Công nghệ VDSL

Tài liệu tham khảo đồ án tốt nghiệp ngành viễn thông Công nghệ VDSL

Trong những năm gần đây, do sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và viễn thông nên nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng tăng Ở nước ta bên cạnh các dịch vụ truyền thống, các dịch vụ phi thoại khác đã không ngừng được đưa vào sử dụng Với khả năng hiện có của mạng viễn thông và mạng truy nhập Việt Nam hiện nay việc đáp ứng được tất cả các nhu cầu của khách hàng là một vấn đề Các công nghệ xDSL trước đây đã cung cấp được phần nào các nhu cầu của khách hàng Tuy nhiên, với nhu cầu ngày càng tăng về khả năng cung cấp dịch vụ và cả tốc độ đường truyền dẫn, nhất là khi người dùng không còn thỏa mãn với tốc độ hiện nay của công nghệ ADSL, họ đòi hỏi tốc độ của dịch vụ cao hơn nữa Khi đó công nghệ VDSL sẽ phù hợp cho việc cung cấp các dịch vụ băng rộng tốc độ cao tới khách hàng VDSL là dịch vụ cho phép khách hàng có thể vừa truy nhập Internet, vừa gọi điện thoại và fax Đây là công nghệ có tốc truyền dẫn lớn nhất trong họ công nghệ xDSL Hiện nay, đã bắt đầu được thử nghiệm tại Việt Nam Tuy nhiên đây là một công nghệ mới nên phải tiếp tục nghiên cứu với mong muốn để tìm hiểu sâu hơn về công nghệ này nhất là về khả năng ứng dụng, việc áp dụng vào thực tế và đặc tính của kĩ thuật của nó Để có thể lựa chọn được phương pháp tối ưu nhất để ứng dụng vào cho mạng Việt Nam Vì vậy em chọn đề tài “Công nghệ VDSL và khả năng ứng dụng”.

Đồ án tốt nghiệp “Công nghệ VDSL” được chia làm ba chương gồm:

Chương 1: Tổng quan về mạng viễn thông và mạng truy nhập Trình bày một cách tổng quát về xu hướng phát triển của mạng viễn thông trong thời gian tới và sự phát triển các công nghệ truy nhập băng rộng.

Chương 2: Công nghệ VDSL Tìm hiểu các đặc điểm, đặc tính của kĩ thuật VDSL Chương 3: Khả năng ứng dụng của công nghệ VDSL trong mạng truy nhập Nêu ra các vấn đề còn tồn tại trong việc phát triển công nghệ VDSL, và ứng dụng của VDSL trong mạng quang thụ động.

Em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy cô trong Học Viện và khoa Viễn Thông đã dìu dắt em trong suốt quá trình học tập để em có được những kiến thức quí báu ngày hôm nay Đặc biệt trong thời gian làm đồ án em đã nhận được sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của Th.S Nguyễn Việt Hùng.

Do hạn chế về mặt thời gian cũng như trình độ của bản thân nên trong đồ án này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô và các bạn để đồ án này được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!Hà Đông, ngày 20 tháng 10 năm 2005.

Sinh ViênĐinh Hữu Việt

LỜI NÓI ĐẦU i

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH SÁCH CÁC HÌNH VẼ v

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU vii

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT viii

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG VIỄN THÔNG VÀ MẠNG TRUY NHẬP 11

1.1 Xu hướng phát triển mạng viễn thông hiện nay 11

1.1.1 Xu hướng phát triển ở Việt Nam 11

1.1.2 Xu hướng phát triển trên thế giới 12

1.2 Tổng quan về mạng truy nhập 13

1.2.1 Giới thiệu chung 13

1.2.2 Các công nghệ truy nhập băng rộng 18

1.2.2.1 Modem cáp 18

1.2.2.2 Công nghệ truy nhập sử dụng cáp sợi quang 19

1.2.2.3 Công nghệ truy nhập vô tuyến 19

2.2.3 Nhiễu tần số vô tuyến 22

2.2.4 Sóng vô tuyến băng rộng điều biên 25

2.2.5 Sự thâm nhập của nhiễu radio amateur 26

2.2.6 Nhiễu xung 27

2.3 Đặc tính của kĩ thuật VDSL 27

2.3.1 Các phương pháp điều chế cho VDSL 33

2.3.1.1 Phương pháp điều chế biên độ cầu phương QAM 33

2.3.1.2 Điều chế CAP 38

2.3.1.3 Điều chế xung đa tần rời rạc DMT 40

2.3.1.4 Vấn đề ISI 45

2.3.1.5 Ưu nhược điểm của các phương pháp điều chế 46

2.3.2 Phương pháp truyền dẫn song công 49

2.3.3 Ưu nhược điểm của các phương pháp truyền dẫn song công 59

2.4 Mô hình tham chiếu của VDSL 60

2.5 Mô hình chuẩn của VDSL 63

2.5.1 Mô hình giao diện 63

2.6.4.2 Chi phí mỗi thuê bao VDSL 72

2.6.4.3 Chi phí dung lượng 75

CHƯƠNG III KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ VDSL TRONG MẠNG TRUY NHẬP 76

3.1 Các vấn đề còn tồn tại trong việc phát triển kỷ thuật VDSL 76

3.2 Triển khai VDSL tại Việt Nam 77

3.3 Các kiến trúc mạng truy nhập sử dụng cáp quang 78

3.3.1 Mạng quang thụ động 79

3.3.2 ATM PON 81

3.3.3 Hệ thống truy nhập quang băng rộng dựa trên mạng quang thụ động 82

3.4 Nâng cấp Mạng VDSL lên hệ thống APON 84

84

KẾT LUẬN 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

Hình 1.1 Tổng quan mạng truy nhập 13

Hình 1.2 Sự ra đời của các dòng thiết bị truy nhập 15

Hình 1.3 Thiết bị DLC thế hệ 3 16

Hình 1.4 Thiết bị truy nhập IP cho thế hệ sau 17

Hình 1.5 Tỉ phần băng rộng của các vùng trên thế giới (30-6-2005) 23

Hình 1.6 Tỉ phần các vùng sử dụng DSL (Ngày 30-06-2005) 24

Hình 2.1 Khả năng cung cấp dịch vụ của kĩ thuật VDSL 19

Hình 2.2 So sánh công nghệ VDSL với công nghệ ADSL 19

Hình 2.3 Viễn cảnh nhiễu với VDSL và công nghệ DSL khác trong bộ trộn CO 20

Hình 2.4 Viễn cảnh nhiễu với VDSL và công nghệ DSL khác trong bộ trộn khách hàng 21

Hình 2.5 RFI ingress trong VDSL bởi vì một vị trí máy phát 23

Hình 2.6 Phương pháp giảm igress mà sử dụng một tín hiệu theo chiều dọc 24

Hình 2.12 SNR ở máy thu khi đưa tín hiệu vào mạch vòng và bị nhiễu tác động 30

Hình 2.13 Ảnh hưởng lẫn nhau giữa ADSL và VDSL trong cấu hình FTTEx 33

Hình 2.14 Sơ đồ ví dụ minh hoạ phương pháp điều chế QAM-16 trạng thái 34

Hình 2.15 Chòm điểm 4-QAM che phủ lên một chòm điểm 16-QAM 35

Hình 2.16 Sơ đồ khối bộ điều chế QAM 36

Hình 2.17 Cấu trúc logic của một bộ điều chế QAM 36

Hình 2.18 Quá trình xử lý tín hiệu của một bộ điều chế QAM 37

Hình 2.19 Bộ điều chế CAP 39

Hình 2.20 Sơ đồ máy phát sử dụng CAP 40

Hình 2.21 Nguyên lí một bộ điều chế DMT 41

Hình 2.22 Điều chế DMT sử dụng một IDFT 45

Hình 2.23 Máy phát VDSL sử dụng cho phương pháp DMT 45

Hình 2.24 Sơ đồ khối DFE 46

Hình 2.25 Mối quan hệ giữa các trạng thái QAM và SNR, BER 48

Hình 2.26 Sơ đồ thu phát theo FDD 49

Hình 2.27 Vị trí điển hình của các kênh chiều lên và chiều xuống trong FDD 50

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 51

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 52

Hình 2.30 NEXT khi trộn lẫn các hệ thống FDD đối xứng và bất đối xứng 53

Hình 2.31 NEXT xảy ra khi trộn lẫn các siêu khung TDD đối xứng và bất đối xứng 54

Hình 2.32 Tầm cực đại trung bình của các hệ thống song công VDSL phân thời đối xứng 58

Hình 2.33 Tầm cực đại trung bình của các hệ thống song công VDSL phân thời bất đối xứng 8:1 59

