1,544 Mb/s với mã Đảo Dấu Luân Phiên AMI được sử dụng chủ yếu ở Bắc Mỹ) và E1 (2,048 Mb/s với mã HDB3) ban đầu dự định để sử dụng làm các đường trung kế giữa các tổng đài trung tâm CO nhưng sau đó chúng đã tỏ ra hữu ích khi làm các tuyến tốc độ cao từ các CO đến khu vực khách hàng. T1 được AT&T sử dụng lần đầu tiên vào năm 1962. Các trung kế nối CO tới CO ngày nay hoàn toàn là dựa trên cáp quang và vi ba. Các đường T1/E1 ngày nay không được sử dụng cho mục đích ban đầu của chúng. Các đường T1/E1 vẫn còn được sử dụng trên các đường thuê bao nhưng chúng cũng tỏ ra một số hạn chế, đó là giá thành cao và tốn thời gian lắp đặt và thường được cách ly trong những bó dây khác nhau cách biệt khỏi các loại hệ thống truyền dẫn khác. Một đường T1 gồm 4 dây. Hai dây truyền thông tin tới khác hàng và hai dây khác truyền thông tin từ khác hàng. Để giảm xuyên âm đầu gần giữa hai hướng truyền một bó dây chỉ mang các đôi dây T1 hướng đi và một bó dây khác chỉ mang các đôi dây T1 hướng về. Các đường T1 được thiết kế với tổn thất đường dây tối đa là 15 dB (ví dụ 2 đến 3 kft) tại tần số 772 kHz cho đoạn cuối CO (CO-tới bộ lặp đầu tiên, tổn thất tối đa 36 dB (ví dụ 3 đến 6 kft) cho các đoạn lặp (từ bộ lặp này tới bộ lặp kế tiếp) và lên tới 22,5 dB tổn thất đường dây từ bộ lặp cuối cùng tới nhà khách hàng. Các đường T1 phải không được mắc phụ tải và không có các cầu rẽ. Khoảng cách nhiều dặm có thể được đáp ứng bởi việc sử dụng nhiều bộ lặp. Các bộ lặp T1 được cấp nguồn qua đường điện 1 chiều +/-130 V. Trong tài liệu này, chúng ta không coi T1/E1 và DSS là các DSL. Mã đường truyền AMI dùng cho đường truyền T1 đơn giản để thực hiện nhưng không hiệu quả so với các tiêu chuẩn ngày nay. AMI gửi 1 bit/baud; một baud là một phần tử tín hiệu. Truyền dẫn T1 sử dụng công suất tín hiệu phát cao tạo ra các mức xuyên âm lớn trong dải từ 100 kHz đến 2 MHz. Các DSL khác (sử dụng cùng tần số) có thể bị ảnh hưởng nếu đặt trong cùng một bó dây với các đường T1. Trong các trường hợp xấu nhất, xuyên âm T1 có thể ảnh hưởng tới các mạch vòng trong các bó dây khác 3.3 ISDN tốc độ cơ bản 3.3.1 Nguồn gốc ISDN tốc độ cơ bản Trong cuốn tài liệu này, chúng ta sẽ xem ISDN tốc độ cơ bản (BRI) là thành viên đầu tiên của gia đình DSL. Mạng số tích hợp các dịch vụ (ISDN) được ra đời vào năm 1967 và đã được định nghĩa rộng rãi bởi các Khuyến nghị phát triển trong CCITT (nay là ITU). ảo tưởng về ISDN đầy tham vọng về một mạng số thống nhất cho thông tin số liệu và điện thoại. Phát triển các hệ thống truyền dẫn ISDN, tổng đài, báo hiệu và các hệ điều hành đòi hỏi một nỗ lực phi thường, nó gợi ta nhớ lại việc xây dựng mạng đường sắt xuyên lục địa (được xây dựng sau khi phát minh ra máy bay). Nỗ lực phát triển ISDN kéo dài một thập kỷ với những nỗ lực của hàng ngàn người từ hàng trăm công ty trên hơn 20 nước. Chúng tôi ước đoán rằng việc phát triển ISDN 3.3. ISDN TỐC ĐỘ CƠ BẢN 23 Bảng 3.1: Số đường ISDN tốc độ cơ bản đang hoạt động Nước Các đường BRI năm 1994 Các đường BRI năm 1996 Đức 428.000 2.000.000 Mỹ 352.000 843.115 Nhật 320.000* 1.000.000 Pháp 240.000* 1.400.000 Anh 75.000* 200.000. * Các giá trị ngoại suy tốn hơn 50 tỷ USD và người ta không biết liệu khoản đầu tư này có được thu lại hoàn toàn hay không. ISDN tập trung vào các các dịch vụ điện thoại và dữ liệu chuyển mạch gói. Sự tập trung này cuối cùng lại trở thành một điểm yếu chính của ISDN. Các mạng ISDN kém thích hợp cho chuyển mạch gói tốc độ cao và các phiên chiếm giữ lâu đặc trưng cho truy cập internet. Tuy nhiên những người tuyên bố sự phá sản của ISDN không quên niềm vui sướng của hàng triệu khách hàng ISDN. Thử nghiệm dịch vụ ISDN bắt đầu vào năm 1985. Dịch vụ ISDN Bắc Mỹ đầu tiên được cung cấp vào năm 1986 bởi AT&T Illinois Bell (giờ là Ameritech) ở