1.3.3.1 Công nghệ truy nhập vô tuyến
Thông tin di động hiện nay đang có những bước phát triển không ngừng từ hệ thống di động 1G, 2G, sau đó lên 3G và tiến tới sẽ lên đến thế hệ di động thứ tư 4G. Trải qua một thời gian dài phát triển với cơ sở hạ tầng rộng khắp trên toàn thế giới, cung cấp các loại hình dịch vụ đa phương tiện khác nhau, đảm bảo được phần lớn thị phần của mình so với các mạng viễn thông khác. Đến nay lượng thuê bao di động ước tính đến năm 2010 là gần 5/7 tỷ người, chiếm gần 80% dân số trên thế giới sử dụng di động. Nhưng để đạt những thành quả như ngày hôm nay, hệ thống thông tin di động không ngừng phát huy thử nghiệm những công nghệ mới.
Đầu tiên là hệ thống di động thứ nhất 1G, sử dụng phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA. Mỗi kênh được cung cấp một băng tần cố định và được bảo vệ bởi các kênh bên cạnh một khoảng bảo vệ để tránh nhiễu kênh lân cận. Như vậy, dung lượng sử dụng cho mạng là rất khó thay đổi và phục vụ cho một số lượng nhỏ thuê bao tham gia. Một trong những hệ thống thông tin di động đầu tiên trên thế giới phải kể đến là hệ thống dịch vụ điện thoại di động tiên tiến AMPS (Avanced Mobile Phone Services), hệ thống thông tin truy cập tổng thể TACS (Total Access Comunication System) và hệ thống di động Bắc Âu NMT (Nordic Mobile Telephone).
Tiếp đó là hệ thống thông tin di động thứ hai 2G ra đời, sử dụng phương pháp truy nhập phân chia theo thời gian TDMA (Time Division Multiplexing Access), thông tin sử dụng hoàn toàn là số. Ở hệ thống 2G này xuất hiện khái niệm tế bào do một trạm BTS phủ sóng và các tế bào này được nhân rộng ra toàn bộ diện tích thông tin cần phủ sóng. Chính yếu tố này đã tạo cho nền tảng phát triển mạng di động ngày nay. Hệ thống thông tin di động 2G GSM hoạt động ở khoảng băng tần 900 MHz (GSM 900), 1.8 GHz (GSM 1800) hoặc 1.9 GHz (GSM 1900). Tốc độ truyền số liệu của GSM là 9.6 Kbps.
Do nhu cầu ngày càng tăng của người sử dụng và sự phát triển mạnh dịch vụ Internet và các dịch vụ khác đòi hỏi thông tin di động GSM phải có tốc độ cao hơn, do đó nhiều giải pháp nâng cấp hệ thống GSM. Có hai giải pháp nâng cấp đó
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 16 SVTH: Trần Võ Hồng Quân là nâng cấp dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS và các tốc độ được nâng cấp cho GSM-EDGE (Enhanced Data Rate for GSM Evolution). GPRS dựa trên cơ sở của GSM sẵn có, nó hỗ trợ việc chuyển mạch các dịch vụ gói cho việc truyền số liệu với tốc độ đạt đến 172 Kbps. Việc đưa ra GPRS trong mạng di động cho phép cải thiện GSM sẵn có như sử dụng cả hai loại chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói, sử dụng tài nguyên vô tuyến tốt hơn và đưa ra kiểu tính cước cho dung lượng.
Tiếp đến là hệ thống EDGE cũng là một giải pháp tiếp theo để nâng cấp tốc độ bit truyền số liệu cho GPRS. Hệ thống này được coi là 2.75G có thể cho phép truyền số liệu tốc độ cao lên đến 384 Kbps với 8 khe thời gian, thích hợp với việc truyền thông đa phương tiện với phương pháp điều chế 8PSK, hiệu quả cho việc truy nhập tốc độ cao. EDGE là một phương thức nâng cấp hấp dẫn đối với các mạng GSM vì nó chỉ yêu cầu một phần mềm nâng cấp trạm gốc.
