4 Truyền dẫn đôi dây xoắn
4.2Mạng điện thoại và Đặc tính Mạch vòng
các mạch vòng ngắn lại. Các mạch vòng tương đối ngắn được phục vụ bởi DLC là lý tưởng để sử dụng với BRI, HDSL và ADSL. Do truyền dẫn DSL chỉ hoạt động trên tuyến dây đồng liên tục, thiết bị đầu cuối DLC ở xa phải được trang bị cùng kiểu đơn vị kênh DSL. Thêm nữa, DLC phải có độ rộng băng tần đủ lớn trên tuyến dẫn tới CO (một giới hạn quan trọng đối với DLC sử dụng dây đồng). Bên ngồi nước Mỹ, DLC ít được sử dụng cho mãi tới những năm 1999 khi DLC đã bắt đầu phát triển mạnh mẽ. Hình 3.1 cho thấy thiết kế cơ sở hạ tầng mạch vịng (loop plant) điển hình của Mỹ. Con số về đường dây đại diện cho số đơi dây có mặt. Con số đường dây nằm trong khoảng từ 1,2 đến 4 lần số hộ gia đình trong vùng phục vụ.
4.2.3 Cáp phối - Distribution Plant
Các cáp phối (được gọi là vùng D) gồm 25 đến 1000 đôi. Đối với các khu vực doanh nghiệp nhỏ và cư dân, các cáp phối dẫn tới dây treo để phục vụ mỗi khách hàng. Cáp phối nối các dây treo qua một hộp dây (được gọi là cổng phối) phục vụ 4 đến 6 hộ gia đình. Các dây treo điển hình gồm 2 hoặc 3 đôi dây 22 AWG, mặc dù số lượng có thể lớn hơn ở một số vùng. Nhiều dây được lắp đặt trước năm 1992 không được xoắn ("dây dẹt"). ở Mỹ, dây treo nối tới dây trong nhà qua thiết bị giao tiếp mạng (NID). NID gồm một bộ bảo vệ quá áp và cổng truy cập đo thử làm chức năng của điểm ranh giới giữa mạng của công ty điện thoại và nhà khách hàng. Khoảng 50%dân cư Mỹ có NID; điển hình NID được đặt bên ngồi nhà khách hàng. Đối với nhiều nước khác, điểm ranh giới nằm bên trong nhà khách hàng ở phía thiết bị đầu cuối mạng NTE; NTE có thể là bộ thu phát DSL tại đầu cuối đường dây ở phía khách hàng. Dây trong nhà thường là hai dây xoắn 24 AWG, mặc dù rất nhiều cách đi dây có thể thấy ở nhà khách hàng trong thực tế. Các cáp cấp và cáp phối được bó trong các bó dây (binder group) gồm 25, 50 hoặc 100 đơi. Các đơi dây trong một bó dây duy trì tình trạng kề cận nhau trong một độ dài cáp.nào đó. Kết quả là xun âm của các đơi dây bên trong một bó dây lớn hơn một chút xun âm giữa các đơi dây trong các bó dây khác nhau. Bất chấp tính phức tạp trong quản lý, các công ty điện thoại đôi khi phải cách ly các dịch vụ nhất định (chẳng hạn như đường T1) vào các nhóm dây riêng biệt.
Các cáp nối tới CO có thể có tới 10.000 đơi dây. Khi ta đi dọc đường cáp từ CO tới khách hàng ta sẽ thấy các cáp rẽ nhánh. Kết quả là ít đường thuê bao hơn có thể truy cập tại những điểm gần phía khách hàng. Số đôi dây /cáp liên tục càng nhỏ đi tại các điểm nối kế tiếp tiến về phía khách hàng. Con số đơi dây cáp cấp và cáp phối được định cỡ để đáp ứng dự báo đòi hỏi dịch vụ cho 20 năm kể từ ngày xây dựng. Gần đây, việc thiết kế cáp dựa trên tuổi thọ dung lượng dịch vụ ngắn hơn. Ngoài ra, nhu cầu về hơn 1 đường thuê báo trên 1 hộ gia đình tằng ngồi dự kiến. Kết quả là cần phải bảo trì các đơi dây. Điều này được cổ vũ bởi khả năng của ADSL cho phép truyền POTS và dữ liệu trên một đôi dây, và các hệ thống đường dây chính bổ sung số (DAML) dùng để truyền tải hai hoặc nhiều kênh POTS qua một đơi dây.