Oakbrook, Illinois. Các hệ thống BRI thử nghiệm ban đầu sử dụng TCM (ping-pong), hoặc kỹ thuật truyền dẫn đảo dấu luân phiên AMI. Các hệ thống ban đầu này thực thi đơn giản hơn nhưng truyền dẫn 2B1Q (2 nhị phân, một tứ phân) được lựa chọn làm kỹ thuật truyền dẫn tiêu chuẩn cho hầu như tất cả các nơi trên thế giới trừ Cộng hòa Liên Bang Đức và Aó, các nước này sử dụng 4B3T (4 nhị phân, 3 tam phân) và Nhật bản sử dụng phương pháp truyền AMI ping-pong. Tầm với của các hệ thống 2B1Q và 4B3T lớn hơn các hệ thống tiền tiêu chuẩn mà đã nhanh chóng không được sử dụng nữa. Tổng số đường BRI đang hoạt động khắp thế giới tăng từ 1,7 triệu vào năm 1994 lên gần 6 triệu vào cuối năm 1996. Số lượng đường ISDN ước tính đối với những nước sử dụng ISDN nhiều nhất được cho trong Bảng 3.1. Thông tin năm 1994 lấy từ thống kê của ITU. Các giá trị năm 1996 dựa trên thông tin cấp bởi các chuyên gia từ các nước tương ứng. Số lượng năm 1996 ở Mỹ lấy từ thống kê của FCC. Triển khai ISDN tăng 30% tới 50% trên một năm ở nhiều nước. Việc triển khai ISDN ở Đức được tăng tốc bởi sự ủy nhiệm của chính phủ trong khi đó các nước khác phát triển khai theo nhu cầu của thị trường. Dịch vụ ISDN đã sẵn sàng phục vụ 90% khách hàng điện thoại ở những nước liệt trê trong Bảng ?? vào năm 1996. 3.3.2 Năng lực và ứng dụng ISDN tốc độ cơ bản BRI truyền thông tin số đối xứng tổng cộng 160 kb/s qua các mạch vòng lên tới xấp xỉ 18 kft (5,5 km, hoặc lên tới 42 dB tổn thất tại tần số 40 kHz). Thông tin này được phân làm hai kênh B 64 kb/s, một kênh D 16 kb/s và 16 kb/s cho đồng bộ khung và điều khiển tuyến. Các kênh B có thể được chuyển mạch mạch hoặc chuyển mạch gói. Kênh D mang báo hiệu và các gói dữ liệu người dùng. Một kênh điều hành nhúng (eoc) và các bit chỉ thị được chứa trong 8 kb/s mào đầu. EOC truyền các bản tin được sử dụng để chuẩn đoán đường dây và các bộ thu phát. Các bit chỉ thị nhận dạng các lỗi khối để cho hiệu năng truyền dẫn của đường dây có thể đo được. 24 CHƯƠNG 3. CÁC LOẠI DSL 3.3.3 Truyền dẫn ISDN tốc độ cơ bản BRI điều chế dữ liệu sử dụng một xung bốn mức (một quat) để đại diện cho hai bit nhị phân, vì lý do đó gọi là 2 nhị phân một tứ phân (2B1Q). Dữ liệu được gửi đi đồng thời theo cả hai hướng sử dụng truyền dẫn dùng bộ sai động (hybrid) để khử tiếng vọng. Kỹ thuật truyền dẫn băng cơ sở 2B1Q đơn giản gửi 160 kb/s sử dụng băng tần 80 kHz, tạo ra hiệu quả băng tần khiêm tốn 2 bit/s trên 1 Hz. Quá trình cân bằng thích nghi tự động bù những suy hao dọc băng tần truyền dẫn. BRI có thể làm việc trên một mạch vòng có cầu rẽ, tạo ra tổn thất tổng thể nhỏ hơn 42 dB ở 42 dB tại 40 kHz. Các mạch vòng BRI phải không được có phụ tải. 3.3.4 ISDN tốc độ cơ bản phạm vi mở rộng Các mạch vòng nằm ngoài tầm với BRI trực tiếp 5,5 km (18 kfit) từ CO có thể được phục vụ bằng một trong các phương pháp: BRITE, bộ lặp trung gian và BRI phạm vi mở rộng. BRITE Mở rộng truyền dẫn ISDN tốc độ cơ bản (BRITE) (xem Hình ) sử dụng các ngân hàng kênh số (ví dụ các bộ ghép loại D4 và D5, thực hiện ghép phân thời gian 24 kênh DS0 vào một đường 1,544 Mb/s) và các mạch vòng số (DLC) làm phương tiện mở rộng dịch vụ ISDN tới những vùng được phục vụ bởi các ngân hàng kênh này. Các đơn vị kênh ISDN đặc biệt sử dụng 3 DS0 trong ngân hàng kênh để truyền BRI. Nhờ các đơn vị kênh bổ sung này, cấu hình BRITE có giá thành khá cao trên một đường. Tuy nhiên, khi sử dụng SLC có từ trước hay các thiết bị ngân hàng kênh, chi phí khởi đầu thấp của BRITE là lý tưởng để phục vụ một số lượng rất nhỏ các đường thuê bao ở các vùng xa xôi. Bộ lặp trung gian Tầm với của vòng gần như được gấp đôi bằng cách đặt ở giữa vòng một bô lặp như Hình. Do bộ lặp là một cặp đầu cuối mạng NT và đầu cuối đường dây LT quay lưng vào nhau nên mạch vòng