Hệ thống di động thứ ba là 3G UMTS, ra đời với kiểu truy nhập phân chia theo mã băng rộng WCDMA (Wide Code Division Multiplexing Access). Một băng tần có độ rộng là 5MHz tương ứng vói độ rộng của tất cả các kênh cho tất cả người sử dụng. Người sủ dụng chỉ phân biệt lẫn nhau thông qua một mã giả ngẫu nhiên hay giả tạp âm PN, độ dài từ mã PN khoảng 32 đến 64 ký tự, cho nên nó cho phép một số lượng lớn thuê bao có thể tham gia dịch vụ.
Hệ thống di động 3G UMTS có phần lõi tương tự như ở hệ thống GSM cho nên dễ dàng nâng cấp từ 2G GSM lên. Chỉ có điểm khác đó là: ở 2G GSM có phần bên ngoài mạng lõi có trạm thu phát gốc BTS thì ở 3G UMTS có node B, thêm một diểm khác nữa là ở hệ thống 3G UMTS sử dụng phương pháp phân chia theo mã nên tại một tế bào hay toàn bộ tế bào sử dụng duy nhất một dải tần số vì vậy mà không có hiện tượng nhiễu đồng kênh như ở GSM 2G. Ở GSM 2G việc chia toàn bộ băng tần cho một nhóm tế bào (mẫu sử dụng) cho nên khi thiết kế tế bào thì tại một tế bào bất kỳ tần số sử dụng bao giờ cũng khác tần số của 6 tế bào lân cận. Tốc độ dữ liệu của 3G UMTS đạt đến 2 Mbps thích hợp truyền tín hiệu đa phương tiện.
1.3.3.2 Công nghệ truy nhập không dây băng rộng
Một trong những công nghệ truy nhập vô tuyến được kể đến đó là mạng truy nhập nội bộ không dây WLAN, Wifi, WIMAX và mạng di động
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 17 SVTH: Trần Võ Hồng Quân
WLAN ( Wireless Location Access Network): Là mạng truy nhập dựa theo
chuẩn 802.11b/a/g mà công nghệ điển hình chính là Wifi, Wifi ra đời để cung cấp truyền số liệu truy cập Internet của khách hàng tại những khu dân cư, khu văn phòng công ty, trường học, ký túc xá, quán coffee với tốc độ lên đế 11 Mbps trong vùng phủ sóng có bán kính khoảng 100 m. Tuy nhiên, khoảng cách này có thể cải thiện khi đầu phát tăng công suất phát lên đến gần 1000 fit (khoảng 300 m).
WIMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access): Công nghệ
WIMAX ra đời ảnh hưởng lớn bởi công nghệ Wifi là dùng sóng vô tuyến để truyền thông tin truy cập các loại hình dịch vụ, nhưng WIMAX có những đặc tính hoàn thiện hơn so với Wifi bởi khoảng cách truyền. WIMAX theo chuẩn IEEE 802.16 hỗ trợ tốc độ số liệu lên đến 70 Mbps trong vòng bán kính phủ sóng lên tới 30 dặm (khoảng 50 km), hỗ trợ tầm nhìn thẳng và tầm nhì không thẳng bằng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM và sử dụng phương pháp truy nhập OFDMA. Băng tần của WIMAX có thể thay đôi trong khoảng 1.25MHz đến 20 MHz cho phép hỗ trợ các loại hình băng rộng theo nhu cầu của khách hàng.
