Tổng quan các công nghệ DSL và công nghệ ADSL. Khả năng ứng dụng kỹ thuật xDSL trong mạng truy nhập Việt Nam

n khai các giải pháp phân phối dịch vụ băng rộng tới khách hàng có hiệu quả nhất. Vấn đề khó khăn nằm trên những kilomet cuối tới thuê bao sử dụng các đôi dây đồng đã được trang bị từ xưa tới nay để cung cấp các dịch vụ PSTN cho khách hàng trên khắp thế giới. Mạng truy nhập PSTN chỉ cung cấp một băng tần thoại hạn hẹp 0,3á3,4 kHz với tốc độ truyền số liệu tối đa là 56 kbit/s nên không đáp ứng được việc truyền tải các khối dữ liệu lớn có nội dung phong phú kèm hình ảnh sống động. Để giải quyết vấn đề này nhiều kỹ thuật truy nhập băng rộng đã được đưa ra xem xét như: kỹ thuật truy nhập mạch vòng cáp đồng, kỹ thuật truy nhập cáp sợi quang, kỹ thuật truy nhập vô tuyến. Mỗi kỹ thuật truy nhập mạng này đều có những ưu nhược điểm khác nhau, nhưng với điều kiện hiện nay, mạng lưới cáp đồng đang tồn tại rộng khắp trên thế giới thì kỹ thuật truy nhập mạch vòng cáp đồng đang thực sự trở thành sự lựa chọn số 1 cho các nhà cung cấp dịch vụ trên thế giới. Sau đây chúng ta sẽ xem xét các phương thức truy nhập băng rộng cụ thể: 1.1.1 Kỹ thuật truy nhập mạch vòng cáp đồng. Kỹ thuật truy nhập mạch vòng cáp đồng hay được gọi là kỹ thuật đường dây thuê bao số (DSL: Digital Subscriber Line) đã xuất hiện từ đầu những năm 1980. Thực ra đây là một họ các công nghệ thường được gọi là các công nghệ xDSL, chữ x thể hiện cho các công nghệ DSL khác nhau như : ADSL, HDSL, VDSL... Đây là các kỹ thuật truy nhập điểm tới điểm kết nối giữa thuê bao và tổng đài trung tâm cho phép truyền tải nhiều dạng thông tin số liệu âm thanh, hình ảnh qua đôi dây đồng truyền thống. Giải pháp của xDSL là sử dụng dải tần lớn hơn phía trên dải tần mà dịch vụ thoại sử dụng vì vậy băng thông truyền dẫn cao hơn. Trên đó, người ta sử dụng các phương pháp mã hoá khác nhau để có thể truyền được tốc độ dữ liệu rất cao. Tốc độ của đường dây xDSL tuỳ thuộc thiết bị sử dụng, khoảng cách từ tổng đài tới thuê bao, chất lượng tuyến cáp, kỹ thuật mã hoá ... Thông thường kỹ thuật này cho phép hầu hết khách hàng truyền từ tốc độ 128 kbit/s tới 1,5 Mbit/s. Với kỹ thuật mới nhất VDSL cho phép truyền số liệu với tốc độ lên tới 52 Mbit/s theo hướng từ tổng đài xuống thuê bao. Điểm nổi bật của kỹ thuật xDSL là tận dụng được cơ sở hạ tầng cáp đồng phổ biến trên thế giới nên nó đã mau chóng chuyển từ giai đoạn thử nghiệm sang thị trường thương mại rộng lớn đáp ứng nhu cầu phân phối các dịch vụ băng rộng tới người sử dụng. Điển hình là ở Mỹ- thị trường DSL lớn nhất hiện nay, vào cuối năm 2000 có gần 200 triệu đường dây truy nhập cố định được lắp đặt. Trong đó có 50% tức gần 100 triệu đường dây cung cấp dịch vụ DSL và người ta wớc tính con số này sẽ tăng lên đến 70% (khoảng 140 triệu đờng dây) vào năm 2004 . Ngoài ra, khi vấn đề đầu tư xây dựng mạng truy nhập sử dụng cáp quang quá tốn kém thì công nghệ này đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà sản xuất thiết bị viễn thông, các cơ quan quảng bá phát thanh truyền hình, các nhà khai thác dịch vụ, các công ty điện thoại nội hạt tạo nên sự cạnh tranh làm giảm chi phí thiết bị và giá cả dịch vụ. Một yếu tố góp phần thúc đẩy sự phát triển và hoàn thiện của công nghệ này là sự ra đời các tiêu chuẩn chung cho hoạt động của xDSL do tổ chức viễn thông quốc tế ITU và nhiều tổ chức tiêu chuẩn, nhóm làm việc khác đưa ra. 1.1.2 Kỹ thuật truy nhập bằng cáp sợi quang. Nhờ phát hiện ra khả năng truyền dẫn của cáp sợi quang đã làm thay đổi hầu như toàn bộ năng lực của mạng viễn thông. Cáp sợi quang có những phẩm chất mà cáp đồng không thể nào có được đó là băng thông rất lớn và khả năng chống nhiễu cực kỳ tốt với suy hao nhỏ nên truyền tốc độ cao là rất tốt. Người ta đã xây dựng nhiều hệ thống thông tin quang như hệ thống điều chế cường độ và tách sóng trực tiếp, hệ thống thông tin quang coherent và truy nhập quang có thể được xây dựng thành các hệ thống như: cáp quang đến cụm dân cư (FTTC), cáp quang đến toà nhà (FTTB), cáp quang đến tận nhà (FTTH), cáp quang đến cơ quan (FTTO), vv. Tuy nhiên việc xây dựng một mạng truy nhập sử dụng cáp quang đòi hỏi sự đầu tư ban đầu rất lớn. Việc thay thế toàn bộ cơ sở hạ tầng sẵn có gồm hàng ngàn đôi dây đồng cùng các hệ thống cống bể chưa sử dụng hết khấu hao sẽ phải tính vào giá thành cho các dịch vụ mới cung cấp. Hơn nữa nhu cầu sử dụng của mỗi thuê bao không tận dụng hết khả năng của 1 đôi sợi cáp quang nên sẽ gây lãng phí. Do vậy, phương án lắp đặt cáp quang tới từng cụm dân cư (FTTC) hoặc tới các toà nhà (FTTB), các trụ sở cơ quan lớn (FTTO) có ý nghĩa hơn. Kiến trúc tổng quát nhất của mạng cáp quang như hình vẽ 1.1 Tín hiệu số từ các nhà cung cấp dịch vụ truyền qua các tuyến trục chính tới các tổng đài trung tâm. Từ đây tín hiệu đi theo phần mạng quang tới điểm phân phối để chuyển đổi sang tín hiệu điện rồi được truyền trên đôi dây cáp đồng tới thuê bao. Như vậy, việc tồn tại đoạn cáp đồng cuối là một yếu tố thúc đẩy sự phát triển của công nghệ xDSL. FTTC FTTN FTTH Cáp đồng Tổng đài trung tâm ONU ONU FTTB Toà nhà lớn Trường đại học, các cơ quan Cụm dân cư lân cận Hình vẽ 1.1 Kiến trúc của truy nhập quang 1.1.3 Truy nhập bằng vô tuyến Đây là phương pháp đã xuất hiện từ lâu và ngày nay đang được ứng dụng rộng rãi trong truy nhập băng rộng đặc biệt là từ khi có vệ tinh viễn thông. Hệ thống được sử dụng nhiều nhất hiện nay là các trạm mặt đất hoặc là vệ tinh. Trên mặt đất, có thể kể đến hệ thống MMDS và LMDS. MMDS (multichannel, multipoint distribution system) là hệ thống phân bố đa điểm, đa kênh, nó có thể gửi 33 kênh truyền hình tương tự hoặc 100 kênh dưới dạng tín hiệu số tới các thuê bao hoặc Internet tốc độ cao dọc theo đường dây của các modem cáp đồng trục (cable modem). LMDS (hệ thống phân bố đa điểm nội vùng) là hệ thống vô tuyến, điểm đến đa điểm, đa tế bào (Multicell), băng tần hoạt động từ 27,5 đến 29,5 GHz. LMDS còn được gọi là truyền hình cáp tổ ong (cellular cable TV). Các tế bào lân cận dùng các tần số giống nhau nhưng có phân cực khác nhau. Bên cạnh đó, các hệ thống quảng bá trực tiếp từ vệ tinh (DBS) đã được triển khai, cung cấp hình ảnh TV đến nhiều hộ gia đình, khuôn dạng tín hiệu ở dạng số sử dụng nén số liệu MPEGII để tận dụng băng thông DBS chỉ cung cấp đường xuống còn đường lên được yêu cầu qua modem thoại. Do truyền từ vệ tinh và có quá trình xử lý nén số liệu nên có độ trễ tương đối lớn. Để giảm trễ, ngày nay đã sử dụng hệ thống vệ tinh quỹ đạo thấp LEO nhưng chúng cần số lượng vệ tinh lớn (từ vài chục cái đến 288 chiếc). Hiện tại hệ thống này có giá thành tương đối cao và chưa phổ biến ở Việt Nam. Những hạn chế mà kỹ thuật truy nhập vô tuyến không được lựa chọn làm giải pháp mạng truy nhập hiện nay là : khó đáp ứng yêu cầu truyền thông 2 chiều, khó triển khai trong vùng đô thị. Các hệ thống LMDS/MMDS thì chịu nhiều ảnh hưởng của thời tiết dễ hư hại do mưa, bão, sấm, sét... Để tăng vùng phủ sóng của hệ thống DBS yêu cầu phải tăng số vệ tinh, tuy nhiên vị trí của chúng là một vấn đề khó khăn cho các nhà cung cấp dịch vụ, giá thành vệ tinh cao. Các hệ thống này còn thiếu các chuẩn chung nên không thể mua một đĩa vệ tinh của một hãng để sử dụng với một hệ thống khác. Thậm chí với cùng một hãng cũng phải mua các đĩa vệ tinh khác nhau cho các dịch vụ số liệu và truyền hình quảng bá. WLL chỉ đem lại nhiều ưu điểm khi triển khai ở những vùng dân cư thưa thớt, tận dụng được những trạm gốc đã có sẵn. 1.1.4 Truy nhập bằng cáp đồng trục Đây là phương pháp được triển khai bởi nhà cung cấp truyền hình cáp. Khi triển khai, cần lắp thêm cáp đồng trục từ điểm cung cấp dịch vụ tới thiết bị của khách hàng. Điển hình là hệ thống cáp đồng trục kết hợp với cáp quang (HFC- Hybrid Fiber/Coax). Nó cung cấp cả dịch vụ số và tương tự, dùng băng tần từ 0á50 MHz cho đường lên và từ 50á750 MHz cho hướng xuống và truyền khoảng 100 kênh video tương tự (6 MHz) với tín hiệu số, mỗi kênh sóng mang 6 HMz có thể đạt tốc độ 27 đến 38 Mb/s. Tuy nhiên HFC phân phối dữ liệu quảng bá tức là cáp đồng trục có thể phân phối nhiều kênh video tới một vùng dân cư nhưng cùng một thông tin. Khi dùng chung cho nhiều người sử dụng thì băng thông của mỗi kênh trong HFC không cao bằng DSL, DSL phân phối dữ liệu riêng tới từng người sử dụng nên linh hoạt hơn. Hơn nữa ở các nước chưa có sẵn mạng cáp thì việc xây dựng một hệ thống mới là rất tốn kém. 1.2 Giới thiệu các công nghệ xDSL xDSL là một họ công nghệ đường dây thuê bao số gồm nhiều công nghệ có tốc độ, khoảng cách truyền dẫn khác nhau nên được ứng dụng vào các dịch vụ khác nhau. Bảng 1.1 sẽ liệt kê các loại công nghệ và tính chất của từng loại. Theo hướng ứng dụng của các công nghệ thì có thể phân thành 3 nhóm chính như sau : Công nghệ HDSL truyền dẫn hai chiều đối xứng gồm HDSL/HDSL2 đã được chuẩn hoá và những phiên bản khác như : SDSL, MDSL, IDSL. Công nghệ ADSL truyền dẫn hai chiều không đối xứng gồm ADSL/ADSL. Lite (G.Lite) đã được chuẩn hoá và các công nghệ khác như CDSL, Etherloop, Công nghệ VDSL cung cấp cả dịch vụ truyền dẫn đối xứng và không đối xứng. Bảng 1.1: Các công nghệ DSL Công nghệ Tốc độ Khoảng cách Truyền dẫn Số đôi dây đồng sử dụng IDSL 144 Kb/s đối xứng 5km 1 đôi HDSL 1,544Mb/s đối xứng 2,048Mb/s đối xứng 3,6 km – 4,5 km 2 đôi 3 đôi HDSL2 1,544Mb/s đối xứng 2,048 Mb/s đối xứng 3,6 km – 4,5 km 1 đôi SDSL 768kb/s đối xứng 1,544Mb/s hoặc 2,048 Mb/s một chiều 7 km 3 km 1 đôi ADSL 1,5- 8 Mb/s luồng xuống 1,544 Mb/s luồng lên 5km (tốc độ càng cao thì khoảng cách càng ngắn ) 1 đôi VDSL 26 Mb/s đối xứng 13–52 Mb/s luồng xuống 1,5-2,3 Mb/s luồng lên 300 m – 1,5 km (tuỳ tốc độ) 1 đôi IDSL: (ISDN DSL) : Ngay từ đầu những năm 1980, ý tưởng về một đường dây thuê bao số cho phép truy nhập mạng số đa dịch vụ tích hợp (ISDN) đã hình thành. DSL làm việc với tuyến truyền dẫn tốc độ 160 Kb/s tương ứng với lượng tải tin là 144 Kb/s (2B+D). Trong IDSL, một đầu đấu nối tới tổng đài trung tâm bằng một kết cuối đường dây LT (Line Termination), đầu kia nối tới thuê bao bằng thiết bị kết cuối mạng NT (Network Termination). Để cho phép truyền dẫn song công người ta sử dụng kỹ thuật khử tiếng vọng. IDSL cung cấp các dịch vụ như : Hội nghị truyền hình, đường dây thuê riêng (leased line), các hoạt động thương mại, truy cập Internet/Intranet. HDSL/HDSL 2: Cuối những năm 80, nhờ tiến bộ trong xử lý tín hiệu số đã thúc đẩy sự phát triển của công nghệ đường dây thuê bao số truyền tốc độ dữ liệu cao HDSL (High data rate DSL). Công nghệ này sử dụng 2 đôi dây đồng để cung cấp dịch vụ T1 (1,544 Mb/s), 3 đôi dây để cung cấp dịch vụ E1 (2,048 Mb/s) không cần bộ lặp. Sử dụng mã đường truyền 2B1Q tăng tỷ số bit/baud thu phát đối xứng; mỗi đôi dây truyền một nửa dung lượng tốc độ 784 Kb/s nên khoảng cách truyền xa hơn và sử dụng kỹ thuật khử tiếng vọng để phân biệt tín hiệu thu phát. Khi nhu cầu truy nhập các dịch vụ đối xứng tốc độ cao tăng lên, kỹ thuật HDSL thế hệ thứ 2 đã ra đời để đáp ứng nhu cầu truyền T1, E1 chỉ trên một đôi dây đồng với một bộ thu phát nên có nhiều ưu điểm : hoạt động ở nhiều tốc độ khác nhau, sử dụng mã đường truyền hiệu quả hơn mã 2B1Q, khoảng cách truyền dẫn xa hơn, chống nhiễu tốt hơn, có khả năng tương thích phổ với các dịch