Có thể giảm ảnh hưởng ISI tới OFDM bằng cách thêm vào khoảng bảo vệ ở trước của mỗi symbol. Khoảng bảo vệ này là bản sao tuần hoàn theo chu kỳ, làm mở rộng chiều dài của dạng sóng symbol. Symbol của OFDM chưa có bổ sung khoảng bảo vệ, có chiều dài bằng kích thước IFFT (được sử dụng tạo tín hiệu) có một số
Chương 3: Đặc tính kênh truyền trong OFDM
nguyên lần các chu kỳ. Việc đưa vào các bản sao của symbol nối đuôi nhau tạo thành một tín hiệu liên tục, khơng có sự gián đoạn ở chỗ nối. Như vậy việc sao chép đầu cuối của symbol và đặt nó vào phần đầu vào tạo ra một khoảng thời gian dài hơn.
3.4 Giới hạn băng thông của OFDM
Trong miền thời gian, OFDM là tương đương với tổng các sóng mang hình sine điều chế. Mỗi symbol nằm trong thời gian xác định với hàm cửa sổ hình chữ nhật. Cửa sổ này xác định biên của mỗi symbol OFDM và xác định đáp tuyến được tạo ra. Thời gian truyền OFDM khi dùng khóa dịch pha PSK, biên độ tải phụ là cố định và pha thay đổi từ symbol này sang symbol khác để truyền dữ liệu. Pha tải phụ thì khơng đổi đối với tồn bộ symbol, dẫn đến nhảy bậc pha giữa các symbol. Những thay đổi đột biến giữa các symbol dẫn đến sự mở rộng trong miền tần số.
Hình 3.7: Phổ của tín hiệu OFDM gồm 52 tải phụ khơng có hạn chế băng thông 3.4.1 Lọc băng thông
Lọc băng thông được sử dụng khi tín hiệu được biến đổi từ miền tần số thành dạng sóng tương tự và ngược lại để ngăn ngừa sự chồng phổ (aliasing). Trong
OFDM, lọc băng thông để loại bỏ hiệu quả một số búp sóng trên OFDM. Giá trị loại bỏ búp sóng bên phụ thuộc vào dạng bộ lọc được sử dụng. Nhìn chung bộ lọc số cung cấp độ linh hoạt, độ chính xác và tỉ lệ cắt (cut of rate) lớn hơn nhiều lọc tương tự, do đó chúng hữu ích trong việc hạn chế băng thơng của tín hiệu OFDM.
Đáp tuyến tần số OFDM khơng lọc. Tín hiệu OFDM được lọc băng thơng. Các tín hiệu này được lọc bằng đáp tuyến xung hữu hạn FIR được phát triển khi dùng phương pháp cửa sổ (Window). Do số tải phụ được dùng trong các hình là nhỏ có thể thấy roll off của bộ lọc FIR. Trong thực tế, loại bỏ tất cả các búp sóng bên, nhưng tính tốn bộ lọc phức tạp và giá thành cao và nó làm giảm tỉ số tín hiệu trên nhiễu hiệu dụng SNR của kênh OFDM. Bộ lọc cũng ảnh hưởng đến một phần năng lượng của các tải phụ phía bên ngồi, làm méo dạng tín hiệu, và gây can nhiễu giữa các sóng mang ICI. Bộ lọc có dạng dốc đứng cho phép tách biệt các khối OFDM để đặt chúng rất gần nhau trong miền tần số cải thiện hiệu quả phổ, tuy nhiên nó cũng làm giảm tỉ số SNR hiệu dụng.
3.4.2 Ảnh hưởng của lọc băng thông tới chỉ tiêu kỹ thuật OFDM
Trong thời gian symbol OFDM có dạng hình chữ nhật, tương ứng với suy giảm dạng sine trong miền tần số. Nếu dùng bộ lọc băng thơng đến tín hiệu OFDM thì tín hiệu sẽ có dạng hình chữ nhật cả trong miền tần số, làm cho dạng sóng trong miền thời gian có suy giảm dạng sine giữa các symbol. Điều này cho ISI làm giảm chỉ tiêu kỹ thuật. Có thể loại bỏ ISI do việc lọc gây ra bằng cách dùng khoảng bảo vệ có độ dài. Bằng việc chọn offset thời gian để đồng bộ giữa các khoảng bảo vệ, do vậy hầu hết năng lượng ISI bị loại bỏ.
