KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VDSL CHƯƠNG 2_3 ppsx

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG MẠNG Đề tài: KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VDSL CHƯƠNG II CÔNG NGHỆ VDSL 2.3.1.5 Ưu nhược điểm của các phương pháp điều chế a. Phương pháp DMT Do điều chế DMT sử dụng đa sóng mang để truyền dẫn các tín hiệu với băng tần hẹp cho mỗi sóng mang nên DMT có một số ưu điểm, nhược điểm sau:  Ưu điểm  Truyền được tốc độ bit tối đa trong các khoảng băng tần nhỏ.  Linh hoạt trong việc điều chỉnh tốc độ đường truyền. Mỗi kênh con mang một số bit cụ thể phụ thuộc vào tỉ số S/N. Do đó bằng việc điều chỉnh số bit trên một kênh, DMT có thể tự động điều chỉnh tốc độ bit dữ liệu.  Nhược điểm  Thiết bị rất đắt và phức tạp.  Trong điều kiện thực tế do có nhiều xung đột kĩ thuật diễn ra mạnh với các điều kiện kĩ thuật không đạt ở mức tối ưu việc áp dụng DMT vào là gặp nhiều khó khăn. b. Phương pháp CAP  Ưu điểm  CAP dựa trên QAM một cách trực tiếp nên nó là một kĩ thuật hoàn thiện dễ hiểu.  Có thể thích ứng tốc độ nhờ việc thay đổi kích cỡ chùm sao mã hoá hoặc bằng cách tăng hoặc giảm băng tần.  Mạch thực hiện đơn giản.  Nhược điểm  Do không có sóng mang nên năng lượng suy giảm nhanh trên đường truyền và tín hiệu thu chỉ biết biên độ mà không biết pha do đó đầu thu phải có bộ thực hiện chức năng quay nhằm xác định chính xác điểm tín hiệu. c. Phương pháp QAM do điều chế QAM sử dụng một sóng mang đơn nên QAM có một số ưu nhược điểm sau:  Ưu điểm  Có thể thích ứng tốc độ nhờ việc thay đổi kích cỡ chùm sao mã hoá hoặc bằng cách tăng hoặc giảm băng tần.  QAM có hiệu quả mạnh mẽ hơn DMT trong các điều kiện thay đổi vì QAM đòi hỏi tính toán ít hơn, kích thước nhỏ hơn, điều đó có nghĩa tiêu thụ ít năng lượng ít hơn và giá rẽ hơn.  Mạch thực hiện đơn giản.  Nhược điểm  Tuy nhiên, số trạng thái của QAM càng lớn tỉ số tín hiệu trên tạp âm càng phải lớn để đảm bảo cùng một tỷ lệ BER cho phép. SNR cần thiết cho các hệ thống để đảm bảo BER< 10 -7 được thống kê theo bảng sau: Bảng 2.7 SNR của các hệ thống thoả mãn BER<10 -7 Sự tương quan giữa SNR với tỉ số lỗi bit BER phụ thuộc vào số trạng thái mà sơ đồ dùng để mã hoá được mô tả trên hình 2.25. Số bít/kí hiệu QAM SNR (dB) 4 QAM 16 21.8 6 QAM 64 27.8 8 QAM 256 33.8 9 QAM 512 36.8 10 QAM 1024 39.8 12 QAM 4096 45.8 14 QAM 16384 51.8 Hình 2.25 Mối quan hệ giữa các trạng thái QAM và SNR, BER Như vậy để đảm bảo BER cho phép, nếu tổ hợp bít càng lớn thì yêu cầu công suất phát càng cao và đó chính là hạn chế chính để đẩy cao tốc độ bít trên kênh truyền. 2.3.2 Phương pháp truyền dẫn song công Hầu hết các hệ thống FDD đều xác định hai kênh hay nhiều hơn và ít nhất là một kênh truyền dẫn chiều chiều lên và một kênh cho truyền dẫn chiều chiều xuống. Các kênh này tách rời nhau về tần số nên gọi là song công phân tần. Vấn đề trong thực hiện các hệ thống song công phân tần là độ rộng và vị trí các dải tần dành cho các kênh truyền dẫn chiều lên và chiều xuống. Hình 2.26 là một sơ đồ thu phát theo FDD đơn giản. SNR (dB) 10 - 10 BER 10 - 7 Vùng không chấp nhận được QAM-64 QAM-32 QAM-16 QAM-4 21,8 27,8 Hình 2.26 Sơ đồ thu phát theo FDD Hình 2.27 minh hoạ trường hợp song công phân tần đơn giản nhất cung cấp một dải tần chiều lên và một dải tần chiều xuống. Như hình vẽ minh hoạ, dải tần chiều lên POST ISDN Dowstream Upstream f L MHz f H MHz POST ISDN Dowstream Upstream f L MHz f H MHz Hình 2.27 Vị trí điển hình của các kênh chiều lên và chiều xuống trong FDD Có thể được bố trí có thể nằm trên hay nằm dưới dải tần chiều xuống. Một