vụ DSL khác. Do sử dụng cả tần số thoại nên không cung cấp đồng thời cả dịch vụ thoại nhưng công nghệ này được sử dụng rộng rãi cho các dịch vụ đối xứng trong mạng nội hạt thay thế các đường trung kế T1, E1 mà không cần sử dụng bộ lặp, kết nối các mạng LAN. SDSL : Công nghệ DSL một đôi dây (Single pair DSL) truyền đối xứng tốc độ 784 Kb/s trên một đôi dây, ghép kênh thoại và số liệu trên cùng một đường dây, sử dụng mã 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 Kb/s với khoảng cách nhỏ hơn 6,7 Km và tốc độ tối đa là 1024 Kb/s trong khoảng 3,5 Km. ADSL: Công nghệ DSL không đối xứng (Asymmetric DSL)được phát triển từ đầu những năm 90 khi xuất hiện các nhu cầu truy nhập Internet tốc độ cao, các dịch vụ trực tuyến, video theo yêu cầu... ADSL cung cấp tốc độ truyền dẫn không đối xứng lên tới 8 Mb/s luồng xuống (từ tổng đài trung tâm tới khách hàng) và 16- 640 Kb/s luồng lên (từ phía khách hàng tới tổng đài) nhưng khoảng cách truyền dẫn giảm đi. Một ưu điểm nổi bật của ADSL là cho phép khách hàng sử dụng đồng thời một đường dây thoại cho cả 2 dịch vụ : thoại và số liệu vì ADSL truyền ở miền tần số cao (4400 Hzá1MHz) nên không ảnh hưởng tới tín hiệu thoại. Các bộ lọc được đặt ở hai đầu mạch vòng để tách tín hiệu thoại và số liệu theo mỗi hướng. Một dạng ADSL mới gọi là ADSL “lite” hay ADSL không sử dụng bộ lọc đã xuất hiện từ đầu năm 1998 chủ yếu cho ứng dụng truy cập Internet tốc độ cao. Kỹ thuật này không đòi hỏi bộ lọc phía thuê bao nên giá thành thiết bị và chi phí lắp đặt giảm đi tuy nhiên tốc độ luồng xuống chỉ còn 1,5 Mb/s. Công nghệ này được xem xét kỹ trong chương 3. VDSL: Công nghệ DSL tốc độ dữ liệu rất cao (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 độ dữ liệu cao qua các đường dây đồng xoắn đôi ở khoảng cách ngắn. Tốc độ luồng xuống tối đa đạt tới 52 Mb/s trong chiều dài 300 m. Với tốc độ luồng xuống thấp 1,5 Mb/s thì chiều dài cáp đạt tới 3,6 Km. Tốc độ luồng lên trong chế độ không đối xứng là 1,6- 2,3 Mb/s. Trong VDSL, cả hai kênh số liệu đều hoạt động ở tần số cao hơn tần số sử dụng cho thoại và ISDN 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 ở chế độ đối xứng thì hệ thống VDSL sử dụng kỹ thuật xoá tiếng vọng. ứng dụng công nghệ VDSL trong truy cập dịch vụ băng rộng như dịch vụ Internet tốc độ cao, các chương trình Video theo yêu cầu. 1.3 Tình hình triển khai xDSL trên thế giới Trên thế giới hiện nay có khoảng 725 triệu đường truy nhập là đôi dây đồng kết nối tới các hộ gia đình cũng như các khách hàng thương mại. Cơ sở hạ tầng này là điều kiện để các công ty viễn thông triển khai công nghệ xDSL và mở ra một kỷ nguyên mới cho truy nhập băng rộng trên toàn thế giới. Hiện nay kỹ thuật xDSL đã được phát triển mạnh mẽ do các thiết bị trên thị trường hoạt động tương thích với nhau do có những tiêu chuẩn chung, giá thành thiết bị giảm nhanh chóng đồng thời những tiến bộ kỹ thuật mới cho phép người sử dụng tự lắp đặt thiết bị tại nhà, giảm chi phí dịch vụ. Trong cuộc họp của DSL Forum tại Rome vào tháng 3/2002 cho thấy DSL đã được chấp nhận như một kỹ thuật truy nhập băng rộng dẫn đầu trên thế giới với tổng số thuê bao lên tới 18,7 triệu khách hàng (bảng 1.2). Người ta dự đoán số thuê bao này còn tăng nhanh và đạt tới 200 triệu thuê bao vào năm 2005. Bảng 1.2 Số lượng thuê bao DSL trên thế giới năm 2002 Khu vực Tổng số thuê bao DSL Số lượng thuê bao nhà riêng % thuê bao nhà riêng so với tổng số người dùng Số lượng thuê bao là doanh nghiệp % doanh nghiệp so với tổng người dùng Châu á-Thái bình dương 7,949,000 6,970,000 87.7 979,000 12.3 Bắc mỹ 5,510,000 4,267,000 77.4 1,242,000 22.6 Tây âu 4,232,000 3,523,000 83.2 709,000 16.8 Đông Nam á 499,000 374,000 75 125,000 25 Châu Mỹ latinh 380,000 271,000 71.3 110,000 28.7 Đông Âu 53,000 32,000 60.4 21,000 39.6 Khu vực Trung Đông và châu Phi 48,000 37,000 77 11,000 23 Toàn thế giới 18,671,000 15,473,000 82.9 3,196,000 17.1 Hình 1.2 Số thuê bao DSL trên thế giới Tại Việt nam, các dịch vụ DSL cũng đã từng bước được triển khai. Chủ yếu là dịch vụ HDSL được sử dụng trong các đường E1 của mạng truyền số liệu. Tuy nhiên các nhu cầu truy nhập Internet tốc độ cao và các dịch vụ video theo yêu cầu đang tăng nhanh đã góp phần thúc đẩy các dịch vụ ADSL mau chóng được triển khai. Hiện nay VDC đang có kế hoạch triển khai mạng DSL tại năm tỉnh thành là Hà nội, TP –HCM, Đà Nẵng, Đồng Nai, Bình Dương. Theo dự kiến, trong giai đoạn đầu mới triển khai mạng thì các khách hàng chủ yếu sẽ là các thuê bao kênh thuê riêng (leased) hoặc có nhu cầu tương tự . Tuy nhiên, do mạng DSL chỉ có thể đáp ứng được các thuê bao dưới 2M nên ước tính số thuê bao leased đến năm 2003 có thể như bảng 1.3. Khi triển khai trên thực tế có thể số lượng thuê bao còn cao hơn nhiều do mức giá thuê bao và cài đặt DSL có thể thấp hơn mức giá leased line truyền thống. Chi phí đầu tư cho dự án này khoảng 700.000 USD. Bảng 1.3 Dự kiến số lượng thuê bao xDSL theo số lượng thuê bao leased line 2001 2002 2003 Leased (64-2M) DSL Leased (64-2M) DSL Leased (64-2M) DSL Hà Nội 88 14 250 38 1203 181 TP HCM 135 21 355 54 1198 180 Đà Nẵng 9 2 36 6 81 13 Đồng Nai 7 2 22 4 51 8 Bình Dương 5 1 14 3 36 6 Tổng số 244 40 678 105 2569 388 Tại Hà Nội phương án triển khai dịch vụ truyền hình cáp sử dụng công nghệ ADSL/VDSL cũng đã được xây dựng với số thuê bao dự kiến là : Bảng 1.4 Dự kiến số lượng thuê bao truyền hình cáp Năm 2002 Năm 2003 Năm 2004 Năm 2005 Năm 2010 Nhu cầu 71.000 142.000 213.000 50% số hộ dân HN 90%số hộ dân HN Dự kiến triển khai thực tế 20.000 50.000 100.000 50% số hộ dân HN 90% số hộ dân HN và một số hộ tỉnh lân cận Bởi vậy, việc nắm bắt kiến thức cơ bản, khả năng ứng dụng của công nghệ xDSL là điều rất cần thiết trong giai đoạn hiện nay. 1.4 So sánh đánh giá về mạng truy nhập có sử dụng công nghệ xDSL khác nhau Qua xem xét ở trên ta nhận thấy rằng mỗi loại kỹ thuật DSL có những tính năng, đặc thù và điểm mạnh, điểm yếu riêng. Tuy nhiên việc áp dụng chúng sao cho phù hợp là một vấn đề cần xem xét. Trong phần này ta chỉ xem xét 3 loại chủ yếu là HDSL, ADSL và VSDL. Còn SDSL có thể coi là một loại HDSL được đơn giản hoá. Về nguyên tắc SDSL hoàn toàn giống HDSL nhưng chỉ chạy trên một đôi dây và tốc độ cũng chỉ bằng một nửa HDSL Trong các loại kỹ thuật DSL thì HDSL là có cấu trúc đơn giản hơn cả. HDSL chỉ là đường truyền điểm nối điểm đơn thuần, không ghép thêm kênh thuê bao thoại như ADSL và VDSL. Như vậy băng tần mà HDSL sử dụng cũng nhỏ hơn và đơn giản hơn so với các loại khác. Thông thường khi sử dụng trên 2 đôi sợi với tốc độ T1 hoặc 3 đôi sợi với tốc độ E1, mã đường truyền là 2B1Q thì băng tần HDSL trong khoảng 0 đến 392kHz. Trường hợp sử dụng mã CAP băng tần này rút gọn xuống chỉ còn 230kHz. + ở ADSL băng tần sử dụng phải chia thành 2 hoặc 3 phần. ADSL không sử dụng phương pháp khử tiếng vọng thì sẽ phải chia thành các băng tần 0-4kHz cho kênh thoại 25-200kHz cho đường truyền về phía tổng đài >200kHz cho đường truyền phía thuê bao ADSL sử dụng phương pháp khử tiếng vọng thì băng tần đường truyền tới tổng đài và tới thuê bao sẽ có phần chung nhau. + ở VDSL băng tần được chia thành các dải: 0-4 kHz dùng cho kênh thoại 4-80 kHz dùng cho ISDN 300-700 kHz cho đường truyền về phía tổng đài >1000 kHz cho đường truyền tới thuê bao Cũng chính nhờ có sự phân bố về băng tần như vậy mà các kỹ thuật ADSL và VDSL có thể cung cấp một kênh thoại độc lập cho khách hàng do vậy việc tận dụng các đường thuê bao điện thoại từ trước có ý nghĩa rất lớn. Như chúng ta đã biết ở cáp đồng tín hiệu có tần số càng cao thì suy hao càng lớn. Để khắc phục nhược điểm này chỉ có cách giảm điện trở của cáp tuy nhiên việc này cũng có thể đồng nghĩa với tăng tiết diện cáp. Nhưng bán kính cáp không thể tăng quá cao được do hiệu quả về mặt giá thành do đó chúng ta phải chấp nhận việc sử dụng các kỹ thuật xDSL sẽ phải có giới hạn về mặt khoảng cách. Chính khả năng về khoảng cách truyền dẫn cũng đánh giá phần nào cho việc lựa chọn kỹ thuật nào sao cho thích hợp với điều kiện thực tế. Đồng thời các kỹ thuật xDSL đều truyền các tín hiệu số nhiều mức, như vậy sẽ giảm một lượng đáng kể các tần số cao phải sử dụng cho việc điều chế tín hiệu. Trong các cấu trúc mạng truy nhập sử dụng kỹ thuật xDSL chỉ có HDSL phải sử dụng hơn 1 đôi cáp đồng, việc này gây nhiều khó khăn trong việc lắp đặt và sử dụng hơn so với các loại kỹ thuật xDSL khác. Đây cũng chính là nhược điểm lớn nhất của HDSL so với các kỹ thuật DSL khác. Tuy nhiên HDSL có khả năng truyền dẫn hoàn toàn đối xứng, tính chất này chỉ có ở SDSL và một phần trong VDSL. Chính vì tính chất này nên HDSL có thể sử dụng trong các dịch vụ yêu cầu cả hai hướng truyền có dung lượng như các đường truyền giữa máy tính chủ và mạng điện thoại, giữa các mạng LAN, WAN với nhau hoặc làm trung kế cho 2 tổng đài. Ngược lại các như ADSL và VDSL chỉ sử dụng trên một đôi dây nhưng lại truyền không đối xứng giữa 2 chiều nên sử dụng nhiều trong các dịch vụ thiên về truy nhập một chiều chính như Internet, Video theo yêu cầu, Hội nghị truyền hình… Kết luận: Như vậy việc sử dụng các kỹ thuật xDSL sẽ là một giải pháp cho mạng truy nhập trong thời gian tới. Với lợi thế tận dụng mạng lưới cáp đồng đang tồn tại rộng khắp trên thế giới không đòi hỏi vốn đầu tư ban đầu quá lớn với các kỹ thuật ngày càng hoàn thiện nhằm cung cấp cho khách hàng mọi dịch vụ băng rộng theo yêu cầu với giá cả hợp lý nên công nghệ xDSL đang thực sự trở thành sự lựa chọn số 1 cho các nhà cung cấp dịch vụ hiện nay. ADSL và SDSL chỉ sử dụng một đôi cáp đồng do đó rất tiện lợi khi áp dụng vào mạng truy nhập mà không phải lắp đặt thêm các đôi dây khác. Sử dụng modem ADSL mạng có thể cung cấp trong phạm vi rộng cả băng tần đối xứng và không đối xứng, đồng thời cung cấp một đường dẫn có thể phát triển trong tương lai với dịch vụ băng tần cao. Vậy với việc áp dụng kỹ thuật ADSL vào mạng truy nhập chúng ta sẽ có giải pháp trung gian khi cung cấp hoặc giảm bớt chi phí mà vẫn có thể truy nhập tốc độ cao. Trong chương 2 ta sẽ nghiên cứu cơ sở kỹ thuật của công nghệ ADSL. Chương 2: Cơ sở của Công nghệ aDSL 2.1 Giới thiệu chung về cáp xoắn đôi Cáp xoắn đôi là phương tiện truyền dẫn của tín hiệu xDSL, vì vậy trước khi đi sâu vào nghiên cứu công nghệ ADSL ta sẽ xem xét các trở ngại khi truyền dẫn tín hiệu trên cáp và các phương thức truyền dẫn song công để có thể tận dụng tối đa các đôi cáp. Cáp xoắn đôi được tạo bởi hai dây dẫn được xoắn quanh nhau. Do các dây là gần nhau về mặt vật lý và giống nhau về mặt hình học nên sự ảnh hưởng từ bên ngoài đến hai dây là hoàn toàn giống nhau. Nếu một bộ thu chỉ quan tâm đến sự chênh lệch điện áp giữa hai dây thì ảnh hưởng từ bên ngoài sẽ bị loại bỏ. Các đôi dây xoắn đôi thường được bó trong một bó cáp (nhiều đôi dây xoắn đôi trong một vỏ cáp), các cáp phổ biến trong mạch vòng thuê bao chứa từ 25 đến 100 đôi chúng được phân biệt với nhau bởi mã màu, gần ngoài vỏ có thể có lớp bọc kim loại được nối đất để giảm nhiễu từ bên ngoài. Các đôi dây thường được sử dụng dựa theo thiết kế của AWG (American Wire Gauge), phổ biến nhất trong các ứng dụng DSL là 24 và 26 AWG. 2.1.1 Các trở ngại khi truyền tín hiệu trên cáp xoắn đôi Cáp xoắn đôi là một phương tiện truyền tín hiệu POST rất có