được phân chia thành một cặp DSL chuyển tiếp. Mỗi trong số hai mạch vòng này có thể có tổn thất tới 42 dB tại 40 kHz, tương ứng với tầm với tổng cộng khoảng 30 kft (2 ×15). Các bộ lặp điển hình được đặt trong một hộp thiết bị lặp nằm ở miệng cống hoặc được gắn lên một cột. Do miệng cống với không gian khả dụng có thể không nằm ở chính xác giữa mạch vòng nên bộ lặp thường được đặt ở một nơi nào đó gần giữa. Kết quả là tầm với của mạch vòng có thể đạt được có thể nhỏ hơn hai lần tầm với không lặp một chút. Các cuộn dây phải được loại trừ khỏi mạch vòng đối với các hoạt động của BRI có hoặc không có các bộ lặp. Các bộ lặp giữa chặng điển hình được cấp nguồn điện áp 1 chiều (thường là -130 VDC) ở Mỹ, cấp từ một mạch cấp nguồn CO. Đối với tầm với dài hơn, một bộ lặp thứ hai có thể được sử dụng. Cấu hình hai bộ lặp hiếm khi được sử dụng do việc phức tạp trong quản lý và cấp nguồn. Giá thành của một đường dây có lặp chủ yếu là chi phí cho nhân lực thiết kế mạch vòng, hộp thiết bị, và lắp đặt các hộp thiết bị (kể cả việc hàn cáp). Giá thành các thành phần điện tử của bộ lặp tương đối nhỏ so với các chi phí kể trên. 3.3. ISDN TỐC ĐỘ CƠ BẢN 25 Cấu hình có lặp và cấu hình BRITE có độ trễ truyền tín hiệu gấp đôi (2,5 ms một hướng) độ trễ của cấu hình DSL trực tiếp (1,25 ms) BRI phạm vi mở rộng Các kỹ thuật truyền dẫn đã cải tiến kể từ sự phát minh tiêu chuẩn BRI (ANSI T1.601). Các kỹ thuật, chẳng hạn mã hóa mắt lưới trellis cho phép tốc độ 160 kb/s được truyền qua các mạch vòng dài tới 8,5 km (28 kft) mà không cần các bộ lặp giữa chặng. Để tương thích trở lại, các hệ thống BRI mở rộng đưa ra giao tiếp ANSI T1.601 tiêu chuẩn cho LT ở tổng đài CO và cho NT của khách hàng. Xem Hình 3.1. Bình thường, một khối chuyển đổi được đặt trong một giá thiết bị tổng hợp trong CO, và một bộ chuyển đổi khác được đặt trong một hộp kín đặt bên ngoài tòa nhà khách hàng. Tuy nhiên, việc đặt bộ chuyển đổi xa ở giữa chặng có thể mở rộng tầm với của vòng xa hơn nữa. Kết quả là tầm với tổng cộng đạt xấp xỉ 43 kft (15 + 28) có thể đạt được. Hơn thế nữa, bộ chuyển đổi phía mạng có thể được đặt ở xa miễn là có sẵn nguồn cấp tại nơi này. Hình 3.1: Cấu hình ISDN phạm vi mở rộng 3.3.5 Đường dây số bổ sung Các bộ thu phát BRI cũng được sử dụng cho các ứng dụng phi ISDN- đáng chú ý nhất là đường dây số bổ sung (DAML). Các hệ thống DAML cho phép một mạch vòng truyền hai mạch điện thoại. Xem Hình . Các bộ mã hõa /giải mã tiếng nói (CODEC) tại mỗi đầu của hệ thống DAML chuyển đổi kênh B BRI 64 kb/s sang giao tiếp điện thoại tương tự. Do đó, giao tiếp điện thoại truyền thống được cung cấp tới tổng đài trung tâm CO và các máy điện thoại của khách hàng. Khối DAML tại phía khách hàng thường được cấp nguồn từ nguồn cấp của CO thông qua mạch vòng. Các hệ thống DAML sử dụng công nghệ BRI có một tầm với tối đa của vòng là 5,5 km (18 kft). Các hệ thống DAML trên cơ sở HDSL có thể truyền nhiều hơn một mạch thoại thông qua một đôi dây. 3.3.6 IDSL Một ứng dụng phi ISDN khác của các bộ thu phát BRI là ISDL (ISDN DSL). Các kênh đối xứng BRI (128 kb/s hoặc 144 kb/s) được móc xích với nhau để tạo ra một kênh truyền dữ liệu gói 26 CHƯƠNG 3. CÁC LOẠI DSL giữa một bộ tạo tuyến và một máy tính của khách hàng. Phần lớn các dạng IDSL sẽ làm việc với một đầu cuối mạng NT ISDN truyền thống tại phía khách hàng của đường dây. Do đó, với IDSL tổng đài nội hạt được thay thế bởi một bộ tạo tuyến gói. Cấu hình này được sử dụng cho truy cập internet. 