hệ thống DSL khả thi có thể hoạt động trên các đường dây ở tầm cự ly từ 300 m đến 1,5 km hay dài hơn. Như đã nói như ở các phần trước, suy hao đường dây sẽ ngày càng nhanh cùng với tần số trên các vòng thuê bao dài. Vì vậy độ dài đường dây thuê bao càng tăng thì dải tần hữu dụng của đường dây sẽ càng giảm. Để cho phép truyền dẫn thành công, cả hai kênh chiều xuống và chiều lên phải được bố trí trong dải tần hữu dụng. Nếu dải tần hữu dụng nhỏ hơn f L thì hoặc là kênh chiều xuống hoặc là kênh chiều lên bị biến mất làm cho truyền dẫn song công không thực hiện được. Một điều căn bản khác cần lưu ý khi thiết kế các hệ thống song công phân tần là độ rộng dải của các kênh chiều xuống và chiều lên. Sự lựa chọn đúng đắn các độ rộng dải phụ thuộc vào tốc độ dữ liệu cần thiết và tỷ số tốc độ dữ liệu giữa hai chiều chiều xuống và chiều lên. Vị trí giải thông thích hợp cho truyền tải dữ liệu bất đối xứng 8:1 khác nhiều so với vị trí dải thông hỗ trợ tốc độ dữ liệu đối xứng. Việc lựa chọn độ rộng dải các kênh chiều xuống và chiều lên thêm phức tạp khi xét đến độ các đường dây có độ dài khác nhau làm cho các tỷ số SNR và các dải thông hữu dụng cũng khác nhau. Chẳng hạn vị trí dải thông thích hợp cho dịch vụ bất đối xứng tỷ lệ 8:1 trên đường dây dài 300 m khác rất nhiều so với vị trí dải thông cho dịch vụ bất đối xứng trên đường dây dài 1.5 km. Để hỗ trợ tầm tốc độ dữ liệu, tầm số dữ liệu rộng và truyền dẫn hai chiều trên đường dây có độ dài khác nhau, các hệ thống hệ thống song công phân tần phải cung cấp các chiều xuống và chiều lên có độ rộng dải biến thiên làm tăng thêm độ phức tạp của hệ thống và đặc biệt là các bộ lọc tưong tự. Một ngoại lệ là khi một hệ thống song công phân tần DMT cho phép bố trí các phân kênh chiều xuống và chiều lên tuỳ ý bằng cách cung cấp một tập phân kênh dải thông đầy đủ cho mỗi chiều. Sau đó, mỗi phân kênh được sử dụng cho chiều chiều xuống và chiều lên. Mặc dù kĩ thuật này yêu cầu hai bộ biến đổi Fourier rời rạc DFT kích thước đầy đủ trong tất cả các modem vốn làm tăng độ phức tạp của hệ thống, nó vẫn làm cho các yêu cầu tương tự trở nên dể dàng cung cấp sự linh động lớn trong việc bố trí dải tần của phương pháp song công phân tần. Trái ngược với VDSL song công phân tần tách rời rạc các kênh VDSL chiều xuống và chiều lên theo tần số, các hệ thống TDD (song công phân chia thời gian) hỗ trợ truyền dẫn theo hai chiều chiều xuống và chiều lên trong một dải tần duy nhất nhưng trong các khoảng thời gian khác nhau. Hình 2.28 minh hoạ dải tần duy nhất được các hệ thống song công phân chia thời gian sử dụng. Sử dụng độ rộng dải phân kênh theo thời gian đựơc kết hợp với việc dùng các siêu khung. Một siêu khung bao gồm một khoảng thời gian dành cho truyền dẫn chiều chiều lên, một khoảng thời gian bảo vệ, một khoảng thời gian dành cho truyền dẫn chiều chiều xuống và một khoảng thời gian bảo vệ khác. Độ dài các khoảng thời gian truyền dẫn theo chiều chiều xuống và chiều lên là những số nguyên lần chu kì ký hiệu DMT. Một siêu khung được ký hiệu là A-Q-B-Q, với A và B là số các ký hiệu tương ứng bố trí cho chiều chiều xuống và chiều lên và hai ký hiệu Q biểu diễn khoảng thời gian boả vệ để đảm bảo cho độ trễ lan truyền của kênh và cho phép đáp ứng dội suy giảm giữa thời gian phát và thu. POST ISDN Dowstream f H MHz 300 kHz f Hình 2.28 Dải thông dùng cho cả hai chiều truyền dẫn chiều xuống và chiều lên trong các hệ thống song công phân chia thời gian Trong các hệ thống VDSL song công phân chia thời gian của hãng Texas Instrument, thời gian của một siêu khung là 20 ký hiệu ( s µ 500 ). Tổng số của A và B là 18 ký hiệu và còn lại 2 ký hiệu Q. Các giá trị của A và B được nhà điều hành khai thác chọn theo tỷ số tốc độ dữ liệu chiều xuống so với chiều lên cần thiết. Chẳng hạn, nếu đặc tính nhiễu theo hai chiều truyền dẫn chiều xuống và chiều lên là như nhau và cài A bằng B sẽ cho kết quả cấu hình hỗ trợ truyền dẫn đối xứng. Cài A = 16 và B = 2 sẽ tạo ra tỷ tốc độ dữ liệu giữa hai chiều chiều xuống và chiều lên là 8:1. Khi cài A = 12 và B = 6 thì hỗ trợ tỷ số tốc độ giữa hai chiều chiều Q Q 16 kí hiệu downstream 2 kí hiệu upstream 12 kí hiệu downstream 6 kí hiệu upstream 9 kí hiệu downstream 9 kí hiệu upstream Q xuống và chiều lên là 2:1. Hình 2.29 minh hoạ các siêu khung hỗ trợ truyền dẫn tỷ số tốc độ dữ liệu giữa chiều chiều xuống và chiều lên là 8:1, 2:1 và 1:1. Hình 2.29 Siêu khung của phương pháp TDD cho phép hỗ trợ các tỷ số tốc độ dữ liệu chiều xuống so với chiều lên khác nhau Việc sử dụng siêu khung cho phép các hệ thống song công phân thời bù đắp với các khác biệt trong mức nhiễu giữa hai chiều chiều xuống và chiều lên. Chẳng hạn, nếu nhiễu trong chiều chiều lên nghiêm trọng hơn so với chiều chiều xuống thì hệ thống song công phân chia thời gian có thể bố trí thêm nhiều ký hiệu cho chiều chiều lên để bù lại. Trong trường hợp truyền dẫn đối xứng thì thay vì cần siêu khung 9-Q-9-Q thì hệ thống có thể sử dung siêu khung 8-Q-10-Q và kết quả sẽ tăng thêm cự ly thông tin với cùng một tốc độ yêu cầu. Sử dụng song công phân chia theo thời gian yêu cầu các modem đang tích cực trong một chảo cáp phải được đồng bộ với một clock của siêu khung chung sao cho mọi truyền dẫn theo chiều chiều xuống xảy ra đồng bộ và mọi truyền dẫn theo chiều chiều lên cũng xảy ra chính xác cùng lúc trên mọi đường dây. Nếu không sử dụng một cấu trúc siêu khung chung thì các đường dây hỗ trợ song công phân thời trong cùng một chảo cáp có thể gây ra xuyên kênh đầu gần với nhau làm giảm tốc độ dữ liệu mà chúng có thể hỗ trợ được. Để đảm bảo hoạt động đồng bộ, mọi modem song công phân chia theo thời gian ở tổng đài nội hạt hay ONU phải đồng bộ với clock siêu khung chung. Có nhiều phương pháp cung cấp clock như vậy. Chẳng hạn, có thể tách ra từ clock 8 kHz từ mạng, lấy từ một trong các modem song công phân chia theo thời gian. POST ISDN Dowstream Upstream f L MHz f H MHz POST ISDN Dowstream Upstream f L MHz f H MHz f f Hình 2.30 NEXT khi trộn lẫn các hệ thống FDD đối xứng và bất đối xứng VDSL khác với các hệ thống DSL khác do nó có thể hỗ trợ được thông tin đối xứng lẫn bất đối xứng với tốc độ dữ liệu của hai chiều chiều xuống và chiều lên khác nhau. Biết rằng sự bố giải tần song công phân tần cho các dịch vụ đối xứng và bất đối xứng là khác nhau, khi thực hiện các cấu trúc siêu khung song công phân thời thích hợp thì vấn đề là dịch vụ đối xứng và đối xứng có thể ở cạnh nhau tron g cùng một chảo 16 ký hiệu downstream 2 ký hiệu upstream Q 9 ký hiệu downstream 9 ký hiệu upstream Q [...]... song công phân thời hay song công phân tần Hình 2.31 NEXT xảy ra khi trộn lẫn các siêu khung TDD đối xứng và bất đối xứng Hình 2.30 minh hoạ bố trí phổ tần trong một hệ thống song công phân tần Sự bố trí ở trên hỗ trợ truyền dẫn đối xứng và dưới hỗ trợ truyền dẫn bất đối xứng tỷ số 8:1 Phân tô xám là dải tần xảy ra xuyên kênh đầu gần Vì thế, việc trộn lẫn các hệ thống VDSL song công phân tần đối xứng... 