CHƯƠNG 4
4.1 Giới thiệu tổng quan kỹ thuật xDSL
Mạng viễn thông phổ biến trên thế giới và nước ta là hiện nay là mạng số liên kết (IDN-Integrated Digital Network). Mạng IDN là mạng viễn thông truyền dẫn số, liên kết các tổng đài số và cung cấp cho khách hàng các đường dẫn thuê bao tương tự. Trong xu hướng số hoá mạng viễn thơng trên tồn thế giới, mạng liên kết số đa dịch vụ ISDN (Intergrated Services Digital Network) và đường dây thuê bao số DSL (Digital Subcriber Line) đã đáp ứng được nhiệm vụ số hố mạng viễn thơng đến tận phía khách hàng. Có thể nói rằng ISDN là dịch vụ DSL đầu tiên cung cấp cho khu dân cư giao diện tốc độ cơ sở BRI (Basic Rate Interface) 144 Kbit/s, được cấu thành từ hai kênh B 64 Kbit/s và một kênh D 16 Kbit/s.
Ngày nay, đi đôi với mạng ISDN một cơng nghệ mới có nhiều triển vọng với tên gọi chung là xDSL, trong đó x biểu thị cho các kỹ thuật khác nhau. Mục đích của các kỹ thuật này là cung cấp cho khách hàng các loại hình dịch vụ chất lượng cao và băng tần rộng.
Phân biệt các kỹ thuật này dựa vào tốc độ hoặc chế độ truyền dẫn. Kỹ thuật này có thể cung cấp nhiều dịch vụ đặc thù truyền không đối xứng qua modem, điển hình loại này là ADSL và VDSL và truyền đối xứng có tốc độ truyền 2 hướng như nhau như HDSL và SDSL. Riêng với kỹ thuật VDSL (Very High-speed DSL) có thể truyền cả đối xứng và không đối xứng với tốc độ rất cao.
Các đặc trưng chính họ cơng nghệ xDSL hiện tại được mô tả trong bảng 4.1
Bảng 4.1: Các đặc trưng của họ công nghệ xDSL
Kỹ thuật Ý nghĩa Tốc độ dữ liệu Mode Ghi chú
HDSL High data rate DSL 2048 Mbit/s 1544 Mbit/s
Đối xứng Đối xứng
Sử dụng 1-3 đôi sợi Sử dụng 2 đôi sợi SDSL Single line DSL 768 Kbit/s Đối xứng Sử dụng 1 đôi sợi ADSL Asymmetric DSL 1.5-8 Mbit/s
16-640 Kbit/s
Down Up
Chương 4: Đường truyền ADSL
CDSL Consumer DSL Lên tới 1 Mbit/s 16640 Kbit/s
Down Up
Sử dụng 1 đôi sợi ISDL ISDN DSL ISDN BRI
(2B+D)
Đối xứng Sử dụng 1 đôi sợi
VDSL Very high data rate DSL 13-55 Mbit/s 1.5-6 Mbit/s 13-55 Mbit/s Down Up Đối xứng Sử dụng 1 đôi sợi
HDSL thường sử dụng 1-3 đôi sợi. Ví dụ để truyền tốc độ 2.048 Mbit/s ở khoảng cách 4.5Km cần dùng 3 đơi sợi cịn để truyền tốc độ 1.544 Mbit/s cũng với khoảng cách này chỉ cần dùng 2 đôi sợi.
SDSL nếu nói cơng nghệ xDSL có ưu điểm tận dụng các đường thuê bao cáp đồng thì có lẽ đây là kỹ thuật tốt hơn do chỉ dùng 1 đôi sợi như sử dụng cho điện thoại tương tự. Kỹ thuật SDSL truyền với tốc độ 768 Kbit/s được khoảng cách 4 Km.