3.4 HDSL 3.4.1 Nguồn gốc của HDSL Nhận định khái niệm ban đầu về HDSL (đường thuê bao số tốc độ bit cao) diễn ra vào cuối năm 1986 tại phòng thí nghiệm AT&T Bell và Bellcore. Các thiết kế bộ thu phát về cơ bản là các thiết kế ISDN tốc độ cơ bản được tăng cường. Các hệ thống HDSL thử nghiệm ra đời vào năm 1989. HDSL được đưa vào phục vụ vào tháng 3 năm 1992 bởi Bell Canada sử dụng thiết bị được sản xuất bởi Tellabs Operation Inc. ở Lisle, Illinois. Ngày nay gần như tất cả các công ty điện thoại chính trên thế giới sử dụng HDSL. Vào năm 1997, khoảng 450.000 đường HDSL được đưa vào phục vụ trên khắp thế giới, với xấp xỉ 350.000 đường trong số này là ở Bắc Mỹ. Triển khai HDSL đang gia tăng với tốc độ 150.000 đường trên 1 năm. Vào năm 1998, ITU đã phê chuẩn khuyến nghị G.991.1 cho HDSL thế hệ thứ nhất; khuyến nghị này chủ yếu dựa trên Đặc tính Kỹ thuật ETSI TM-03036. ITU đã bắt tay vào việc đưa ra khuyến nghị HDSL thế hệ 2 (HDSL2) được gọi là G.991.2. Nhu cầu về HDSL trở nên rõ ràng khi các hệ thống truyền dẫn T1 và E1 ngừng được sử dụng cho các mục đích ban đầu của chúng làm các đường trung kế liên đài và nhìn thấy sự phát triển nhanh chóng thành các đường riêng từ CO đến nhà khách hàng. Các hệ thống truyền dẫn E1/T1 hoạt động trên các đường điện thoại hiện có nhưng với giá thành cao cho các kỹ thuật đặc biệt, tu sửa mạch vòng (loại bỏ các cầu rẽ và cuộn tải), và hàn nối các hộp thiết bị để chứa các bộ lặp mà được yêu cầu cứ 3000 đến 5000 feet một bộ. Các phương thức truyền được sử dụng cho các đường T1/E1 đặt các mức công suất tín hiệu phát cao ở các tần số từ 100 kHz tới 2 MHz; điều này đòi hỏi phải cách ly các đường T1/E1 vào trong các bó dây tách biệt khỏi nhiều dịch vụ khác. Ngoài việc tốn kém cho lắp đặt và bảo dưỡng, các đường T1/E1 thường mất nhiều tuần từ khi có đơn đặt hàng cho tới khi dịch vụ được khởi động. Những gì cần thiết là một hệ thống truyền kiểu "cắm và chạy - plug-and-play" có thể nhanh chóng và dễ dàng cung cấp truyền tải từ 1,5 đến 2 Mb/s qua phần lớn các đường dây thuê bao, vì thế HDSL đã ra đời. Lợi ích của HDSL phần lớn là nhờ vào việc loại bỏ các bộ lặp giữa chặng. Mỗi vùng lặp phải được thiết kế theo yếu tố khác hàng để đảm bảo rằng mỗi đoạn của đường dây duy trì trong giới hạn đối với tổn thất tín hiệu. Các tín hiệu được lặp có thể gây ra xuyên âm trầm trọng; do đó cần phải quan tâm khi thiết kế các trang thiết bị cho bộ lặp nhằm tránh xuyên âm quá mức tới các hệ thống truyền dẫn khác. Bộ lặp được đặt trong một hộp thiết bị chịu được môi trường khắc nghiệt ở hầm cáp hoặc trên một cột. Hộp thiết bị phải được hàn vào cáp. Hộp thiết bị tốn kém hơn nhiều bản thân giá thành của bộ lặp. Một lỗi bộ lặp đòi hỏi đội ngũ phục vụ phải tới tận nơi để giải quyết. Các bộ lặp thường được cấp nguồn trên chính đường dây; điều này đòi hỏi một nguồn cấp đặc biệt vào đường dây từ phía CO. Hầu hết việc cấp nguồn bằng nguồn cấp CO bị lãng phí do điện trở của mạch vòng và do đó việc cấp nguồn là không hiệu quả. HDSL cũng được ưa chuộng hơn các đường T1 truyền thống do HDSL cung cấp nhiều chức 3.4. HDSL 27 năng chuẩn đoán hơn (kể cả đo SNR) và HDSL gây ra ít xuyên âm hơn sang các hệ thống truyền dẫn khác do tín hiệu phát của nó bị hạn chế trong một băng tần hẹp hơn đường T1 truyền thống. 3.4.2 Khả năng và ứng dụng của HDSL HDSL cung cấp truyền tải hai chiều tốc độ 1,544 Mb/s hoặc 2,048 Mb/s qua đường điện thoại lên tới 3,7 km (12 kft) bằng đôi dây xoắn đường kính 0,5 mm không dùng bộ lặp giữa chặng và lên tới gần gấp đôi khoảng cách này nếu sử dụng một bộ lặp trung gian. Hơn 95% đường dây HDSL không dùng bộ lặp. Theo lệ thường, không cần tu chỉnh đường dây hay cách ly bó dây là cần thiết đối với HDSL. HDSL tạo ra truyền dẫn tin cậy qua tất cả các đường dây trong vùng phục vụ (CSA) với tỷ lệ lỗi bit 10 −9 tới 10 −10 . Các hệ thống HDSL DS1 sử dụng hai đôi dây, mỗi đôi truyền 768 kb/s tải tin (784 kb/s thực chất) trong cả hai hướng. Vì vậy, thuật ngữ song công kép được sử dụng để mô tả truyền dẫn HDSL. Xem Hình . Các hệ thống HDSL E1 (2,048 Mb/s) có tùy chọn sử dụng hai hoặc 3 đôi dây, với mỗi đôi dây sử dụng truyền hoàn toàn song công. HDSL ba đôi dây tốc độ 2,048 Mb/s sử dụng các bộ thu phát 784 kb/s rất giống các hệ thống 1,544 Mb/s. Mạch vòng HDSL có thể có các cầu rẽ nhưng không được có các cuôn phụ tải. Mặc dù các mô tả ban đầu về HDSL như một "công nghệ không dùng bộ lặp" nhưng các bộ lặp HDSL thường được sử dụng cho các đường truyền ngoài tầm với không lặp (2,75 tới 3,7 km hay từ 9 đến 12 kft) của HDSL. Đối với dây dẫn 24 AWG, lên tới 7,3 km (24 kft) có thể đạt được khi sử dụng 1 bộ lặp và lên tới 11 km (36 kft) nếu hai bộ lặp được sử dụng. Tầm với thực tế có thể ngắn hơn ở những nơi không thể đặt bộ lặp chính xác ở giữa chặng. Các hệ thống HDSL hai bộ lặp cấp nguồn cho bộ lặp đầu tiên thông qua nguồn cấp đường dây từ CO, và bộ lặp thứ 2 được cấp nguồn từ phía khách hàng. Cấp nguồn từ phía khách hàng đặt ra những khó khăn cho quản lý và bảo dưỡng. Với việc giảm công suất thiêu thụ năng lượng của các bộ thu phát gần đây, cấp nguồn đường dây cho hai bộ lặp HDSL chuyển tiếp từ nguồn cấp của CO. Các mạch đường dây riêng tốc độ cơ sở (1,544 hay 2,048 Mb/s) từ một người sử dụng tới mạng là ứng dụng hàng đầu của HDSL. HDSL là một phương tiện phổ biến cho việc kết nối một tổng đài nhánh riêng (PBX) và thiết bị số liệu gói/ATM vào mạng công cộng. Các đường HDSL được sử dụng để nối các trạm vô tuyến không dây vào mạng hữu tuyến mặt đất. HDSL được sử dụng để kết nối một lượng nhỏ các vùng mạch vòng số (DLC) tới CO. Trong những năm đầu sử dụng của nó, giá thành thiết bị HDSL cao làm hạn chế sử dụng HDSL tới các tình huống ở đó không có chỗ để bố trí một cách kinh tế hộp thiết bị bộ lặp. Vào cuối năm 1994, giá thành thiết bị HDSL đã đạt tới điểm mà ở đó HDSL về mặt kinh tế được ưa chuộng hơn so với thiết bị truyền dẫn T1/E1 truyền thống trong hầu hết tất cả lắp đặt mới. Thiết bị T1/E1 vẫn được sử dụng cho các đường dây ngắn (dưới 3 kft) không đòi hỏi bộ lặp và cho các đường truyền rất dài (trên 30 kft) đòi hỏi hơn hai bộ lặp HDSL. Giá thành bảo dưỡng các đường HDSL hàng năm thấp hơn các đường T1/E1 bởi vì các đường HDSL có ít bộ lặp có sự cố hơn, độ tin cậy cao hơn và khả năng chuẩn đoán được cải thiện. Tuy nhiên, các đường T1/E1 hiếm khi được thay thế bởi các đường HDSL mới bởi chi phí lắp đặt đường dây mới. Mặc dù HDSL phần lớn được sử dụng bởi các nhà khai thác tổng đài nội hạt (các công ty điện thoại) nhưng có một số ứng dụng của HDSL trong các mạng riêng nhằm cung cấp các tuyến 28 CHƯƠNG 3. CÁC LOẠI DSL tốc độ cao trong một khuôn viên trường học. 3.4.3 Truyền dẫn HDSL Truyền dẫn 2B1Q song công kép sử dụng bộ sai động khử tiếng vọng được sử dụng cho hầu hết các hệ thống HDSL khắp thế giới, với một số hệ thống đa tần rời rạc (DMT) và AM/PM không sóng mang (CAP) được sử dụng ở một số nơi thuộc Châu Âu. Đối với truyền tốc độ 1,544 Mb/s, truyền dẫn song công kép sử dụng mỗi đôi dây để truyền một nửa tải tin hai hướng (768 kb/s) cộng với mào đầu đồng bộ khung và kênh điều hành nhúng (eoc) 16 kb/s cho truyền dẫn tổng cộng 784 kb/s. Hai đôi dây tạo thành hệ thống truyền HDSL 1,544 Mb/s. Do cùng một lượng thông tin mào đầu được truyền trên cả hai đôi dây nên máy thu sẽ lựa chọn một đôi dây cho thông tin mào đầu. Thông thường máy thu lựa chọn đôi dây với tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) lớn hơn. Một vài phương án truyền thay thế được xem xét cho các hệ thống HDSL nguyên thủy là : song công đơn, đơn công kép và song công kép. Song công đơn đem lại lợi nhuận nhiều hơn nhờ sử dụng chỉ một đôi dây và đòi hỏi chỉ một cặp máy thu-máy phát tại mỗi đầu của đường truyền. Xem Hình 3.2. Hai hướng truyền có thể được tách biệt bởi bộ ghép phân chia tần số (FDM) hoặc bởi truyền dẫn sai