Tự can nhiễu

4 Truyền dẫn đôi dây xoắn

4.6 Nhiễu

4.6.11 Tự can nhiễu

Tự xuyên âm là xuyên âm cảm ứng vào một dịch vụ bởi một đường DSL tương tự. Loại tương thích phổ này là quan trọng nhất khi một nhà cung cấp dịch vụ lựa chọn cung cấp một dịch vụ DSL nhất định trên một phạm vi rộng. Khi đó các DSL cùng loại sẽ gây ra xuyên âm sang một đường khác.

Tính bất đối xứng trước tiên được giới thiệu bởi Lechleider của Bellcore về ADSL. ADSL phát qua một băng tần xuống rộng hơn nhiều luồng lên, và vì vậy phần lớn tín hiệu luồng xuống là khơng bị ảnh hưởng của tự xuyên âm. Điều này cho phép tín hiệu luồng xuống có tốc độ cao hơn nhiều tốc độ có thể với truyền dẫn đối xứng (với tất cả các khía cạnh là như nhau). Do cả băng tần của các ứng dụng giải trí (truyền hình trực tuyến và phim theo yêu cầu) và Internet phù hợp với tính bất đối xứng của ADSL, việc sử dụng truyền dẫn bất đối xứng vì các lý do kỹ thuật cũng phù hợp với thị trường về các dịch vụ. Các DSL mới hơn như g.lite và VDSL cũng có tối thiểu một số phương thức hoạt động không đối xứng.

Nhiễu tự xuyên âm đầu gần có thể giảm nhẹ hoặc trong miền tần số (bằng cách sử dụng phổ truyền dẫn không chèn lấn) hoặc trong miền thời gian (bằng cách đồng bộ các DSL vào đồng hồ mạng để chúng phát lên và xuống ở các khe thời gian khác nhau theo nhóm). Tuy nhiên, FEXT sẽ có mặt hoặc trong phương thức phân miền thời gian hoặc phân miền tần số.

4.6.12 Các mơ hình Mật độ Phổ Công suất xuyên âm NEXT và FEXT

NEXT và FEXT đối với các DSL khác nhau được xác định bằng cách áp dụng các hàm truyền đạt công suất NEXT và FEXT:

P SDN EXT =P SDdisturber.(N/49)6.10−13.f1,5 (4.21)

P SDF EXT =P SDdisturber.|H(f)|2.(N/49)6.(9×10−20).d.f2 (4.22) (ở đây N là số nguồn gây xuyên âm và d là độ dài của mạch vịng tính bằng feet) như đã đề cập trong phần 3.6 và áp dụng để xác định PSD cho các loại DSL khác nhau

NEXT và FEXT trong ISDN

Đối với NEXT và FEXT của ISDN 2B1Q,

4.6.13 Các mạng 3 cửa cho DSL

Hình 3.25 cho thấy hai mạng 3 cửa được quan tâm trong DSL, đó là các bộ tách POTS và các mạch sai động. Các bộ tách POTS tách riêng tín hiệu DSL khỏi các tín hiệu điện thoại trên đơi

4.6. NHIỄU 55

dây xoắn ở đó 3 cửa là cửa cho đường điện thoại (LINE), cửa nối tới máy điện thoại (TELE), và cửa nối tới modem DSL (DSL). Các mạch sai động tách các tín hiệu phát (XMIT) và thu (RCVR) khỏi đường song hướng (LINE). Có hai loại sai động cho POTS và cho DSL. Điển hình, các mạch sai động POTS (hoặc ISDN) có đầu ra LINE của chúng cấp vào đầu vào TELE của một bộ tách, trong khi các mạch sai động DSL có đầu ra của chúng cấp vào cổng DSL của bộ tách. Các bộ tách điển hình được sử dụng với ADSL và VDSL, mặc dù có thể sử dụng chúng cho HDSL hay ISDN với mức độ phức tạp tăng lên đối với các máy thu liên quan.