Bảng 1.1 Tổng số thuê bao băng rộng và DSL các vùng trên thế giới 22

Bảng 1.2 Tổng số thuê bao băng rộng của một số quốc gia đứng đầu 23

Bảng 1.3 Tỉ lệ thâm nhập băng rộng của một số quốc gia đứng đầu 24

Bảng 1.4 Các quốc gia có số thuê bao DSL lớn hơn 1 triệu 25

Bảng 1.5 12 Quốc gia với hơn một triệu thuê bao đạt được quá 14% sự thâm nhập đường dây điện thoại 25

Bảng 1.6 Các công nghệ xDSL 26

Bảng 1.7 Các ứng dụng và độ đáp ứng yêu cầu của công nghệ DSL 28

Bảng 2.1 Tốc độ khoảng cách các loại VDSL 19

Bảng 2.2 Các băng tần radio amateur 26

Bảng 2.3 Tốc độ modem VDSL theo ETSI 29

Bảng 2.4 Tốc độ modem VDSL theo ANSI 29

Bảng 2.5 Dải tần vô tuyến nghiệp dư được ETSI thừa nhận 31

Bảng 2.6 Dải tần vô tuyến nghiệp dư được ANSI thừa nhận 31

Bảng 2.7 SNR của các hệ thống thoả mãn BER<10-7 48

Bảng 2.8 Đánh giá chi phí gần đúng của sợi cáp 69

Bảng 2.9 Đánh giá chi phí gần đúng của địa điểm ONU 69

Bảng 2.10 Cỡ ONU cần thiết trong mô hình AN thực tế với các tỉ lệ đo được khác nhau 70

Bảng 2.11 Đánh giá giá trị gần đúng cho thiết bị ONU 70

Bảng 2.12 Đánh giá chi phí gần đúng cho modem VDSL 71

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Từ viết tắt

đối xứng

Institute

Viện Quốc Gia Mỹ

Mạng số các dịch vụ tích hợp băng rộng

truy nhập dịch vu đầy đủ

FTTEx Fiber To The Exchage Cáp quang tới tổng đài

Hệ thống truyền thông di động toàn cầu

Mạng số đa dịch vụ

đa điểm

nhãn đơn giản

Quản lí và hoạt động của tầng vật lí

mạch công cộng

số đồng bộ

trên cáp quang

bộ

TC Transmission Convergence Lớp hội tụ truyền dẫn

tổng đài

thuê bao xa

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG VIỄN THÔNG VÀ MẠNG TRUY NHẬP

1.1 Xu hướng phát triển mạng viễn thông hiện nay1.1.1 Xu hướng phát triển ở Việt Nam

Những năm gần đây, mạng lưới viễn thông Việt Nam đã có bước phát triển vượt bậc 100% tỉnh, thành phố đã có tổng đài điện tử kỹ thuật số; 88,1% xã đã có điện thoại với trên 6 triệu thuê bao điện thoại, đạt mức độ 6 máy/100 dân.

Về mạng truyền dẫn, ngoài mạng liên tỉnh và nội tỉnh, còn có mạng đường trục Bắc – Nam sử dụng cáp quang và vi ba số Mạng viễn thông quốc tế có 8 trạm mặt đất thông tin vệ tinh Intersputnik, Intersat và 3 tổng đài quốc tế đặt tại Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh và Đà Nẵng Hiện nay, mạng này kết nối với mạng cáp quang biển quốc tế TVH (Thái Lan – Việt Nam – Hồng Kông) và mạng cáp quang SCS (Trung Quốc – Việt Nam – Lào – Thái Lan – Malaysia - Singapore) Đồng thời, Việt Nam cũng được tham gia khai thác tuyến cáp quang biển SEA-ME-WE3 nối từ Châu Âu sang Châu Á.

Về thông tin di động, hai mạng VinaPhone và Mobifone phủ sóng 64/64 tỉnh, thành phố với tổng số hơn 3 triệu thuê bao đã thực hiện roaming và ứng dụng công nghệ mạng thông minh (Intelligent Network) để gia tăng các loại hình dịch vụ.

Về mạng truyền dữ liệu, có 2 tổng đài Frame Relay Gateway quốc tế đặt tại Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh.

Về mạng báo hiệu, hiện nay trên mạng viễn thông Việt Nam sử dụng cả hai loại báo hiệu R2 và SS7 Mạng báo hiệu số 7 (SS7) được đưa vào khai thác tại Việt Nam theo chiến lược triển khai từ trên xuống dưới theo tiêu chuẩn của ITU (khai thác thử nghiệm từ năm 1995 tại VTN và VTI) Cho đến nay, mạng báo hiệu số 7 đã hình thành với một cấp STP (Điểm chuyển mạch báo hiệu) tại 3 trung tâm (Hà Nội, Đà Nẵng, Hồ Chí Minh) của 3 khu vực (Bắc, Trung, Nam) và đã phục vụ khá hiệu quả

Về mạng đồng bộ, hiện nay VNPT đã thực hiện xây dựng giai đoạn 1 và giai đoạn 2 với ba đồng hồ chủ PRC tại Hà Nội, Đà Nẵng, TP Hồ Chí Minh và một số đồng hồ thứ cấp SSU Mạng đồng bộ Việt Nam hoạt động theo nguyên tắc chủ tớ có dự phòng, bao gồm 4 cấp, hai loại giao diện chuyển giao tín hiệu đồng bộ chủ yếu là 2 MHz và 2 Mb/s Pha 3 của quá trình phát triển mạng đồng bộ đang được triển khai nhằm nâng cao hơn nữa chất lượng mạng và chất lượng dịch vụ.

Theo đánh giá của các chuyên gia viễn thông, trước sự phát triển nhanh chóng của các mạng dữ liệu (dẫn đầu là mạng Internet với tốc độ tăng 200%/năm) và sự thay đổi

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I Tổng quan về mạng viễn thông và mạng truy nhập.

không ngừng của công nghệ, mạng viễn thông Việt Nam nhất thiết phải có sự thay đổi về công nghệ để theo kịp nhịp độ phát triển và nhu cầu của người sử dụng Xu hướng phát triển mới hiện nay là hội tụ viễn thông - tin học: hội tụ về loại hình thông tin như: thoại, dữ liệu, âm nhạc và hình ảnh; Về ứng dụng như: Mạng riêng ảo-IP (IP-VPN), trung tâm-IP (IP-Center) hay bản tin hợp nhất (Unified Messaging); Về hình thức truy nhập như: Mạng chuyển mạch công cộng (PSTN), đường dây thuê bao số (xDSL), IP, cáp, vô tuyến, vệ tinh; và về thiết bị như: điện thoại, máy tính, máy di động

Việc hội tụ viễn thông – tin học phải được thực hiện dựa trên nguyên tắc tạo ra một mạng có hạ tầng thông tin duy nhất; dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ nhanh chóng, đa dạng, hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động, giữa vô tuyến và hữu tuyến, và tích hợp cộng nghệ viễn thông, tin học Yêu cầu đặt ra là mạng phải có cấu trúc đơn giản, linh hoạt, có tính mở, cung cấp các dịch vụ thoại và truyền số liệu trên cơ sở hạ tầng thông tin thống nhất đáp ứng mục tiêu đa dạng hoá dịch vụ với giá thành thấp, giảm thiểu thời gian đưa dịch vụ mới ra thị trường, giảm chi phí khai thác mạng và dịch vụ đồng thời nâng cao hiệu quả đầu tư và tạo nguồn doanh thu mới ngoài doanh thu ngoài doanh thu từ các dịch vụ truyền thống.