ADSL truyền tin bất đối xứng rất nhiều các dịch vụ băng rộng khoảng cách đạt được là 5.5 Km.
CDSL gần giống ADSL có tốc độ và khoảng cách truyền vừa phải, công nghệ này có ưu điểm là khơng cần bộ chia tại phía khách hàng
IDSL mang 2B+D kênh thông tin của ISDN BRI chủ yếu chỉ truyền ở tốc độ 144 Kbit/s.
VDSL là kỹ thuật mới nhất, có tốc độ cao nhất nhưng khoảng cách truyền ngắn
từ 0.3 Km đến 1.5 Km trên 2 đôi dây với tốc độ có thể lên tới 52 Mbit/s.
Nói chung kỹ thuật xDSL là kỹ thuật truyền dẫn cáp đồng, nó giải quyết những vấn đề tắc nghẽn giữa những nhà cung cấp dịch vụ mạng và những khách hàng sử dụng những dịch vụ mạng đó.
Kỹ thuật xDSL đạt được những tốc độ băng rộng trên môi trường mạng phổ biến nhất trên thế giới là đường dây cáp điện thoại thông thường.
Kỹ thuật xDSL đưa ra những cải tiến đột phá về tốc độ (lên tới hơn 7Mbit/s) và nó đã được so sánh với những phương pháp truy nhập mạng khác, mặt mạnh thực sự của những dịch vụ dựa trên xDSL là những thuận lợi như:
♦ Những yêu cầu ứng dụng đa phương tiện của các khách hàng sử dụng mạng.
♦ Hiệu suất và độ tin cậy.
♦ Tính kinh kế.
Kỹ thuật này có các khả năng:
♦ Cung cấp những dịch vụ mới được cải tiến có giá trị cao đối với người sử dụng mạng.
♦ Cung cấp nhiều dịch vụ với những tốc độ truy nhập và chi phí khác nhau.
♦ Cung cấp và quản lý những ứng dụng thương mại quan trọng một cách đáng tin cậy.
Một trong số những lợi ích quan trọng nhất của kỹ thuật xDSL là cho phép mạng của nhà cung cấp dịch vụ NPS (Network Provider Services) và người sử dụng dịch vụ tận dụng một số đặc tính của cấu trúc cơ sở hạ tầng hiện nay như những giao thức lớp 2, 3 giống như Frame Relay, ATM, IP và độ tin cậy những dịch vụ mạng. xDSL có thể triển khai những dịch vụ được dựa trên các gói tin hoặc tế bào giống như Frame Relay, IP hoặc ATM hay trên những dịch vụ kênh đồng bộ bit.
Do có những thay đổi nhanh trong môi trường mạng, chiến lược đối với sự phát triển dịch vụ được dựa trên xDSL là xây dựng tính mềm dẻo đủ mức cần thiết để hỗ trợ cho các ứng dụng. Tính mềm dẻo thể hiện ở đây là:
♦ Khả năng để hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ
♦ Khả năng mở rộng để phát triển từ một vài thuê bao tới hàng ngàn thuê bao.
♦ Khả năng quản lý tin cậy mạng điểm - điểm trong việc hỗ trợ những ứng dụng quan trọng.
Chương 4: Đường truyền ADSL
Qua những kết quả nghiên cứu, các nhà cung cấp dịch vụ thừa nhận rằng kỹ thuật xDSL không phải là thế hệ tương lai của mạng truy nhập mà chỉ là giải pháp hiện tại của truy nhập mạng.
xDSL được chia ra làm nhiều loại kỹ thuật như HDSL, SDSL, ADSL và VDSL với mỗi loại kỹ thuật đó lại có những tốc độ dữ liệu, băng tần hoạt động và những dụng khác nhau.
