LI Các modem băng thoại và DSL
3.2.3. Nhiễu xung:
N hiễu x u n g ià xuyên âm k h ô n g ổn địn h từ các trường điện từ tạm thời gần đường dây điện thoại. N hữ ng ví dụ về bộ phát x u n g là rất d a dạng như mở của tủ lạnh (m ồ tơ c h ạ y / tắt), điện áp điều khiển th an g m áy (các
đường dây điện thoại trong các toà nhà thường chạy theo đường giếng thang m áy), và rung c h u ô n g củ a các m áy điện thoại trong cùng bó cáp. Mồi hiệu ứng này là tạm thời và gây ra n h iễu xâm nhạp vào các đường dây điện Ihoại qua cùng m ột cơ c h ế cơ bản n h ư nhiễu RF, nhưng thường ở tần số ihấp hơn nhiều.
Điện áp cảm ứng kim loại thường là vài mV, nhưng có thể cao tới lOOmV. C ác điện áp như vậy thường là có xác suất nhỏ, nhưng sự suy giảm lớn ở tần số cao trên đôi dây có n g h ĩa là ở thiết bị thu x u n g có thể là rất lớn so với mức tín hiệu DSL nhân được. Các điện áp ở c h ế độ này phổ biến gây bởi xung có thể gấp 10 lẩn về biên độ. Các xu n g thông thường kéo dài từ h à n g chục đến hàng trăm lần m icro giây nh ư n g cũ n g có thể kéo daì tới 3ms.
N hững nghiên cứu về xung đều dãn đến hai mô hìn h phân tích xu n g dựa trên ph ân tích thống kê của trên 100.000 xung bởi nhiều n h ó m k h ác nhau. Tuy nhiôn, nhiều người cho kì xung không thổ phần tích dược vù nặn g về lưu trữ các dạng só n g biểu diễn trường hợp x ấu nhất. Vì th ế mô hình hoá x u n g vẫn còn d a n g tranh cãi, có thể là ngu y ên n h ân gây ra xung rất nhiều d ạ n g cho nên bất cứ tính toán hay đo đạc n ào cũ n g cần phải có m ộ t số đ ịn h hướng. M ô hình phân tích sử dụn g rộ n g rãi nhất là xung C ook, lấy tên của John C ook của BT (trước đây là viễn thông A nh Q uốc). C ook ghi trên 100.000 xun g và qua m áy tính phân tích k h o ản g 8 9 .0 0 0 xun g trên đ ư ờ ng dây điện thoại k hác nhau làm cơ sở cho m ô hình của các phần tiếp theo. T iêu chuẩn ADSL, sử d ụ n g hai xung đo thay cho xung Cook và cô n g ihức kinh nghiệm khác củ a Bellcorc để liôn hệ k ết q u ả đo và cô n g lác.
Đo đ ạc A D SL trước đây sử dụng cả X u n g Cook và bộ 12 x u n g đưa ra bởi N Y N E X .
3 .2 .3 .Ị. Xung Cook.
Bằng cách thống kê, Cook thấy rằn g biên độ củ a x u n g tãng theo băng tẩn c ủ a DSL. Đ iều này trên danh n g h ĩa tăng dần theo độ rộ n g băng
lần của bộ lọc thu DSL, đon giản nghĩa là suy hao x u n g ít hơn. Điện áp c h ê n h lệch c ảm ứng do xung có giá trị đỉnh tăng theo c ô n g thức.
T rong đó X là hằng s ố biểu thị mức độ ch ắc ch ắn xảy ra, fDSL là dải th ô n g sử d ụ n g củ a DSL, và T là kho ản g thời gian qu an sát xung. G iá trị phổ biến c ủ a h ằ n g số chác chắn là X - 0.28 với giá trị trường hợp xấu nhất
X = ỈA. Vì vậy, hệ thống băn g tần càn g rộ n g càng có nhiều xun g (lãng b ằng 3/4 c ô n g suất của băng tẩn), và thời gian quan sát càng lâu, dường n h ư nhiều xun g cùng xuất hiện. Đ iều kỳ iạ là phân bố điện áp chung k h ô n g phụ th u ộ c vào tổn số và bàng
V c o m m o n = IX . yfr mV (3.16)
Với ịX là hằn g số chấc chắn ch u n g với giá trị phổ biến là 1 100 và giá trị cho trường hợp xấu nhất là 4400. Sự phụ thuộc iheo tán số rõ ràng là biổu thị sự m ất cân bằng ở tẩn số cao, với f L\ xác nh ận lại m ô hình xuyên âm và chỉ ra sự tăng của nhiỗu xuyôn âm theo cùng m ột thừa số.