Thay vì hai đặc tính suy hao xen, cân bằng và suy hao phản xạ của mạng 2 cửa (mỗi đặc tính cho hai hướng truyền), có tới 6 kết nối đáng quan tâm cho đặc tính suy hao xen, suy hao phản xạ, và cân đối trong mạng 3 cửa. Phần này thảo luận mỗi đặc tính của chúng cho hai kiểu mạng 3 cửa.

Các bộ tách POTS

Phần này trình bày tách biệt mỗi trong số 3 khả năng kết nối mạng hai cửa trong bộ tách. Hình 3.26 phân chia chức năng bộ tách POTS thành các bộ lọc thơng thấp và thơng cao. Điển hình, bộ lọc thơng cao được đặt trong một bộ thu phát DSL, trong khi bộ lọc thơng thấp có thể được tách khỏi bộ thu phát DSL và có thể nằm ngay trong bộ thu phát DSL, hoặc có thể nằm bên trong máy điện thoại.

Thảo luận hoàn chỉnh hơn về các bộ lọc ADSL có thể được tìm thấy trong bài báo xuất sắc viết bởi Cook và Sheppard.

TELE tới LINE

Kết nối từ TELE vào LINE theo cả hai hướng và chỉ cho qua các tín hiệu POTS tần số thấp (hay ISDN) giữa đường điện thoại và cổng TELE. Các tín hiệu DSL khơng được có mặt ở cổng TELE, mà các tín hiệu TELE cũng khơng được xuất hiện tại cổng DSL. Lọc thông thấp phải làm suy hao tất cả trừ các tần số DSL thấp nhất khi các tín hiệu DSL xâm phạm cổng TELE. Bộ lọc thơng cao vì vậy có trở kháng cao (nghĩa là nó khởi đầu bằng một điện dung nối tiếp) trong băng tần thấp của POTS/ISDN và có trở kháng thấp trong dải tần cao của DSL, vì vậy mạng 3 cửa trở thành một mạng 2 cửa giữa TELE và LINE đối với các tần số sử dụng bởi POTS/ISDN. Đối với mục đích đo thử và thiết kế, cổng DSL của một bộ tách điển hình được kết cuối bằng một tải điện trở xấp xỉ khoảng từ 100 đến 135 Ω, trở này được mơ hình bởi mạch trong hình

3.27. Tại các tần số cao, mạch sẽ có trở kháng 100 Ω với cáp Mỹ và Châu á. ở Châu Âu, cáp với trở kháng 135Ωthường được sử dụng.

Bộ lọc thông thấp cũng phải làm suy hao các thành phần tần số cao hơn của các tín hiệu báo hiệu, và các điện áp báo hiệu khác bắt nguồn từ các thiết bị POTS hay PSTN. Thường thì các tín hiệu q độ báo hiệu rung chuông quyết định mức độ loại trừ trong băng bị chặn cần thiết bởi bộ lọc thông thấp của bộ tách, chứ không phải là yêu cầu về chặn các thành phần tần số cao của DSL. Sở dĩ như vậy là do các tín hiệu rung chng có thể có các mức nhất thời từ hàng chục đến hàng trăm von, và ngay cả ở các tần số cao hơn quá độ có thể chiếm ưu thế trong bộ thu phát DSL. (thời gian quá độ như vậy là một nguồn nhiễu xung được thảo luận trong phần 2.6.3)

56 CHƯƠNG 4. TRUYỀN DẪN ĐÔI DÂY XOẮN

Bảng 4.2:Các trở kháng kết cuối bộ tách băng POTS cho tính tốn và thiết kế Suy hao bộ lọc thông thấp và Suy hao phản xạ