1.4 Các phiên bản của xDSL
Mạng truy cập cáp đồng thường được biết đến là phương thức truyền dẫn chủ yếu và ổn định từ trước đến nay. Khi mà các dịch vụ thoại và phi thoại được tích hợp cùng chạy trên đường dây thuê bao số từ đầu cuối của đầu cuối khách hàng đến tổng đài ISDN. Lúc này, ISDN được coi là một tổng đài chuẩn mực tích hợp luôn cả tổng đài truyền điện thoại và mạng số liệu. Việc truyền dẫn số liệu bằng modem trong băng tần thoại vốn được biết đến với tính bất tiện, tốc độ chậm, giá cước đắt và rất đáng lo ngại vì thời gian chiếm lưu lượng của người sử dụng Internet đã được thay thế bởi một tổng đài có thẻ truyền được dữ liệu cao hơn nhiều. Khi đó, tốc độ và băng thông của cáp đồng bị giới hạn bởi tổng đài ISDN là 2B+D tương ứng là 144 đến 192 Kbps, người ta nghĩ rằng đó chính tốc độ này là giới hạn về tốc độ của cáp đồng và cho rằng cáp đồng chỉ truyền được loại hình dịch vụ băng tần thấp như thoại, dữ liệu ở tốc độ thấp (hàng trăm Kbps).
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 18 SVTH: Trần Võ Hồng Quân Trong khi đó, mạng truy nhập cáp quang và mạng truy nhập vô tuyến khác ra đời và triển khai với nhiều tính năng vượt trội. Không ít ý kiến cho rằng phải thay thế toàn bộ cáp quang bằng cáp đồng trục cho mạng truy nhập hữu tuyến để đáp ứng được nhu cầu sử dụng các loại hình dịch vụ tốc độ cao băng rộng mà người ta cho rằng cáp đồng không thể thực hiện được.
Trước khi thay thế toàn bộ cáp đồng bằng cáp quang, người ta mới tự hỏi và đi nghiên cứu xem tốc độ cũng như băng thông của cáp đồng thực chất ra sao. Công nghệ đường dây thuê bao số ra đời đã khẳng định rằng cáp đồng hoàn toàn có thể đáp ứng được nhu cầu của dịch vụ băng rộng.
Công nghệ đường dây thuê bao số DSL (Digital Subcriber Line) là công nghệ tận dụng băng thông của cáp đồng để truyền các tín hiệu thoại và phi thoại. Với việc tận dụng dải băng tần lớn hơn băng tần thoại để truyền số liệu tốc độ cao mà vẫn không ảnh hưởng đến tín hiệu trong băng tần thoại. Công nghệ DSL bao gồm các phiên bản khác nhau như:
1.4.1. IDSL (ISDN Digital Subscriber Line)
IDSL là công nghệ truy nhập đường dây thuê bao số dùng cho mạng truy nhập tích hợp và đa dịch vụ số ISDN (Intergrated Services Digital Network). Với đường dây thuê bao số kéo từ mạch vòng đến khách hàng đều là tín hiệu số với tốc độ 256 Kbps. Yêu cầu của đường dây dùng cho mạng ISDN và các thiết bị là phải có đầu cuối của người sử dụng hoàn toàn là số.
Với công nghệ dùng cho ISDN sử dụng kênh truyền dẫn với tốc độ là 2B+D trong đó kênh B là kênh lưu lượng với tốc độ 64 Kbps và kênh D là kênh báo hiệu với tộc độ là 16 Kbps hoặc 64Kbps cho nên 2B+D có tốc độ dao động từ 144Kbps hoặc 192 Kbps.
Khi ISDN ra đời và có xu hướng phát triển lâu dài, người ta tăng tốc độ của ISDN bằng cách nén tin hiệu để đạt tốc độ khoảng 300 Kbps. Tuy nhiên, những phương pháp này đều không thể tăng tốc độ lên đến hàng Mbps để có thể đáp ứng tốc độ cho các loại hình băng rộng đòi hỏi thời gian thực như truyền hình trực tuyến, hội nghị truyền hình, game online. Do đó, hầu như các dịch vụ băng rộng của mạng này là không thể đáp ứng yêu cầu từ phía khách hàng.