Theo định hướng đến năm 2010 của VNPT, mạng lưới viễn thông Việt Nam sẽ được phát triển theo hướng tích hợp giữa hai mạng thoại và dữ liệu và đưa ra mô hình mạng thế hệ kế tiếp NGN (Next Generation Network), gồm bốn lớp: lớp ứng dụng và dịch vụ, lớp điều khiển, lớp truyền tải và lớp truy nhập

1.1.2 Xu hướng phát triển trên thế giới

Thế giới đang bước vào kỷ nguyên thông tin mới bắt nguồn từ công nghệ, đa phương tiện, những biến động xã hội, toàn cầu hoá trong kinh doanh và giải trí, phát triển ngày càng nhiều khách hàng sử dụng phương tiện điện tử Biểu hiện đầu tiên của xa lộ thông tin là Internet, sự phát triển của nó là minh hoạ sinh động cho những động thái hướng tới xã hội thông tin

Nền tảng cho xã hội thông tin chính là sự phát triển của các dịch vụ viễn thông Mềm dẻo, linh hoạt và gần gũi với người sử dụng là mục tiêu hướng tới của chúng Nhiều loại hình dịch vụ viễn thông mới đã ra đời đáp ứng nhu cầu thông tin ngày càng cao của khách hàng Dịch vụ ngày nay đã có những thay đổi về căn bản so với dịch vụ truyền thống trước đây (chẳng hạn như thoại) Lưu lượng thông tin cuộc gọi là sự hoà trộn của các dịch vụ thoại và phi thoại Lưu lượng phi thoại liên tục gia tăng và biến động rất nhiều Hơn nữa cuộc gọi số liệu diễn ra trong khoảng thời gian tương đối dài so với thoại thông thường (chỉ vài phút) Chính những điều này đã gây một áp lực cho

Ở một góc độ khác, sự ra đời của những dịch vụ mới này đòi hỏi phải có công nghệ thực thi tiên tiến Việc chuyển đổi từ công nghệ tương tự sang công nghệ số đã đem lại sức sống mới cho mạng viễn thông Tuy nhiên, những loại hình dịch vụ trên luôn đòi hỏi nhà khai thác phải đầu tư nghiên cứu những công nghệ viễn thông mới ở cả lĩnh vực mạng và chế tạo thiết bị Cấu hình mạng hợp lí và sử dụng các công nghệ chuyển giao thông tin tiên tiến là thử thách đối với nhà khai thác cũng như sản xuất thiết bị.

Có thể khẳng định giai đoạn hiện nay là giai đoạn chuyển dịch giữa công nghệ thế hệ cũ (chuyển mạch kênh) sang dần công nghệ mới (chuyển mạch gói), điều đó không chỉ diễn ra trong hạ tầng cơ sở thông tin mà còn diễn ra trong các công ty khai thác dịch vụ, trong cách tiếp cận của các nhà khai thác khi cung cấp dịch vụ cho khách hàng.

1.2 Tổng quan về mạng truy nhập1.2.1 Giới thiệu chung

Mạng truy nhập gồm tất cả các thiết bị nằm giữa tổng đài nội hạt và thiết bị đầu cuối khách hàng thực hiện chức năng kết nối thuê bao đến mạng chuyển mạch để cung cấp các dịch vụ tích hợp như thoại, dữ liệu Mạng truy nhập là phần tử quan trọng và lớn nhất của bất kỳ mạng Viễn Thông nào với chi phí xây dựng ít nhất chiếm 50% toàn bộ mạng Chất lượng và hiệu năng của mạng truy nhập ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng cung cấp dịch vụ của toàn bộ mạng Viễn Thông



Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I Tổng quan về mạng viễn thông và mạng truy nhập.

 Mạng có dây có thể là mạng cáp đồng, cáp quang, cáp đồng trục hay mạng cáp lai ghép.

 Mạng không dây bao gồm mạng vô tuyến cố định và mạng di động.

 Nhìn từ khía cạnh công nghệ, mạng truy nhập có một số công nghệ chính như sau: Công nghệ sử dụng ISDN và B-ISDN.

 Công nghệ sử dụng modem băng tần thoại.

 Công nghệ truy xuất T1/E1sử dụng cáp thuê bao nội hạt. Công nghệ sử dụng modem cáp.

 Công nghệ phân phối dịch vụ đa điểm đa kênh (MMDS)  Công nghệ phân phối dịch vụ nội hạt (LMDS).

 Công nghệ sử dụng qua vệ tinh. Công nghệ truy nhập xDSL

Mạng truy nhập ngày nay là một thực thể phức tạp, nó là mạng phối hợp của nhiều môi trường truyền dẫn và công nghệ truy nhập khác nhau để phục vụ cho nhiều loại khách hàng với nhu cầu khác nhau trong một khu vực rộng lớn và không đồng nhất.Môi trường truyền dẫn chính trong mạng truy nhập hiện nay là cáp đồng (Chiếm khoảng 94% toàn bộ môi trường mạng), việc tận dụng cơ sở hạ tầng rất lớn này là rất cần thiết và có lợi mà công nghệ truy nhập đường dây thuê bao số xDSL chính là giải pháp cho vấn đề này Mạng truy nhập quang là mục tiêu hướng tới của mạng truy nhập trong tương lai để cung cấp cho khách hàng các dịch vụ đa dạng với tốc độ và chất lượng cao Ngoài ra, phương thức truy nhập vô tuyến cũng phát triển rất mạnh với hàng trăm triệu thuê bao trên khắp thế giới ở các mạng GSM, CDMA, mạng truy xuất qua vệ tinh…Để tận dụng ưu điểm của phương thức này cùng với cơ sở hạ tầng sẵn có phương thức truy nhập cố định vô tuyến ra đời và đang được phát triển ở cả các vùng đô thị lớn đến các khu vực có địa hình hiểm trở

Ngày nay khi mà cơ cấu dịch vụ thay đổi, yêu cầu của khách hàng không chỉ đơn thuần là các dịch vụ thoại/fax truyền thống mà cả các dịch vụ số tích hợp với yêu cầu băng thông lớn, chất lượng cao đã thúc đẩy các công nghệ và thiết bị truy nhập liên tiếp ra đời với tốc độ chóng mặt Thậm chí nhiều dòng sản phẩm chưa kịp thương mại hoá đã trở nên lỗi thời Hình 1.2 cho chúng ta thấy tiến trình phát triển của các thiết bị truy nhập trong mạng Viễn Thông.

Hình 1.2 Sự ra đời của các dòng thiết bị truy nhập

Dòng thiết bị hỗ trợ dịch vụ băng rộng đầu tiên và được tích hợp phía thuê bao là DLC thế hệ 3 hay NDLC ra đời vào những năm cuối thế kỷ 20 Thiết bị này có nhiều điểm tương đồng với ATM DSLAM do cùng sử dụng một công nghệ và kiến trúc tương tự nhau (Để hiểu thêm về DLC xem phụ lục A) NDLC thể đấu nối và phối hợp hoạt động với nhau tạo thành một mạng ATM diện rộng thống nhất, chuyển mạch gói với

1-2G DLCNăm 1970

V5 DLCGiữa thập kỷ 90

NG DLCCuối thập kỷ 90

Truy nhập IPĐầu thế kỉ 21

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I Tổng quan về mạng viễn thông và mạng truy nhập.

băng thông tương đối lớn cho phép cung cấp các dịch vụ dữ liệu một cách tương đối mềm dẻo (Hình 1.3) Đặc tính của dòng thiết bị này như sau:

 Cung cấp giải pháp truy nhập băng rộng tạm thời qua mạng lõi ATM. Sử dụng công nghệ xDSL để truy nhập dữ liệu tốc độ cao.

 Chuẩn V5.x để giao diện với mạng PSTN.

 Kết nối ATM với mạng đường trục hay qua mạng IP. Hỗ trợ các dịch vụ thoại/fax, ISDN và dữ liệu băng rộng.

Trung kế

Cáp đồngB-RAS

NGN (Để hiểu thêm về NGN xem phụ lục B) Dòng thiết bị này chạy trên nền tảng mạng IP, IP-AN với những đặc điểm sau:

 Băng thông/ Dung lượng hầu như không hạn chế (Trên thực tế hầu như không tắc nghẽn với băng thông trong khoảng 1-10Gbps).

 Truy nhập băng rộng IP.

 Dễ dàng mở rộng và tích hợp với mạng NGN (Trên nền mạng chuyển mạch mềm).

 Cung cấp tất cả các dịch vụ qua một mạng Ip duy nhất mặc dù hệ thống này vẫn hỗ trợ các đầu cuối tương tự truyền thống Thiết bị này phối hợp hoạt động với mạng IP qua media gateway.

 Giá thành tính cho từng thuê bao và chi phí vận hành mạng thấp. Kiến trúc đơn giản (IP over SDH).

Hình 1.4 Thiết bị truy nhập IP cho thế hệ sau

Trong giai đoạn quá độ hiện nay, để việc đầu tư vào mạng truy nhập mang lại hiệu quả về mặt kinh tế và kỹ thuật thì ngoài giải pháp kéo thêm cáp đồng đến khu vực thuê bao còn có cách sử dụng các thiết bị truy nhập, hơn nữa để phù hợp với xu thế tất yếu là tiến từ mạng PSTN lên mạng NGN khi mà mạng nội hạt chưa sẵn sàng hỗ trợ các thiết bị truy nhập IP tiên tiến nhất thì cần phải có dòng thiết bị truy nhập đáp ứng tất cả các yêu cầu sau:

 Hỗ trợ các giao diện PSTN truyền thống, các đầu cuối analog.