hiệu quả. Tín hiệu có tần số thấp có khả năng chống nhiễu tốt với các nhân tố bên ngoài (nhờ đặc tính xoắn đôi của cáp) nhưng khi truyền tín hiệu số với tốc độ cao thì gặp phải rất nhiều khó khăn là bởi vì khi đó có nhiều yếu tố tác động đến tín hiệu điển hình là nhiễu, xuyên âm, v v, không còn tuyến tính làm ảnh hưởng đến tốc độ đường truyền. Với một phương tiện truyền dẫn thì điều quan tâm đầu tiên đó là nó có thể truyền với tốc cao nhất là bao nhiêu. Về mặt định tính thì có thể nhận thấy rằng băng thông của phương tiện truyền dẫn có ảnh hưởng lớn đến tốc độ truyền tín hiệu và với băng thông của cáp xoắn đôi thì có khả năng đáp ứng được tốc độ tín hiệu đến Mb/s đó chính là yếu tố tạo ra thành công của xDSL. Do xuyên âm và suy hao tín hiệu tăng theo tần số, tần số càng cao thì xuyên âm càng lớn vì thế không thể tăng tốc độ chỉ đơn giản là tăng tốc độ tín hiệu mà phải có sự thoả hiệp giữa tốc độ tín hiệu và số mức tín hiệu. Để đánh giá hiệu quả của sự thiết kế, người ta đưa ra khái niệm hiệu suất phổ nó chính là tỷ số giữa tốc độ số liệu R(b/s) và độ rộng băng tần cần thiết để phân phát nó B (Hz). Hiệu suất phổ được ký hiệu là =R/B (b/s/Hz), đối với tần số Nyquist thì =2B/B=2b/s/Hz nhưng thực tế thì hiệu suất này giảm xuống còn 1,5 do cách thực hiện bộ lọc có đáp ứng tần số Nyquit là khác so với lý thuyết. Có nhiều phương pháp để nâng cao hiệu suất phổ, một phương pháp phổ biến và có hiệu quả là nâng số mức tín hiệu trong một ký tự được mã hoá và đó là nội dung của các phương pháp mã hoá tiến bộ. Theo Shannon thì dung lượng của kênh được thể hiện theo công thức sau: C=B log2(1+S/N) b/s Từ công thức ta thấy khả năng thông qua của kênh phụ thuộc vào độ rộng băng tần của kênh B và tỷ số tín hiệu trên tạp âm S/N, của tín nếu băng thông của kênh càng lớn thì tốc độ cho qua của kênh càng lớn và truyền tín hiệu với tốc độ càng cao nhưng khi tốc độ tín hiệu cao sẽ xuất hiện suy hao và xuyên âm đủ lớn cộng với nhiễu nền lớn làm cho S/N giảm gây nhiều lỗi bit làm giảm tốc độ tín hiệu vì vậy cũng phải có sự thoả thuận giữa độ rộng băng hiệu và tốc độ. Để tăng độ rộng băng cần phải giảm khoảng cách hoặc chất lượng đường dây phải tốt để giảm suy hao và xuyên âm cũng có thể áp dụng các phương pháp mã hoá chống lỗi tiên tiến để cải thiện S/N. a. ảnh hưởng về điện Trong môi trường tốc độ cao các đặc tính về điện có ảnh hưởng rất lớn đến đường truyền, đây là đặc tính vốn có của tín hiệu điện nhưng nó chỉ biểu hiện rõ khi năng lượng và tần số tín hiệu cao. Các ảnh hưởng có thể kể đến như xuyên âm, nhiễu điện từ, nhiễu xung, nhiễu nhiệt…, và nó là các tác nhân từ bên ngoài. Như ta đã biết một hiện tượng rất quan trọng của tín hiệu điện đó là hiện tượng cảm ứng điện từ (gây ra tín hiệu giống như nó ở vật dẫn điện đặt gần nó), hiện tượng này biểu hiện rất rõ khi tần số của tín hiệu điện càng cao và khoảng cách giữa các dây dẫn càng nhỏ. Trong truyền dẫn thoại các đôi dây phía tổng đài được đặt sát nhau trong một bó cáp còn phía thuê bao thì chúng được tách ra để đi đến từng nhà thuê bao, chính điều này đã tạo ra xuyên âm trong các đôi dây. *Xuyên âm : là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra giữa các đôi dây truyền tín hiệu điện khi chúng được đặt gần nhau. Dòng điện cảm ứng có thể cùng chiều hoặc ngược chiều với dòng điện sinh ra nó. Xuyên âm được chia ra làm hai loại đó là xuyên âm đầu gần (NEXT) và xuyên âm đầu xa (FEXT), trong mỗi loại lại được phân biệt bởi xuyên âm trong cùng một kỹ thuật (như giữa các đường ADSL với nhau) và được gọi là tự xuyên âm, xuyên âm từ các kiểu kỹ thuật khác nhau như xuyên âm giữa ADSL và ISDN. Biểu diễn của NEXT và FEXT như hình vẽ 2.1 Tín hiệu xuyên âm đầu xa Tín hiệu xuyên âm đầu gần Bộ thu phát phía tổng đài Bộ thu phát từ xa Bộ thu phát từ xa TX RX TX RX Tín hiệu được phát Cáp xoắn đôi Hình 2.1 Tín hiệu NEXT và FEXT NEXT là xuyên âm mà dòng điện cảm ứng ngược chiều với dòng điện sinh ra nó, nghĩa là khi nó được tạo ra nó sẽ đi ngay vào bộ thu ở gần bộ phát (nguồn xuyên âm) điều này làm cho nó có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng tín hiệu thu và đây cũng là vấn đề quan tâm lớn nhất của nhà cung cấp thiết bị khi đưa ra các tuỳ chọn về tốc độ. FEXT là xuyên âm mà dòng điện cảm ứng sinh ra cùng chiều với dòng điện sinh ra nó nghĩa là tín hiệu xuyên âm phải truyền trên đường truyền để đến bộ thu ở đầu xa, do khi truyền nó bị suy yếu nên ảnh hưởng của FEXT mạnh không bằng NEXT. Ta thấy FEXT phụ thuộc vào chiều dài đường dây. Cả FEXT và NEXT đều tăng theo tần số thoại chỉ được thiết kế cho truyền ở tần thấp (các dịch vụ POST). ảnh hưởng của điện chủ yếu là xuyên âm (đã được xét ở trên) bên cạnh đó đáng chú ý là nhiễu, nhiễu bao gồm: *Nhiễu tần số vô tuyến : Các đường dây xoắn đôi cân bằng chỉ được thiết kế để truyền thoại nên chỉ chống được ảnh hưởng của các tín hiệu tần số vô tuyến ở tần số làm việc thấp. Còn hệ thống DSL làm việc với tần số cao thì sự cân bằng bị giảm nên bị các tín hiệu tần số vô tuyến RFI có thể xâm nhập. Mức độ nhiễu phụ thuộc vào khoảng cách nguồn nhiễu tới mạch vòng. Những nguồn nhiễu chính thuộc loại này là các hệ thống vô tuyến quảng bá điều biên AM và các hệ thống vô tuyến nghiệp dư. Các trạm vô tuyến AM phát quảng bá trong dải tần từ 560á1600 KHz. Tuy nhiên do tần số làm việc của các trạm này là cố định nên nhiễu do chúng gây ra có thể dự đoán được. Ngược lại, nhiễu vô tuyến nghiệp dư lại không đoán trước được vì tần số làm việc thay đổi và có nhiều mức công suất phát. Nhưng nhiễu này chỉ ảnh hưởng tới VDSL vì dải tần vô tuyến nghiệp dư chỉ chồng lấn lên băng tần truyền dẫn của VDSL. * Tạp âm trắng : Nhìn chung có rất nhiều nguồn tạp âm và khi không 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 Gauss được gọi là tạp âm trắng Gauss cộng AWGN. Tạp âm này ảnh hưởng độc lập lên từng kí hiệu được truyền hay nói cách khác chúng được cộng với tín hiệu bản tin. * Nhiễu xung : thường xảy ra trong thời gian ngắn (từ vài s tới vài ms) nhưng có ảnh hưởng lớn do cường độ lớn, nguồn nhiễu này chủ yếu là do sự bật tắt của các thiết bị điện, sét b. ảnh hưởng về vật lý Bên cạnh các ảnh hưởng về điện thì ảnh hưởng về mặt vật lý cũng quyết định nhiều đến tốc độ đường truyền mà đòi hỏi sự quan tâm không kém. ảnh hưởng về mặt vật lý xuất phát từ đặc tính của cáp là được dùng để truyền tín hiệu thoại với sự giới hạn về độ rộng băng (tần số từ 0 đến 4 kHz) và để mở rộng khoảng cách người ta đã thêm vào các cuộn gia cảm nó có tác dụng làm giảm ảnh hưởng của điện dung ở tần số thấp làm giảm suy hao nhưng những cuộn gia cảm này thực tế lại hoạt động như một bộ lọc thông thấp, do đó nó ngăn cản truyền dẫn số ở tần số cao của đôi dây đồng và vì vậy cần phải loại bỏ nó trước khi cung cấp các dịch vụ tốc độ cao. Hình 2.2 Mạch vòng có và không có sử dụng cuộn gia cảm Bên cạnh đó khi cung cấp dịch vụ thoại để thuận lợi cho việc kéo cáp đến các hộ gia đình người ta đã dự phòng các hướng cáp (nhiều hướng được xuất phát từ cùng một dây ở phía tổng đài) và khi một hướng được sử dụng thì các hướng còn lại do bị để hở nên khi truyền tín hiệu tốc độ cao thì sẽ bị ảnh hưởng của tín hiệu phản xạ, do tín hiệu phản xạ ._.này cũng được truyền đến cả bộ phát và bộ thu và điều này hạn chế tốc độ cao. Hình 2.3 Cầu nối rẽ và ảnh hưởng của nó Để mở rộng khoảng cách người ta còn nối nhiều kích thước dây khác nhau điều này tạo ra các mối nối và đoạn nối này có thể làm mất tính đối xứng của cáp cân bằng (dù là rất ngắn) và tạo điều kiện cho sự thâm nhập của nhiễu từ bên ngoài làm giảm truyền tín hiệu tốc độ cao. Kích thước các dây khác nhau làm mất tính phối hợp trở kháng và tạo ra sự phản xạ tín hiệu nó góp phần cản trở tăng tốc độ truyền, ảnh hưởng của môi trường cũng cản trở tốc độ truyền (ví dụ sự xâm nhập của nước tạo ra sự ô xi hoá làm tăng điện trở làm suy hao tín hiệu tăng lên và có thể không còn đáp ứng được các yêu cầu của xDSL). Cách bố trí dây trong nhà của khách hàng cũng ảnh hưởng đến tốc độ của ADSL. Hình 2.4 Phân tách tín hiệu lên xuống bằng phương pháp khử tiếng vọng Như vậy một đường truyền bị ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố cả bản thân của nó cũng như các ảnh hưởng từ bên ngoài điều này đòi hỏi trước khi truyền tín hiệu tốc độ cao cần phải có sự kiểm tra các thông số của đường truyền thông qua các phương pháp đo đạc hiện đại. 2.1.2 Các phương pháp truyền dẫn song công. Trong các hệ thống truyền dẫn để tiết kiệm chi phí ban đầu cũng như tối ưu hoá việc thực hiện trong thực tế, người ta đã tận dụng số lượng các đôi dây dẫn để truyền tín hiệu trong các hệ thống song công hoàn toàn. Có nhiều phương pháp để có thể thực hiện truyền song công tiêu biểu là các phương pháp sau hay được dùng trong các hệ thống xDSL. Truyền dẫn song công dùng bộ triệt tiếng vọng, sơ đồ như hình vẽ 2.4 Phần kênh truyền được gọi là đường truyền hai dây, phần thuộc bộ phát và bộ thu được gọi là phần 4 dây như trên hình vẽ sự chuyển đổi từ hai dây sang 4 dây được gọi là Hybrid. Tín hiệu đi qua cầu sai động (hybrid), một phần tín hiệu vòng lại đầu thu do mạch hybrid không hoàn hảo (gọi là tín hiệu ECHO-tiếng vọng). Bộ lọc số thích ứng ADF (adaptive digital filter) được sử dụng có chức năng tạo ra một bản sao của tín hiệu tiếng vọng (tạo ra được là nhờ làm trễ tín hiệu phù hợp với độ trễ của tiếng vọng và nó có thể điều chỉnh được cả độ lớn của tín hiệu) và tiếng vọng bị triệt hoàn toàn bằng cách trừ bản sao này với tín hiệu vọng thực tế đường hồi tiếp sau bộ cộng tác động vào bộ lọc thích ứng nhằm có tác dụng tự động điều chỉnh độ trễ và mức độ tín hiệu. Hybrid có nhiều thiết kế khác nhau, có thể dùng biến áp (để loại bỏ Echo được dự đoán trước), có thể dùng các bộ lọc số hay tương tự, hoặc dùng các bộ lọc thích ứng để đánh giá Echo và điều chỉnh để thực hiện loại bỏ. Hầu hết các hệ thống số liệu tốc độ cao dùng bộ lọc thích ứng như hình vẽ ở trên. Hybrid được dùng phổ biến đối với hệ thống thoại, ISDN, HDSL, đôi khi cả với ADSL. Các hệ thống tốc độ cao không dùng Hybrid (ví dụ như VDSL) do chúng yêu cầu các bộ lọc phức tạp và trước đó phải có sự chuyển đổi Analog sang Digital, chịu ảnh hưởng lớn của tự xuyên âm đầu gần, nó tăng theo tần số vì thế mà đối với kỹ thuật đối xứng thường không được thực hiện do phạm vi chồng lấn phổ tần quá lớn. Thay vào đó các hệ thống này sử dụng FDM hay TDM. Phổ tần của hệ thống ADSL sử dụng ECHO như hình vẽ 2.5. Hình 2.5 Phổ trong phương pháp Echo đối với ADSL Hình 2.6 FDM hoàn toàn song công Trong FDM, dải tần số sử dụng được chia làm 3 phần riêng biệt cho tín hiệu thoại, đường truyền lên và đường truyền xuống được phân cách bằng dải tần bảo vệ (guard band). Phương pháp FDM hay được sử dụng trong các Modem CAP, chúng có ưu điểm là hạn chế được NEXT do hệ thống không thu cùng một dải tần với dải tần phát của hệ thống kề nó tuy nhiên nó yêu cầu một dải tần lớn, vì vậy mà số lượng kênh trong hệ thống DMT trong hướng xuống bị giảm nhỏ và không đạt được tốc độ cao như trong phương pháp Echo. Nhưng có thể trộn nhiều dịch vụ có tốc độ khác nhau (như đối xứng, không đối xứng, tốc độ cao, tốc độ thấp). 