X ung Cook liên tục theo thời gian có m ô hình toán học.
Hàm k h ô n g liên tục tại t = 0, làm cho nó dường n h ư k h ô n g hiện thực. Tuy n h iên , x u n g được lấy m ẫu và lưu trữ cho m ụ c đích kiểm tra các lốc độ ihời g ian rời rạc 1/T, dẫn đến xung lấy mẩu theo thời gian hợp lý.
(3.15)
v(t) = v p. Ill 5' * . sgn(t) (3.17)
v(kT) = . K"75. sgn (k)
Giá trị tu y ệt đôi của xu n g ở giá trị đỉnh.
(3.18)
(3.19)
Đo cỡ củ a xung C ook ở t = T. Khi T tăng cù n g với hệ th ố n g băng lần rộng hơn, cư ờ ng độ đỉnh xung có thể tăng. Tuy n h iên , dường như là biên độ này nên giới hạn ở giá trị gần với tốc độ lấy m ẫu từ 1 đến 2 M Hz.
Do vậy, xun g C ook lưu trữ có thể được XCI1 vào đường dây điện thoại ở thời đ iểm ngẫu nhiên trên đường dây điện thoại đ a n g ho ạt động. Sự xuất hiện x u n g Ihay đổi theo dường dây điện thoại. Tuy n h iên hoại động củ a đỉnh xung thường xuyên xảy ra ở giữa các ngày lừ thứ 2 đến thứ 6 trên đường dây đ iện thoại ở khu vực thương mại. Ở vùng dân cư, x u n g có xu hướng xảy ra vào sáng sớm và đêm. Mô hình hoá thời g ian gây nhiễu cần sử dụng khối lượng lớn số liệu. X ác suất thời gian, Tị, giữa các xung vượt quá t giây có thể ước tính íà :
p r {Tj>t}= p r u (Tr - 0 + (1 - p r) . (1 - e 'r,/') (3.20)
T rong đó Pr íà xác su ấ t mà xung đầu liên do tín hiệu c h u ồ n g gây ra (khoảng 0,7 hoặc 70% số xung), T r là "nhịp" c h u ô n g (thời gian giữa các chuông rung điện thoại, thông thường kho ản g 3 giây), và T c (giá trị thông thường là 7 0 giây), và T c (giá trị thông thường là 70 g iây ) là hằn g số thời gian liên qu an tới phân bố hàm mũ mô hình h o á các d ạ n g xung khác. Mô hình cho ch ú n g la biếl rằng đối với các k h o ả n g thời gian gây nhiỗu nhỏ hơn 3 giây, hiệu ứng chủ yếu là rung ch u ô n g . Tuy n h iên , ph ân b ố này cho biết thêm là nói ch u n g các m ô hình k h o ả n g thời gian được p h ân b ố theo h àm mũ. Phân bố n ày được vẽ trong hình 3.15 với các giá trị đan h định được dưa ra trên đồ thị.
Phân bố điện áp đỉnh, xác suất thời gian gây nhiễu và hình dạn g của x u n g Cook (hoặc các dạn g xung khác) cho phép do hay lính to án được xác xuất mà m ộ t kỹ thuật truyền dẫn nào đó có lỗi trong m ột k h o ản g thời gian c h o trước. Đầu tiên người ta phải xác định điện áp đỉnh củ a xun g Cook sẽ gây ra m ột hoặc nhiều lồi bít với kỹ thuật tru y ền dẫn đó, m à có thể là một hàm cùa thời gian giữa các xung nếu n h ư hệ thống sử d ụ n g lỗi được cải xen vào. X á c suất điện áp đỉnh vượt q u á sau đó phải được nh ân với xác x uất tưong ứng của thời gian tới ở biên độ đin h đó (người ta có thể giả thiết rằng x u n g thứ hai cao bằng x u n g th ứ nhất, có ỉẽ là giả thiết trường hợp xấu nhất) để đạt được xác suất lỗi xảy ra trên m ộ t k h o ả n g thời gian tương đương với thời g ian gây nhiễu. X á c x u ấ t sau đó được c h ia ch o thời gian gây n h iễu để xác đín h xác suất lỗi trên m ột giây.
