công nghệ adsl sử dụng phương pháp diều chế dmt

Việc sử dụng đôi dây này chỉ để truyền tiếng nói thật sự mới chỉ khai thác đợc một phần khả năng của cáp đồng, Công nghệ đờng dây thuê bao số DSL sẽ sử dụng đợc phần khả năng còn lại của

Lời nói đầu

Đi cùng với sự phát triển của xã hội các nhu cầu về dịch vụ thông tin truyền số liệu, truy cập internet, các dịch vụ thơng mại, giải trí, các dịch vụ thông tin tốc độ cao ngày càng trở thành một nhu cầu cấp bách cho các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông Trớc đây các dịch vụ sử dụng đôi dây điện thoại thông thờng thì tốc độ còn rất hạn chế Nh vậy để cung cấp các dịch vụ tốc

độ cao thì các môi trờng truyền dẫn khác cần phải đợc lắp đặt nh cáp đồng trục, cáp quang Việc đầu t… lắp đặt mới này phải mất một khoảng thời gian dài với chi phí rất cao và độ rủi ro cho đầu t là rất cao

Đờng dây điện thoại, di sản phát minh của Graham Bell đợc đa vào sử dụng rộng rãi trên mạng điện thoại từ khi điện thoại đợc đa vào sử dụng trên thế giới Đôi dây đồng này có thể chuyển tải lợng dữ liệu nhiều hơn ngoài các cuộc thoại Việc sử dụng đôi dây này chỉ để truyền tiếng nói thật sự mới chỉ khai thác

đợc một phần khả năng của cáp đồng, Công nghệ đờng dây thuê bao số DSL sẽ

sử dụng đợc phần khả năng còn lại của dây điện thoại mà không hề làm gián

đoạn việc thực hiện các cuộc thoại

Kỹ thuật DSL ra đời đã tạo ra một bớc ngoặt mới cho việc sử dụng đờng dây điện thoại Đờng dây thoại trớc đây chỉ dùng để truyền 1 kênh điện thoại băng tần từ 400 Hz đến 3400 Hz, thì giờ đây có thể truyền ở các băng tần lên tới hàng triệu Hz Để truyền dẫn với tốc độ cao, băng tần sử dụng lớn thì cần phải có các bộ xử lý số tốc độ cao tiên tiến Cùng với sự phát triển của công nghệ vi điện

tử kỹ thuật DSL sẽ đáp ứng đợc các yêu cầu về tốc độ cũng nh về chất lợng truyền dẫn

Với cơ sở hạ tầng sẵn có, công nghệ DSL đã cho phép đờng dây điện thoại truyền tải các ứng dụng đa phơng tiện mà trớc đây chỉ có cáp quang mới thực hiện đợc Đờng dây điện thoại bây giờ là một phong tiện kinh tế nhất để truyền tải nhiều loại hình dịch vụ viễn thông tới hàng triệu khách hàng Trong bài viết

này sẽ giới thiệu tổng quan về công nghệ DSL cùng với những ứng dụng của nó trong thực tiễn Trong họ công nghệ xDSL thì ADSL với những u điểm của mình nh cho phép sử dụng đôi dây điện thoại có sẵn để truyền tải những dịch vụ băng rộng nh Video, truyền hình, internet tốc độ cao Công nghệ ADSL hiện…nay đã đợc chuẩn hoá và sử dụng rộng rãi trên thế giới, ở Việt Nam hiện nay ADSL cũng đang đợc đa vào sử dụng cho nên chúng ta đi vào nghiên cứu cụ thể công nghệ này và đặc biệt là công nghệ ADSL sử dụng phơng thức điều chế DTM ( Discrete MultiTone Modulation )

Đồ án này bao gồm 5 chơng :

Chơng 1 : Giới thiệu về công nghệ xDSL

Chơng 2 : Các loại DSL

Chơng 3 : Công nghệ ADSL sử dụng phơng pháp diều chế DMT

Chơng 4 : Triển khai ADSL ở Việt Nam của VDC

Chơng 5 :

Chơng 1 : Giới thiệu về công nghệ xDSL

1 Nguyên tắc và ý tởng

Nhu cầu về các dịch vụ và thông tin tốc độ cao, độ tin cậy lớn đã có từ

tr-ớc đây, nhng những nhu cầu này chỉ đợc đáp ứng đợc một phần rất nhỏ do các dịch vụ sử dụng trên cáp đồng thông thờng rất hạn chế về tốc độ ( 64 Kb/s ) Cáp