TELE PORT-Bộ tách CO- USA 900Ω

TELE PORT-Bộ tách RT- USA 600Ω

LINE PORT-Bộ tách CO Điện trở 800Ωmắc song song với điện trở 100Ωvà tụ điện 50 nF nối tiếp LINE PORT-Bộ tách RT Điện trở 1330Ωsong song với điện trở 348Ωnối tiếp với tụ điện 100 nF LINE PORT-ITU Sách xanh điện trở 320Ωmắc nối tiếp với điện trở 1050Ω//điện dung 230 nF

dụng để cấp nguồn cho các máy điện thoại. Các điện áp DC lên tới 105 V phải có thể đi qua như trường hợp các tín hiệu chng (tần số điển hình từ 20 đến 30 Hz) xếp chồng lên điện áp DC với điện áp trung bình là 103 VAC (rms). Điện trở DC của kết cuối ngoài cổng DSL phải vượt quá 5 MΩkhi đo thử hoặc thiết kế, điều đó có nghĩa rằng điện trở DC đầu vào của bộ lọc thông cao trong một bộ tách phải vượt quá 5 MΩkhi được kết cuối bằng trở kháng bộ thu phát DSL như trình bày trên Hình 3.27. Khi bộ lọc thông cao được tách xa khỏi bộ lọc thông thấp, các tụ điện nối tiếp (12 µF trên mỗi dây ở Mỹ) có thể được chèn vào các dây trên LPF mà đi vào HPF và cần phải được ghi nhớ khi thiết kế bất kỳ một bộ lọc thông cao HPF nào nhất thiết phải đảm bảo rằng yêu cầu về điện trở DC được đáp ứng dù bất cứ cái gì được nối vào dây dẫn.

Suy hao xen: Suy hao xen của kết nối từ TELE tới LINE phải nhỏ trong băng tần thoại từ 300 Hz tới 3300 Hz, với suy hao tăng lên 80 dB hoặc cao hơn tại một số tần số ngay trên các băng tần POTS hay ISDN nhưng dưới băng tần DSL, tức là một bộ lọc thơng thấp. Điển hình các tần số rìa stop-band là từ 30 kHz đối với các DSL tốc độ thấp với các bộ tách POTS tới 150-300 kHz cho các DSL tốc độ cao hơn với các bộ tách ISDN. Một phiên bản thụ động của một bộ lọc như vậy sẽ được thực hiện bằng điện cảm nối tiếp và điện dung song song, một mạng không tổn hao. Các mạng thụ động khơng tổn hao của loại này có các mơ hình 2 cửa đối xứng, điều đó có nghĩa rằng suy hao xen và hàm truyền đạt tương ứng là như nhau cho cả hai hướng miễn là các trở kháng kết cuối tại mỗi đầu là như nhau, nhưng thường thì đặc tính suy hao xen thực tế khơng nhậy cảm đối với các giá trị trở kháng kết cuối. Bảng 3.9 trình bày một số lựa chọn cho các trở kháng kết cuối cho mục đích đo thử. Điển hình, các giá trị thuần trở được sử dụng cho thiết kế bộ lọc thông thấp.

Méo trễ của bộ lọc thơng thấp điển hình là méo bậc 2 đối với các tín hiệu audio/điện thoại băng tần thoại nhưng có thể quan trọng hơn nếu các modem băng tần thoại được sử dụng. Tăng độ trễ gây ra bởi việc đặt bộ lọc POTS cần phải được giới hạn tới nhỏ hơn 250 µs nhằm đảm bảo rằng các modem băng tần thoại không bị tổn thương quá mức.