2.2 Lịch sử phát triển của các Modem tương tự Trước khi đi vào chi tiết các kỹ thuật mà ADSL sử dụng ta điểm qua các kỹ thuật mà các modem thế hệ trước đã sử dụng và tốc độ mà chúng đã đạt được. Modem là từ ghép của hai từ viết tắt đó là MOdulation và DEModulation, nó cho phép hai thiết bị số (máy tính, …) thông tin với nhau qua mạng PSTN. Các modem có nhiệm vụ chuyển đổi các luồng số sang các tín hiệu điện trong băng tần thoại (4 kHz) cho phép chúng truyền được qua mạng điện thoại và đầu còn lại sẽ chuyển đổi ngược lại để truyền tới máy tính. Các modem thế hệ đầu chỉ sử dụng các kỹ thuật điều chế đơn giản như FSK (frequency shift keying: Dùng hai sóng mang để biểu diễn các trạng thái 0 và 1 của tín hiệu, gây lãng phí băng tần, nhưng có khả năng chống nhiễu tốt), QPSK (Quadrature phase shift keying: Hai sóng mang ở cùng tần số và vuông pha với nhau. Mỗi sóng mang điều chế một luồng bit riêng sau đó được cộng lại. Hai luồng bit xen kẽ nhau trong số liệu gốc), và không có sửa lỗi trước nên tốc độ đạt được không cao như V21 chỉ có tốc độ 300 b/s và V22 2,4 kb/s. V32 đã sử dụng mã hoá lưới và thêm bộ triệt tiếng vọng nên tốc độ đã đạt được 14,4 kb/s. Các modem thế hệ tiếp theo nhờ có sự kết hợp giữa các kỹ thuật sửa lỗi trước và kỹ thuật mã hoá tiến bộ nên đã đạt được tốc độ cao hơn nhiều so với các modem thế hệ đầu. V34 đã kết hợp mã hoá sửa lỗi trước (FEC) và mã hoá QAM (được gọi chung là mã hoá TCM) nên tốc độ đã đạt được ban đầu là 19,2 kb/s, 24 kb/s và hiện nay có thể đến 28,8 kb/b thậm chí đến 33,6 kb/s. Phiên bản 33,6 kb/s có hiệu suất phổ là 10 b/s/Hz. Một đặc điểm chính về hoạt động của chúng trong mạng PSTN được chỉ ra như hình vẽ 2.7. Hình 2.7 Cấu trúc hoạt động của Modem băng tần thoại Khách hàng truy nhập Internet qua modem tại nhà riêng, dữ liệu từ máy tính qua modem được chuyển đổi thành tín hiệu analog để được truyền qua mạch vòng thuê bao tới tổng đài nội hạt. Tại đây, tín hiệu analog lại được lấy mẫu, mã hoá thành tín hiệu số 64 Kbit/s. Bộ chuyển đổi ADC này gây ra nhiễu lượng tử và giới hạn tốc độ số liệu nhị phân xuống khoảng 30 Kbit/s. Luồng số liệu 64 Kbit/s tạo ra ở tổng đài được truyền qua mạng điện thoại và được biến đổi ngược lại thành dạng tín hiêụ analog ban đầu, truyền qua một mạch vòng thuê bao khác tới modem server. Tại đây, lại diễn ra quá trình chuyển đổi ADC để truyền thông tin số liệu tới nhà cung cấp dịch vụ Internet. Luồng số liệu từ ISP tới khách hàng cũng đi qua đường truyền đối xứng với luồng lên như hình vẽ nghĩa là cũng bị hạn chế bởi bộ chuyển đổi ADC tại tổng đài kết cuối ISP nên lưu lượng hướng xuống cũng bị giới hạn khoảng 30 Kbit/s. Tuy nhiên hiện nay đường truyền từ các modem server của ISP tới CO được số hoá nên có thể bỏ qua bộ ADC và modem server tạo ra luồng tín hiệu số 64 Kbit/s gửi tới tổng đài kết cuối của thuê bao. Bộ DAC ít bị suy hao và do đó thuê bao có thể nhận số liệu tốc độ 64 Kbit/s hướng xuống. Trên thực tế, do DAC ở tổng đài phía thuê bao không tuyến tính và có tạp âm nên tốc độ hướng xuống đạt 56 Kbit/s. Đây chính là cấu trúc của modem V.90, truyền dữ liệu tốc độ 56 kbit/s không đối xứng và phụ thuộc vào việc đầu cuối có bộ kết nối số hay không. Cả hai kỹ thuật modem V.34 và V.90 đều có hiệu suất sử dụng phổ tần vượt quá con số 10 bit/s/Hz. Tuy nhiên hiệu suất này chỉ đạt được khi chất lượng đường dây cho phép, tỷ số S/N trong khoảng 34á38 dB, nếu không nó sẽ tự động chuyển về tốc độ thông thường. Đối với modem 56K thì nó yêu cầu một đầu kết cuối phải ở dạng số như chỉ ra trong hình 2.8. Hình 2.8 Kết nối của modem 56 K Mỗi chiều 56/64 kb/s Đoạn nối số 56 kb/s 33,6 kb/s Mạch vòng analog PSTN ISP Modem 56K PC Nhờ phía còn lại là truyền dẫn số nên loại bỏ bớt nhiễu, do truyền dẫn trên mạch vòng nội hạt không có đầy đủ các yêu cầu để cho phép mã hoá PCM với 8 bit/ từ mã, người ta loại bỏ một bit đối với sự thực hiện trong modem và tốc độ giới hạn là 7x8.000=56 kb/s. Chiều xuống do chỉ chịu ảnh hưởng của chuyển đổi từ số sang tương tự nên ảnh hưởng của nhiễu lượng tử hầu như không có và tốc độ có thể đạt được 56 kb/s còn chiều lên do ảnh của chuyển đổi từ analog sang digital nên bị ảnh hưởng lớn của nhiễu lượng tử vì thế tốc độ đạt được thấp hơn chiều lên, cao nhất là 33,6 kb/s. ISDN đã sử dụng mã hoá 2B1Q để làm giảm tốc độ Baud và tốc độ có thể đạt được 144 kb/s (nhưng chỉ có 128 kb/s là thông tin khách hàng sử dụng), tốc độ này đã cao hơn nhiều so với các modem ở trên nhưng vẫn chưa thoả mãn truyền các dịch vụ đa phương tiện. Tóm tắt các đặc tính của các modem băng tần thoại như chỉ ra trong bảng 2.1. Bảng 2.1 Các đặc tính của modem băng tần thoại Năm Tên modem Kỹ thuật Độ rộng băng Tốc độ 1964 V.21 FSK 300 kb/s 1968 V.22 QPSK 2,4 kb/s 1976 V.29 16-QAM 2,4 kHz 9,6 kb/s 1984 V.32 TCM 2,4 kHz 14,4 kb/s 1994 V.34 TCM 3,4 kHz 28,8/33,6 kb/s V.90 TCM 3,4 kHz 56 kb/s Đặc điểm chung của các modem băng tần thoại là hoạt động trên nguyên tắc kết nối đầu cuối tới đầu cuối (end-to-end) thông qua mạng PSTN và cũng là điểm khác biệt cơ bản so với kỹ thuật xDSL chỉ hoạt động trên mạch vòng thuê bao. Những modem này hoạt động ở băng tần dưới 4 KHz nên tốc độ truyền bị giới hạn chỉ có khả năng cung cấp các dịch vụ tốc độ thấp và không cung cấp dịch vụ thoại đồng thời. ADSL khác với các modem băng tần thoại là sử dụng băng tần cao hơn rất nhiều so với phổ tần cho thoại, phổ tần của nó đạt tới MHz. Đồng thời áp dụng các phương pháp mã hoá tiến bộ kết hợp với sửa lỗi trước, tận dụng các tiến bộ trong xử lý tín hiệu số. 2.3 Cơ sở kỹ thuật của ADSL 2.3.1 Các phương pháp điều chế Trong các hệ thống truyền dẫn để truyền được tín hiệu đi xa, có khả năng bức xạ tín hiệu vào không gian và để tăng tốc độ truyền dẫn người ta sử dụng các phương pháp điều chế tín hiệu, điều chế là một khái niệm dùng để chỉ một phương pháp sử dụng một tín khác (sóng mang) để truyền tín hiệu gốc (tín hiệu điều chế). Tín hiệu sóng mang có tần số cao và công suất đủ lớn được sử dụng để điều chế tín hiệu. Tín hiệu gốc sẽ làm thay đổi tần số hoặc pha hoặc biên độ hoặc đồng thời nhiều tham số đó của tín hiệu sóng mang, tương ứng với chúng có các tên gọi riêng của phương pháp điều chế. Tín hiệu điều chế có thể là tín hiệu tương tự hay tín hiệu số. Trong hệ thống ADSL, người ta chủ yếu sử dụng hai phương pháp chính đó là DMT và CAP. Chúng đều được xây dựng trên cơ sở của điều chế biên độ cầu phương vuông góc ( QAM ) vì vậy để hiểu được DMT và CAP trước tiên ta đi vào chi tiết của QAM. 2.3.1.1 Điều chế QAM (Quadrature Amplitude Modulation) QAM là phương pháp điều chế mà sóng mang là hai sóng sin và cosin có cùng tần số. Các sóng này được gửi đồng thời trên một kênh và trạng thái của mỗi sóng (gồm cả biên độ và pha) được sử dụng để truyền tải thông tin (các bit). ít nhất là một chu kỳ của các sóng mang truyền tải một tập các bit trước khi một tập các bit mới được truyền. QAM đã được sử dụng từ lâu trong các modem băng tần thoại và cũng được dùng trong modem V34. Trong tín hiệu QAM thì tập các bít được truyền trong một ký hiệu, mỗi ký hiệu có gồm 2 bit, 4 bit, 6 bit,…, tương ứng với phương pháp điều chế có tên gọi là 4 QAM, 16 QAM, 64 QAM …, do chúng có 4 điểm, 16 điểm, 64 điểm trong sơ đồ chùm sao. Chùm tín hiệu 16 QAM được chỉ ra trong hình 2.9. Hình 2.9 Chùm tín hiệu 16QAM Khi bên thu thu được một ký tự QAM, do quá trình truyền mà vị trí của symbol này đã bị thay đổi so với phía phát và vì vậy bên thu sẽ chọn điểm gần nhất (trong phân bố chùm sao) với symbol nhận được. Hình vẽ 2.10 minh hoạ cách hoạt động trong QAM. • • • • • • • • • • • • • • • • x • • • • • • • • • • • • • • • • Hình 2.10 Cách thực hiện của QAM Giải điều chế y Biên độ sin Điều chế 4bits đầu vào 4bits đầu ra Biên độ cos Biên độ sin Gửi trên kênh và thu được Một dạng sóng xác định xác định một điểm y Tìm điểm đúng gần nhất Chiếu tới một điểm x x Biên độ cos Sơ đồ khối của bộ điều chế QAM như hình vẽ 2.10, nhánh chứa dạng sóng cosin được gọi là nhánh đồng pha (in phase), biên độ của cosin được gọi là thành phần đồng pha I, nhánh chứa sin được gọi là nhánh vuông pha (quadrature branch), biên độ sin được gọi là thành phần vuông pha Q Nhánh Q Nhánh I Tập các bit đầu vào Tạo ra các giá trị (x,y) X X + Dạng sóng đầu ra Giá trị x Giá trị y Bộ tạo sóng sin Bộ tạo sóng cosin Hình 2.11 Sơ đồ điều chế QAM Các bit đầu vào được sắp xếp vào các điểm có toạ độ (x,y), vì vậy mà dạng sóng được truyền có dạng v(t)=xcos(wt)+ysin(wt) Sự trực giao giữa sóng sin và cosin cho phép chúng truyền số liệu đồng thời trên một kênh. Xét trong một chu kỳ sự trực giao được minh hoạ theo công thức ở đây t là chu kỳ của sin và cosin, do tính trực giao mà các hàm sin và cosin còn được gọi là các hàm cơ bản. Sơ đồ khối của bộ giải điều chế như hình vẽ 2.12 E Giá trị dự đoán y Bộ tạo sóng cosin Bộ tạo sóng sin X X Dạng sóng thu được Nhánh I Nhánh Q Giá trị dự đoán x A B C Tìm điển gần nhất D Các bit đầu ra Hình 2.12 Bộ giải điều chế QAM Nếu giả thiết rằng kênh không bị mất mát và bộ thu có định thời pha hoàn hảo khi đó tại các điểm trên hình vẽ sẽ có các biểu thức cho mỗi ký tự thứ i Tại điểm A: VA(t)=Xicos(wt)+Yisin(wt) ở đây Xi là biên độ (cả dấu và độ lớn) của sóng cosin được mã hoá ở bộ phát và Yi là biên độ (dấu và độ lớn) của sóng sin được mã hoá ở bộ phát. Sau khi chuyển qua các khối nhân, ở điểm B, C tín hiệu nhận được có biểu thức VB(t)=Xicos2(wt)+Yisin(wt)cos(wt) VC(t)=Xicos(wt)sin(wt)+Yisin2(wt) Sau đó các tín hiệu ở điểm B, C độc lập chuyển qua các khối tích phân. Các khối này tích phân trên một chu kỳ và thiết lập lại sau mỗi ký tự khi đó tín hiệu tại điểm D, E là VD(t)== =tXi/2 Cũng như vậy ta có VE(t)= =tYi/2 Các giá trị ở đầu ra của bộ giải điều chế giúp lựa chọn vị trí trong bản đồ chùm sao của bộ thu Trong hệ thống ADSL, QAM cũng được sử dụng để làm mã đường và kích thước chùm sao có thể là từ 4 cho đến 256, QAM cũng sử dụng FDM để thực hiện truyền song công khoảng tần số dành cho đường lên là từ 30 kHz đến 138 kHz còn đường xuống thì tần số được sử dụng là trên 138 kHz 2.3.1.2 Điều chế CAP (carrierless amplitude and Phase) Tương tự như một bộ điều chế QAM, điều chế biên độ và pha không sóng mang sử dụng một chùm sao để mã hoá các bit ở bộ phát và giải mã ở bộ thu. Các giá trị x, y xuất phát từ tiến trình mã hoá được dùng để kích thích bộ lọc số. Bộ điều chế CAP như hình vẽ 2.13. Hình 2.13 Sơ đồ bộ điều chế CAP Bộ điều chế có hai nhánh một nhánh đồng pha và một nhánh vuông pha, các đáp ứng xung của các bộ lọc số là cặp biến đổi hilbert. Hai hàm tạo thành cặp biến đổi hilbert là trực giao với nhau. Nhìn chung bất kỳ cặp Hilbert nào cũng có thể được sử dụng để tạo thành bộ điều chế CAP, nhưng thực tế CAP sử dụng sóng sin và sóng cosin đã được hạn tần cho một xung truyền. Điển hình sự điều chế CAP được thực hiện với các bộ lọc số thay cho các bộ nhân đồng pha và vuông pha, do sóng mang không mang tin vì thế mà CAP không gửi sóng mang. Hai bộ lọc số có biên độ cân bằng nhưng khác nhau về đáp ứng pha (900). Ta có thể thấy là CAP có nhiều tiến bộ hơn QAM do nó điều chế tín hiệu trong miền số vì vậy mà tận dụng được các ưu việt trong sử lý số, tiết kiệm chi phí, …, nhưng do CAP không có sóng mang vì vậy mà không cố định chùm sao, để khắc phục điều này, một bộ thu CAP phải có chức năng quay để phát hiện ra vị trí tương quan của chùm sao. CAP cũng sử dụng