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 cần phải đồng bộ của song công phân thời lại gây khó khăn cho các nhà cung cấp dịch 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 song công. .. tạp của khả năng hỗ trợ tất cả các tỷ số này trên tất cả các độ dài đường dây có thể có sẽ làm cho không thể thực hiện được Để giảm bớt sự phức tạp nhiều nhà cung những phần cứng khác nhau cho từng tỷ số tốc độ dữ liệu chiều xuống và chiều lên khác nhau Tuy nhiên, việc sử dụng các phần cứng khác nhau sẽ sự linh động khi thay đổi dịch vụ Để minh hoạ tại sao cần phải có các phần cứng có khả năng hỗ trợ... Vấn đề chính tạo ra sự không tương hợp giữa các đường dây đối xứng và bất đối xứng không phải là sự yếu kém hiệu quả của hệ thống song công phân tần hay song công phân chia theo thời gian mà vấn đề là đặc tính đối và đối nhiều tốc độ của VDSL Cấu trúc siêu khung sử dụng trong song công phân chia theo thời gian cho phép hỗ trợ cả đối xứng với một tầm các tỷ số độ dữ liệu giữa hai chiều chiều xuống... này là một công việc khó khăn Các nhà điều hành khai thác rất ngại chịu trách nhiệm khi cung cấp một clock chung, tin cậy cho nhứng thuê bao trong mạng của minh Họ lo lắng khi nguồn clock chung này bị hỏng sẽ làm cho họ bị các khách hàng kiện tụng Kết quả là, các nhà điều hành FSAN khuyến cáo nên sử dụng song công phân tần cho việc song công VDSL Khi đã xét đến các yêu cầu của hệ thống VDSL có thể... một phần cứng tính DFT cho mỗi modem FFT này sử dụng trên tất cả các tần số và khoảng thời gian của siêu khung chỉ trừ các khoảng bảo vệ Q Hơn nữa, phần cứng tương tự cũng được tiết kiệm và modem song công phan 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 song công phân tần... cầu dịch vụ trong những ngày làm việc trong khi các khách hàng dân dụng yêu cầu các dịch vụ vào buổi chiều hoặc các ngày nghỉ Các modem VDSL có khả năng cung cấp nhiều tỷ số tốc độ dữ liệu chiều xuống so với chiều lên khác nhau cho phép các nhà khai thác và điều hành dịch vụ cung cấp dịch vụ đối xứng vào ban ngày và dịch vụ bất đối xứng vào ban đêm Băng cách này, các nhà điều hành và khai thác dịch... modem song công phân thời dựa trên kĩ thuật DMT thì sự phức tạp giảm nhiều nhờ vào việc dùng chung phần cứng cho cả máy thu và máy phát Việc sử chung phần cứng có thể thực hiện được là do các chức năng thu 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... Hầu hết các modem song công phân tần đều hỗ trợ các tỷ số tốc độ dữ liệu chiều xuống so với chiều lên khác nhau không bằng song công phân thời Để hỗ trợ nhiều tỷ số như vậy, các modem song công phân tần phải có khả năng thay đổi giải thông của các kênh chiều xuống và chiều lên vốn thường phải cần đến các bộ lọc tương tự phân chia giải thông nhanh chóng Sự phức tạp và tiêu tốn năng lượng của các máy... nhau, hãy xét việc sử dụng VDSL trong các vùng đông dân cư và các thành phố lớn Trong các cùng này, các đường dây của các thuê bao dân dụng và các thuê bao doanh nghiệp có thể ở chung với nhau trong một chảo cáp Nhiều nhà khai thác và điều hành đồng ý rằng các khách hàng doanh nghiệp thường yêu cầu dịch vụ đối xứng trong khi các khách hàng dân dụng lại yêu cầu dịch vụ bất đối xứng cho việc truy cập . THỐNG MẠNG Đề tài: KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VDSL CHƯƠNG II CÔNG NGHỆ VDSL 2. 3. 1.5 Ưu nhược điểm của các phương pháp điều chế a. Phương pháp DMT Do điều chế DMT sử dụng đa sóng mang để. hiệu QAM SNR (dB) 4 QAM 16 21 .8 6 QAM 64 27 .8 8 QAM 25 6 33 .8 9 QAM 5 12 36 .8 10 QAM 1 024 39 .8 12 QAM 4096 45.8 14 QAM 1 638 4 51.8 Hình 2. 25 Mối quan hệ giữa các trạng. 120 0 1000 800 600 400 20 0 0 10/10 16/10 20 /20 26 /20 Tốc độ dữ liệu Hình 2. 33 Tầm cực đại trung bình của các hệ thống song công VDSL phân thời bất đối xứng