4.2.4 Đường kính dây
Phần lớn cơ sở hạ tầng mạch vòng đường dây ở Mỹ tuân theo một thực tế gọi là thiết kế điện trở 1300 Ω. Theo luật này, 10.000 feet đầu tiên của cáp từ CO là dây 26 AWG. Ngồi điềm này,
đường kính dây lớn hơn được sử dụng để tránh điện trở mạch vịng q mức. Nói chung, mạch vịng gồm một độ dài 26 AWG và 24 AWG và cùng một lượng xấp xỉ dây treo và dây chơn. Các mạch vịng rất dài sẽ có một số dây 22 hoặc 19 AWG. Dây thường có độ dài chế tạo trên
40 CHƯƠNG 4. TRUYỀN DẪN ĐƠI DÂY XOẮN AWG Kích cỡ (mm) Điện trở mạch vịng (Ω/dặm) 28 0,32 685 26 0,4 441 24 0,5 277 22 0,63 174
mỗi cuộn 500 feet. Kết quả là độ dài mạch vịng điển hình có khoảng 22 mối hàn. Các mối hàn hiện đại sử dụng thiết bị nén để đảm bảo kết nối chắc chắn mà khơng địi hỏi nhiều nhân lực trong việc hàn nối. Các mối hàn cũ hơn, ở đó hai dây được xoắn với nhau để hình thành điểm nối, có thể bị lỏng hoặc bị ăn mịn tại tiếp điểm có thể gây ra điện trở cao và thậm chí hoạt động như một diode do một lớp ơxít đồng giữa 2 dây. Hiện tượng này được giảm đi nhờ sử dụng dịng sealing. (xem phần 3.3)
Phản xạ tín hiệu có thể gây ra bởi sự thay đổi trở kháng do việc hàn một dây có đường kính này với một dây có đường kính khác. Các mạch vịng dài hơn có thể có những thay đổi về đường kính. Mức độ ảnh hưởng lên đường truyền do sự thay đổi về đường kính được đem ra tranh luận. Phần lớn chuyên gia cho rằng DSL với các bộ khử tiếng vọng có thể cho phép dung sai về sự thay đổi này và các hiệu ứng thay đổi đường kính là nhỏ nên có thể bỏ qua.
Bên ngồi nước Mỹ, đường kính dây được đo theo đơn vị milimet, với đơn vị đo đường kính được sử dụng phổ biến tương ứng ở Mỹ là AWG. Bảng dưới đây cung cấp điện trở mạnh vòng tại nhiệt độ 70oF. Điện trở mạch vòng thay đổi theo nhiệt độ, chẳng hạn một mạch vịng 26 AWG có điện trở 373 Ω/dặm ở nhiệt độ 0oF và 489 Ω/dm ở nhiệt độ 120oF. Điện trở mạch vòng là tổng trở của mạch kín đối với 1 dây đi và một dây về.
