STT ứng dụng Yêu cầu tốc độ
chiều xuống (kbit/s)
Yêu cầu tốc độ chiều lên (kbit/s)
chỉ dẫn trực tuyến
9 Tải phần mềm 384-3000 9
Việc phát minh ra bộ vi xử lý có năng lực lớn, giá rẻ cho phép mã hố và giải mã các hình ảnh, âm thanh với tốc độ cao nên đường truyền cho tín hiệu này cũng phải có tốc độ tương ứng.
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:
• Chi phí cho mạng cáp thấp.
• Tận dụng được mạng cáp đồng hiện tại.
• Cho phép khách hàng lựa chọn dịch vụ bằng phần mềm.
• Có thể triển khai dần dần (cho từng thuê bao, từng dịch vụ, từng ứng dụng) do thiết bị mạng ở phía thuê bao thường chỉ là modem DSL đơn, phục vụ một thuê bao.
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).
• Khơng ổn định do chịu ảnh hưởng của các nguồn nhiễu bên ngồi, xun 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.
Mạng vô tuyến triển khai tương đối nhanh và tiết kiệm được chi phí cho mạng ngoại vi, nhưng lại địi hỏi băng tần vơ tuyến, hiện nay đang phải quản lý rất chặt, giá cao và được sử dụng gần hết.
CHƯƠNG II CƠNG NGHỆ VDSL 2.1 Giới thiệu cơng 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 mơ 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.
Ngồi 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 cơng nghệ VDSL với cơng nghệ ADSL Hình 2.2 So sánh cơng nghệ VDSL với cơng nghệ ADSL
STM Chuyển mạch gói ATM
ATM STM Chuyển mạch gói
Tồn bộ ATM Dịch vụ ONU VDSL VDSL H U B TE Cáp quang Mạng vòngCáp đồng 3 6 9 12 15 18 Khoảng cách sợi dùng 0,5mm M bi t/s 50 40 30 20 10 ADSL VDSL
Để có thể hoạt động được các thiết bị VDSL phải vượt qua được suy hao đường truyền, xun kênh, sự xâm nhập của sóng vơ tuyến RF và các tác động xuyên nhiễu khác.
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 vịng 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 khơng 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 khơng có tự can nhiễu đầu gần (self-NEXT). Xu hướng về những kĩ thuật khơng 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.
Trung tâm chuyển VTU-R FEXT Đường VDSL FEXT FEXT FEXT
Hình 2.3 Viễn cảnh nhiễu với VDSL và cơng nghệ DSL khác trong bộ trộn CO
Hình 2.4 Viễn cảnh nhiễu với VDSL và công nghệ DSL khác trong bộ trộn khách hàng
Hình 2.3 đơi 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 khơng 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 khơng 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 đơi dây xoắn mang những tín hiệu dùng chung một bộ kết nối chung. Cấu hình này đơi khi được gọi là bộ trộn(2) CP.
Trung tâm chuyển mạch ONU VTU-R CPE FEXT Đường VDSL FEXT đường xDSL khác NEXT
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 khơng 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 khơng đè lên tín hiệu VDSL chiều lên (VDSL chiều lên phải không đè lên 138 kHz tới 1,1 MHz).
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 khơng 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 khơng 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 vịng 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 vơ 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 vơ tuyến từ
những Anten gần với một đơi cáp xoắn đơi mang tín hiệu VDSL. Một Anten vơ 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 đơi dây xoắn, vì vậy tạo ra một tín hiệu ingress theo chiều dọc đơi dây. Vì sự cân xứng của đơi dây là khơng lý tưởng (thường 30 dB đến 35 dB cho các băng tần cao), một số ingress rị ra trong các tín hiệu khác.
Các tín hiệu RFI ingress thường rất hẹp trong dải thơng 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 thơng 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 khơng bảo hồ. 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 khơng giá trị này thay vì trên tín hiệu thu được VDSL. Vì tín hiệu VDSL được lượng tử hố với sự khơng chính xác thấp hơn, nhiễu lượng tử, hay sự khơng chính xác bởi vì q 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 hố tương xứng tín hiệu VDSL nhận được.
Thậm chí sau lượng tử hố, xa hơn nữa sự ước lượng RFI có thể cần thiết trong miền số.
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 đơi dây xoắn đơi. Hình 2.6 chỉ ra một phương pháp sử dụng tín hiệu ingress theo chiều dọc để giảm tín hiệu
ingress kim loại.
+
H(f) +
+
Cáp xoắn
tín hiu theo chiu dọc 1\2 Tín hiu khác nhau máy phát VDSL RFI Tín hiu nhận đ ợc với lối vào
RFI đ ợc giảm
- -
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 đơi dây xoắn thực chất đó là kĩ thuật bởi việc ingress vươn tới tín hiệu khác. Nếu bộ lọc tạo ra sự khơng cân xứng hồn 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.
RFI nguồn D(f) L(f) + + + - Tín hiệu VDSL khác H(F)= D(f) L(f) Tín hiệu thu với RFI ingress
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 đơi dây xoắn và có thể làm nhiễu loạn tín hiệu bởi các Anten định vị nếu những tín hiệu thu được này chơng chéo lên phổ VDSL.
Bưu điện trung tâm VTU-R Đường VDSL E G R E S S E G R E S S E G R E S S
Để chống vấn đề này, công suất truyền dẫn VDSL trong miền tần số được dự trữ trong vơ tuyến hay các dịch vụ sóng vơ 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 vơ tuyến băng rộng điều biên
Sóng vơ tuyến băng rộng thường sử dụng cho truyền sóng vơ tuyến quảng bá qua khoảng cách dài. Tín hiệu được truyền thường bao gồm diễn văn và nhạc. Nhiều trạm vơ 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 vơ 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 vơ tuyến AM có nhiễu PSD khoảng từ -80dBm/Hz đến -120 dBm/Hz Máy phát có thể sử dụng cơng 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 mơ hình với