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 19 SVTH: Trần Võ Hồng Quân
1.4.2. HDSL/HDSL2 (High data rate DSL)
Công nghệ đường dây thuê bao số tốc độ cao HDSL (High data rate DSL) sử dụng 2 đôi dây truyền song công cung cấp các dịch vụ tương ứng với luồng T1 (1.544 Mbps) và truyền trên 2 hoặc 3 đôi dây cung cấp dịch vụ cho luồng E1 (2.048 Mbps). Với kiểu truyền song công cho hai hướng này thích hợp cho các ứng dụng như truyền hình hội nghị, học từ xa, tư vấn khám chữa bệnh tại nhà, chơi game tương tác. Còn công nghệ đường dây thuê bao số tốc độ cao thế hệ hai HDSL2 cũng có tốc độ bit và mạch vòng giống như HDSL chỉ khác là với HDSL2 sử dụng một đôi dây thay vì hai đôi dây. Tuy nhiên, công nghệ HDSL2 này có kỹ thuật mã hóa cao hơn, điều chế phức tạp hơn (sử dụng phương pháp điều chế biên độ và pha không sóng mang CAP) và khả năng lựa chọn tần số phát, thu để chống lại nhiễu xuyên âm.
1.4.3 SDSL (Singer Digital Subscriber Line)
Công nghệ DSL một đôi dây (Single pair DSL) truyền đối xứng tốc độ 784Kbps trên một đôi dây, ghép kênh thoại và số liệu trên cùng một đường dây, sử dụng mã hai bit nhị phân thành một bit tứ phân 2B1Q . Công nghệ này chưa có các tiêu chuẩn thống nhất nên không được phổ biến cho các dịch vụ tốc độ cao. SDSL chỉ được ứng dụng trong việc truy cập trang Web, tải những tệp dữ liệu và thoại đồng thời với tốc độ 128 Kbps với khoảng cách nhỏ hơn 6,7 km và tốc độ tối đa là 1024 Kbps trong khoảng 3,5 km.
1.4.4 ADSL/ADSL2/ADSL2+ (Asymetric DSL)
Công nghệ đường dây thuê số bất đối xứng ADSL cung cấp tốc độ truyền dẫn không đối xứng lên tới 8 Mbps luồng xuống và từ 16 Kbps đến 640 Kbps luồng lên với khoảng cách truyền dẫn 5 Km và giảm đi khi tốc độ lên cao. Ưu điểm nổi bật của ADSL là cho phép khách hàng sử dụng đồng thời một đường dây điện thoại cho cả hai dịch vụ thoại và số liệu. Do đó, nó đáp ứng được các nhu cầu truy cập Internet tốc độ cao, các dịch vụ trực tuyến và video theo yêu cầu của khách hàng. Công nghệ ADSL2 là một phiên bản mới của ADSL cùng hoạt động chung một băng tần từ 0MHz đến 1.1 MHz nhưng nó cải thiện đáng kể về mặt
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 20 SVTH: Trần Võ Hồng Quân điều chế và mã hóa để cung cấp tốc độ 12 Mbps cho đường xuống. Còn công nghệ ADSL2+ mở rộng băng tần cho chiều xuống lên đến 2.2 MHz, với tốc độ cải thiện đáng kể so với hai công nghệ trước đó lên tới 25 Mbps. Tốc độ này còn tăng lên đến 44 Mbps khi thực hiện việc ghép các đôi dây ở phía đầu phát để truyền các dịch vụ số liệ tốc độ cao.