4.2 Kỹ thuật ADSL 4.2.1 ADSL là gì? 4.2.1 ADSL là gì?
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) là đường dây thuê bao số bất đối xứng, kỹ thuật truyền được sử dụng trên đường dây từ modem của thuê bao tới nhà cung cấp dịch vụ. ADSL cung cấp đường truyền tốc độ 6 Mbit/s- 8 Mbit/s tới thuê bao và 640 kbit/s-1Mbit/s theo hướng ngược lại.
Modem ADSL được sản xuất có khả năng cung cấp tốc độ dữ liệu theo cả tiêu chuẩn Mỹ và Châu Âu, có thể thay đổi tốc độ và dung lượng đường truyền. Tốc độ đơn vị mà ADSL có thể cung cấp là 1,5 hoặc 2 Mbit/s trên một kênh từ tổng đài tới thuê bao và 16 kbit/s trên một kênh 2 hướng. Modem ADSL tương thích với truyền dẫn ATM, giao thức IP bằng việc thay đổi tốc độ truyền và phù hợp với các mào đầu của ATM cũng như IP.
Hình 4.1: Tốc độ Upstream và Downstream của ADSL
Hiểu một cách đơn giản nhất, ADSL là sự thay thế với tốc độ cao cho thiết bị modem hoặc ISDN giúp truy nhập Internet với tốc độ cao và nhanh hơn.
PC ADSL mode m Server provider Internet 640K 8000K
ADSL có khả năng cung cấp truyền kênh thoại tương tự (POTS) và các dịch vụ băng rộng khác. Ðối với dịch vụ thoại tương tự, một bộ chia đặc biệt sẽ mang kênh tương tự 4 kHz từ tổng đài tới thuê bao trên băng tần số của đường truyền ADSL. Với các dịch vụ như quảng bá, dịch vụ băng rộng số (Video hoặc truy nhập Internet) hoặc quản lí mạng sẽ được truy nhập từ ngoài tổng đài trung tâm (CO) hoặc nội hạt (LE), để giải quyết vấn đề nghẽn chuyển mạch và trung kế. Một nút truy nhập ADSL nằm trong CO (hoặc LE) phục vụ cho một số đường ADSL. Nút này thường được gọi là khối truy nhập DSL (DSLAM). Mặc dù một DSLAM (DSL Access Mutiplexor) có thể cung cấp khả năng truy nhập dịch vụ cho nhiều đường ADSL nhưng một kiến trúc đầy đủ của DSLAM phức tạp hơn rất nhiều.
Asymmetric: Tốc độ truyền không giống nhau ở hai chiều. Tốc độ của chiều xuống (từ mạng tới thuê bao) có thể nhanh gấp hơn 10 lần so với tốc độ của chiều lên (từ thuê bao tới mạng). Điều này phù hợp một cách tuyệt vời cho việc khai thác dịch vụ internet khi mà chỉ cần nhấn chuột (tương ứng với lưu lượng nhỏ thông tin mà thuê bao gửi đi ) là có thể nhận được một lưu lượng lớn dữ liệu tải về từ internet.
Digital: Các modem ADSL hoạt động ở mức bit (0 và 1) và dùng để chuyển thơng tin số hố giữa các thiết bị số như các máy tính PC. Chính ở khía cạnh này thì ADSL khơng có gì khác với các Modem thơng thường.
Subscriber Line: ADSL tự nó chỉ hoạt động trên đường dây thuê bao bình thường nối tới tổng đài nội hạt. Đường dây thuê bao này vẫn có thể được tiếp tục sử dụng cho các cuộc gọi đi hoặc nghe điện thoại cùng một thời điểm thông qua thiết bị gọi là ‘splitters’ có chức năng tách thoại và dữ liệu trên đường dây.
Mạch ADSL tạo nên 3 kênh thông tin trên đôi dây thuê bao:
• Một kênh tốc độ cao từ tổng đài tới th bao.
• Một kênh tốc độ trung bình 2 chiều (phụ thuộc vào cấu trúc của ADSL).
