Đặng Quốc Anh ADSL – Thực tiễn, giải pháp và triển khai 84 xứng vào ban đêm. Bằng cách này, các nhà điều hành và khai thác dòch vụ có thể cung cấp tốc độ dòch vụ cần thiết cho cả các khách hàng doanh nghiệp cũng như các khách hàng dân dụng có đường dây nằm trong cùng một chão cáp. Như đã mô tả, độ phức tạp của một modem song công phân tần phụ thuộc vào số kiểu bố trí dải tần mà nó hỗ trợ. Modem hỗ trợ mọi tỷ số tốc độ dữ liệu downstream so với upstream khác nhau của VDSL trên mọi đường dây sẽ rất phức tạp và giá thành rất cao, đặc biệt là khi sử dụng nhiều bộ lọc tương tự tách dải thông. Trái lại, các hệ thống song công phân thời có thể cung cấp modem đơn giản hơn cả ở phần xử lý số tín hiệu cũng như phần tương tự. Với các modem song công phân thời dựa trên kỹ thuật DMT thì sự phức tạp giảm nhiều nhờ vào việc dùng chung phần cứng cho cả máy thu và máy phát. Việc sử dụng chung phần cứng có thể thực hiện được là do các chức năng thu và phát của một modem DMT đều có nhiều tương đồng: cả hai đều tính toán các phép biến đổi Fourier rời rạc (DFT) thường được thực hiện bằng giải thuật FFT. Vì cơ chế song công phân thời được sử dụng nên modem có thể thu và phát trên những khoảng thời gian khác nhau. Kết quả là chỉ cần một phần cứng dùng để tính FFT cho mỗi modem. FFT này sử dụng trên tất cả các tần số và khoảng thời gian của superframe chỉ loại trừ các khoảng thời gian an toàn Q. Hơn nữa, phần cứng tương tự cũng được tiết kiệm vì modem song công phân thời thu và phát tín hiệu trên cùng một dải tần. Trong một thời điểm thì chiều nào không sử dụng sẽ tắt nguồn đi và như vậy sẽ tiết kiệm điện năng tiêu thụ. Trái lại, các modem sử dụng song công phân tần phải luôn luôn cung cấp nguồn cho cả hai chiều thu và phát. Cần lưu ý rằng sử dụng song công phân thời với các phương pháp điều chế một sóng mang như CAP hay QAM sẽ không giảm được sự phức tạp thiết bò như đã nêu. Vì các máy phát và máy thu tín hiệu một sóng mang rất khác nhau nên cần phải có phần cứng thu và phát tách biệt cho mỗi modem một sóng mang và như vậy chẳng tiết kiệm được gì khi thực hiện song công phân thời. Trên thực tế, cần thấy rằng giải pháp song công phân thời dựa trên điều chế CAP/QAM có giá thành cao hơn nhiều so với giải pháp song công phân tần một sóng mang vì chúng phải dùng các bộ lọc DFE dải rộng hơn và phức tạp hơn cũng như cần phải có các bộ biến đổi tín hiệu ADC, DAC tốc độ nhanh hơn. Sự tiết kiệm của hệ thống song công phân thời dựa trên điều chế DMT là giá thành hạ và ít tốn điện. Như đã nói, các modem ở các tổng đài nội hạt và ONU phải được đồng bộ để toàn bộ hệ thống không bò tác động bởi xuyên kênh đầu gần. Vì lý do này mà cần phải có một clock chung cho các superframe. Thật không may là các nhà điều hành khai thác xem sự phân bố của clock chung này là một công việc khó khăn. Các nhà điều hành khai thác rất ngại chòu trách nhiệm khi cung cấp một nguồn clock chung, tin cậy cho những người thuê bao trong mạng của mình. Họ lo lắng rằng khi nguồn clock chung này bò hư hỏng sẽ làm cho họ bò các khách hàng kiện tụng. Kết quả là, các nhà điều hành FSAN (full- service access network) khuyến cáo nên sử dụng song công phân tần cho việc thực hiện song công VDSL. Khi đã xét đến các yêu cầu của hệ thống VDSL có thể thấy rõ ràng là song công phân thời có ưu điểm hơn song công phân tần khi sử dụng trên cơ sở điều chế DMT. Tuy nhiên, yêu cầu phải đồng bộ của song công phân thời lại gặp khó khăn cho các nhà cung cấp dòch vụ trong một môi trường tự do. Vì vậy, sơ đồ song công cho VDSL hiển nhiên là song công phân tần. Trong các phần trước cho thấy rằng để đáp ứng các yêu cầu của VDSL thì sự kết