đồng là một mạng có sẵn đầy tiềm năng nhng những tiềm năng này cha dợc khai thác do công nghệ trớc đây phát triển cha đủ mạnh Để cung cấp các dịch tốc độ cao yêu cầu phải lắp đặt các môi trờng truyền dẫn mới nh : Cáp quang, cáp đồng trục Việc lắp đặt đ… ờng truyền dẫn mới cần phải mất một khoảng thời gian dài với một chi phí lớn mà ít ngời có thể chấp nhận đợc

Để truyền dẫn với tốc độ cao, băng tần sử dụng lớn thì cần phải có các bộ

xử lý số tốc độ cao tiên tiến Ngày nay với sự phát triển của ngành công nghệ vi

điện tử các bộ vi xử lí tốc độ cao đợc sản xuất với giá thành rẻ đợc mọi ngời chấp nhận và nó đáp ứng đợc các yêu cầu về tốc độ cũng nh về chất lợng truyền dẫn

Đây là nền tảng cho công nghệ xDSL ra đời

Công nghệ xDSL đầu tiên xuất hiện là HDSL khái niện ban đầu về HDSL bắt đàu từ năm 1986 trong phòng thí nghiệm của hãng Bellcore để thay thế cho luồng E1 và T1, tiếp đó hãng Bellcore nghiên cứu đến SDSL, ADSL và VDSL

Kỹ thuật DSL ra đời đã tạo ra một bớc ngoặt mới cho việc sử dụng đờng dây điện thoại Đờng dây thoại trớc đây chỉ dùng để truyền 1 kênh điện thoại băng tần từ

400 Hz đến 3400 Hz, thì giờ đây có thể truyền ở các băng tần lên tới hàng triệu

Hz để cung cấp các dịch vụ và thông tin tốc đô cao mà trớc đây chỉ có cáp quang mới thực hiện đợc Theo thống kê không chính thức (1999) trên thế giới có hơn

750 triệu đờng dây điện thoại thông thờng đây thật sự là một cơ sở hạ tầng đầy tiềm năng để ta có thể khai thác các dịch vụ xDSL

Trong họ xDSL thì ADSL đợc coi là công nghệ có triển vọng nhất hiện nay vì nó hầu nh không yêu câù thay đổi đờng cáp đồng hiện có và không yêu cầu

thiết bị đầu cuối đắt tiền Kể từ năm 1989 khi khái niệm ban đầu về ADSL xuất hiện nó đã phát triển một cách nhanh chóng với tốc độ ngày càng tăng từ 1,5 Mb/s lên 8 Mb/s ở đờng xuống , đờng lên lên tới 1.5 Mb/s (640 Kb/s đối với ADSL Lite) và giá thành ngày càng hạ Hiện nay công nghệ ADSL đã đợc chuẩn hoá bởi hầu hết các tổ chức viễn thông trên thế giới và đợc các nhà sản xuất lớn sản xuất hàng loạt trên thị trờng với giá thành thấp kích thớc vật lý và công suất tiêu hao nhỏ

Công nghệ xDSL nói chung và công nghệ ADSL nói riêng đã và đang nhận

đợc sự hỗ trợ mạnh mẽ từ phía những nhà sản xuất phần cứng và phần mềm trên thế giới

2 Tổng quan về công nghệ xDSL

Trớc khi đi vào giới thiệu cụ thể từng công nghệ DSL ta sẽ trình bày các vấn đề chung của toàn bộ công nghệ DSL nh môi trờng truyền dẫn đôi dây xoắn, phơng pháp tận dụng băng tần, và nâng cao hiệu suất sử dụng phổ tần, các chỉ tiêu và ứng dụng của các công nghệ xDSL

2.1 Đôi dây xoắn

Nh chúng ta đã biết công nghệ xDSL dựa trên nền tảng là mạng dây đồng

có sẵn, Trong quá trình nâng cấp từ mang truy nhập cáp đồng lên mạng truy nhập

số chúng ta sẽ gặp một số khó khăn nhất định

Dịch vụ điện thoại xuất hiện vào năm 1877 khi Alexander Bell nối điện thoại qua một đờng dây đơn (Ground return) lấy đất làm đờng về của mạch điện Phơng pháp này tránh đợc chi phí cho dây thứ hai nhng truyền dẫn kém và không