 Có khả năng cung cấp các dịch vụ băng rộng và các dịch vụ mới khác.

Máy điện thoại IP

IP hay MPLS

IP hay MPLS switch-router

Chuyển mạch mềmPSTN

Gateway

GATEWAY truy nhậpxDSL

POTS PSTN

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I Tổng quan về mạng viễn thông và mạng truy nhập.

 Hỗ trợ báo hiệu V5.x và có thể kết nối tới các tổng đài nội hạt đang sử dụng (Tức là làm việc như là thiết bị DLC)

 Dễ dàng nâng cấp, tích hợp khi chuyển sang mạng NGN.

 Đảm bảo thời gian triển khai và chi phí phát thiển thuê bao không quá cao. Thiết bị sử dụng cho công nghệ xDSL là một trong những giải pháp hiệu quả

1.2.2 Các công nghệ truy nhập băng rộng

1.2.2.1 Modem cáp

Là thiết bị cho phép truy xuất thông tin tốc độ cao đến các server từ xa như Internet server hay VoD server qua mạng truyền hình cáp (Cáp đồng trục) với tốc độ thay đổi phụ thuộc vào hệ thống modem cáp, kiến trúc mạng cáp đồng trục và lưu lượng trên modem.

Tốc độ theo chiều xuống có thể lên đến 27Mbps, tuy nhiên đây là dung lượng tổng cộng của mọi người chia ra do cấu trúc mạng dạng nhánh, thường thì dung lượng của một thuê bao chỉ từ 1-3Mbps ở chiều lên có thể đạt được 10Mbps nhưng thường là 1-2,5 Mbps

Ưu điểm của modem cáp là tận dụng được mạng truyền hình cáp sẵn có nên giảm chi phí, các linh kiện tần số cao cần thiết cho hoạt động của modem cáp đã trở nên rất rẻ và được bán đại trà Nhưng cũng do làm việc ở tần số cao và có đến 90% cáp đi trong nhà mà các cáp này thường được lắp đặt vội vã, cẩu thả nên dễ gây nhiễu cho tivivà các thiết bị khác, giải pháp ở đây là cần phải đi lại dây ở nhà Hơn nữa do việc sử dụng chung các kênh đường lên nên dễ gây tắc nghẽn.

Các nhà khai thác mạng cáp đồng trục đang tiến hành cải tiến hạ tầng mạng cáp bằng cách đưa thêm mạng cáp quang vào mạng cáp đồng trục thay truyền dẫn tương tự bằng truyền dẫn số được gọi là mạng lai ghép HFC: Mạng HFC cung cấp gần 100 kênh truyền dẫn tốc độ cao (6 MHz) cho mỗi kênh phân phối các luồng video tương tự, số, dữ liệu tới người sử dụng và có thể mở rộng các dịch vụ băng rộng nhờ modem cáp Tuy nhiên do đường truyền HFC là chung nên băng thôngkhả dụng cho mỗi kênh khi có nhiều người sử dụng không cao bằng DSL.

1.2.2.2 Công nghệ truy nhập sử dụng cáp sợi quang

Cáp quang có nhiều ưu điểm mạnh hơn so với cáp đồng như sợi cáp quang cho phép truyền tín hiệu có cự ly xa hơn, khả năng chống nhiễu và xuyên âm tốt, băng tần truyền dẫn rất lớn đảm bảo cho việc cung cấp các dịch vụ băng rộng tới khách hàng… Mạng cáp quang chính là đích cuối cùng của các nhà quản lý mạng Viễn thông để mở rộng các dịch vụ băng hẹp sang các dịch vụ băng rộng Tuy nhiên, việc xây dựng một mạng truy nhập cáp quang đòi hỏi vốn đầu tư ban đầu rất lớn, trong khi mạng cáp đồng nội hạt vẫn chưa sử dụng hết khấu hao Hơn nữa, nhu cầu sử dụng của mỗi thuê bao hiện nay vẫn chưa tận dụng hết khả năng của cáp quang nên sẽ gây lãng phí Giải pháp ở đây là lắp đặt cáp quang tới tận cụm dân cư hay tới các toà nhà, các trụ sở cơ quan lớn rồi từ đây sẽ sử dụng cáp đồng để truyền tín hiệu tới từng thuê bao Việc tồn tại đôi dây cáp đồng ở đoạn cuối này cũng là một trong những yếu tố thúc đẩy xDSL phát triển vì xDSL hoàn toàn có thể cung cấp các giải pháp truy nhập cho các dịch vụ tốc độ cao từ các khối ONU của cấu trúc mạng truy nhập nói trên Như vậy, công nghệ xDSL là giải pháp trung gian hữu hiệu để cung cấp dịch vụ tới khách hàng trước khi có thể quang hoá mạng truy nhập.

1.2.2.3 Công nghệ truy nhập vô tuyến

Công nghệ truy nhập vô tuyến có nhiều loại khác nhau Công nghệ dịch vụ phân phối đa điểm đa kênh MMDS là hỗn hợp của các dịch vụ video và truyền số liệu tốc độ cao (chiều xuống lên tới 54Mbps) Hệ thống này cho phép các nhà cung cấp dịch vụ ở xa không có cơ sở hạ tầng có thể cung cấp các truy nhập hiệu quả tới khách hàng MMDS đang có điều kiện thuận lợi để phát triển do ngày nay thị trường điện thoại không dây và điện thoại di động đang được chú trọng Tuy nhiên, do cường độ tín hiệu rất thất thường và phải thực hiện tầm nhìn thẳng nên vùng phủ sóng bị giới hạn Hơn nữa, MMDS sử dụng hệ thống và công nghệ mới nên cần có thời gian để mạng ổn định Dịch vụ phân phối đa điểm nội hạt LMDS hay hệ thống truyền hình tế bào gần giống hệ thống MMDS, nó hoạt động ở dải tần 27,5GHz -29,5GHz Về mặt lý thuyết, LMDS phủ sóng một vùng với nhiều tế bào nên tránh được tầm nhìn thẳng của MMDS, các tế bào lân cận sử dụng cùng một tần số nhưng phân cực khác nhau, các vùng tối được phủ sóng bằng trạm tiếp vận hay các bộ phản xạ sóng thụ động Với kích thước tế bào nhỏ LMDS

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I Tổng quan về mạng viễn thông và mạng truy nhập.

gây khó khăn trong việc triển khai cho các vùng ngoại ô nhưng với máy phát công suất nhỏ hơn và vùng phủ tế bào nên có thể giữ giá thành đầu tư ở mức thấp Công nghệ truy nhập qua vệ tinh có ưu điểm về tầm phủ sóng rộng, không bị ảnh hưởng bởi khoảng cách cũng như các điều kiện địa lý, tốc độ truyền dẫn cao (có thể lên tới 23Mbps) nhưng độ trễ lan truyền lớn, các dịch vụ thông tin vệ tinh có thể bị máy bay và các vệ tinh thấp hơn che khuất, tuổi thọ của vệ tinh có hạn và được xác định bằng lượng nhiên liệu mà nó mang theo, việc cấp phép và quản lý tần số lại phức tạp Hơn nữa, giá của hệ thống thông tin vệ tinh cao nên công nghệ này vẫn chưa thể được phổ dụng Mạch vòng thuê bao vô tuyến WLL hay thông tin di động nội vùng cũng là một giải pháp được sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới và đang được phát triển tại Việt Nam Công nghệ này được phát triển như một phương thức bổ trợ cho các hệ thống mạng cáp thuê bao, mở rộng mạng điện thoại công cộng Mặc dù khả năng truyền tốc độ cao không bằng so với cáp đồng và chi phí cao hơn nhưng WLL có nhiều ưu điểm trong các trường hợp cần giải quyết nhanh gọn và địa hình phức tạp So với cáp đồng và cáp quang thì hệ thống truy nhập vô tuyến chịu ảnh hưởng của môi trường truyền dẫn khắc nghiệt hơn.

1.2.2.4 Công nghệ xDSL

a Tình hình phát triển của công nghệ truy nhập băng rộng

 Tống số thuê bao băng rộng toàn cầu đạt tới 175 triệu, so với 151 triệu vào năm cuối tháng 12 năm 2004.

 Tổng số thuê bao DSL toàn cầu đạt tới mức 115 triệu, so với 97 triệu vào cuối tháng 12 2004.

 Những kĩ thuật truy nhập băng rộng khác tới 61,4 triệu, so với 54,5 triệu vào cuối tháng 12 năm 2004.

 Tăng trong 6 tháng của năm 2005

• Tổng số thuê bao băng rộng tăng 24,5 triệu.

• Tổng số thuê bao DSL tăng 17,7 triệu.