động khử tiếng vọng. Tuy nhiên truyền tốc độ tải tin tối đa qua phần lớn các mạch vòng nằm ngoài khả năng của công nghệ trong những năm đầu 1990. Hơn thế nữa, độ rộng băng lớn cần quan tâm tới độ tương thích phổ với các loại hệ thống truyền dẫn khác. Các hệ thống HDSL 1,544 dùng một đôi dây đơn (đội khi gọi là SDSL) được phát triển đầu những năm 1990 có tầm với của vòng nhỏ hơn 6 kft trên dây 26 AWG; tầm với ngắn này làm giới hạn nhiều tới khả năng ứng dụng của chúng. Chỉ với công nghệ tiên tiến nhất sẵn có ở cuối những năm 1990 truyền tải song công đơn tốc độ 1,544 Mb/s mới có thể trở thành hiện thực cho tầm với hết cỡ của vùng phục vụ CSA. HDSL2, được mô tả trong phần 2.4.4, sử dụng truyền song công đơn. Truyền đơn công kép sử Hình 3.2: HDSL song công đơn dụng hai cặp dây, với một cặp mang toàn bộ tải tin theo một hướng và đôi dây thứ hai mang toàn bộ tốc độ đường truyền theo hướng ngược lại. Xem Hình 3.3. Phương pháp này cung cấp một phương tiện rất đơn giản cho việc tách riêtn các tín hiệu ở hai hướng truyền khác nhau. Đường T1 truyền thống sử dụng truyền đơn công kép. Truyền đơn công kép có thuận lợi là truyền một tín hiệu với dải tần rộng, đó là chủ đề gây ra tổn thất lớn và xuyên âm ở các tần số cao hơn. Do xuyên âm, các tín hiệu gửi đi trên hai đôi dây không hoàn toàn được cách ly. Do đó, các bộ thu phát đơn công kép có thể đơn giản hơn nhưng dẫn tới hiệu năng kém hơn song công kép. Truyền song công kép cải thiện tầm với của mạch vòng có thể vươn tới và độ tương thích về phổ bằng cách gửi chỉ một nửa tổng thông tin được phát đi trên mỗi đôi dây. Xem Hình 3.4. HDSL làm giảm hơn nữa độ rộng băng tần tín hiệu được ph át đi bằng cách sử dụng truyền ECH 3.4. HDSL 29 Hình 3.3: HDSL đơn công kép (bộ sai động khử tiếng vọng) để gửi hai hướng truyền trong cùng một băng tần. Công suất tín hiệu được phát từ HDSL song công kép giảm dần đối với các tần số trên 196 kHz. Kết quả là xuyên âm và suy hao được giảm đi. Một ưu điểm khác của truyền song công kép là ở chỗ việc sử dụng một đôi dây có thể dễ dàng cung cấp một hệ thống truyền dẫn tốc độ một nửa. Hình 3.4: HDSL đơn công kép Các hệ thống HDSL tốc độ một phần sử dụng một đôi dây được sử dụng để truyền các dịch vụ đường dây thê riêng tốc độ một phần 768 kb/s và thấp hơn và cũng sử dụng cho các hệ thống mạch vòng nhỏ hỗ trợ 12 kênh thoại hoặc ít hơn. HDSL tốc độ một phần cho ngân hàng kênh D4 cho phép lên tới 12 DS0 của thông tin truyền tải HDSL được ghép với thông tin từ các đơn vị kênh khác trong cùng một ngân hàng kênh D4. Thông tin bảo trì đồng nhất (các bít chỉ thị và eoc) được truyền trên mỗi đôi dây của hệ thống HDSL song công kép. Truyền tải mào đầu dư thừa này cho phép sử dụng các phần tử máy thu phát giống nhau cho các hệ thống HDSL một hoặc hai và hoặc ba đôi dây. Hơn thế nữa, thông tin mào đầu dư thừa đảm bảo hoạt động tin cậy của các chức năng bảo dưỡng cho dù hệ thống có bị lỗi hoặc hư hỏng trên một trong các mạch vòng. Định thời Thông tin đồng bộ khung HDSL gồm các vị trí cho các stuff quat (các ký hiệu 4 mức biểu diễn hai bit nhị phân). các stuff quat được bổ sung vào các khung cần thiết để đồng bộ tốc độ bit tải tin T1/E1 với tốc độ đường truyền HDSL. Để cho phép hoạt động khử tiếng vọng có hiệu quả, các tốc độ ký hiệu HDSL hướng lên và hướng xuống phải hoàn toàn giống nhau. Có một số tình huống ở đó tốc độ bit tải tin T1/E1 luồng lên phải có thể hơi khác với tốc độ bit tải tin luồng xuống. Các stuff quat cùng với một hoạt động đệm nhỏ cho phép tốc độ tải tin hơi khác 30 CHƯƠNG 3. CÁC LOẠI DSL so với tốc độ đường dây HDSL. Nhiều mạch T1/E1 mạng công cộng được định thời vòng, có nghĩa là tín hiệu định thời luồng lên được lấy từ đồng hồ bit luồng xuống. Các mạch định thời vòng không yêu cầu stuff