4.2.5 Cầu rẽ Bridged Tap
ở một số nước, người ta thường hàn một đường nối rẽ nhánh (được gọi là cầu rẽ) vào một cáp như trên Hình 3.2. Vì vậy, một cầu rẽ là một đoạn dây nối tơiứ một mạch vòng tại một đầu và được kết cuối tại đầu kia. Xấp xỉ khoảng 80%số mạch vịng ở Mỹ có các cầu rẽ; đôi khi một số cầu rẽ tồn tại trên một mạch vịng. Các cầu rẽ có thể nằm hoặc ở đầu này hoặc ở đầu kia hay điểm trung gian của mạnh vịng. Một lý do cho cầu rẽ là nó cho phép tất cả các đơi dây trong một cáp được sử dụng hoặc tái sử dụng để phục vụ bất kỳ thuê bao nào dọc theo tuyến cáp. Nhiều nước châu Âu tun bố họ khơng có các cầu rẽ nhưng cũng có những trường hợp ngoại lệ. Phản xạ tín hiệu từ cầu rẽ dẫn tới tổn thất và méo tín hiệu. Bộ cân bằng thích nghi và bọ khử tiếng vọng được tìm thấy trong nhiều DSL làm giảm một phần ảnh hưởng xấu lên đường truyền gây bởi các cầu rẽ. Cầu rẽ trường hợp xấu nhất là mạch cầu có đường kính lớn với độ dài tương đương với 1/4 bước sóng của tần số truyền gây ra một tổn thất phụ là từ 3 đến 6 dB. Phản xạ từ một cầu rẽ có pha lệch 180 độ với pha của tín hiệu chính và vì vậy khử một phần tín hiệu. Các DSL có thể dung hịa nhiều mạch cầu rẽ nhánh miễn là tổn thất tín hiệu tổng hợp do độ dài mạch vòng và các cầu rẽ nằm trong quĩ suy hao cho phép của hệ thống. ảnh hưởng của các cầu rẽ thực tế có thể thấy rõ ở một vài tần số (xem Phần 3.5).
4.2. MẠNG ĐIỆN THOẠI VÀ ĐẶC TÍNH MẠCH VỊNG 41
4.2.6 Mạch vịng có tải (cuộn cảm)
Đối với những mạch vòng lớn hơn 5,5 km (18 kft), tổn thất tín hiệu tại các tần số trên 1 kHz là quá mức làm cho chất lượng truyền âm thoại trở nên không thể chấp nhận được. Các cuộn cảm mắc nối tiếp (điển hình là 88 mH) được đặt ở những khoảng 1,8 km dẫn tới đáp ứng tần số bằng phẳng hơn trong băng tần thoại với sự trả giá tổn thất rất lớn ở các tần số trên băng tần thoại. Két quả là các DSL sẽ khơng làm việc trên các mạch vịng có chất tải. Hình 3.3 minh họa hiệu ứng của tải lên đáp ứng tần số. Tùy theo từng vùng, từ 10 đến 20%mạnh vịng ở Mỹ có cuộn tải. Vào những năm 1970, trước khi có sự triển khai ồ ạt mạch vịng số DLS, 20 % số mạch vòng được chất tải. Trong phần lớn trường hợp, các cuộn tải được tìm thấy trên các mạch vòng ngắn hơn 5,5 km (18 kft). Để cho phép DSL hoạt động, các cuộn tải cần phải được loại bỏ. Tuy nhiên, một nỗ lực tốn kém được yêu cầu để tìm và loại bỏ các cuộn cảm. ở châu Âu, các mạch vòng lớn hơn 5,5 km (18 kft) rất hiếm khi được tìm thấy vì vậ các cuộn cảm khơng được sử dụng.
4.2.7 Phân bổ độ dài mạch vòng
Các tổng đài (CO) nên được đặt càng gần khách hàng càng tốt. Một nửa số khách hàng ở Mỹ và Anh được phục vụ bởi các mạch vòng ngắn hơn 2 km (6,6 kft). Đồ thị trong Hình 3.4 cho thấy sự phân bổ mạch vòng ở một số nước. Các mạch vịng doanh nghiệp có xu hướng ngắn hơn, và các mạch vịng dân cư có xu hướng dài hơn. Phân bổ mạch vịng ở Mỹ có xu hướng dài hơn các nước khác. Lưu ý rằng các giá trị là lấy trung bình đối với mỗi nước và có một thay đổi đáng kể về thống kê mạch vịng bởi tổng đài CO. Ví dụ có các CO khơng có mạch vịng dài hơn 2,5 km (8 kft), các tổng đài CO khác ở đó phần lớn các mạch vịng dài hơn 4,6 km (15 kft) và một số CO ở đó đại đa số mạch vịng được phục vụ bởi mạch vịng số DLC. Rất ít mạch vịng vượt q 30,5 km (100 kft).