• Những thuê bao băng rộng khác tăng 6,8 triệu.Trong 12 tháng từ quí 2 2004, thuê bao DSL tăng 51%.

Liên minh Châu Âu là thị trường băng rộng lớn nhất và khu vực DSL lớn nhất thế

 Trong liên minh Châu Âu, DSL hiện diện 81% của tổng số thuê bao truy nhập băng rộng.

 Trong khu vực Mỹ LaTinh và Trung Đông và Châu Phi, DSL chiếm dữ tương ứng 83% và 79,56%.

 Toàn bộ DSL tham gia vào tổng số thị truờng băng rộng là 65,2%.

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I Tổng quan về mạng viễn thông và mạng truy nhập.

Bảng 1.1 Tổng số thuê bao băng rộng và DSL các vùng trên thế giới

Khu vực Tổng số thuê bao Q2 2005

Tổng số thuê bao DSL Q2

Tỷ lệ % của DSL trong toàn bộ băng

Tổng số băng rộng

khác Q2 2005

Tỷ lệ % của những băng rộng khác trong toàn bộ

băng rộngChâu Á

Thái bình dưong

những nước Châu Âu

Mĩ Latinh

Trung Đông và Châu Phi

Bắc Mĩ Nam và Đông Châu Á

57,44%32,06%Toàn bộ

liên minh Châu Âu

Toàn Cầu

Hình 1.5 Tỉ phần băng rộng của các vùng trên thế giới (30-6-2005)

(Với các vùng từ 1-7 tương ứng với các vùng trong bảng 1.1)

Bảng 1.2 Tổng số thuê bao băng rộng của một số quốc gia đứng đầu

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I Tổng quan về mạng viễn thông và mạng truy nhập.

Bảng 1.3 Tỉ lệ thâm nhập băng rộng của một số quốc gia đứng đầu

 Mười lăm Quốc Gia có hơn một triệu thuê bao DSL.

 Trung Quốc là Quốc Gia đạt tới hơn 20 triệu thuê bao DSL.

Hình 1.6 Tỉ phần các vùng sử dụng DSL (Ngày 30-06-2005)(Với các vùng từ 1-7 là các vùng tương ứng với các vùng trong bảng 1.1)

Bảng 1.4 Các quốc gia có số thuê bao DSL lớn hơn 1 triệu

Quốc Gia Thuê bao DSL Q2 2005

Sự thâm nhập đường dây điện thoại Q2 2005

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I Tổng quan về mạng viễn thông và mạng truy nhập.

b Các công nghệ truy nhập xDSL hiện nay

xDSL là một họ công nghệ đường dây thuê bao số gồm nhiều công nghệ có tốc độ, khoảng cách truyền dẫn khác nhau nên được ứng dụng vào các dịch vụ khác nhau Bảng dưới đây sẽ liệt kê các loại công nghệ và tính chất của từng loại.

Theo hướng ứng dụng của các công nghệ thì có thể phân thành 3 nhóm chính như sau :

 Công nghệ HDSL truyền dẫn hai chiều đối xứng gồm HDSL/HDSL2 đã được chuẩn hoá và những phiên bản khác như: SDSL, MDSL, IDSL.

 Công nghệ ADSL truyền dẫn hai chiều không đối xứng gồm ADSL/ADSL Lite (G.Lite) đã được chuẩn hoá và các công nghệ khác như CDSL, Etherloop,

 Công nghệ VDSL cung cấp cả dịch vụ truyền dẫn đối xứng và không đối xứng.

Bảng 1.6 Các công nghệ xDSL

Số đôi dây đồng sử dụng

2 đôi3 đôi

768kb/s đối xứng, 1,544Mb/s hoặc2,048 Mb/s một chiều

7 km3 km

1 đôi

1,5- 8 Mb/s luồng xuống

1,544 Mb/s luồng lên

5km (tốc độ càng cao thì khoảng cách càng ngắn)

1 đôi

26 Mb/s đối xứng13–52 Mb/s luồng xuống

1,5-2,3 Mb/s luồng lên

300 m – 1,5 km

IDSL: (ISDN DSL): Ngay từ đầu những năm 1980, ý tưởng về một đường dây

thuê bao số cho phép truy nhập mạng số đa dịch vụ tích hợp (ISDN) đã hình thành DSL làm việc với tuyến truyền dẫn tốc độ 160 Kb/s tương ứng với lượng tải tin là 144 Kb/s (2B+D) Trong IDSL, một đầu đấu nối tới tổng đài trung tâm bằng một kết cuối đường dây LT (Line Termination), đầu kia nối tới thuê bao bằng thiết bị kết cuối mạng NT (Network Termination) Để cho phép truyền dẫn song công người ta sử dụng kỹ thuật khử tiếng vọng IDSL cung cấp các dịch vụ như: Hội nghị truyền hình, đường dây thuê riêng (leased line), các hoạt động thương mại, truy cập Internet/Intranet.

HDSL/HDSL 2: Cuối những năm 80, nhờ tiến bộ trong xử lý tín hiệu số đã thúc

đẩy sự phát triển của công nghệ đường dây thuê bao số truyền tốc độ dữ liệu cao HDSL (High data rate DSL) Công nghệ này sử dụng 2 đôi dây đồng để cung cấp dịch vụ T1 (1,544 Mb/s), 3 đôi dây để cung cấp dịch vụ E1 (2,048 Mb/s) không cần bộ lặp Sử dụng mã đường truyền 2B1Q tăng tỷ số bit/baud thu phát đối xứng; mỗi đôi dây truyền một nửa dung lượng tốc độ 784 Kb/s nên khoảng cách truyền xa hơn và sử dụng kỹ thuật khử tiếng vọng để phân biệt tín hiệu thu phát Khi nhu cầu truy nhập các dịch vụ đối xứng tốc độ cao tăng lên, kỹ thuật HDSL thế hệ thứ 2 đã ra đời để đáp ứng nhu cầu truyền T1, E1 chỉ trên một đôi dây đồng với một bộ thu phát nên có nhiều ưu điểm : hoạt động ở nhiều tốc độ khác nhau, sử dụng mã đường truyền hiệu quả hơn mã 2B1Q, khoảng cách truyền dẫn xa hơn, chống nhiễu tốt hơn, có khả năng tương thích phổ với các dịch vụ DSL khác Do sử dụng cả tần số thoại nên không cung cấp đồng thời cả dịch vụ thoại nhưng công nghệ này được sử dụng rộng rãi cho các dịch vụ đối xứng trong mạng nội hạt thay thế các đường trung kế T1, E1 mà không cần sử dụng bộ lặp, kết nối các mạng LAN.

SDSL: Công nghệ DSL một đôi dây (Single pair DSL) truyền đối xứng tốc độ 784

Kb/s trên một đôi dây, ghép kênh thoại và số liệu trên cùng một đường dây, sử dụng mã 2B1Q Công nghệ này chưa có các tiêu chuẩn thống nhất nên không được phổ biến cho các dịch vụ tốc độ cao SDSL chỉ được ứng dụng trong việc truy cập trang Web, tải những tệp dữ liệu và thoại đồng thời với tốc độ 128 Kb/s với khoảng cách nhỏ hơn 6,7 Km và tốc độ tối đa là 1024 Kb/s trong khoảng 3,5 Km.

ADSL: Công nghệ DSL không đối xứng (Asymmetric DSL) được phát triển từ đầu

những năm 90 khi xuất hiện các nhu cầu truy nhập Internet tốc độ cao, các dịch vụ trực tuyến, video theo yêu cầu ADSL cung cấp tốc độ truyền dẫn không đối xứng lên tới 8 Mb/s luồng xuống (từ tổng đài trung tâm tới khách hàng) và 16- 640 Kb/s luồng lên (từ phía khách hàng tới tổng đài) nhưng khoảng cách truyền dẫn giảm đi Một ưu điểm nổi bật của ADSL là cho phép khách hàng sử dụng đồng thời một đường dây thoại cho cả 2

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I Tổng quan về mạng viễn thông và mạng truy nhập.

dịch vụ: thoại và số liệu vì ADSL truyền ở miền tần số cao (4400 Hz÷1MHz) nên không ảnh hưởng tới tín hiệu thoại Các bộ lọc được đặt ở hai đầu mạch vòng để tách tín hiệu thoại và số liệu theo mỗi hướng Một dạng ADSL mới gọi là ADSL “lite” hay ADSL không sử dụng bộ lọc đã xuất hiện từ đầu năm 1998 chủ yếu cho ứng dụng truy cập Internet tốc độ cao Kỹ thuật này không đòi hỏi bộ lọc phía thuê bao nên giá thành thiết bị và chi phí lắp đặt giảm đi tuy nhiên tốc độ luồng xuống chỉ còn 1,5 Mb/s Công nghệ này được xem xét kỹ trong chương 3.