quats. Tuy nhiên đặc điểm này được cung cấp trên tất cả các HDSL đề phòng trường hợp một mạch không được định thời vòng. Trễ (latency) Các hệ thống truyền dẫn T1 có một độ trễ truyền dẫn tín hiệu từ điểm tới điểm nhỏ hơn 100 µs. Do xử lý tín hiệu số, các mạch HDSL điển hình có độ trễ truyền tín hiệu khoảng 400 µs khi được đo một hướng giữa giao tiếp DSX-1 và giao tiếp T1.403. Trễ phát sinh được tìm thấy trong các hệ thống HDSL hiếm khi tỏ ra là một vấn đề lớn nhưng có một vài trường hợp ở đó sự kết nối giao thức lớp trên đã vượt quá thời gian qui định do tổng thời gian trễ từ điểm tới điểm. Vì lý do đó, các hệ thống HDSL được thiết kế để đảm bảo rằng trễ truyền dẫn tín hiệu một hướng cho đường HDSL không lặp nhỏ hơn 500 µs. Các đường HDSL với một bộ lặp giữa chặng (trung gian) có độ trễ gấp đôi con số nay. Các phần tử mạng khác gồm các đầu cuối SONET và các hệ thống kết nối chéo số (DCS) có thể có độ trễ vượt quá 500 µs. Do đó, các hệ thống ở cuối đường nên cho phép trễ vài ms bất chấp sự có mặt của HDSL. Tỷ lệ lỗi bit Các hệ thống HDSL, giống như BRI và ADSL, được thiết kế để đảm bảo BER tốt hơn 10 −7 trên các mạch vòng tồi nhất có công suất nhiễu xuyên âm lớn hơn mô hình xuyên âm lý thuyết cho trường hợp xấu nhất 6 dB. Tiêu chuẩn thiết kế này dựa trên đánh giá kỹ thuật và nhất trí giữa các chuyên gia hàng đầu trong nhóm làm việc về tiêu chuẩn T1E1.4. Một thập kỷ kinh nghiệm thực tế đã chứng tỏ các tiêu chuẩn thiết kế này có sự thỏa hiệp tốt giữa kỹ thuật cao (dưới mức sử dụng do thiết kế quá dè dặt) và kỹ thuật thấp (độ tin cậy kém do thiếu năng lực) Tuy nhiên có hai quan niệm sai phổ biến về thiết kế BER của HDSL và các DSL khác. Quan niệm sai thứ nhất là hầu hết các HDSL hoạt động với BER 10 −7 . Giá trị BER 10 −7 là dành cho tình huống xấu nhất, nó ít khi được thấy trong thực tế. Khoảng 99 % HDSL trong thực tế hoạt động với BER tốt hơn 10 −9 . Khi các lỗi xuất hiện, chúng có xu hướng xuất hiện thình lình trong những khoảng thời gian ngắn. Đặc tính này ít nguy hiểm hơn các lỗi bit ngẫu nhiên. Quan niệm nhầm lẫn thứ hai là HDSL được thiết kế với kỹ thuật quá cao. Xem xét thiết kế với độ dự trữ 6 dB vượt quá mô hình trường hợp xấu nhất, ta sẽ dễ dàng thấy tại sao một số người có ý kiến này. Tuy nhiên, thiết kế dường như quá dè dặt được điều chỉnh vì 2 lý do. HDSL được yêu cầu hoạt động một cách tin cậy suốt thời gian hoạt động cho các mạch vòng chất lượng tốt. Không giống như modem băng tần thoại được sử dụng trên các mạch chuyển mạch, ta không thể "nhấc máy" và quay số lần nữa với hi vọng đạt được một kết nối tốt hơn. Hơn thế nữa, môi trường thế giới thực sẽ có nhiều yếu tố có hại có thể tiêu tốn độ dự trữ thiết kế 6 dB (ví dụ, nước trong cáp, các mối hàn tồi, chất lượng kém trong dây dẫn hay một đường dây dài hơn được chỉ ra trong hồ sơ cáp). [...]... b gây nhi u • HDSL2 39 b gây nhi u • EC-ADSL 39 b gây nhi u • FDM-ADSL 49 b gây nhi u • T1 25 b gây nhi u • 24 T1 + 24 HDSL2 • 24 FDM-ADSL + 24 HDSL CHƯƠNG 3 CÁC LO I DSL 32 Kh năng tương tích ph : Đ i v i t t c các d ch v hi n có, không đư c suy hao l n hơn dung sai cho phép c a các d ch v hi n nay ngo i tr : không làm xu ng c p HDSL trên 2 dB và ADSL trên 1 dB Các d ch v này bao g m các đ c tính.. .3. 4 HDSL 3. 4.4 31 HDSL th h th hai S phát tri n các tiêu chu n cho công ngh HDSL th h th 2 (HDSL2) b t đ u vào năm 1995 đ cung c p t c đ bit và t m v i c a m ch vòng gi ng như HDSL th h th nh t nhưng s d ng m t đôi dây thay vì hai đôi Vi c gi m đôi dây này là quan tr ng b i vì nhi u LEC thi u các đôi dây d tr m t s vùng HDSL2 s d ng các k thu t đi u... ra trong T1E1.4/9 6-0 36 , và ghép xuyên âm đ u xa đư c mô hình hóa như ch ra trong ANSI T1.4 13 ph l c B Các mô hình cho các máy phát T1.601, TR-28 và T1.4 03 đư c l y t T1.4 13 Ph l c B Nhi u mô hình cho phiên b n ghép kênh phân chia t n s (FDM) và kh ti ng v ng (EC) c a ADSL đã đư c s d ng Ph n l n nghiên c u m i đây k t h p v i các phiên b n s a đ i c a PSD t Ph l c B.4 và B.5 c a T1.4 13 Ph n l n nh ng... này, chúng ta s xem xét nh ng khác bi t v đ ph c t p • Công su t phát c a HDSL2 là 3 dB cao hơn công su t phát c a HDSL Hơn th n a, vi c s d ng ti n mã hóa và đ nh d ng ph cùng nhau làm cho t l đ nh/trung bình l n hơn 3. 