toàn bộ băng tần (ngoại trừ băng tần dùng cho thoại), nó triển khai ghép kênh phân chia theo tần số để phân tách hướng lên và hướng xuống. Từ sơ đồ điều chế, tín hiệu tại các điểm đã chỉ ra có dạng: VA(t)=Xid(it) VB(t)=Yid(it) Chúng là các xung rời rạc dùng để kích thích bộ lọc số. Với đáp ứng xung của bộ lọc số như đã chỉ ra thì đầu ra của các bộ lọc là tích chập của đầu vào với đáp ứng xung VC(t)=Xid(it)*h(t) = = Xih(t-it) tương tự tín hiệu tại điểm D có dạng VD(t)=Yih^(t-it) tín hiệu đầu ra có dạng VE(t)= Xih(t-it)+ Yih^(t-it) Tín hiệu đi đến bộ giải điều chế CAP đầu tiên đi vào bộ chuyển đổi từ tương tự sang số (A/D) rồi đi vào các bộ lọc thích ứng, các thiết bị quyết định và sau đó được đưa đến bộ giải mã tương ứng với mã hoá đã được sử dụng ở bộ phát. Thiết bị quyết định và các bộ lọc thích ứng tạo thành bộ cân bằng thích ứng để bù đắp lại suy hao và méo do đường truyền gây ra. Sơ đồ bộ giải điều chế CAP như hình 2.14 Hình 2.14 Bộ giải điều chế CAP Trong ADSL, một bộ điều chế CAP có kích thước chòm sao là luỹ thừa của 2 có giá trị giữa 8 và 256, (phải có giá trị nhỏ nhất là 8 là vì CAP được kết hợp với mã lưới, mà mã lưới là có ít nhất một cặp bit đầu vào để cho ra 3 bit đầu ra, do đó đầu vào bộ mã hoá CAP phải có ít nhất là 3 bit). Vì vậy đầu vào tới khối điều chế từ khối mã hoá lưới phải là từ 3 bit (cho 8 CAP) đến 8 bit (cho 256-CAP). FDM được sử dụng để phân chia phổ tần cho đường xuống và đường lên trong ADSL sử dụng điều chế CAP. ECHO không được sử dụng với CAP. Phổ tần dùng cho CAP như hình vẽ 2.15 PSD 4 kHz 30 kHz Hướng lên khoảng bảo vệ Hướng xuống POST Hình 2.12 Phân bố phổ của CAP 180 kHz 1,5 MHz f Hình 2.15 Phân bố phổ của CAP 2.3.1.3 Điều chế DMT (discrete mutiltone) DMT là kỹ thuật điều chế đa sóng mang. DMT phân chia phổ tần số thành các chu kỳ ký hiệu mang một số bit nhất định. Những bit này được mang trong những âm tần có tần số hoạt động khác nhau. Trong ADSL, dải tần 26 kHz-1,1 MHz được chia thành 256 kênh FDM 4 kHz, điều chế và mã hoá DMT được áp dụng cho từng kênh. Nếu ở mọi tần số trong dải tần đều có thể hoạt động tốt thì mỗi chu kỳ tín hiệu có thể mang cùng một số bit như hình 2.16 Hình 2.17b) Số bit/kênh Hình 2.16 Nguyên lý điều chế DMT a) Điều chế nhiều kênh b) Số bit/kênh Tuy nhiên, ảnh hưởng tạp âm lên các tần số khác nhau cũng khác nhau. Vì vậy các kênh con hoạt động ở những miền tần số chất lượng cao sẽ mang nhiều bit hơn những tần số bị ảnh hưởng mạnh của nhiễu. Số bit trên mỗi kênh con (tone) được điều chế bằng kỹ thuật QAM và đặt trên một sóng mang FDM. Hình 2.17 thể hiện khả năng điều chỉnh số bit trên mỗi kênh theo các tần số khác nhau của DMT. Số bit được gửi qua mỗi kênh con có thể đáp ứng với chất lượng đường truyền ở tần số hoạt động của kênh đó. ở những tần số thấp đôi dây đồng bị suy hao ít, SNR cao thường sử dụng phương pháp điều chế lớn hơn 10 bit/s/Hz. Trong những điều kiện chất lượng đường dây xấu, phương pháp điều chế có thể thay đổi 4bit/s/Hz hoặc thấp hơn để phù hợp với SNR và tránh được nhiễu. Hình 18a) Tạp âm kênh Hơn nữa, DMT có thể tránh phát ở những dải tần số riêng có xuyên âm quá lớn hoặc bị nhiễu RFI như chỉ ra ở hình 2.18 Hình 2.18b) Số bit/kênh Hình 2.19 Sơ đồ bộ điều chế DMT Sơ đồ khối một hệ thống truyền dẫn DMT được đưa ra ở hình 2.19. DMT được xây dựng trên cơ sở QAM, nhiều bộ điều chế QAM với các cặp tần số sin và cosin khác nhau được sử dụng để cùng điều chế cho một luồng số liệu, mỗi bộ điều chế nhận một tập các bit từ luồng số liệu đó. Các giá trị đầu ra từ các bộ mã hoá QAM này được cộng lại với nhau và cùng được gửi trên một kênh. Dạng sóng này là một ký tự DMT đơn giản. Tại đầu thu luồng số liệu lại được tách riêng nhờ các bộ lọc khác nhau và sau đó được giải mã QAM độc lập nhau. 2.3.2 Phát hiện và sửa lỗi Do môi trường truyền dẫn thông tin của đôi dây đồng chịu ảnh hưởng của nhiều nguồn nhiễu như xét ở trên làm số liệu thu có thể bị lỗi nên cần đưa thêm các bit phát hiện và sửa lỗi. Nhược điểm của việc đưa thêm các bit là giảm dung lượng thực và gây trễ trong quá trình truyền số liệu. Càng nhiều bit phát đi để phát hiện và sửa lỗi thì càng ít các bit mang thông tin. Thời gian trễ thông thường từ vài ms tới nhiều giây. Có hai phương pháp cơ bản để phát hiện và sửa lỗi được sử dụng trong truyền dẫn DSL là mã khối và mã xoắn. Trong mã khối, luồng thông tin được chia thành các khối có độ dài bằng nhau được gọi là các khối bản tin. Các bit dư được bổ xung vào các khối theo một thuật toán nhất định phụ thuộc vào loại mã được sử dụng. Mã khối có thể phát hiện và sửa một hay nhiều bit thông tin. Mã xoắn được tạo ra bằng cách cho một chuỗi bit thông tin đi qua các tầng nhớ thường là các thanh ghi dịch tuyến tính hạn chế trạng thái. Điểm khác biệt cơ bản với mã khối là bộ lập mã phải có bộ nhớ để lưu giữ thời điểm trước. Ví dụ bộ mã hoá xoắn tốc độ 1/ 2 tạo ra 2 bit cho mỗi bit đầu vào. Quan hệ giữa đầu ra và đầu vào bộ mã hoá càng lớn, các bit dư càng lớn thì chống lỗi càng tốt. Ví dụ, bộ mã hoá xoắn tốc độ 1/ 4 có khả năng chống lỗi tốt hơn bộ mã xoắn tốc độ 1/ 2. Tuy nhiên, bộ mã xoắn 1/ 4 tạo ra 4 bit cho mỗi bit đầu vào của số liệu người sử dụng nên nếu dung lượng kênh truyền là 40 kbit/s thì người sử dụng chỉ gửi số liệu với tốc độ 10 kbit/s. Do đó phát hiện và sửa lỗi làm giảm dung lượng hệ thống. Những kiểu phát hiện và sửa lỗi khác nhau được sử dụng trong hệ thống xDSL tuỳ thuộc loại dịch vụ của khách hàng. Ví dụ lỗi xảy ra trong các dịch vụ truyền thoại số hoặc truyền hình quảng bá có thể chấp nhận được nhưng không chấp nhận lỗi khi truyền tải các file chương trình phần mềm. Do vậy, khách hàng có thể sẵn sàng chấp nhận tốc độ lỗi cao hơn trong các ứng dụng truyền thông gần thời gian thực để có băng thông cao hơn. Để thoả hiệp giữa thời gian trễ và hao phí băng thông, hầu hết các kỹ thuật xDSL đều đưa ra ít nhất hai loại kênh truyền thông nhanh và chậm. Các kênh nhanh thường tránh lỗi ít nhưng truyền tải các bản tin có trễ ngắn. Các kênh chậm có thể chống lỗi tốt nhưng trễ vài giây. Kết quả của những công cuộc nghiên cứu đưa vào sử dụng toàn bộ băng thông của đường dây đồng gồm cả dải tần số phía trên dải tần số thoại cùng những tiến bộ kỹ thuật của giải pháp xDSL đã tận dụng được các mạch vòng cáp đồng có mặt ở khắp nơi trên thế giới. Với tốc độ truyền dữ liệu hàng chục Mbit/s, những modem xDSL sẽ thay thế toàn bộ các modem tương tự cũ để cung cấp các dịch vụ truyền dữ liệu chất lượng cao trong tương lai. 2.4 Những khó khăn về kỹ thuật khi triển khai dịch vụ DSL 2.4.1 Tương thích phổ khi triển khai các công nghệ xDSL Tương thích phổ là thuật ngữ nói về mức độ xuyên âm lẫn nhau giữa các dịch vụ DSL hoặc giữa DSL và các trạm phát tần số vô tuyến. Tương thích phổ giữa các hệ thống DSL là một vấn đề cần quan tâm khi xây dựng một kỹ thuật mới vì phải đảm bảo khi lắp đặt các thiết bị modem cung cấp một dịch vụ mới vào hệ thống sẽ không gây lỗi tới các dịch vụ khác đang hoạt động và ngược lại những thiết bị đã có cũng không được gây cản trở cho quá trình triển khai dịch vụ mới. Tương thích phổ liên quan tới khả năng chồng lấn các băng tần truyền dẫn trên các loại DSL khác nhau trong cùng một bó cáp, thậm chí trên cùng một cáp. Vì DSL làm việc ở tần số cao nên mức xuyên âm đủ lớn để gây nhiễu các dịch vụ khác. ảnh hưởng của xuyên âm làm giảm mật độ phổ công suất (PSD) nên thực tế sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới khoảng cách truyền tải của các hệ thống DSL. Mặt nạ tạp âm ADSL (ADSL noise mask) xác định PSD lớn nhất cho phép của tạp âm trong dải tần ADSL. Vì vậy, nếu đã lắp đặt các hệ thống có PSD lớn hơn như các hệ thống ISDN-PRA thì sẽ gây mức nhiễu AWGN cao cho ADSL và làm giảm dải tần hoạt động của các hệ thống sử dụng kỹ thuật FDM. SDSL cũng ảnh hưởng nhiều đến ADSL vì tạo ra NEXT vượt quá mặt nạ tạp âm ADSL khoảng 200 kHz. Hệ thống VDSL phải có tần số cắt thấp hơn khoảng 1 MHz để tương thích phổ với ADSL. Hình 2.20 So sánh cự ly truyền dẫn của hệ thống IDSN khi triển khai các dịch vụ khác trong cùng bó cáp 50 đôi Trên thực tế, cần chú ý các mạch T1/E1. Những mạch T1/E1 đã phát triển từ nhiều năm bởi các công ty điện thoại và được thiết kế, chuẩn hoá vào thời gian mà các kỹ thuật truyền dẫn chưa có khái niệm về hiện tượng tương thích phổ. Những mạch T1/E1 truyền dịch vụ số 1,544Mbit/s / 2,048 Mbit/s sử dụng các loại mã đường dây không hiệu quả (AMI/ HDB3) lãng phí băng tần và năng lượng, xuyên âm từ dịch vụ này lớn hơn bất kỳ một dịch vụ nào khác. Đối với các hệ thống ISDN là hệ thống truyền dẫn đối xứng sử dụng kỹ thuật khử tiếng vọng nên chiụ ảnh hưởng lớn của nhiễu tự xuyên âm (SNEXT). Hình 2.20 so sánh phạm vi phục vụ của hệ thống ISDN trong trường hợp triển khai các hệ thống ADSL, SDSL, HDSL hoặc chỉ có ISDN trong bó cáp 50 đôi.Hình 2.21 chỉ ra những băng thông khác nhau của các tín hiệu xDSL và những mức công suất gần đúng. Có thể thấy là những dịch vụ mới hơn có xu hướng sử dụng băng thông rộng hơn và phổ công suất ít hơn các dịch vụ đang tồn tại. Hình 2.21 So sánh mặt nạ PSD cho các loại DSL Khi một dịch vụ DSL được triển khai trên một vùng có mật độ thuê bao cao thì đặc biệt phải chú ý tới vấn đề tự xuyên âm của các đôi dây gần nhau cùng cung cấp một dịch vụ. Đây là kiểu tương thích phổ quan trọng nhất vì phổ của cùng một loại tín hiệu sẽ chồng lấn hoàn toàn lên nhau gây mức nhiễu lớn nhất. Hình 2.18 So sánh cự ly truyền dẫn của hệ thống IDSN khi triển khai các dịch vụ khác trong cùng một bó cáp 50 dôi Bức xạ từ những đường dây điện thoại xoắn đôi mang các tín hiệu DSL đã trở nên ngày càng quan trọng. Vì các kỹ thuật xDSL sử dụng băng thông lớn nên chồng lấn nhiều sang băng tần vô tuyến. Truyền dẫn ADSL chồng lẫn lên phần băng tần sử dụng cho vô tuyến AM. Tín hiệu VDSL có thể gây ra một mối nguy hại đáng kể cho dịch vụ vô tuyến nghiệp dư, tuy nhiên VDSL trong hệ thống thiết kế theo tiêu chuẩn, giảm PSD xuống –80 dBm/Hz trong băng tần radio sẽ hạn chế được ảnh hưởng này. 2.4.2 Kiểm tra chất lượng mạch vòng Do các kỹ thuật DSL không thể hoạt động ở một mạch vòng quá dài hay có nhiều cầu nối rẽ ... nên cần phải xác định xem những mạch vòng có khả năng hỗ trợ các dịch vụ DSL không trước khi triển khai dịch vụ. Trước đây, người ta thường đo khoảng cách từ tổng đài tới thuê bao theo đường thẳng trên bản đồ nên dẫn đến những ước tính không chính xác. Điều này dễ làm cho các nhà cung cấp mắc sai lầm khi cố gắng cung cấp dịch vụ cho những khách hàng không nằm trong vùng phục vụ và có thể bỏ qua những khách hàng hoàn toàn có khả năng truy nhập dịch vụ. Ngày nay các thiết bị đó đã được cải tiến và cho những kết quả đo khá chính xác. Nhờ vậy, chi phí cho các nhà cung cấp dịch vụ giảm xuống và các dịch vụ DSL sẵn sàng phục vụ nhiều khách hàng hơn. Có hai giải pháp kiểm tra chất lượng mạch vòng. Thứ nhất là kiểm tra theo yêu cầu. Khi một khách hàng gọi cho nhà cung cấp dịch vụ để yêu cầu dịch vụ thì người ta khởi tạo một quá trình phân tích mạch vòng kết nối giữa tổng đài và khách hàng đó. Việc này cần có một người phân tích đặc diểm mạch vòng được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu và một người khác thực hiện công việc đo kiểm với các thiết bị đo hoặc có thể truy nhập trực