VDSL: Công nghệ này sẽ được nói kỉ hơn phần sau.

c Động lực thúc đẩy việc phát triển DSL

Công nghệ DSL được phát triển ngày càng rộng rãi do nó đáp ứng được một số yêu cầu về việc cung cấp dịch vụ hiện tại, đồng thời nó được hỗ trợ bởi sự phát triển của các công nghệ xử lý tín hiệu số.

 Nhu cầu về việc truyền các tín hiệu số như số liệu, Internet tốc độ cao cần dải tần cao hơn dải tần của tín hiệu thoại thông thường, ví dụ:

Bảng 1.7 Các ứng dụng và độ đáp ứng yêu cầu của công nghệ DSL

chiều xuống (kbit/s)

Yêu cầu tốc độ chiều lên (kbit/s)

 Tận dụng mạng cáp đồng hiện có để cung cấp các dịch vụ mới, tốc độ cao. Tích hợp các dịch vụ khác nhau trong cùng một mạng truy nhập.

d Ưu nhược điểm của xDSL

So với cáp quang:  Ưu điểm:

 Nhược điểm:

• Tốc độ thấp hơn cáp quang Cáp quang thích hợp hơn cho việc kéo dài khoảng cách truy nhập tới nhà thuê bao, dùng cho các khu vực được xem là kinh tế như các khu thương mại tập trung nhiều khách hàng (DLC).

• Không ổn định do chịu ảnh hưởng của các nguồn nhiễu bên ngoài, xuyên âm, tiếng vọng thường có trong truyền dẫn cáp đồng.

• Khoảng cách đường truyền hạn chế, phụ thuộc nhiều yếu tố khách quan và ảnh hưởng tới tốc độ, chất lượng tín hiệu.

• So với truyền dẫn và truy nhập vô tuyến:

Mạng vô tuyến triển khai tương đối nhanh và tiết kiệm được chi phí cho mạng ngoại vi, nhưng lại đòi hỏi băng tần vô tuyến, hiện nay đang phải quản lý rất chặt, giá cao và được sử dụng gần hết.

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương II Công nghệ VDSL.

2.1 Giới thiệu công nghệ VDSL

Là một dịch vụ trong họ xDSL VDSL (Very high data rate DSL) cung cấp các đường thuê bao số với tốc độ rất cao Cũng như các dịch vụ khác trong họ xDSL như ADSL, HDSL, SDSL… kĩ thuật VDSL được sử dụng để cung cấp các dịch vụ băng rộng như các kênh tivi, truy nhập dữ liệu với tốc độ rất cao hội nghị qua video, video động, truyền tổ hợp dữ liệu và tín hiệu video trên cùng một đường dây… cho các thuê bao dân cư và kinh doanh trong lúc chưa lắp đặt được mạng cáp quang đến tận nhà thuê bao Hình 2.1 mô tả các khả năng cung cấp dịch vụ của kĩ thuật VDSL.

Kĩ thuật VDSL sử dụng phương thức truyền dẫn giống như ADSL nhưng kĩ thuật VDSL có khả năng cung cấp số liệu với tốc độ rất cao gần gấp 10 lần tốc độ truyền dẫn của ADSL (như hình 2.2) Tốc độ truyền dẫn của VDSL ở luồng xuống đạt tới 52 Mb/s trong chiều dài khoảng 300m, và luồng xuống đạt ở tốc độ thấp 1,5 Mb/s với chiều dài cáp 3,6km Tốc độ luồng lên trong chế độ không đối xứng (là phương thức mà tốc độ truyền dẫn từ phía tổng đài tới thuê bao bằng tốc độ truyền dẫn từ thuê bao tới tổng đài) là 1,6- 2,3 Mb/s Tốc độ luồng trong chế độ đối xứng là 26 Mbps Phương thức truyền dẫn không đối xứng rất phù hợp để cung cấp dịch vụ tốc độ cao từ phía tổng đài tới thuê bao nên rất hay được sử dụng trong kĩ thuật VDSL

Trong VDSL cả hai kênh số liệu đều hoạt động ở tần số cao hơn tần số sử dụng cho thoại và ISDL nên cho phép cung cấp các dịch vụ VDSL bên cạnh các dịch vụ đang tồn tại

Khi cần tăng tốc độ luồng xuống hoặc chế độ đối xứng thì hệ thống VDSL sử dụng kĩ thuật triệt tiếng vọng.

Công nghệ VDSL được ứng dụng trong truy cập dịch vụ băng rộng như dịch vụ Internet tốc độ cao, các chương trình Video theo yêu cầu.

Ngoài việc có khả năng cung cấp tốc độ cao hơn nhiều so với tốc độ truyền dẫn của kĩ thuật ADSL kĩ thuật VDSL còn yêu cầu khoảng động nhỏ hơn kĩ thuật ADSL nên kĩ thuật truyền dẫn của VDSL không phức tạp bằng kĩ thuật truyền dẫn ADSL Mặc dù có nhiều ưu điểm như vậy nhưng kĩ thuật này vẫn chưa được sử dụng rộng rãi đó là vì chưa lựa chọn được cơ chế điều chế, băng tần, phương pháp ghép kênh thích hợp Hơn nữa, một số chipset của modem sử dụng kĩ thuật VDSL vẫn còn đắt nên kĩ thuật này chưa được sử dụng nhiều trong thực tế Tuy nhiên đây là một kĩ thuật hứa hẹn trong một vài năm tiếp theo.

VDSL được sử dụng trong các mạch vòng nội hạt để truyền tín hiệu từ khối mạng quang ONU tới các thuê bao Bảng 2.1 mô tả tốc độ và khoảng cách từ ONU tới thuê bao.

Hình 2.1 Khả năng cung cấp dịch vụ của kĩ thuật VDSLHình 2.2 So sánh công nghệ VDSL với công nghệ ADSL

STMChuyển mạch góiATM

Toàn bộ ATMDịch

Cáp đồng

3 6 9 12 15 18Khoảng cách sợi dùng 0,5mm

ADSLVDSL

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương II Công nghệ VDSL.

2.2 Nhiễu

Cũng như những công nghệ khác trong họ xDSL, VDSL truyền trên đôi dây điện thoại nên chịu tác động của môi trường tạp âm của bản thân mạch vòng dây đồng.Tạp âm làm giảm tỷ số S/N gây khó khăn cho việc xác định chính xác tín hiệu ở đầu thu

Mạch vòng dây đồng có một số nguồn tạp âm sau: 2.2.1 Tạp âm trắng

Nhìn chung có rất nhiều nguồn tạp âm và khi không thể xét riêng từng loại ta có thể coi chúng tạo ra một tín hiệu ngẫu nhiên duy nhất với phân bố công suất đều ở mọi tần số Tín hiệu này được gọi là tạp âm trắng Tạp âm nhiệt gây ra do chuyển động của các electron trong đường dây có thể coi như tạp âm trắng có phân bố Gauusia được gọi là tạp âm trắng Gaussia cộng AWGN Tạp âm này ảnh hưởng độc lập lên từng ký hiệu được truyền hay nói cách khác chúng được cộng với tín hiệu bản tin.

2.2.2 Xuyên âm

Cũng như FDM ADSL, VDSL không có tự can nhiễu đầu gần (self-NEXT) Xu hướng về những kĩ thuật không có self-NEXT, hay ít nhất với giới hạn self-NEXT, đã tiến triển vì việc thực hiện đã có thể thực hiện tăng lên, trong một số trường hợp, thiết kế đơn giản có thể quá đầy đủ

Phạm vi triển khai ngắn của VDSL đặt ra khả năng một vài nhiễu mới Xem xét hai cấu hình triển khai trong hình 2.3 và 2.4.