CHƯƠNG 4: s o SÁNH CÔNG NGHỆ ĐƯỜNG DÂY THUÊ BAO s ố KHÔNG ĐỐI XÚNG VỚI CÁC CÔNG NGHỆ KHÁC
Trong số các công nghệ đường dây thuê bao số (xDSL)nói chung, ADSL là công nghệ ưu việt nhấl để cung cấp cho ihuê bao các dịch vụ tốc độ cao, tất nhiên cũng có nhiều giải pháp khác xDSL. Chương này trình bày các giải pháp khác đó và so sánh chúng với ADSL.
4.1 M odem .
Khuyến nghị về modem đầu tiên của ITU là V .2 1(1964) cho modem bâng thoại truyền song công không đổng bộ, tốc độ 300 bps. M odem ITU-T V.21 sử dụng k ỹ thuật điều c h ế khoá dịch tần (FSK). M odem ITƯ-T V.22 (1970) là m odem băng thoại truyền song công, tốc độ 1200 bps, là m odem sử dụng kỹ thuậl điều chế khoá dịch pha sai phân (DPSK). M odem ITƯ-T
v.22bis (1984) là modem 2400 bps, hoạt dộng ở chế độ song công, là modem đđu tiên sử dụng kỹ thuậl điồu c h ế biên độ cẩu phương (QAM).
Cũng trong năm 1984, công nghệ m odem đã có một bước phát triển lớn. Trong khuyến nghị ITƯ-T V.32 (1984), m odem sử dụng kỹ thuật điều chế Q A M kết hợp sử dụng xoá tiếng vọng và m ã hoá lưới. Các m ã lưới ỉà một đột phá lớn vì chúng cung cấp cho modem các kỹ thuật sửa lỗi trước (FEC). Modem ITƯ-T V.32 có thể hoạt động ở các tốc độ 2400, 4800 và 9600 bps.
Các m odem trên thường được gọi ỉà các modem tốc độ thấp. Các m odem tốc độ cao có tốc độ từ 14,4 kbit/s trở lên. Công nghệ được sử dụng trong các m odem tương tự đã tăng nãng lực và giảm giá m ạnh trong thời gian qua. Trong một thời gian ngắn, tớc độ của các modem tương tự thay đổi nhanh chóng lừ 14,4 kbit/s lôn 28,8 kbil/s, lôn 33,6 kbit/s. M odem ITƯ-T v .3 2 b is nâng cao sử dụng m ã lưới với kích cỡ chùm sao lên đến 27= 128 QAM, tốc độ đạt từ 4800, 7200, 9600, 12000 đến 14400 bps. Sự khác biệt chủ yếu giữa m odem ITU -T V.32 và v .3 2 b is ỉà tốc độ hoạt động cao.
M odem ITƯ-T V.34 (1994) có tốc độ hoạt động từ 19,2 kbit/s, 24 kbit/s, 28,8 kbit/s đến 33,6 kbit/s, sử dụng các kỹ Ihuật cân bàng, kích cữ c hùm sao lớn 960 QA M đối với tốc độ 28,8 kbit/s và 1664 QA M đối với 33,6 kbit/s và độ rộng băng tẩn sử dụng lớn hơn dải truyền Ihống 3,4 kH z (3,6 kHz).
Modem ĨTU-T V.90 (1998) cho phép tốc độ hoạt động hướng lên đạt 56 kbit/s và hướng xuống đạt 33,6 kbit/s. Trên thực tế, modern này rất ít khi đạt được tốc độ trên 50 kbit/s do hạn c h ế của nguồn truyền, các chuyển mạch trung gian và suy hao truyền dẫn.
Bảng 4.1. Ưu điểm và nhược điểm của m odem 56k.