tiếp tới một hệ thống kiểm tra mạch vòng đặt ở tổng đài. Nói chung cách này có chi phí cao và trả lời chậm nên không được sử dụng rộng rãi. Cách thứ hai là xác định trước chất lượng của mọi mạch vòng kết nối tới tổng đài trước khi khách hàng yêu cầu. Việc này rất có ý nghĩa cho các nhà cung cấp dịch vụ định hướng phát triển dịch vụ trong một khu vực nào đó. Nghĩa là dựa vào kết quả kiểm tra, nhà cung cấp dịch vụ sẽ đảm bảo việc triển khai các dịch vụ DSL trong khu vực đó, khả năng hỗ trợ băng thông của mạch vòng thuê bao, giảm chi phí lắp đặt, hạn chế sự can thiệp của con người, cho phép thuê bao tự lắp đặt CPE. Quá trình kiểm tra xác nhận trước thường được tiến hành ban đầu để xem mạch vòng có khả năng hỗ trợ các dịch vụ DSL không và xác nhận tốc độ và độ tin cậy của kỹ thuật xDSL phù hợp với trạng thái mạch vòng đó. Như đã phân tích ở chương trước, có bốn nhân tố chính ảnh hưởng tới việc triển khai xDSL. Nhân tố đầu tiên và quan trọng nhất là chiều dài mạch vòng gồm cả những cầu nối rẽ. Thứ hai là kiểu kiến trúc mạng. Thứ ba là ảnh hưởng của tạp âm nền nói chung, gồm cả tạp âm nhiệt, tạp âm xung...Cuối cùng là tạp âm từ các hệ thống xDSL khác (NEXT, FEXT và SNEXT). Kiểm tra chiều dài mạch vòng: Bản thân dây dẫn cũng làm suy hao tín hiệu. Mạch vòng càng dài, suy hao càng lớn dẫn đến giảm tốc độ truyền dẫn. Tốc độ truyền dẫn có thể đạt tới của xDSL tỷ lệ nghịch với chiều dài mạch vòng do đó nhất thiết phải biết chiều dài mạch vòng để thiết lập tốc độ dịch vụ tương ứng có thể cung cấp qua mạch vòng đó. Các phép đo điện dung tại một phía kết cuối (thường từ tổng đài nội hạt) có thể xác định nhanh chóng, chính xác tổng chiều dài mạch vòng gồm cả các cầu nối rẽ với chi phí thấp. Chiều dài mạch vòng cũng có thể được xác định bằng cách đo điện trở nhưng phương pháp này ít được sử dụng vì cần cử người tới nhà khách hàng để đấu nối hai đầu dây. Do vậy, thay vì tốn chi phí cử nhân viên đi và tính toán suy hao gián tiếp qua phép đo chiều dài mạch vòng thì phương pháp kiểm tra trước chất lượng mạch vòng thực hiện đo suy hao đầu cuối-tới-đầu cuối sử dụng âm tần riêng của xDSL đưa ra chỉ báo suy hao một cách trực tiếp. Những cuộn gia cảm được sử dụng để mở rộng chiều dài mạch vòng trong truyền dẫn tín hiệu thoại nhưng cản trở việc truyền tín hiệu số nên cần loại bỏ khi triển khai dịch vụ xDSL. Hiện nay, do sử dụng các hệ thống sóng mang mạch vòng trung gian nên chiều dài mạch vòng được rút ngắn dươí 5,4 km nên không cần các cuộn gia cảm. Tuy nhiên vẫn còn một số cuộn chưa được tháo bỏ. Thiết bị kiểm tra yêu cầu phải phát hiện được ít nhất là cuộn gia cảm đầu tiên trên mạch vòng và vị trí của nó. Sau đó các phương tiện loại bỏ cuộn gia cảm này sẽ kiểm tra xem có cuộn phụ nào không. Vấn đề này tồn tại chủ yếu ở Mỹ. Cầu nối rẽ có thể tồn tại giữa tổng đài và thuê bao hoặc ở xa hơn thuê bao. ảnh hưởng của cầu nối rẽ vào dịch vụ xDSL liên quan trực tiếp tới vị trí, chiều dài và cỡ dây, loại dịch vụ xDSL đang triển khai và tần số hoạt động của hệ thống. Đây cũng là một vấn đề nghiêm trọng ở Mỹ. Thiết bị kiểm tra yêu cầu xác định chiều dài và vị trí của cầu nối rẽ. Máy đo phản xạ miền thời gian (TDR) là một trong nhiều thiết bị kiểm tra đang phổ biến để xác định vị trí và chiều dài cầu nối rẽ và mức độ ảnh hưởng. TDR cũng có thể định vị được các đoạn hở mạch, ngắn mạch và cuộn gia cảm. Tuy nhiên, từ quan sát kết quả TDR bằng mắt rất khó xác định đúng. Do đó cần xây dựng phần mềm phân tích chuyên dụng để tính toán chính xác và đơn giản hoá công việc của kỹ thuật viên. Xuyên âm và tạp âm: Đánh giá ảnh hưởng của xuyên âm tới dịch vụ xDSL phụ thuộc nhiều nhân tố như : số nguồn xuyên._.à 52,5dB đối với HDSL (cho cáp đôi dây xoắn bọc nhựa PE). Như vậy nếu cáp được lắp đặt mới đảm bảo yêu cầu kỹ thuật sẽ bước đầu thoả mãn điều kiện xuyên âm của HDSL và ASDL. Đối với cáp cũ cần phải kiểm tra lại mạch vòng trước khi sử dụng. Tuy nhiên giá trị suy hao xuyên âm của cáp đồng là một hàm phụ thuộc nhiều biến (tần số, lượng đôi sợi trong cáp, loại mã đường truyền và kỹ thuật điều chế) thay đổi rất phức tạp nên trong quá trình thiết kế phải tính toán các yếu tố sao cho phù hợp. -Các loại cáp đôi dây xoắn có độ dài vòng xoắn khác nhau cũng có khả năng hạn chế ảnh hưởng của xuyên âm -Cáp có được bọc bằng nhựa PE xốp Để khắc phục ảnh hưởng của xuyên âm từ một đôi sợi này sang các dịch vụ ở các đôi sợi khác trong cáp thì có thể khi thiết kế giảm công suất phát của DSL như vậy phải trả giá bằng việc cự ly của DSL sẽ bị hạn chế. Trong trường hợp các mạch vòng đi chung với các đường truyền dịch vụ khác như ISDN có thể sử dụng một số kỹ thuật sắp xếp đặc biệt để giảm bớt hiệu ứng xuyên âm. Nếu vấn đề xuyên âm được khắc phục thì DSL hoàn toàn có thể sử dụng tại Việt Nam. 4.4.2 Khả năng triển khai cung cấp dịch vụ viễn thông qua kỹ thuật xDSL cho Việt Nam Hiện nay việc sử dụng modem analog thông thường cho việc truy nhập dịch vụ viễn thông, băng tần lớn nhất có thể là 33 kbit/s (hoặc có khả năng lên tới 56 kbit/s với thế hệ mới nhất của modem analog không đối xứng) hay qua ISDN tốc độ cơ sở là 128 kbit/s nên cung cấp dịch vụ bị hạn chế rất nhiều. Ví dụ với việc kết nối với các trang Web, dịch vụ Internet cho khách hàng lượng thông tin và hình ảnh phong phú, như vậy thông tin ở cả hai đầu truy nhập (khách hàng và máy chủ) sẽ trở nên dễ bị tắc nghẽn. Thông qua việc sử dụng modem ADSL, mạng có thể cung cấp trong phạm vi rộng cả băng tần đối xứng và không đối xứng, đồng thời cung cấp một đường dẫn có thể phát triển trong tương lai với dịch vụ băng tần cao. Đối với các khách hàng đang thuê bao đã kết nối qua modem analog thông thường muốn nâng cấp lên tốc độ cao hơn băng ADSL chúng ta có thể đưa ra các giải pháp sau: Hình 4.2 Minh hoạ chuyển đổi từ modem analog sang modem ADSL Giải pháp thứ nhất: lắp modem ADSL cho PC Giải pháp thích hợp để cung cấp dịch vụ Internet qua ADSL tới khách hàng là cung cấp một card modem ADSL lắp đặt trong máy PC như phần lớn các modem anolog hiện nay vẫn làm. Lắp đặt như vậy sẽ giảm bớt sự phức tạp và vấn đề đi dây giữa các thiết bị ở phía khách hàng. Khi sử dụng giải pháp này khách hàng sẽ phải mua modem lắp đặt trong máy tính của họ. Giải pháp thứ hai: Sử dụng modem ADSL độc lập. Giải pháp này cung cấp 1 modem ADSL độc lập được kết nối với máy PC qua đường 10BaseT Ethernet hoặc nối qua các cổng nối tiếp thông thường của máy tính. Giải pháp này có thể tạo thêm sự phức tạp do modem là một khối riêng và phải tự cung cấp nguồn, tuy nhiên giải pháp này lại cho phép thu tiền thêm của khách hàng thông qua cho thuê modem, việc này đơn giản hơn việc triển khai modem theo giải pháp trên. Giải pháp thứ ba cho trường hợp đặc biệt, nếu có hơn một máy tính ở nhà hoặc văn phòng nhỏ sử dụng một đường ADSL, ta nên dùng một bộ định tuyến truy nhập từ xa để cung cấp cho nhiều cổng 10 BaseT, khi đó họ sẽ giảm được giá thành của một đường thuê bao ADSL. Bộ định tuyến sẽ nối giữa ADSL đầu thuê bao và thiết bị thuê bao khách hàng (hình 4.3). Hình 4.3 Minh hoạ giải pháp dùng bộ định tuyến Đối với các thuê bao đã kết nối qua đường ISDN tốc độ cơ sở muốn nâng cấp lên tốc độ cao hơn băng ADSL chúng ta có thể đa ra các giải pháp sau: Hình 4.4 Minh hoạ chuyển đổi từ kết nối ISDN cơ sở sang modem ADSL Giải pháp thứ nhất: Cung cấp các giao diện ISDN và ADSL cho khách hàng. Đây là khả năng nâng cấp đơn giản nhất bằng cách thay thế bộ đầu cuối ISDN bằng một bộ chuyển đổi ADSL, điều này có thể thực hiện được khi kết nối trực tiếp vào thiết bị thuê bao của khách hàng (CPE). Hầu hết các kết nối này đều lựa chọn giao diện 10 BaseT, do đó giải pháp chỉ có hiệu lực khi các nhà khai thác đều sẵn sàng cung cấp ISDN với giao diện này hay khách hàng phải sử dụng thêm thiết bị chuyển đổi đầu cuối ISDN có thể cung cấp giao diện này cho CPE. Một số nhà khai thác cũng cung cấp các chuẩn là giao diện S và giao diện RS232 cho việc kết nối với CPE (PC hoặc chuyển đổi đầu cuối). Giải pháp này chỉ giải quyết cho vấn đề kết nối vật lý và có thể thành công trong Internet chỉ khi nâng cấp dịch vụ. Tuy nhiên khi ISDN kết nối dịch vụ, có thể ảnh hưởng tới các tín hiệu của ADSL đến CPE, do đó các ứng dụng khác không tương thích sẽ phải được kiểm tra kỹ trước khi đưa vào sử dụng. Hình 4.5 Cung cấp các giao diện IDSN và POTS qua ADSL Giải pháp thứ hai: Sử dụng không đồng thời ISDN và POTS qua ADSL Chúng ta có thể tận dụng dịch vụ ISDN hoặc POTS có sẵn và cả một dịch vụ ADSL được phân chia trên cùng đường truyền. Giải pháp này đòi hỏi phổ của ADSL dịch chuyển từ tần số hiện tại tới tần số cao hơn phổ của ISDN. Đồng thời tính năng của bộ splitter phải thay đổi so với hệ thống ADSL ở tần số ban đầu. Xuất hiện việc giảm đáng kể phạm vi hoạt động của ADSL do tín hiệu bị suy hao nhiều ở tần số cao. Khi thực hiện, giải pháp này sẽ làm tăng lượng dây dẫn ở phía tổng đài do trên thực tế các card của ADSL, ISDN hoặc POTS khác nhau. Các nhà khai thác cũng đưa ra bộ “splitter chung” cho phép khả năng tách tín hiệu POTS hoặc ISDN với độ rộng phổ ADSL cố định, tuy nhiên sẽ dẫn tới việc khi ADSL hoạt động chỉ sử dụng POTS sẽ không tối ưu. Trong giải pháp này, sẽ sử dụng một vài loại modem ADSL tự động điều chỉnh vùng phổ của tín hiệu truyền dẫn ADSL để thích ứng với hoặc bộ spltter chỉ sử dụng POTS hoặc bộ splitter “POTS hoặc ISDN”. Đồng thời việc sử dụng cả POTS và ISDN qua ADSL trên cùng một đường truyền sẽ dẫn đến việc phải phân phối phổ, vấn đề dự phòng. Hình 4.6: Sử dụng không đồng thời ISDN và POTS qua ADSL Giải pháp thứ ba: ISDN qua ADSL Trong giải pháp này bộ splitter chỉ dùng ISDN mà không dùng POTS có thể đơn giản hơn giải pháp trên. Tuy nhiên giải pháp này đòi hỏi khách hàng có điện thoại số như một phần của dịch vụ ISDN. Điều này luôn thực hiện được trong trường hợp nếu họ đang thuê bao truy nhập Internet của ISDN. Phổ ADSL bị chuyển từ băng tần thấp 20-40 kHz tới bắt đầu ở băng tần 140kHz. Do đó việc thiết kế các bộ splitter sẽ đặt vùng tín hiệu ADSL lên trên 140 kHz hoặc hơn nữa, điều này cho phép sử dụng cả hai mã đường truyền ISDN 2B1Q và 4B3T trên hệ thống. Thiết kế splitter đơn giản hơn ở giải pháp 2 do chỉ cần cân bằng trở kháng ISDN, không có trở kháng của POTS gây phức tạp cho hoạt động của mạng. Hình 4.7 Cung cấp IDSN trên ADSL Giải pháp thứ tư: Ghép ISDN trong ADSL Hình 4.8 Cung cấp dịch vụ IDSN qua ADSL Không có đủ các đường truyền ISDN mà phải gắn chung với CPE là điều thường xảy ra đối với các nhà cung cấp dịch vụ ISDN. Tuy nhiên trong trờng hợp đó, đường thuê bao thoại vẫn được duy trì tại băng tần POTS analog. Việc ghép nguyên cả dung dung lượng ISDN (160 kbit/s) sẽ không ảnh hưởng đến phạm vi hoạt động của hệ thống ADSL sử dụng xoá tiếng vọng do băng tần cả chiều đi và về có thể chồng lên nhau và bắt đầu khoảng 10 đến 40 kHz (phụ thuộc vào bộ splitter). Tuy nhiên việc ghép này lại có thể ảnh hưởng tới bộ ADSL sử dụng FDM khi phải tăng kênh đi từ 16 kbit/s lên 160 kbit/s cho đủ dung lượng ISDN. Sau khi tăng kênh hướng đi lớn hơn, đường về sẽ phải chuyển từ khoảng 50 kHz tới 85-100 kHz. Nó sẽ suy hao khoảng 2-3 dB (<300m trên cáp 0,5mm). Dù sao nếu ISDN và truy nhập Internet tốc độ cao đòi hỏi hoạt động đồng thời, dung lượng hướng đi gồm cả dung