Hình 2.3 Viễn cảnh nhiễu với VDSL và công nghệ DSL khác trong bộ trộn CO

Trung tâm chuyển

CPEFEXTĐường VDSL

đường xDSL khác

Trung tâm

Đường VDSL

Hình 2.4 Viễn cảnh nhiễu với VDSL và công nghệ DSL khác trong bộ trộn khách hàng

Hình 2.3 đôi khi được gọi là bộ trộn(1) CO Trong hình 2.3, VDSL và một số kĩ thuật xDSL khác cả hai đều được cung cấp từ CO và dùng chung một nhóm kết nối giữa CO và một số tại chổ mà VDSL được lấy ra Những loại khác nhau giữa của NEXT và FEXT mà có thể tồn tại được chỉ ra trong hình 2.3 FEXT giữa hai điểm nút thường không nhân tố vì khoảng cách thường đủ lớn để làm suy giảm tín hiệu nhiễu Tuy nhiên, Những đường đi FEXT khác cũng có thể tồn tại Dù những tín hiệu FEXT này sẽ đáng kể hay không tuỳ thuộc vào các chiều dài của hai kênh cũng như những tần số sử dụng bởi các kênh chiều xuống và chiều lên

Trong cấu hình được chỉ ra trong hình 2.4, tín hiệu VDSL được kết thúc tại một ONU xa và xDSL tại CO Tại một điểm, những đoạn đôi dây xoắn mang những tín hiệu dùng chung một bộ kết nối chung Cấu hình này đôi khi được gọi là bộ trộn(2) CP Chú ý rằng điều đó là không cần thiết cho VTU-R và modem CPE xDSL khác để định vị trong cùng toà nhà, nhưng những đôi dây xoắn mang chúng phải dùng chung một nhóm bộ kết nối cho một số chiều dài gần tương ứng các điểm đầu cuối Hình 2.4 cũng chỉ ra những con đường đáng kể NEXT và FEXT cho cấu hình bộ trộn CP Sự đáng kể của những con đường FEXT tuỳ thuộc vào định vị ONU hay cũng như những tần số sử dụng bởi các kênh truyền Chú ý rằng các điểm nút của mạch VDSL có thể góp phần NEXT hay là FEXT một trong hai đi vào trong các điểm nút của kĩ thuật xDSL khác, tuỳ thuộc vào cấu hình triển khai Tính linh hoạt này tăng thêm luỹ thừa tự do trong mới trong nhiễu phân tích.

Tầm quan trọng phổ biến cùng tồn tại trong ADSL và VDSL Trong cấu hình bộ trộn, ADSL và VDSL cả hai được cung cấp từ CO và dùng chung một nhóm bộ kết nối giữa CO và tại điểm mà VDSL được lấy ra (VDSL phải kết thúc tại điểm này, hay phải được định tuyến trong một nhóm kết nối khác) Để không có NEXT tồn tại giữa những dịch vụ này tại CO, hai điều kiện sau phải được tồn tại:

 Tín hiệu VDSL chiều xuống phải không đè lên tín hiệu chiều lên ADSL (tín hiệu VDSL chiều xuống phaie bắt đầu cao hơn 138 kHz).

 Tín hiệu ADSL chiều xuống phải không đè lên tín hiệu VDSL chiều lên (VDSL chiều lên phải không đè lên 138 kHz tới 1,1 MHz).

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương II Công nghệ VDSL.

 Thêm vào, tín hiệu ADSL chiều xuống có thể một nguyên nhân gây ra mức FEXT trong tín hiệu VDSL chiều xuống trừ khi khoảng cách giữa máy phát ADSL tại CO và bộ nhận VTU-R là nhỏ Tương tự như vậy, FEXT từ VDSL có thể đặt ra một vấn đề tới tín hiệu ADSL.

Để không có NEXT tồn tại giữa ADSL và VDSL trong cấu hình bộ trộn CP, phổ tần số chiều lên và chiều xuống của các kĩ thuật tương ứng phải không đè lên nhau Thêm vào đó, FEXT VDSL trong tín hiệu ADSL chiều xuống phải tìm thấy, và FEXT ADSL có thể xuất hiện trong VDSL tuỳ thuộc vào định vị của ONU Nhờ có chiều dài vòng lặp ngắn được hỗ trợ bởi VDSL, FEXT nhờ vậy thấp hơn NEXT, phải có một ảnh xấu tác động trên ADSL chiều xuống.

Vì cần thiết để loại bỏ NEXT giữa hệ thống ADSL và VDSL và quả thực khả năng FEXT có thể gây ra sự suy giảm quá trình thực hiện, phổ phân phối tới VDSL dốc xuống trên các kênh chiều lên hay chiều xuống ADSL khi ADSL và VDSL cả hai đều có mặt Thêm vào đó, khi giao tiếp với những kĩ thuật khác, cấu hình định vị của VDSL phải được đưa vào trong các trương mục để quyết định những điểm nào ghóp phần NEXT hay FEXT tới những điểm khác

2.2.3 Nhiễu tần số vô tuyến

Máy thu VDSL phải đối phó với vấn đề nhiễu tần số vô tuyến (RFI) Vấn đề RFI

bao gồm lối vào (ingress) và lối ra (egress) Nguyên nhân của RFI egress (nhiễu tần số

vô tuyến lối vào) là trong băng tần của sóng vô tuyến từ những Anten gần với một đôi cáp xoắn đôi mang tín hiệu VDSL Một Anten vô tuyến nghiệp dư là một ví dụ rõ ràng

của một bộ làm nhiễu RFI ingress

Hình 2.5 RFI ingress trong VDSL bởi vì một vị trí máy phát

Nhân tố tác động tới lượng ingress bao gồm công suất đầu ra của các Anten,

khoảng cách giữa các Anten và cáp xoắn đôi, quan hệ giữa hướng và đặc tính bảo vệ

của bộ nhóm kết nối, và cân xứng của bản thân đôi dây xoắn Thường, RFI ingress kích thích mỗi dây trong đôi dây xoắn, vì vậy tạo ra một tín hiệu ingress theo chiều dọc đôi

dây Vì sự cân xứng của đôi dây là không lý tưởng (thường 30 dB đến 35 dB cho các

băng tần cao), một số ingress rò ra trong các tín hiệu khác.

Các tín hiệu RFI ingress thường rất hẹp trong dải thông khi so sánh với tín hiệu VDSL Đặc điểm này là rất có ích, như ingress sẻ chỉ ảnh hưởng tới một phần nhỏ của

băng thông có thể sử dụng.

Vấn đề khác là tín hiệu ingress có thể là rất lớn khi so sánh với tín hiệu VDSL

nhận được Trong trường hợp này, trước của máy thu tương tự phải được thiết kế cẩn thận đến nỗi không bảo hoà Thêm vào đó, một số tác động phải được thực hiện biến

đổi tương tự tới số (ADC) chính xác thích hợp Vấn đề ở đây là một tín hiệu ingress lớn

sẽ trao đổi máy chuyển đổi, vì nó để nó để những bít lỗi của sự chính xác trên tín hiệu không giá trị này thay vì trên tín hiệu thu được VDSL Vì tín hiệu VDSL được lượng tử hoá với sự không chính xác thấp hơn, nhiễu lượng tử, hay sự không chính xác bởi vì quá trình chuyển đổi, tăng lên, sự giảm sút có ảnh hưởng đến tốc độ bít có thể đạt được trên

kênh truyền ADC phải có đủ khả năng để điều khiển tín hiệu ingress cũng như đủ sự

chính xác để lượng tử hoá tương xứng tín hiệu VDSL nhận được

Thậm chí sau lượng tử hoá, xa hơn nữa sự ước lượng RFI có thể cần thiết trong miền số

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương II Công nghệ VDSL.

Để đơn giản hơn thiết kế của ADC, trước của một máy thu VDSL tương tự phải

triển khai mạch để giảm RFI ingress Nhớ rằng thường ingress hiện diện cả hai theo

chiều dọc và sự khác nhau trên một đôi dây xoắn đôi Hình 2.6 chỉ ra một phương pháp

sử dụng tín hiệu ingress theo chiều dọc để giảm tín hiệu ingress kim loại.

m¸y ph¸tVDSL

TÝn hiÖu nhËn®­îc víi lèi vµo

RFI ®­îc gi¶m

-Hình 2.6 Phương pháp giảm igress mà sử dụng một tín hiệu theo chiều dọc

Bộ lọc cố gắng làm cho không cân xứng của đôi dây xoắn thực chất đó là kĩ thuật

bởi việc ingress vươn tới tín hiệu khác Nếu bộ lọc tạo ra sự không cân xứng hoàn hảo,

tín hiệu tổng ở đầu ra có thể bao gồm chỉ có tín hiệu VDSL thu được Hình 2.7 minh hoạ ý tưởng này theo một sơ đồ khối.

VDSL khác

Tín hiệu VDSL theo chiều dọc

H(F)= D(f)L(f)

Tín hiệu thu

với RFI ingress

được giảm

Hình 2.7 Mạch khử RFI ingress

Việc giảm ingress gần chính xác 35 dB có thể đạt được bởi phương pháp này Chú

ý rằng nó tương đương với việc thu được hơn 5-bit chính xác trong ADC.

RFI ingress cũng là một mối quan tâm với VDSL Egress được minh hoạ trong

hình 2.8.