Suy hao phản xạ. Suy hao phản xạ là tỷ số cơng suất tín hiệu phản xạ trên cơng suất tín hiệu tới như được mơ tả trong Phương trình (3.31) trong phần 3.5. Trong khi suy hao xen có thể tương đối kém nhạy cảm với trở kháng kết cuối của bộ tách thì suy hao phản xạ lại rất nhạy cảm. Điều này là do trở kháng bị phản xạ qua bộ tách có thể mang tính điện kháng nhiều hơn bản thân đường truyền, nghĩa là thiết bị POTS hay PSTN gốc được thiết kế cho một trở kháng khác (xem phần 3.9.2 về các mạch sai động). Các tải điện dung có thể dẫn tới những vấn đề suy hao phản xạ đáng kể nếu tần số cắt thiết kế của bộ lọc là chật chội (tức là DSL sử dụng băng tần dưới 100 kHz). Phản xạ tín hiệu thoại từ bộ tách có thể có nghe thấy trên máy điện thoại của người sử dụng. Tín hiệu phản xạ này có thể gây khó chịu cho người sử dụng điện thoại. Mức độ nghiêm trọng phụ thuộc nhiều vào tần số cắt và đường truyền thực tế mà cổng LINE của bộ tách được nối vào. Phần này khơng trình bày sâu vấn đề này, nhưng người đọc nên tham khảo

4.6. NHIỄU 57

tài liệu [16] để có ví dụ mẫu về mức độ của vấn đề. Tài liệu tham khảo này cũng cho thấy vấn đề có thể được loại trừ bằng các thiết kế bộ tách tích cực hoặc thiết kế thụ động ở đó tần số cắt được chọn đủ lớn (vì vậy gây ra tổn thất hiệu năng, trên hệ thống DSL).

Cân bằngNhư đã thảo luận trong các phần trước, cân bằng trong băng tần thoại của đường điện thoại điển hình đạt từ 50 đến 60 dB hoặc cao hơn. Khi tần số tăng, cân bằng giảm trên đường điện thoại. Các máy điện thoại ở phía khách hàng có thể khơng được cân bằng tốt với lượng cân bằng đặc biệt thấp đối với các tín hiệu chng và báo hiệu. Các tín hiệu mode chung tần số cao từ LINE tới TELE có thể khơng có ảnh hưởng đáng kể lên điện thoại, đặc biệt nếu máy phát DSL được cân bằng khá tốt. Tuy nhiên, nếu các tín hiệu chng và các thời gian quá độ kết hợp định đi qua thông qua đường mode chung tới bộ thu phát DSL thì nhiễu xung được tạo ra qua đường mà có thể đi qua bộ lọc thông thấp vi phân được thiết kế tốt trong bộ tách.

Chương 5

So sánh DSL với các phương tiện khác

DSL cho phép truyền các tín hiệu băng rộng đến khách hàng bằng các đơi dây xoắn hiện có. Cách thức cạnh tranh nhằm đưa cùng một dạng hiệu tới cùng một khách hàng rất đa dạng, nhưng thường đòi hỏi phải lắp đặt các phương tiện mới hoặc dành riêng băng tần vô tuyến rộng khan hiếm. Chương này miêu tả ngắn gọn các điểm mạnh và điểm yếu tương đối của các phương thức thay thế DSL chủ yếu như: Sợi quang tới nhà thuê bao (FTTH), cáp đồng trục, vô tuyến mặt đất và vệ tinh.

5.1 Sợi quang tới nhà thuê bao (FTTH)

Giải pháp sợi quang tới nhà thuê bao (FTTH) đã là một sự lựa chọn thay thế cáp đồng được nhiều người ủng hộ vào cuối những năm 1980 và đầu những năm 1990 khi các công ty điện thoại đã lập kế hoạch rõ ràng để nâng cấp các đôi dây xoắn hiện có của họ lên sợi quang. Lý do FTTH nhận được sự ủng hộ là các đơi dây đồng xoắn khơng có đủ băng tần phục vụ các dịch vụ băng rộng.

Sự ra đời của HDSL và ADSL đã cho thấy thực tế giới hạn về băng thông chủ yếu nằm ở mạng điện thoại chuyển mạch công cộng và không phải nằm ở mạng truy cập các đôi dây xoắn.