đủ tin cậy khi thời tiết khô Những vấn đề này đợc giải quyết sau đó bằng cách sử dụng đôi dây song song (metallic return) cách nhau vài cm phơng pháp này cung cấp đờng về của tín hiệu đáng tin cậy hơn Tuy nhiên hiện tợng xuyên âm (crosstalk) nhanh chóng đợc phát hiện đó là hiện tợng tín hiệu từ một đôi dây gần

nó bị lẫn vào trong quá trình giao tiếp Ngời ta phát hiện ra xuyên âm có thể giảm theo chu kỳ bằng cách thay đổi vị trí bên phải và bên trái của dây dẫn Bell đã

phát minh ra đôi dây xoắn (tiwsted pair) năm 1881 đó là đôi dây dẫn gồm hai dây riêng cách điện và đợc xoắn với nhau Với bớc xoắn vừa đủ năng lợng điện

từ trờng trên mỗi phần nhỏ của dây sẽ bị triệt tiêu bởi năng lợng bao quanh phần nhỏ dây tiếp theo Cáp điện thoại ngày nay dợc thiết kế sao cho mật độ xoắn trên mỗi đôi dây là khác nhau để đảm bảo xuyên âm là tối thiểu Mặt khác đôi dây xoắn cũng có thể làm giảm bớt một chút suy hao tín hiệu điện vì diện cảm cuẩ dây xoắn có tác dụng bù diện dung của dây

Tuy nhiên đối với khoảng cách thuê bao lớn thì suy hao cũng rất lớn Đối với các mạch vòng dài quá 5,5 km (18 kft) thì suy hao tín hiệu ở tần số lớn hơn

1 KHz vợt quá mức cho phép làm cho truyền dẫn thoại không chấp nhận đợc Để giải quyết vấn đề này các cuộn gia cảm (Loading coil) sẽ đợc thêm vào đờng dây nhằm tăng điện cảm của dây để cân bằng với dung kháng của dây Giá trị điện cảm của cuộn gia cảm đợc tính toán phù hợp với điện dung của đờng truyền, cuộn cảm có tác dụng nâng cao chất lợng của tín hiệu trong khoảng tần số truyền thống (0,3 tới 3,4 KHz) đồng thời triệt tiêu hầu hết tín hiệu nằm ngoài khoảng này Đây là một khó khăn lớn cho việc mở rộng dải tần số sử dụng trên đờng dây

đồng thông thờng và đối với công nghệ xDSL thì cuộn gia cảm này không đợc sử dụng

Sau đây là hình minh họa suy giảm trên cáp đồng và tác dụng của cuộn gia cảm

Hình 1.1 Suy hao dây đồng và tác dụng cuộn gia cảm

Trong công nghệ xDSL có nhiễu xuyên âm bởi vì mỗi dây trong cáp của

đôi dây xoắn phát ra điện từ các trờng điện từ này tạo ra dòng điện chạy trong các đôi dây bên cạnh dẫn đến tín hiệu xuyên âm không mong muốn trên các đôi dây này

Xuyên âm (crosstalk) là yếu tố chính hạn chế khả năng hoạt động của các

hệ thống số sử dụng cùng băng tần số cho truyền dẫn thu và phát Có hai kiểu xuyên âm thờng gặp trong xDSL : Xuyên âm đầu gần ( NEXT-Near end crosstalk ) và xuyên âm đầu xa ( FEXT - Far end crosstalk ).

Xuyên âm đầu gần NEXT là xuất hiện ở các bộ thu ở cùng đầu cáp với các

bộ phát nhiễu ( từ bộ phát tới bộ thu đầu cuối gần ) Xuyên âm đầu xa FEXT là nhiễu gây ra bởi các đôi dây cho một đôi dây ở đầu bên kia của đờng truyền ( từ

bộ phát tới bộ thu đầu xa ) NEXT ảnh hởng tới các hệ thống truyền trên cả hai ớng trong cùng một dải tần cùng một lúc và tại đầu gần, và nó luôn lớn hơn FEXT NEXT có thể tránh đợc nếu nh tín hiệu theo hai chiều đợc truyền trong những khoảng thời gian khác nhau hay ở những khoảng tần số khác nhau

( Đó là hai kỹ thuật song công phân chia tần số và phân chia thời gian mà

Hình 1.2 Minh hoạ xuyên âm

Ngoài ra đôi dây xoắn còn chịu nhiều loại nhiễu từ bên ngoài tác động vào

nh : nhiễu vô tuyến, nhiễu do các đờng dây điện, máy hàn, đèn neon Các nhiễu…này thờng không thể định trớc một cách rõ ràng nhng khi thiết kế lắp đặt chúng

ta lại cần phải tính toán đến các loại nhiễu này

2.2 Các giải pháp công nghệ chung trong xDSL

Để nâng cao tốc độ và chất lợng truyền dẫn, các công nghệ xDSL phải áp dụng nhiều phơng thức khác nhau nhằm mở rộng băng tần sử dụng và tăng hiệu suất sử dụng băng tần Nh thay vì sử dụng dải tần truyền thống ( 0.3 - 4.3 KHz ) loại bỏ các cuộn gia cảm, đờng dây điện thoại có thể hoạt động với tần số hàng MHz Ngoài ra ngời ta còn đa ra các phơng thức thực hiện song công để sử dụng băng tần một cách có hiệu quả, các phơng pháp điều chế sao cho phổ tín hiệu t-