hợp giữa điều chế DMT và phương pháp song công phân thời sẽ cho kết quả tốt nhất. Phần này đưa ra các kết quả đo đạc việc thực hiện thực tế các hệ thống như vậy. Kỹ thuật xDSL Đặng Quốc Anh 85 Hình 2.44 Tầm cực đại trung bình của các hệ thống VDSL song công phân thời đối xứng với thềm nhiễu 6 dB cho cả hai chiều downstream và upstream Kiểm tra tầm cự ly cực đại đánh giá tầm cự ly đường dây dài nhất của một hệ thống khi hoạt động ở những tốc độ dữ liệu cho hai chiều downstream và upstream cố đònh và với cùng một thềm nhiễu cho cả hai chiều. Hình 2.44 vẽ tầm cực đại trung bình đo được của 5 hệ thống VDSL song công phân thời dựa trên DMT hoạt động ở các tốc độ dữ liệu đối xứng khác nhau với thềm nhiễu cho cả hai chiều downstream và upstream cùng là 6 dB và tỷ số sai bit không quá 10 -7 . Đồ thò cho thấy tốc độ đối xứng 13 Mbps có thể hỗ trợ đường dây 0,5 mm (24 AWG) dài đến gần 1,4 km và hỗ trợ đường dây 0,4 mm (26 AWG) dài đến gần 1,1 km. Tốc độ đối xứng 26 Mbps có thể tải trên đường dây 0,5 mm dài đến 850 m và 0,4 mm dài đến 700 m. Hình 2.45 vẽ tầm cự ly cực đại trung bình của một hệ thống VDSL song công phân thời dựa trên DMT khi được cấu hình để hỗ trợ truyền dẫn bất đối xứng 8:1 với thềm nhiễu cho cả hai chiều là 6 dB và tỷ số sai bit không quá 10 -7 ở cả hai chiều. Tốc độ kết hợp downstream 26 Mbps và upstream 3,2 Mbps trên đôi dây đường kính 0,5 mm có thể dài đến 1,3 km và trên đôi dây đường kính 0,4 mm có thể dài đến 1,05 km. Tốc độ kết hợp downstream 52 Mbps và upstream 6,4 Mbps trên đôi dây đường kính 0,5 mm có thể dài đến 700 m và trên đôi dây đường kính 0,4 mm có thể dài đến 600 m. Việc đo đạc được thực hiện trên ít nhất là 5 đôi dây từ 5 vùng khác nhau trên thế giới để tạo ra giá trò trung bình ở trên. Đặng Quốc Anh ADSL – Thực tiễn, giải pháp và triển khai 86 Hình 2.45 Tầm cực đại trung bình của các hệ thống VDSL song công phân thời bất đối xứng 8:1 với thềm nhiễu 6 dB cho cả hai chiều downstream và upstream 2.4.5 Mô hình chuẩn của VDSL Hình 2.46 minh hoạ mô hình giao tiếp chuẩn cho tầng truy nhập cáp đồng của mạng VDSL. Các đường thẳng đứng chỉ các điểm giao tiếp chuẩn. Các bộ tách dòch vụ tách tín hiệu VDSL khỏi các tín hiệu của các dòch vụ có tần số thấp hơn như POTS hay ISDN chẳng hạn. Hình 2.46 Mô hình chuẩn giao tiếp VDSL Hình 2.47 Mô hình các lớp nghi thức VDSL Kỹ thuật xDSL Đặng Quốc Anh 87 Lớp hội tụ truyền dẫn (TC: Transmission Convergence) được chia thành phần đặc tính nghi thức chuyển vận (TPS-TC: Transport Protocol Specific-TC) và phần độc lập ứng dụng (PMS-TC: Physical Medium Specific-TC). Các lớp của VDSL được mô tả ở hình 2.47. VDSL có các ứng dụng để chuyển vận dữ liệu là: SDH, ATM và trong tương lai sẽ hỗ trợ thêm các ứng dụng khác. Hình 2.48 là phân tích chi tiết mô hình giao tiếp của VDSL. Hình 2.48 Phân tích các chức năng của VDSL Tín hiệu phát ngoài dải tạo thêm nguồn nhiễu cho tín hiệu thu trên các đôi dây khác trong cùng một chão cáp. Nó phát ra xuyên kênh đầu gần các đôi dây khác trong cùng một chão cáp và làm giảm khả năng của các hệ thống VDSL khác. Đường bao mật độ phổ công suất tín hiệu phát ngoài dải dựa trên yêu cầu xuyên kênh đầu gần không vượt quá thềm nhiễu của máy thu trên các đôi dây khác trong cùng một chão cáp cộng 1 dB (giả sử thềm nhiễu bao gồm -140 dBm/Hz và một tác nhân gây xuyên kênh đầu xa VDSL). Đường bao mật độ phổ công suất tín hiệu phát ngoài dải được cho ở hình 2.49. Hình 2.49 Đường bao mật độ phổ công suất tín hiệu phát ngoài dải Đặng Quốc Anh ADSL – Thực tiễn, giải pháp và triển khai 88 Hai dải tần phát được chỉ ra trên hình vẽ 2.49 với dải tần thu ở giữa chúng. Các dải tần phát có thể