Chương 4: Đường truyền ADSL
Tốc độ đơn vị mà ADSL có thể cung cấp là 1,5 hoặc 2 Mbit/s trên một kênh từ tổng đài đến thuê bao và 16 Kbit/s trên một kênh hai hướng. Modem ADSL tương thích với truyền dẫn ATM, giao thức IP, bằng việc thay đổi tốc độ truyền và phù hợp với các mào đầu của ATM cũng như IP. Bảng 4.2 đưa ra khoảng cách tối đa cho phép mà vẫn đảm bảo chất lượng truyền dẫn ở một số tốc độ nhất định.
Bảng 4.2 Khoảng cách tối đa cho phép của ADSL
ADSL xác lập cách thức dữ liệu được truyền giữa thuê bao (nhà riêng hoặc công sở) và tổng đài thoại nội hạt trên chính đường dây điện thoại bình thường. Chúng ta vẫn thường gọi đường dây này là ‘local loop’.
Thực chất của ứng dụng ADSL không phải ở việc truyền dữ liệu đi/đến tổng đài điện thoại nội hạt mà là tạo khả năng truy nhập internet với tốc độ cao. Như vậy, vấn đề nằm ở việc xác lập kết nối dữ liệu tới nhà cung cấp dịch vụ internet.
Mặc dù chúng ta cho rằng ADSL được sử dụng để truyền dữ liệu bằng các giao thức internet, nhưng trên thực tế việc thực hiện điều đó như thế nào lại không phải là đặc trưng kỹ thuật của ADSL.
Hiện nay, phần lớn người ta ứng dụng ADSL cho truy nhập internet tốc độ cao và sử dụng các dịch vụ trên internet một cách nhanh hơn.
4.2.2 Cơ chế hoạt động và dải tần của ADSL 4.2.2.1 Cơ chế hoạt động 4.2.2.1 Cơ chế hoạt động
Tốc độ (Mbps) Loại dây Kích thước dây (mm) Khoảng cách truyền (m) 1,5 – 2,0 24 AWG 0,5 5500 1,5 – 2,0 26 AWG 0,4 4600 6,1 24 AWG 0,5 3700 6,1 26 AWG 0,4 2700
ADSL tìm cách khai thác phần băng thơng tương tự cịn chưa được sử dụng trên đường dây nối từ thuê bao tới tổng đài nội hạt. Đường dây này được thiết kế để truyền tải nội hạt. Đường dây này được thiết kế để truyền tải dải phổ tần số (frequency spectrum) chiếm bởi cuộc thoại bình thường. Tuy nhiên, nó cũng có thể truyền tải các tần số cao hơn dải phổ tương đối hạn chế dành cho thoại. Đó là dải phổ mà ADSL sử dụng.
Hình 4.2 Thoại cơ bản sử dụng dải tần số từ 300 Hz tới 3,400 Hz.
Bây giờ chúng ta sẽ xem xét, thoại và dữ liệu ADSL chia sẻ cùng một đường dây thuê bao ra sao. Trên thực tế, các splitter được sử dụng để đảm bảo dữ liệu và thoại không xâm phạm lẫn nhau trên đường truyền.
Các tần số mà mạch vịng có thể truyền tải, hay nói cách khác là khối lượng dữ liệu có thể truyền tải, sẽ phụ thuộc vào các nhân tố sau:
Ø Khoảng cách từ tổng đài nội hạt.
Ø Kiểu và độ dài đường dây.
Ø Kiểu và số lượng các mối nối trên đường dây.
Ø Mật độ các đường dây chuyển tải ADSL, ISDN và các tín hiệu phi thoại khác.
Ø Mật độ các đường dây chuyển tải tín hiệu radio.
4.2.2.2 Dải phổ tần của ADSL
ADSL chia dải tần của một cáp cặp xoắn (1Mhz) thành ba băng tần, như trong hình 4.3 dưới đây. Băng tần đầu tiên, bình thường ở khoảng 0 và 25 Khz, được sử dụng cho dịch vụ thoại thông thường (được biết đến như dịch vụ thoại cũ). Dịch vụ
Chương 4: Đường truyền ADSL
này chỉ sử dụng 4 Khz của kênh dữ liệu này. Băng tần thứ hai, nằm giữa 25 và 200