1.4.5 RADSL (Rate Adaptive DSL)
Thông thường khi thiết bị được lắp đặt thì một số tiêu chuẩn tối thiểu cho các điều kiện phải được đáp ứng để cho phép thiết bị hoạt động với tốc độ định trước. RADSL là phiên bản của ADSL mà ở đó các modem có thể kiểm tra đường truyền khi khởi động và đáp ứng lúc hoạt động theo tốc độ nhanh nhất mà đường truyền có thể cung cấp. RADSL còn được gọi là ADSL có tốc độ biến đổi. Công nghệ RADSL cung cấp tùy chọn cho phép máy thu, phát bắt đầu bằng cách tăng dần tốc độ đường dây đến tốc độ tối đa có thể đạt được mà vẫn tin cậy trên một đường dây cụ thể. Trong khi các đặc tính này ban đầu được thiết kế để đơn giản hóa việc lắp đặt dịch vụ thì nó cũng giúp các nhà cung cấp dịch vụ một tùy chọn giảm bớt mức độ dịch vụ khi chất lượng vòng thuê bao giảm.
1.4.6 CDSL (Customer DSL)
Mặc dù có quan hệ tương đối chặt chẽ với ADSL và RADSL, CDSL vẫn có những điểm khác biệt tương thích với các đối tượng phục vụ của nó. CDSL có phần khiêm tốn hơn về mặt tốc độ và khoảng cách so với ADSL/RADSL, nhưng ngược lại nó cũng có những ưu điểm nhất định. Với CDSL không cần lo lắng về các thiết bị đầu xa như bộ phân tách (spliter) ở nhà khách hàng. Chức năng của bộ phân tách là để cho phép các dịch vụ và các kiểu thiết bị khác đang tồn tại, chẳng hạn như máy fax, tiếp tục hoạt động như trước đây.
1.4.5 VDSL/VDSL2 (Very high data rate DSL)
Công nghệ đường dây thue bao số tốc độ cao VDSL (Very high data rate DSL) là công nghệ phù hợp cho kiến trúc mạng truy nhập sử dụng cáp quang tới cụm dân cư. VDSL truyền tốc dộ dữ liệu cao qua các đường dây đồng xoắn đôi, ở khoảng cách ngắn. Tốc độ luồng xuống tối đa đạt tới 52 Mbps trong chiều dài
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 21 SVTH: Trần Võ Hồng Quân 300m. Với tốc độ luồng xuống thấp thì chiều dài cáp đạt 3.6 Km. Tốc độ luồng lên trong chế độ không đối xứng là 1.6Mbps đến 2.3 Mbps.VDSL còn hỗ trợ cả việc truyền dẫn đối xứng với tốc độ lên đến 26 Mbps. Còn VDSL2 là công nghệ mới nhất trong họ xDSL, nó cung cấp tốc độ 250 Mbps tại nguồn, tốc độ 100 Mbps tại khoảng cách 500m và tốc độ 50 Mbps tại khoảng cách 1 Km. Sau đó, với cự ly 1.6 Km thì tốc độ của nó như là ADSL2+. VDSL2 được thiết kế để cung cấp kết nối cho các dịch vụ thoại, dữ liệu, truyền hình có độ nét cao HDTV và game tương tác.
1.5 Ưu và nhược điểm của công nghệ xDSL
Ưu điểm:
Ưu điểm lớn của công nghệ xDSL khi ra đời chính là khả năng truyền tải được nhiều ứng dụng khác nhau mà trước đây chưa thực hiện được, đồng thời lại tận dụng được mạng điện thoại sẵn có và rộng khắp. Một công nghệ mới ra đời được coi là hiệu quả khi tận dụng được các tài nguyên, và cơ sở hạ tầng sẵn có. Trong điều kiện thuận lợi, đầu tư cho mạng xDSL không lớn đối với nhà khai thác.
Nhược điểm:
Tuy nhiên, công nghệ xDSL cũng có một số hạn chế như: yêu cầu chất lượng của cáp truyền dẫn tín hiệu DSL cao hơn nhiều so với yêu cầu của cáp truyền dẫn thoại. Điều này là do DSL truyền thông tin có băng tần lớn với tốc độ cao nên nếu chỉ có một nhiễu nhỏ thì lượng thông tin bị ảnh hưởng cũng rất lớn, hơn rất nhiều