là một trong hai tín hiệu upstream hay downstream như đònh nghóa ở phần trước. Các dải tần phát nằm ngoài các dải tần được đònh nghóa là các vùng mà tín hiệu phát tác động qua các tín dải tần thu bên cạnh. Các biến ftr1 và ftr2 đại diện cho các tần số dải tần phát được xác đònh ở trên. Biến .fT biểu diễn độ rộng của các dải tần phát. Giá trò của .fT độc lập với tần số và bằng 175 kHz. Dải tần giữa ftr1 + .fT và ftr2 – .fT là dải tần chắn (stop band). Trong các dải tần phát (nghóa là từ ftr1 đến ftr1 + .fT và từ ftr2 – .fT đến ftr2) đường bao mật độ phổ công suất phát có thể giảm tuyến tính (trên một thang tuyến tính) từ -80 dBm/Hz đến giá trò PSDmax hay tăng tuyến tính (trên một thang tuyến tính) từ giá trò PSDmax đến -80 dBm/Hz. Trong dải chắn, mật độ phổ công suất phát không vượt quá PSDmax. Hơn nữa, tổng công suất phát Pmax đo được trong một cửa sổ trượt 1 MHz phải được giới hạn. Bảng 2.9 xác đònh các góc của đồ thò đường thẳng trong đường bao mật độ phổ công suất phát ngoài dải so với tần số trên một thang tuyến tính, tuyến tính. Bảng 6.5 cũng cung cấp các giới hạn năng lượng toàn dải cho các mật độ phổ công suất ngoài dải. Bảng 2.9 Đònh nghóa đường bao mật độ phổ công suất ngoài dải Frequency (MHz) Maximum PSD PSDmax,(dBm/Hz) Maximum power in a 1MHz sliding window Pmax,(dBm) < 0,12 –120 0,12 to 0,225 –110 0,225 to 4,0 –100 4,0 to 5,0 –100 –50 5,0 to 30,0 –100 –52 >30,0 –120 Transition frequency –80 Các modem sử dụng song công bằng phương pháp phân tần (FDD: Frequency Division Duplexing) chia làm 4 dải tần số ký hiệu là 1D, 2D, 1U, 2U. Tần số đổi dải (kHz) f 1 F 2 f 3 f 4 f 5 Dải tần VDSL 138 3000 5100 7050 12000 Tuỳ chọn 138 3750 5200 8500 12000 Vò trí các dải tần của VDSL được cho ở hình 2.50 và hình 2.51. Kỹ thuật xDSL Đặng Quốc Anh 89 Hình 2.50 Vò trí các dải tần VDSL Hình 2.51 Vò trí các dải tần VDSL theo phương pháp tuỳ chọn Mô hình chức năng của PMD được minh hoạ ở hình 2.52. Ở chiều phát lớp PMD nhận các khung từ lớp con PMS-TC. Một khung gồm chính xác các octet sẽ được điều chế thành ký hiệu DMT. Đây phải là số nguyên. Mỗi sóng mang phụ đều có một số bit được gán trong quá trình khởi động. Sau quá trình mã hoá, các sóng mang phụ được điều chế và tính tổng bằng phép biến đổi Fourier ngược. Tín hiệu số nhận được được mở rộng đều đặn và mở cửa sổ trước khi được truyền đến môi trường truyền dẫn ở giao diện U. Hình 2.52 Mô hình chức năng của lớp phụ PMD 2.4.6 Đặc tính thiết bò thu phát tín hiệu VDSL Việc điều chế sử dụng số tối đa các sóng mang phụ (sub-carrier) bằng N SC = 256 × 2 n , với n lấy một trong các giá trò 2, 3, 4. Một tuỳ chọn là việc sử dụng dải tần dưới 138 kHz cho truyền dẫn upstream thì n cũng có thể lấy các giá trò 0 hay 1. Các tập tách rời N SC sóng mang phụ được xác đònh để dùng cho các hướng truyền dẫn downstream và upstream. Các tập con được xác đònh theo kế hoạch phân tần đã nói ở trên. Các sóng mang phụ sử dụng để điều chế dữ liệu trong mỗi hướng truyền dẫn được xác đònh trong khi khởi động dựa trên các cài đặt ở hệ thống quản lý và tỷ số SNR của các phân kênh. . Pmax,(dBm) < 0,12 –1 20 0,12 to 0,225 –1 10 0,225 to 4,0 –1 00 4,0 to 5,0 –1 00 –5 0 5,0 to 30,0 –1 00 –5 2 >30,0 –1 20 Transition frequency –8 0 Các modem sử dụng song công bằng phương pháp phân. hình 2. 49. Hình 2. 49 Đường bao mật độ phổ công suất tín hiệu phát ngoài dải Đặng Quốc Anh ADSL – Thực tiễn, giải pháp và triển khai 88 Hai dải tần phát được chỉ ra trên hình vẽ 2. 49 với. 12000 Vò trí các dải tần của VDSL được cho ở hình 2.50 và hình 2.51. Kỹ thuật xDSL Đặng Quốc Anh 89 Hình 2.50 Vò trí các dải tần VDSL Hình 2.51 Vò trí các dải tần VDSL theo phương