Chuyển mạch ATM sẽ cho phép hạn chế này biến mất trong tương lai, kết quả là cho phép các công nghệ kiểu DSL truy cập với băng tần chuyển mạch rộng hơn trên cơ sở một kết nối đơn. Tuy nhiên có một chút hồi nghi về việc sợi quang sẽ được trải tới nhà khách hàng trong tương lai mà vấn đề chỉ là khi nào.

Thực tế các dự đốn đã được đưa ra bởi các cơng ty điện thoại rằng họ cần ít nhất 15 năm để chuyển một nửa mạng của họ từ dây đồng sang sợi quang, và dự đoán này đang cơng kích tới việc sử dụng nguồn nhân lực và vốn tài chính của họ. Thậm chí ngày nay ở các ngơi nhà mới, các đôi cáp đồng vẫn được trải phục vụ cho các dịch vụ điện thoại trong khu dân cư. Tuy nhiên, một xu hướng mới là cấp tín hiệu vào các mạch vòng dây đồng từ một bộ ghép kênh (tức là ONU) mà bộ này nối tới CO bằng sợi quang. Các ONU đang được lắp đặt ngày càng gần tới nhà khách hàng.

Tuy nhiên, sợi quang đang được triển khai trong mạng nơi mà nhiều người sử dụng chia sẻ

60 CHƯƠNG 5. SO SÁNH DSL VỚI CÁC PHƯƠNG TIỆN KHÁC

cùng một tuyến truyền dẫn chung và nơi mà chi phí sợi quang có thể được bình qn trên một số lượng người sử dụng. Sợi quang đem lại truyền dẫn hiệu quả và tương đối ít tán sắc so với đơi dây xoắn. Tốc độ sợi quang dành cho mỗi khách hàng lên tới từ 600 Mb/s tới 2,4 Gb/s, dữ liệu tốc độ cao dễ dàng được mang qua các tuyến sợi quang ngắn. Về mặt lý thuyết, tốc độ dữ liệu có thể đạt cao hơn tốc độ trên hàng trăm lần.

Ưu điểm của truyền dẫn quang: Băng tần cực lớn với mạch điện tử đơn giản, không bị xuyên âm, không gây phát xạ, kích cơ nhỏ, cơng suất thấp. Song cơng dễ dàng đạt được do các xung ánh sáng di chuyển theo các hướng khác nhau không gây ảnh hưởng đến nhau.

Nhược điểm chính là sợi quang cần phải được triển khai để thay thế các đơi dây xoắn và địi hỏi sự cố gắng phi thường. Các bất lợi khác gồm độ khó tương đối trong việc hàn sợi so với các đơi dây xoắn và khơng có khả năng cấp nguồn tới khách hàng (dẫn tới vấn đề về độ tin cậy). Việc cấp nguồn cho thiết bị ở phía khách hàng (như điện thoại) địi hỏi phải sử dụng một đôi dây xoắn.

Mạng quang thu động (PON) cố gắng làm giảm tính phức tạp của sợi quang bằng cách sử dụng một sợi đơn (hoặc 1 bó sợi) để mang dịch vụ tới một nhóm khách hàng lớn ở một vùng rộng lớn. Độ rộng băng tần sợi quang lớn được chia sẻ trên tất cả các thuê bao. Truyền dẫn luồng lên phải được định thời để chúng không can nhiễu với các luồng lên khác từ các điểm khác trên sợi quang. Trong các mạng như vậy, các CO nhỏ hơn hay các điểm phân phối có thể được loại trừ, cho phép giảm giá thành mạng lưới. Trong khi PON ban đầu được đề xuất cho FTTH thì chúng đang là ứng cử viên cho FTTC với VDSL trên các đôi dây xoắn nằm trong một vài trăm mét cuối cùng.

Việc triển khai sợi quang cho truy cập thuê bao đang tăng lên nhanh chóng nhưng khơng phải là FTTH. Ngày nay sợi quang được triển khai tới các khu thương mại, thường nối tới một bộ ghép kênh đặt trong tòa nhà trung tâm thương mại. Sợi quang cũng đang được sử dụng để