T T Ưu điểm Nhược điểm
1 Không cần thay đổi đường dây dẫn tại thuê bao
Vì có nhiều công nghệ tương đương (công nghệ X2 của 3COM; công nghệ k56flex của AT&T) nên phải sử dụng m ođem cùng công nghệ ở cả hai phía.
2 Tương thích với các modem thế hệ trước
Cần thay đổi ở cả hai đầu của tuyến.
3 Dễ sử dụng như các modern thế hệ trước
Tốc độ hướng lên (56kbit/s) và xuống (33,6 kbit/s) khác nhau. 4 Có thể triển khai ở khắp mọi nơi.
Có thể nối tới bất cứ một đường dây điện thoại nào.
Không hỗ trợ các dịch vụ tốc độ cao. Không có khả nâng nối nhiều hướng cùng một lúc. Nhiều lỗi Rẻ tiền và dễ dàng lắp đặt N guyên nhân gây tắc nghẽn tại
lổng đùi nội hạt 4.2 M o d e m c á p .
Việc sử dụng modem cáp gần như không liên quan đến các vấn đề của mạch vòng thuê bao tương tự, khả năng trung k ế và tài nguyên chuyển mạch.
Lưu lượng Ihông tin của modcm cáp có thể được đưa trực tiếp đến bộ định tuyến Internet tại thiết bị tập trung ti vi cáp. Khi chuyển sang ch ế độ hai chiều, tốc độ hướng đi đạt từ 384 kbit/s đến 2 M bií/s và hướng đến đạt 40 Mbit/s.
Bảng 4.2. Ưu điểm và nhược điểm của modem cáp.
TT Ưu điểm Nhược điểm
1 Hoạt động trên m ạng ú vi cáp hiện có
Cần thêm các cáp nhánh và bộ chia nhánh
2 Các bộ phận tần số vô tuyến tương dối rẻ liền và nhiều.
Nhiễu trong băng tổn hướng lên (5- 50 MHz)
3 Hỗ trợ các hệ Ihống ti vi cáp tương tác
Vì nhiều đối tượng sử đụng cùng chia xẻ kênh hướng đi nên nó rất dễ bị quá tải
4.3 H ệ th ố n g p h ân bố đa kênh đa đ iểm (M M D S ).
Hệ thống M M D S có thể có 33 kênh phục vụ vidco hoặc truy nhập Internet tốc độ cao. Hộ thống M M DS bao gồm 20 kênh dịch vụ cố định ti vi phổ biến kiến thức (LTFS), 11 kênh dịch vụ M M DS và 2 kônh dịch vụ phân bố đa điểm (MDS).
Bảng 4.3. Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống MMDS.
TT Ưu điểm Nhược điểm
1 Hệ thống thông tin tương lai sẽ là không dây.
Thiếu dịch vụ mới
2 Tốc độ lớn: 54 Mbit/s M ột số thử nghiệm mới tại Mỹ không thành cống
3 T hông tin hai chiều trong lương lai Vì hệ thống M M D S đang sử dụng các hệ thống và công nghệ hoàn toàn mới nên cần có thời gian để hoàn thiện chúng.
4.4 D ịc h vụ p h â n b ó đ a đ iể m k h u vực (L M D S ).
Hệ thống LM DS là hệ thống phân bố không dây, điểm -đa điểm, đa lế bào, hoạt động trong dải tần từ 27,5 đến 29,5 GHz. Kiến trúc hệ thống LMDS khá giống kiến trúc hộ thống MMDS.
Bảng 4.4. ư u điểm và nhược điểm của hệ thống LMDS.
TT Ưu điểm Nhược điểm
I Hệ thống thông tin tương lai sẽ là không dây.
Vùng bao phủ nhỏ đối với các khu vực ngoại ô và nồng thôn
2 Tốc độ lớn: 54 Mbil/s Vì hộ thống LM DS đang sử dụng các hệ thống và công nghệ hoàn toàn mới nên cần có thời gian để hoàn thiện chúng.
3 T hông tin hai chiều trong tương lai
4.5 C á c h ệ t h ố n g vệ tin h .
Bảng 4.5. Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống vệ tinh.