4 HDSL 35 t l này c a HDSL trên cơ s 2B1Q Các m c đi n áp đ nh cao hơn s làm tăng tiêu th công su t c a m ch đi u khi n đư ng dây • B ti n mã hóa cân b ng kênh có m t ch c năng tương... trong T1E1.4/9 7-2 57 • Các máy phát lu ng lên và lu ng xu ng, m i máy s có m t d ng ph duy nh t CHƯƠNG 3 CÁC LO I DSL 34 • Ph máy phát lu ng lên và lu ng xu ng s ch ng l n m t ph n t n s • D ng ph phát s đư c tách kh i t c đ bi u tư ng nh m cho phép s d ng băng t n vư t tr i m t cách linh ho t • Đi u ch phát đư c s d ng s là đi u biên xung (PAM) • Đi u ch mã s đư c s d ng K t qu (T1E1.4/9 7-4 35 ) là m t... khác do xuyên âm POET sang các d ch v khác Nhi u phiên b n khác nhau c a phương pháp này đư c đ xu t trong quá trình tiêu chu n, t t c h p nh t vào m t khái ni m cơ b n (POET-PAM (9 7-0 73) , OverCAPped (9 7-1 79), OPTIS, MONET (9 7 -3 07,412) M t tính ch t mà t t c các phương th c đi u ch POET th hi n là hi u ng xuyên âm d th lên ho t đ ng c a h th ng Đ i v i SET, ho t đ ng xuyên âm nh t th và d th là khá... cho FDM, làm tròn m t đ ph công su t PSD lu ng lên, và làm tròn m t đ ph công su t có kh ti ng v ng EC PSD lu ng xu ng Ngư i ta đã nh t trí r ng thu t ng Sinc t B.4 và B.5 không nên đư c s d ng Các trư ng h p xuyên âm h n h p đư c b sung vào các yêu c u (T1E1.4/9 7-1 80,181) sau khi ngư i ta th y r ng chúng nguy hi m hơn xuyên âm thu n nh t đ i v i các k thu t đi u ch non-self-NEXT h n ch Nhi u xung không... đo lư ng nào đư c công b v phía các đ i tác ETSI hay ITU Đ tương thích ph Xác đ nh đ tương thích ph gi a d ch v m i và d ch v cũ t ra là m t thách th c đáng k Đ i v i ISDN-BRA d dàng ch ra r ng các mã đư ng truy n đư c đ xu t ch c ch n ít gây suy hao hơn self-NEXT Các d ch v đã li t kê khác không ph i là d dàng Đ i v i T1.4 03, (DS1/T1) thì k thu t ban đ u liên quan t i đo t ng lư ng công su t NEXT có... tính toán đã th y r ng PSD đã th a thu n s làm gi m đ d tr c a ADSL (T1.4 13) đi 1 dB đ i v i s k t h p nhi u tiêu chu n trong trư ng h p x u nh t V i HDSL, công vi c v tính tương thích ban d u đã đư c hoàn thành nh s d ng các tính toán lý thuy t, nhưng nh ng ki m tra sau đó ch ra r ng v i m t s d ng th c đi u ch đ tương 3. 4 HDSL 33 thích này không đ (s đư c trình bày trong ph n sau) D ng th c đi u ch... đôi dây đơn) cũng đư c s d ng đ mô t các phiên b n sau này c a HDSL Nh ng yêu c u v ho t đ ng M c dù m t s g i ý cho mã đư ng đư c đưa ra cho T1E1.4 theo yêu c u vào năm 1995 (T1E1.4/9 5-0 44), ti n trình tri n khai đã b ch m l i cho t i khi nh ng yêu c u chi ti t đư c thi t l p Nh ng yêu c u này, đư c ch ra ch y u b i các công ty khai thác, đư c đ xu t l n đ u tiên vào thang 3 năm 1996 (T1E1.4/9 6-0 94 . triển ISDN 3. 3. ISDN TỐC ĐỘ CƠ BẢN 23 Bảng 3. 1: Số đường ISDN tốc độ cơ bản đang hoạt động Nước Các đường BRI năm 1994 Các đường BRI năm 1996 Đức 428.000 2.000.000 Mỹ 35 2.000 8 43. 115 Nhật 32 0.000*. bó dây chỉ mang các đôi dây T1 hướng đi và một bó dây khác chỉ mang các đôi dây T1 hướng về. Các đường T1 được thiết kế với tổn thất đường dây tối đa là 15 dB (ví dụ 2 đến 3 kft) tại tần số 772. dụng để chuẩn đoán đường dây và các bộ thu phát. Các bit chỉ thị nhận dạng các lỗi khối để cho hiệu năng truyền dẫn của đường dây có thể đo được. 24 CHƯƠNG 3. CÁC LOẠI DSL 3. 3 .3 Truyền dẫn ISDN