Hình 2.8 Ví dụ RFI egress

Ở đây tín hiệu phát ra từ đôi dây xoắn và có thể làm nhiễu loạn tín hiệu bởi các Anten định vị nếu những tín hiệu thu được này chông chéo lên phổ VDSL Để chống vấn đề này, công suất truyền dẫn VDSL trong miền tần số được dự trữ trong vô tuyến hay các dịch vụ sóng vô tuyến, phải được hạ thấp Thường, việc giảm 20 dB trong những khu vực này sẽ thích hợp để nhẹ những vấn đề từ egress RFI VDSL.

2.2.4 Sóng vô tuyến băng rộng điều biên

Sóng vô tuyến băng rộng thường sử dụng cho truyền sóng vô tuyến quảng bá qua khoảng cách dài Tín hiệu được truyền thường bao gồm diễn văn và nhạc Nhiều trạm

Bưu điện trung tâm

VTU-RĐường VDSL

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương II Công nghệ VDSL.

vô tuyến AM có thể cùng một lúc hoạt động trong thành phố và ảnh hưởng lên đường dây điện thoại AM băng rộng cho phép truyền với độ rộng tần số trong khoảng 0,1-2,0 MHz Tín hiệu vô tuyến AM có thể là cao hơn 20dB hoặc hơn nữa so với tín hiệu HAM, nhưng chúng ta cần nhớ rằng cáp cân bằng thường là tốt hơn ở tần số thấp (giảm từ 10 đến 15dB) Đồng thời, khoảng cách từ cột anten AM cho tới đường dây thoại thường là 1 km chí ít cũng lớn hơn 10mét, và năng lượng trải rộng gấp 4 lần dải thông (giảm 6 dB) Do vậy, tín hiệu vô tuyến AM có nhiễu PSD khoảng từ -80dBm/Hz đến -120 dBm/Hz Máy phát có thể sử dụng công suất rất cao lên đến 50 KW và có thể phát tới công suất lớn nhất vào buổi tối.

Trong đặc điểm VDSL AM băng rộng được làm mô hình với một máy phát AM với một bộ điều chế chỉ số 80% Điều này có nghĩa rằng sóng mang không được khử nhiễu hoàn toàn Tín hiệu thông tin được mô hình với giới hạn băng tần nhiễu Gauusian chừng 5 KHz Vì vậy, tín hiệu sóng vô tuyến được phát sử dụng một độ rộng băng chừng 10 KHz

Loại máy phát RF mạnh mẽ loại này có thể gây ra RFI rất lớn tại miền đóng, nhưng tại một khoảng cách lớn thích hợp RFI sẽ đủ nhỏ để được điều khiển bởi các phương pháp thích hợp.

2.2.5 Sự thâm nhập của nhiễu radio amateur

Truyền dẫn vô tuyến amateur trong các băng được chỉ ra trong bảng 2.2.

Bảng 2.2 Các băng tần radio amateur

Các băng khai thác HAM (MHz)

Các băng này chồng lên băng truyền dẫn của VDSL nhưng tránh các băng truyền dẫn của các DSLs khác Do đó, giao thoa vô tuyến HAM là vấn đề lớn đối với VDSL.

Nhà khai thác HAM có thể sử dụng công suất 1,5 KW, nhưng sử dụng công suất

dây điện thoại Bộ phát 400W ở khoảng cách 20 mét (30 ft) có thể gây ra điện áp cảm ứng chung theo chiều dọc khoảng 11 vôn trên đường dây điện thoại Với độ cân bằng là 33 dB, điện áp kim loại tương ứng là 300 mV, là 0dBm công suất trên đường dây Z0 = 100Ω Các nhà khai thác HAM sử dụng băng tần số 2,5kHz liên tục với âm thanh (thoại) hoặc tín hiệu số (mã Morse, FSK), dẫn tới nhiễu PSD xấp xỉ -34 dBm/Hz Trên thực tế, các nhà khai thác HAM truyền ở các mức thấp hơn hoặc có thể cách xa hơn 10m khi truyền các mức cao hơn Tuy nhiên điều này dẫn đến nhiễu PSDs trong khoảng từ -35 dBm/Hz đến -60 dBm/Hz Hơn nữa, các mức điện áp cao như vậy có thể làm bão hoà các thiết bị điện từ analog đầu vào.

Các nhà khai thác HAM chuyển tần số sóng mang vài phút một lần và tín hiệu truyền là 0 (điều chế SSB) khi không có tín hiệu Vì thế, bộ thu có thể không có khả năng dự đoán được sự xuất hiện của HAM vào.

May mắn thay, tín hiệu vô tuyến HAM là băng hẹp và vì thế các phương pháp truyền dẫn cố gắng đánh dấu các băng tần hẹp và ít của các nhiễu này, thực chất là để tránh nhiễu hơn là cố gắng truyền qua nó Một số bộ thu có các bộ lọc để loại bỏ hiệu ứng này.

2.2.6 Nhiễu xung

Nhiễu xung là xuyên âm không ổn định từ các trường điện từ tạm thời gần đường dây điện thoại Ví dụ về bộ phát xung là rất đa dạng như mở của tủ lạnh (mô tơ chạy/tắt), điện áp điều khiển thang máy (các đường dây điện thoại trong các toà nhà thường chạy theo đường giếng thang máy), và rung chuông của các máy điện thoại trong cùng bó cáp Mỗi hiệu ứng này là tạm thời và gây ra nhiễu xâm nhập vào các đường dây điện thoại qua cùng một cơ chế cơ bản như nhiễu RF, nhưng thường ở tần số thấp hơn nhiều.

Điện áp cảm ứng kim loại thường là vài mV, nhưng cũng có thể cao tới 100 mV Các điện áp như vậy dường như là nhỏ, nhưng sự suy giảm lớn ở tần số cao trên đôi dây xoắn có nghĩa là ở thiết bị thu xung có thể là rất lớn so với mức tín hiệu DSL nhận được Các điện áp ở chế độ này phổ biến gây bởi xung có thể gấp 10 lần về biên độ Các xung thông thường kéo dài từ hàng chục đến hàng trăm lần micro giây nhưng cũng có thể kéo dài tới 3 ms.

2.3 Đặc tính của kĩ thuật VDSL

Tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) là tỉ số năng lượng của tín hiệu mang thông tin ở máy thu so với năng lượng của nhiễu nhận được Về bản chất SNR mô tả chất lượng của kênh truyền dẫn Trong miền tần số, SNR được tính bằng cách chia mật độ phổ năng lượng (PSD) của tín hiệu mang tin ở máy thu cho mật độ phổ năng lượng ở máy

-60 dBm/Hz

1 km Tín hiệu thu được

H(f) 2

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương II Công nghệ VDSL.

phát Vì suy hao và nhiễu luôn biến đổi theo tần số nên tỉ số SNR là một hàm theo tần số.

Hình 2.9 Đáp ứng tần số của một tín hiệu chứa nhiễu AWGN

Cùng với xác suất dò tín hiệu sai nhầm và dải thông của kênh truyền, SNR xác định vận tốc lớn nhất mà thông tin có thể được truyền qua kênh truyền Hình 2.9 minh hoạ trường hợp đưa tín hiệu với mật độ phổ công suất phát phẳng -60 dBm/Hz vào đường dây cáp cân bằng cỡ dây 24 dài 1km Nhiễu tác động chỉ gồm nhiễu Gauss trắng cộng (AWGN) với mức –140dBm/Hz ở đầu thu Hình 2.10 là SNR nhận được.

Hình 2.10 SNR của tín hiệu và hệ thống

Như phân tích ở trên, nhiều loại nhiễu trên đường dây xoắn đôi như nhiễu xung chẳng hạn là không thể lường trước được và lại biến đổi theo thời gian Khi đó, tỷ số SNR cũng biến đổi theo thời gian Để tránh được nhiễu tăng ngoài ý muốn làm cho tỷ số SNR suy giảm, hầu hết các hệ thống đều không hoạt động ở tốc độ tối đa mà kênh truyền cho phép Thay vào đó hệ thống hoạt động đều chưa dự phòng nhiễu (noise margin) Như vậy, việc sử dụng dự phòng đã dự phòng cho hệ thống tránh sai lầm do nhiễu tăng lên không lường trước được Yêu cầu cho các hệ thống VDSL được các công ty điện thoại thiết lập qua thực tế trong các nhóm tiêu chuẩn ANSI T1E1.4 ở Hoa Kỳ và ETSI TM6 ở Châu Âu Mặc dù T1E1.4 và TM16 là các nhóm tiêu chuẩn độc lập với các

8070605040302010 0

0 2 4 6 8 10 12Tần số (MHz)