TT Ưu điểm Nhược điểm
1 Bao phủ diện tích lớn Chịu các hiộu ứng mặt trời và lão hoá
2 Không phụ thuộc vào địa hình, khoảng cách và nhiều yếu tố khác
Dung lượng hộ thống hạn chế. Phải xin giấp phép hoạt động
3 Có sẩn các tín hiệu chương trình ti vi
Số lượng vệ tinh trên các quĩ đạo và độ rộng bãng tần bị giới hạn
Các hệ thống vệ tinh quảng bá trực tiếp (DBS) đã cung cấp dịch vụ ti vi chất ỉượng cao đến mọi thuc bao. Phần lớn các hộ thống này cung cấp dịch vụ ti vi số sử dụng m ã hoá MPEG II. Một kênh DBS có thể hoạt động ở tốc độ 23 Mbit/s đối với các dịch vụ d ữ liệu. Tuy vậy, tốc độ phổ biến nhất là 4 00 kbit/s.
Các hệ thống hiện nay sử dụng các quĩ đạo địa tĩnh (GEO) ở độ cao 22 500 dặm so với mặt biển. Khoảng cách này làm tăng trễ đối với các dịch vụ tương tác hai chiều.
T h ế hệ vệ tinh tiếp theo sử dụng các quĩ đạo mặt đất thấp (LEO), có trễ nhỏ hơn, yêu cầu công suấl phái thấp hơn.
4.6 So sán h A D S L với các công n gh ệ khác.
Trong số các công nghệ đường dây thuê bao số nói chung, ADSL là công nghệ ưu việt nhất để cung cấp cho thuê bao các dịch vụ băng rộng. Các phương pháp khác bao gồm vệ tinh quảng bá trực tiếp, các hệ thống CATV không dây M M D S/ LMDS, các modern cáp trong các hệ thống li vi cáp, ISDN (2B+D) và thậm chí cả các dịch vụ dữ liệu số (DDS) hoạt động với lốc độ 64 kbit/s trên kênh cho thuc.
Bảng 4.6. So sánh ADSL với các công nghộ khác T T Cồng nghệ Chi phí triển
khai ban đẩu cao
Tốc độ hướng lên
thấp
Thay đổi cơ sở hạ tâng đường dây dãn Cung cấp thoại tương tự 1 DBS X X - X 2 MMDS - X - X 3 LM DS X - 4 M odem cáp X X 5 ISDN X - X - 6 ADSL - - - - Trong đó: “X ” là có. là không.
C H Ư Ơ N G 5: T Í N H T O Á N X U Y Ê N Â M C Ủ A T H I Ê T BỊ Đ Ư Ờ N G DÂY T H U Ê B A O S Ố K H Ô N G Đ Ớ I XỨ N G .
Trong các khuyến nghị của Liên minh viễn thông quốc tế (ITU) và tiêu chuẩn của Viện liêu chuẩn Châu Âu (ETSI) về thiết bị đường dây thuê bao số (xDSL), mật độ phổ công suấl (PSD) của thiết bị đường dây thuê bao số không đối xứng (ADSL) nói riêng và thiết bị đường dây thuê bao số nói chung luôn là một thông số quan trọng bậc nhất. Trong các tài liệu này, mật độ phổ cổng suất cua thiết bị xDSL phải thấp hơn m ột đưừng giới hạn trên, đường giới hạn này được gọi là mặt nạ mật độ phổ công suất. Nếu thiết bị xDSL tuân theo mặl nạ mặt độ phổ công suất thì thiết bị sẽ được đảm bảo là không gây ra mức xuyên âm quá lớn lên các đôi dây khác trong cùng cuộn cáp. Điều này cho phép nhiều thiết bị xDSL cùng hoạt động với nhau [7]. M ật độ phổ công suấl và xuyên âm có mối quan hệ mật thiết với nhau. Nếu m ật độ phổ công suất của thiết bị xDSL lớn thì thiết bị xDSL sẽ gây ra xuyên âm lớn và ngược lại. Xuyên âm là thành phần nhiễu ỉớn nhất trên đường đây và làm suy giảm chất lượng của các dịch vụ xDSL. Khi số lượng thiết bị xDSL cùng hoạt động trong một cuộn cáp lớn thì xuyên âm do chúng gây ra sẽ ỉớn và ảnh hưởng đến hoạt động của m ột hệ thống xDSL cụ thể. Chính vì vậy, việc ước lượng xuyên âm