Chiều dài trung bình của mạch vịng sẽ được rút ngắn ? DLC tiếp tục được triển khai rộng rãi để rút ngắn độ dài hiệu quả mạch vòng. Tuy nhiên, điều này bị giảm hiệu quả bởi mơ hình phát triển các tịa nhà mới có khuynh hướng chuyển ra rìa thành phố, thị trấn và tiến xa khỏi CO. Một số vùng mới được phục vụ bởi DLC hoặc môđun chuyển mạch xa (RSM). Nhìn chung, phân bổ độ dài mạch vịng thay đổi rất chậm đối với các mạch vịng ngắn.
4.2.8 Cấu hình đi dây nhà khách hàng
Sau hành trình dài từ CO tới nhà khách hàng, tín hiệu DSL có thể gặp trở ngại lớn nhất của nó đó là: đi dây trong nhà khách hàng.
Số lượng đơi dây có thể là từ 1 đến 8. Một số đơi dây có thể khơng được nối tối một vài jack tường. Loại dây có thể là loại dây không bọc bảo vệ với chất lượng cao (UTP), dây bọc, dây 4 sợi, hoặc dây dẹt (không xoắn). Dây Quad gồm 4 dây được cách ly và xoắn như một nhóm 4 dây. Dây Quad có xuyên âm cao giữa các đơi dây bên trong quad. Dây dẹt có khả năng lớn là bị nhiễm nhiều loại nhiễu điện trong tòa nhà: chiết áp đèn, motơ điện và các máy phát radio. Như trên Hình 3.4, topo đi dây có thể là mạng sao, chuỗi, vòng hoặc là kết hợp của các cấu hình này.
42 CHƯƠNG 4. TRUYỀN DẪN ĐƠI DÂY XOẮN
ở Châu Âu, một hoặc 2 máy nối vào 1 đường là phổ biến nhất.
Các ánh hưởng xấu lên đường truyền gây bởi việc đi dây trong nhà khách hàng với chất lượng thấp có thể được giảm thiểu bằng cách đặt bộ thu phát DSL càng gần đầu vào càng tốt. Tuy nhiên, điểm vào thường là vùng khơng thuận tiện do nó khơng gần điểm sử dụng, và nguồn điện có thể khơng cấp tới điểm vào đó được. Trong một số trường hợp, ta cần tìm một mơi trường thay thế để truyền tải các tín hiệu bên trong nhà khách hàng: dây UTP loại 5, cáp đồng trục hoặc truyền khơng dây.
Nhiều tịa nhà mới xây theo tiêu chuẩn công nghiệp về đi dây trong nhà nhưng nhiều tòa nhà cũ khơng có. Theo TIA/EIA-568A, đi dây trong các nhà tiêu chuẩn cho viễn thông sử dụng UTP 24 AWG loại 3 hoặc 5 sử dụng cấu hình sao. Như đã thảo luận trong T1E1.4/97-169, nhiễu xuyên âm từ đôi dây này sang đôi dây khác và tổn thất cho UTP-3 tệ hơn cáp điện thoại đi dây bên ngồi tiêu biểu, trái lại UTP-5 có thể tốt hơn đặc tính cáp điện thoại bên ngồi nhà. Dây bên trong loại D (DIW) tồn tại trong các tịa nhà văn phịng cũ có đặc tính xuyên âm rất kém đối với tần số trên 1 MHz.
Các DSL là các hệ thống truyền dẫn điểm - điểm; vì vậy đường dây thuê bao chỉ nối tới một thiết bị tại đầu khách hàng. Tuy nhiên, một người sử dụng có thể yêu cầu nhiều PC, điện thoại và các thiết bị khác thông tin qua đường DSL dùng chung như chỉ ra trên Hình 3.6. Đơn vị truyền dẫn DSL tại phía khách hàng phải thực hiện một chức năng phân đầu ra để cho phép kết nối nhiều thiết bị đầu cuối khách hàng (PC, điện thoại, vv...). Chẳng hạn, khối truyền dẫn DSL có thể nằm trong card mạng PC-NIC, với việc PC cung cấp một chức năng cổng cho phép định tuyến lưu lượng tới các PC khác được nối vào mạng một mạng LAN.