lượng ISDN và Internet. Điều này có thể có những ảnh hưởng quan trọng trong phạm vị hoạt động khi dùng FDM nhng sẽ không ảnh hưởng đến hoạt động khi dùng xoá tiếng vọng (Echo cancellation). Giải pháp này cho phép cả dịch vụ thoại băng tần POTS analog và khả năng kênh thoại qua ISDN số (đường POTS thứ 2). Nếu chỉ cần một đường thoại thì khi đó khả năng có kênh thoại tương tự sẽ được bỏ qua để tăng phổ cho đường truyền ADSL. ISDN trong ADSL sẽ cung cấp cho khách hàng một kênh thoại số 64 kbit/s. Như vậy có thể làm phổ ADSL giảm xuống gần với DC nơi mà suy hao tín hiệu là thấp nhất. Điều này sẽ làm hệ thống ADSL giành lại ít nhiều phần suy hao bị mất do phải gánh cả phần ISDN. Và điều này cũng tránh việc phải sử dụng bộ splitter cho POTS. Dù sao khi làm việc này cũng làm mất đường POTS. Việc sử dụng kỹ thuật ADSL là giải pháp trước mắt có thể giải quyết vấn đề tăng khả năng truy nhập mạng trong dịch vụ loại có đặc thù không đối xứng này. Trong các trường hợp yêu cầu kết nối đối xứng, giải pháp kỹ thuật hay được sử dụng là HDSL. Một ví dụ cụ thể là sử dụng HDSL cho phép khả năng đơn giản để có thể kết nối hai mạng máy tính cục bộ với nhau. Giao diện kết nối phải là giao diện 10 BaseT thông thường các nhà cung cấp thiết bị có các giao diện này ở các modem cung cấp cho khách hàng. Như vậy việc kết nối này có thể tạo liên kết cho các mạng LAN ở khoảng cách không xa phạm vi phụ thuộc vào loại cáp sử dụng (hình 4.9). Hình 4.9: Kết nối trực tiếp giữa các mạng LAN Nếu mạng hiện tại sử dụng tổng đài PABX thì ta có thể ghép thêm modem HDSL để có thể truyền dữ liệu trên mạng. Giao diện với máy chủ là X21 và với mạng LAN thông thường là 10 BaseT. Như vậy vẫn có thể thiết lập nhanh các đường truyền dữ liệu mà không ảnh hưởng tới các kênh thoại (hình 4.10). Hình 4.10 Kết nối các tổng đài PABX và tải dữ liệu trên cùng một đường truyền Dựa trên mạng cáp đồng và hệ thống chuyển mạch hiện đang hoạt động, kết hợp với kỹ thuật HDSL có thể liên kết các mạng LAN máy tính, các tổng đài PABX thành một mạng riêng lớn không giới hạn về vị trí.Việc sử dụng các kỹ thuật xDSL tận dụng được băng tần của mạng cáp đồng hiện nay để cung cấp các dịch vụ tốc độ cao. Góp phần khai thác thêm các dịch vụ mới trên mạng. Dịch vụ chính được cải thiện một cách đáng kể khi sử dụng kỹ thuật xDSL là dịch vụ Internet. Trong dịch vụ Internet kỹ thuật xDSL có hai ưu điểm là: có khả năng cung cấp kết nối Interrnet gần như tức thời cho thuê bao và cho phép thuê bao truy nhập dữ liệu với tốc độ cao. Kết luận :Trên cơ sở phân tích nhu cầu viễn thông trong tương lai và những bước phát triển của các kỹ thuật DSL có thể thấy rõ kỹ thuật này có khả năng đáp ứng được các nhu cầu truy nhập thông tin băng rộng trong những năm tới ở Việt Nam. Với khoảng cách truyền trung bình và ngắn nên DSL rất phù hợp khi áp dụng trong mạng truy nhập. Như vậy có thể tận dụng được lượng cáp đồng lớn hiện nay đang được sử dụng cho các đường thuê bao điện thoại. Tuy nhiên vẫn có một số yêu cầu đối với các dây dẫn cáp đồng như là phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật theo tiêu chuẩn ngành, loại bỏ các cuộn gia cảm thường thấy trong mạch thoại, giảm các đường kết nối song song... Kỹ thuật DSL có thể cung cấp các dịch vụ đa dạng về chủng loại, linh hoạt về tốc độ truy nhập, khoảng cách và phù hợp với từng tính chất của dịch vụ do phân thành truyền đối xứng và không đối xứng. Đồng thời kỹ thuật DSL là giải pháp trung gian vừa nâng cao lợi ích kinh tế, vừa đảm bảo về mặt kỹ thuật trong quá trình quang hoá mạng truy nhập. DSL có thể dùng kết hợp với mạng quang tạo nên khả năng phân phối dịch vụ rộng hơn và hiệu quả hơn. 4.5 Chương trình mô phỏng tính toán dung lượng đường truyền ADSL 4.5.1 Mục đích của chương trình Dựa trên lý thuyết về dung lượng đường truyền, em đã xây dựng chương trình tính toán dung lượng đường truyền ADSL với mục đích minh hoạ dung lượng truyền dẫn của một số loại mạch vòng chuẩn, đồng thời cũng xem xét các ảnh hưởng của các tham số bên ngoài (như nhiễu, khoảng cách truyền dẫn…) lên đường truyền ADSL. 4.5.2 Cấu trúc chương trình Cấu trúc của chương trình được chỉ ra trong hình 4.11. Bây giờ ta đi xem xét cụ thể từng modul chương trình. Chương trình được viết bằng ngôn ngữ lập trình MATLAB, nó được chia thành 3 khối chính: Khối tạo dữ liệu Khối tính toán Khối hiển thị kết quả * Khối tạo dữ liệu Khối này bao gồm các file trong thư mục ADSL\Tinhtoan\Taodulieu. Chức năng chủ yếu là tạo ra các các mạch vòng chuẩn và các tham số của chúng để phục vụ tính toán. * Khối tính toán Khối này gồm các file trong thư mục ADSL\Tinhtoan\Tinhtoandulieu. Chứcnăng của khối này là sử dụng các dữ liệu trong khối tạo dữ liệu để tính toán dung lượng đường truyền của một mạch vòng cụ thể. * Khối hiển thị kết quả Hình 4.11 Sơ đồ cấu trúc của chương trình tính toán dung lượng đường truyền ADSL Khối này thực hiện chức năng biểu thị kết quả đã thu được từ khối tính toán lên các của sổ hiển thị bằng đồ thị hoặc bằng con số cụ thể. Từ khối này ta có thể thực hiện các tương tác tới khối tạo dữ liệu và khối tính toán để có được những thông số cần thiết. Để làm rõ hơn khối này, ta đi vào mô tả cụ thể từng phần trong sơ đồ cấu trúc của chương trình như chỉ ra trong hình 4.11. Đây cũng chính là cách thực hiện chương trình * Khởi động chương trình Đầu tiên, khởi động MALAB, tạo đường dẫn đến thư mục ADSL, gõ lệnh menu, cửa sổ khởi động chương trình xuất hiện như hình 4.12. Hình 4.12 Cửa sổ khởi động chương trình Trong cửa sổ này có hai phím chức năng : phím START là bắt đầu thực hiện chương trình, phím EXIT là thoát khỏi toàn bộ chương trình. * Bảng kết quả Chức năng: hiển thị các kết quả đã tính trước đây (Hình 4.13). Hình 4.13 Bảng kết quả tính toán Trên bảng này có các phím chức năng như: Tạo mới: Khi nút này được kích hoạt, nó sẽ gọi một cửa sổ (Hình 4.14), trên đó chứa các tham số của một cuộc thử nghiệm của một mạch vòng, các tham số này có thể thay đổi được. Khi đã thay đổi các tham số cho phù hợ với đường truyền mình cần tính toán, nhấn nút chấp nhận, chương trình sẽ thực hiện tính toán và hiển thị kết quả trên bảng kết quả, nếu đánh dấu vào hộp vẽ chi tiết thì ngoài việc cập nhập kết quả, chương trình còn thực hiện vẽ chi tiết phổ trên màn hình hiển thị chính. Vẽ chi tiết: Để thực hiện được việc này, bạn phải chọn một cấu hình mạch vòng đã có trong bảng kết quả bằng cách nhấn chuột vào hộp lựa chọn. Khi kích hoạt nút này, các thông số chi tiết của mạch vòng sẽ được trình bày trên của sổ mà hình hiển thị chính. Xoá: xoá những kết quả mà bạn đã đánh dấu trong các hộp kiểm. Ngoài ra còn có các chức năng hỗ trợ hiển thị, như hiển thị theo loại mạch vòng, loại song công, theo khoảng cách .... Thoát: thoát khỏi cửa sổ này. Hình 4.14 Cửa sổ tạo mới * Cửa sổ hiển thị chính Cửa sổ này hiển thị chi tiết PSD của tín hiệu thu, phát, xuyên âm và cấu hình trực quan của mạch vòng cũng như các kết quả tính toán khác (Hình 4.15). Hình 4.15 Màn hình hiển thị chính của chương trình Trên của sổ này có những tương tác như: Menu các tham số: có hai chức năng là: Thay đổi mạch vòng: gọi cửa sổ các tham số của mạch vòng để ta có thể xem và thay đổi chúng theo ý của ta. Cũng tương tự như chức năng tạo mới ở cửa sổ bảng kết quả, chỉ khác ở chỗ là ta có thể lựa chọn là có hiển thị trong bảng kết quả không mà thôi. Thay đổi tham số: chức năng này liên kết với cửa sổ thay đổi tham số (Hình 4.16). Trong cửa sổ này, ta có thể thay đổi tham số chiều dài, số lượng nhiễu, và các loại nhiễu để thấy được sự ảnh hưởng của môi trường xung quanh lên tín hiệu như thế nào. Ngoài ra, trong đồ thị vẽ PSD của các loại tín hiệu, bạn có thể biết được giá trị cụ thể của tín hiệu ở từng điểm trên đồ thị bằng cách nhấn phải chuột vào điểm mà bạn cần biết (Hình 4.17). Hình 4.16 Thay đổi tham số Hình 4.17 Xem giá trị Kết luận : Trên cơ sở phân tích nhu cầu viễn thông trong tương lai và những bước phát triển của các kỹ thuật DSL, đặc biệt là ADSL có thể thấy rõ kỹ thuật này có khả năng đáp ứng được các nhu cầu truy nhập thông tin băng rộng trong những năm tới ở Việt Nam. Với khoảng cách truyền trung bình và ngắn nên DSL rất phù hợp khi áp dụng trong mạng truy nhập. Như vậy có thể tận dụng được lượng cáp đồng lớn hiện nay đang được sử dụng cho các đường thuê bao điện thoại. Tuy nhiên vậy vẫn có một số yêu cầu đối với các dây dẫn cáp đồng như là phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật theo tiêu chuẩn ngành, loại bỏ các cuộn gia cảm thường thấy trong mạch thoại, giảm các đường kết nối song song... Kỹ thuật DSL có thể cung cấp các dịch vụ đa dạng về chủng loại, linh hoạt về tốc độ truy nhập, khoảng cách và phù hợp với từng tính chất của dịch vụ do phân thành truyền đối xứng và không đối xứng. Đồng thời kỹ thuật DSL là giải pháp trung gian vừa nâng cao lợi ích kinh tế, vừa đảm bảo về mặt kỹ thuật trong quá trình quang hoá mạng truy nhập. DSL có thể dùng kết hợp với mạng quang tạo nên khả năng phân phối dịch vụ rộng hơn và hiệu quả hơn. Mục lục Lời mở đầu................................................................................................................3 Chữ viết tắt................................................................................................................5 Kết luận Qua việc nghiên cứu về ADSL có thể thấy rằng đây là một công nghệ hấp dẫn cho các nhà phát triển viễn thông. Do khả năng triển khai trên mạng điện thoại nên có thể tận dụng mạng cáp truy nhập sẵn có mà không phải đầu tư nhiều, sử dụng kỹ thuật ADSL có thể cung cấp các dịch vụ băng rộng tới khách hàng như truy nhập Internet tốc độ cao, VOD và các dịch vụ khác mà không phải cáp quang hoá hoàn toàn mạng truy nhập. Với tình trạng tắc nghẽn đang gia tăng trong mạng thoại hiện nay do việc truyền dữ liệu trên mạng thì ADSL được coi là giải pháp để giải quyết vấn đề trên.Với tiến bộ của kỹ thuật càng ngày giá thành thiết bị càng giảm nhanh chóng, hoạt động tương thích giữa các thiết bị do tuân theo các tiêu chuẩn quốc tế và dễ dàng lắp đặt cho cả người sử dụng nên công nghệ ADSL xứng đáng được coi là một trong những ứng cử viên hàng đầu cho việc xây dựng mạng truy nhập băng rộng. Hiện nay ADSL đang được thử nghiệm tại Việt Nam, để có thể triển khai thành công cần chú ý một số điểm sau: Thứ nhất, cần ban hành những tiêu chuẩn riêng của ngành cho các thiết bị DSL và quy trình đo kiểm các thiết bị để các sản phẩm DSL có khả năng hoạt động tương thích với nhau tạo thuận lợi cho các khách hàng và cả các nhà sản xuất. Thứ hai, phải xây dựng các quy trình đo kiểm chất lượng đường dây và môi trường nhiễu tác động lên đôi dây trước khi triển khai dịch vụ để có thể triển khai đại trà và lựa chọn công nghệ DSL phù hợp cho từng khu vực khách hàng. Tóm lại, với đầy đủ các đặc trưng của mình, công nghệ ADSL và một số công nghệ khác thuộc họ DSL là sự lựa chọn tốt nhất để triển khai ngay mạng truy nhập băng rộng đáp ứng nhu cầu khách hàng. Mặc dù xây dựng mạng quang hoá hoàn toàn vẫn là mơ ước của các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông nhưng công nghệ xDSL hỗ trợ rất tốt cho mạng truy nhập quang (ví dụ công nghệ VDSL). Các công nghệ xDSL mà đặc biệt là công nghệ ADSL ngày càng tỏ ra hoàn thiện, đã và đang phát triển nhanh trên thế giới chứng tỏ khả năng phát triển lâu dài của công nghệ DSL trong tương lai. Các chữ viết tắt 2B1Q 2-binary, 1Quaternary Mã 2B1Q AAL ATM Adaptaion Layer Lớp thích ứng ATM ADC Analog Digital Conversion Bộ chuyển đổi tương tự-số ADSL Asymmetric DSL Dây thuê bao số không đối xứng AM Amplitude Modulation Điều chế biên độ AMI Alternate Mark Inversion Mã đảo dấu luân phiên ANSI American National Standards Institute Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền dẫn không đồng bộ ATM 25 Asynchronous Transfer Mode 25Mbit/s Một phiên bản ATM 25 Mbit/s ATU ADSL Transmission Unit Khối truyền dẫn ADSL ATU-C ADSL Transmission Unit-CO Khối truyền dẫn ADSL phía tổng đài ATU-R ADSL Transmission Unit-Remote Khối truyền dẫn ADSL phía thuê bao xa AWGN Add White Gauss Noise Nhiễu tạp âm Gauss trắng cộng Backbone Hệ thống truyền thông kết nối nhiều thiết bị mạng với nhau có tốc độ truyền dẫn cao Bit/s bit per second Bit trên giây BER Bit error rate Tỉ lệ lỗi bit BRA Basic Rate Access Sự truy cập tốc độ cơ sở BRI Basic Rate Interface Giao diện tốc độ cơ sở Bridge tap Cầu nối rẽ là nhánh của đôi dây xoắn không kết cuối được đưa vào để mở rộng mạch vòng thuê bao CAP Carrierless Aplitude Phase modulation Điều chế biên độ pha không sử dụng sóng mang CATV Cable television Truyền hình cáp CDMA Code Division Multiple Access Kỹ thuật đa truy nhập phân kênh theo mã CLEC Competitive Local Exchange Carrier Công ty viễn thông nội hạt cạnh tranh CO Central Offices Trung tâm chuyển mạch hoặc tổng đài nội hạt CPE CustomerPremises Equipment Thiết bị kết cuối truyền thông tại nhà thuê bao DBS Direct Broadcast Satellite Hệ thống quảng bá trực tiếp từ vệ tinh DCS Digital Cross-connect System Hệ thống nối chéo số DLC Digital Loop Carrier Hệ thống truyền dẫn số trên mạch vòng thuê bao DMT Discrete Multitone Điều chế đa âm tần rời rạc DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số DSLAM DSL Access Module Khối ghép kênh truy nhập DSL DWDM Density WaveDivision Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng mật độ cao DWMT Discrete Wavelet Multitone Điều chế đa tần sóng rời rạc E1 Đường truyền tốc độ 2,048 Mbit/s theo tiêu chuẩn châu Âu EC Echo Canceller Thiết bị khử tiếng vọng ETSI European Telecommunications Standard Institute Viện tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu Fast-retrain Thủ tục được thiết lập giữa các modem G.Lite để đảm bảo tốc độ hoạt động tốt nhất theo trạng thái đường dây FCC Federal Communications Commision Uỷ ban Viễn thông liên bang Mỹ trực thuộc chính phủ đưa ra các qui định cho ngành công nghiệp viễn thông, vô tuyến và truyền hình FDD Frequency Division Duplexed Phương thức truyền dẫn song công phân chia theo tần số FDM Frequency Division Modullation Ghép kênh phân chia theo tần số FEC Forward Error Correction Sửa lỗi trước FEXT Far End Crosstalk Xuyên âm đầu xa FSAN Full Service Access Network Mạng truy nhập đầy đủ dịch vụ FSK Frequency Shift Keying Khoá pha theo tần số FSN Full Service Network Mạng truyền thông cung cấp cả dịch vụ băng rộng và dịch vụ băng hẹp FTTB Fiber To The Building Cáp quang đến toà nhà FTTCab Fiber To The Carbinet Cáp quang đến Cabinet FTTC Fiber To The Curb Cáp quang tới cụm dân cư FTTH Fiber To The Home Cáp quang tới tận nhà thuê bao FTTO Fiber To The Office Cáp quang tới các cơ quan nhỏ FTTEx Fiber to the Exchange Cáp quang đến tổng đài Guardband Băng tần bảo vệ Handshake Thủ tục bắt tay HDSL High-bit-rate DSL Đường dây thuê bao số tốc độ bit cao HDTV High Definition Television Truyền hình độ phân giải cao HFC Hybrid Fiber-Coax Mạng lai cáp đồng trục HPF High Pass Filter Bộ lọc thông cao HPPI High Performance Parallel Interface Giao diện song song hiệu năng cao HTU-C High-bit-rate Terminal unit Central office Đơn vị đầu cuối tốc độ bit cao thuộc tổng đài Hub Khối trung tâm HTU-R High-bit-rate Terminal unit Remote Đơn vị đầu cuối tốc độ bit cao thuộc thuê bao xa IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers Hiệp hội kỹ sư điện và điện tử ILEC Incumbent Local Exchange Carrier Công ty viễn thông nội hạt độc quyền IP Internet Protocol Giao thức Internet IDSL IDSN DSL Công nghệ đường dây thuê bao số tốc độ 128 kbit/s ISDN Intergrated Services Digital Network Mạng số đa dịch vụ ISI InterSymbol Interference Nhiễu giao thoa giữa các ký tự ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet ITU Interntional Telecommunications Union Tổ chức viễn thông quốc tế IVOD Interactive Video On Demand Dịch vụ video theo yêu cầu tương tác LAN Local Area Network Mạng cục bộ LMDS Local Multipoint Distribution System Hệ thống phân bố đa điểm nội hạt LPF Low Pass Filter Bộ lọc thông thấp LTU Line Terminal Unit Khối kết cuối đường dây MDF Main Distribution Frame Giá phối dây chính MDSL Multirate Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số đa tốc độ MMDS Multichanel Multipoint Distribution System Hệ thống phân phối đa điểm đa kênh MPEG Motion Picture Experts Group Nhóm chuyên gia hình ảnh động MODEM Modulation/Demodulation Điều chế/giải điều chế MUX Multiplexer Bộ ghép kênh NEXT Near End Crosstalk Xuyên âm đầu gần NIC Network Interface Card Card giao diện mạng NID Network Interface Device Thiết bị giao diện mạng NRZ Non Return Zeror Mã đường truyền NRZ NSP Network Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ mạng NT Network Termination Kết cuối mạng NTU Network Termination Unit Khối kết cuối mạng NVOD Near Video On Demand Dịch vụ video gần theo yêu cầu ONU Optical Network Unit Đơn vị mạng quang PAM Pulse Amplitude Modulatedtion Điều chế biên độ xung PBX Private Branch Exchange Tổng đài cơ quan (nội bộ) PON Pasive Optical Network Mạng quang thụ động POTS Plain Old Telephone Service Dịch vụ thoại thông thường PPP Piont-to-Point Protocoll Giao thức điểm nối điểm PRA Primary Rate Access Truy cập tốc độ sơ cấp PRI Prymary Rate Interface Giao diện tốc độ sơ cấp PSD Power Spectral Density Mật độ phổ công suất PSTN Public Switch Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng QAM Quarature Amplitude Modullation Điều chế biên độ cầu phương QoS Quality of Service Chất lượng của dịch vụ QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khoá dịch pha cầu phương RADSL Rate AdaptiveDigital Subscriber Line Đườn dây thuê bao số thích ứng tốc độ RJ.45 Modul kết nối 8 dây tiêu chuẩn RF Radio Frequency Tần số vô tuyến RFI Radio Frequency Interference Nhiễu tần số vô tuyến RT Remote Terminal Thiết bị đầu cuối xa SDSL Single pair DSL Mạch vòng thuê bao số một đôi sợi SNR Signal Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu SVC Switched Virtual Channel Kênh chuyển mạch ảo SYN Synchronization Symbol Ký hiệu đồng bộ TCM Trellis Code Modulation Điều chế được mã hoá lưới TDD Time Division Duplexed Phương thức truyền dẫn song công phân chia theo thời gian TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian UTP Unshielded Twisted Pair Đôi dây xoắn không bọc kim VC Virtual Channel Kênh ảo VDSL Very High-speed DSL Mạng thuê bao số tốc độ rất cao VoD Video on Demand Video theo yêu cầu VoDSL Voice overDSL Dịch vụ thoại qua DSL VTU-O VDSL Termination Unit-Center Office Khối đầu cuối VDSL phía tổng đài VTU-R VDSL Termination Unit-Remote Subsriber Khối đầu cuối VDSL phía khách hàng WLL Wireless Local Loop Mạch vòng vô tuyến nội hạt xDSL x Digital Subscriber Loop Họ công nghệ đường dây thuê bao số Tài liệu tham khảo [1] “ADSL & DSL Technology” Walter Goralski- McGraw-Hill, 1998. [2] “The DSL Sourcebook” Paradyne Corporation. [3] “xDSL Architecture” Padman and Warrier BalajiKumar. [4] “ Understanding Digital Subscriber line Technology” Thomas Starr, John M.Cioffi, Peter Silverman [5] “ Báo hiệu và truyền dẫn số của mạch vòng thuê bao” Whitham D.Reeve [6] “Mạng truy nhập Công nghệ và giao diện V.5” Trần Nam Bình, Nguyễn Thanh Việt, NXB Bưu điện. [7] “DSL Anywhere” DSL Forum [8] “Dilivering xDSL” Lawrence Harte and Roman Kikta-McGraw-Hill. [9] “Digital Subscriber Line (xDSL) FAQ v200010108” John Kvistoff. [10] “Remote acces networks PSTN, ISDN, ADSL, Internet & Wireless” Chander Dhawan [11] “Residential Broadband Nrtworks xDSL, HFC & Fixed Wireless Access” Uyless Black. [12] “Competing for Throughput in the Local Loop” Zdzislaw Papir, Andrew Simmonds - IEEE Communications Magazine, 5/1999. [13]“xDSL Loop Qualification and Testing” Walter Goralski, IEEE Communications Magazine 5/1999. [14] “The development and Standardization of ADSL” Walter Y. Chen, IEEE Communications Magazine 5/1999. [15] “Discrete Multitone (DMT) vs. Carrierless Amplitude/Phase (CAP) line Codes” Rupert Baines, Analog Devices, Inc 20/5/1997. [16] “The Noise & Crosstalk Environment for ADSL & VDSL Systems” John W.Cook, Rob H.Kirkby, Martin g.Booth, Kevin T. Foster, Don E.A.Clarke and Gavin Young – IEEE Communications Magazine 5/1999. [17] Bài giảng “Cơ sở truyền dẫn vi ba số” TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng. [18] “ADSL/VDSL Principle” Dr. Dennis J. Rauschmayer, 1999. [19] “VDSL : fiber-fast data transmission over copper pairs” P. Antoine, W.De Wilde, C.Gendarme, S.Schelstraete, P.Spruyt-Alcatel Telecommunications Rewiew, 4/2000. [20] Bài báo “ Sử dụng kỹ thuật HDSL2 cho các dịch vụ E1 và T1 trên một đôi sợi đồng” KS. Nguyễn Vĩnh Nam-Tạp chí BCVT số 11 tháng10/2001. [21] “IP/ATM Integrated Services over Broadband Access Copper Technologies” Arturo Azcorra, David Larrabeiti, Enrique J.Hernandez, Julio Berrocal, IEEE Communications Magazine 5/1999. [22] Đề tài “Nghiên cứu sử dụng kỹ thuật DSL cho mạng truy nhập Việt Nam” Mã số 110-99-TCT-AP-VT, Nguyễn Bá Hưng, Nguyễn Vĩnh Nam. [23 ] Báo cáo đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ADSL và VDSL để xây dựng phương án tổ chức dịch vụ Video theo yêu cầu (Video on demand) trên mạng cáp thuê bao hiện có của mạng viễn thông Hà nội” kí hiệu 110-98-TCT-RD Bưu điện TP. Hà nội 5/2001. [24 ] “Video over DSL” White paper. Revision1, 11/2001 [25] “Video over BPON with Intergreated VDSL” Ian Cooper, Vince Barker, Martin Andrews, Mick Bramhall, Peter Ball _ FUJITSU Sci. Tech.J.,37,1 6/ 2001 [26] “Video over DSL Architechture” P.Merriman, Alcatel Telecommunications Rewiew, 4/2000. [27] Bài báo “Solution for delivering wired-line cable TV service and other broadband services over the existing copper cable access network in Hà nội” PTS. Nguyễn Minh Dân, ThS. Bùi Thiên Hà, KS. Nguyễn Xuân Thu trong hội nghị AIC Proceeding lần thứ 26, Hà nội 11/2001. [28] “DSL confirmed as the world’s leading broadband technology” Point Topic annonced at DSL Forum meeting, 6/3/2002, Rome. [29] Số liệu trong “Dự án triển khai DSL tại năm Tỉnh/ thành : Hà nội, TP-HCM, Đà Nẵng, Đồng Nai, Bình Dương” của VDC. [30] “Residential Broadband Achitechture over ADSL & G.lite (G.999.2) PPP over ATM” Timothy C.Kwok, IEEE Magazine, 5/1999. [31] “Very-High-Speed Digital Subscriber Lines” John M.Cioffi, Vladimir Oksman, Jean-Jacques Werner, Thierry Pollet, Paul M.P.Spruyt, Jacky S.Chow và Krista S. Jacobsen/ IEEE Communications Magazine 4/1999. [32] Một số trang web chuyên ngành như : www.WebProForum.com, www.iec.org, www.xdsl.com, www.tuketu.com, www.dslforum.org.... [33] khuyến nghị ITU-T G.992.1, G 992.2, ._.