ơng thích với đờng truyền để giảm méo và nâng cao hiệu suất sử dụng phổ ( Mỗi symbol sẽ mang thông tin của nhiều Bits ), Các phơng pháp mã hoá để chống lỗi nâng cao chất lợng truyền dẫn

2.2.1 Các phơng thức thực hiện song công

Hầu hết các dịch vụ DSL đòi hỏi song công trong việc truyền dữ liệu các phơng thức song công để tách biệt tín hiệu trên các hớng ngợc nhau Có 4 phơng thức thực hiện song công khác nhau : song công 4 dây, triệt tiếng vọng, song công phân chia tần số, song công phân chia theo thời gian Ba phơng pháp cuối

cùng sử dụng trên cùng một đôi dây xoắn cho cả hai hớng truyền dẫn Đối với mỗi trờng hợp cụ thể thì chúng ta sẽ lự chọn phơng thức song công nào hoặc sử dụng kết hợp các phơng thức để phù hợp với hệ thống cần thiết kế

 Song công 4 dây

Sử dụng 2 đôi dây xoắn, mỗi đôi cho một hớng truyền Song công 4 dây còn gọi là truyền dẫn “ đơn công đôi ”, bởi vì có hai kênh truyền dẫn đơn công ( một hớng ) Bất lợi của song công 4 dây là cần hai đôi dây xoắn thay vì một đôi

nh các phơng pháp song công khác

Nhng song công 4 dây là phơng pháp song công với chi phí ít nhất nếu cáp

đồng bổ sung là sẵn có Tuy nhiên cáp đòng bổ sung thờng là đắt, do vậy chi phí toàn bộ hệ thống là rất cao, mặc dù chi phí điện tử có thể ít hơn.Việc chi phí điện

tử để tiết kiệm cáp đồng là vấn đề chung thờng xảy ra trong kỹ thuật DSL

 Song công phân chia theo tần số

Đối với những hệ thống thực hiện song công ghép kênh phân chia tần số FDD ( Frequency Division Duplex ) thì quá trình thu và phát ở nằm ở 2 dải tần số khác nhau :

Biên độ(dB)

nó đơn giản cho nên giá thành thấp nhng phơng thức FDD lại có nhợc điểm là tần

số không đợc sử dụng một cách triệt để do băng tần thu phát nằm tách biệt do vậy phơng thức song công này thờng không dùng đơn lẻ trong hệ thống mà thờng

đợc sử dụng kết hợp với những phơng thức khác

 Song công phân chia theo thời gian

Song công phân chia theo thời gian TDD ( Time Division Duplex ) là tại một thời điểm chỉ truyền theo một hớng Việc điều khiển các đờng liên kết thờng

đợc luân phiên tại các khoảng đều đặn giữa các hớng truyền Do quá trình phát

và thu nằm ở hai thời điểm hoàn toàn khác nhau nên TDD loại bỏ đợc nhiễu xuyên âm đầu gần NEXT Nhng TDD gây ra tổn thất là làm lỡ thời gian truyền dẫn

t

Trễ

Hình 1.5 Song công TDD

Lên Lên

Lên

Lên Xuống

Xuống

 Song công triệt tiếng vọng

đặt trong dải tần thu và phải dùng một bộ triệt tiếng vọng để phân tách đờng thu

và đờng phát Việc thực hiện song công ở cùng một băng tần số tại một thời điểm cho nên băng tần đợc sử dụng một cách có hiệu quả bù, nhng phơng thức song công triệt tiếng vọng thì các thiết bị lại rất phứ tạp và đắt tiền

2.2.2 Các phơng pháp điều chế

Các tín hiệu truyền trên đờng dây điện thoại đều là tín hiệu Analog Điều chế nhằm biến đổi tín hiệu số đầu vào thành các tín hiệu Analog có dạng phổ phù hợp với đặc tuyến truyền dẫn của đờng truyền để tín hiệu truyền trên nó sẽ hạn chế đợc méo, và sử dụng băng tần hiệu quả hơn.Các phơng pháp điều chế thờng

đợc sử dụng là trong công nghệ xDSL là : 2B1Q, QAM, PAM, DMT

t =

Trong đó hàm sinc : sinc(x) = sin(x)/x

Trong 2B1Q mỗi nhóm bit để mã hoá là b=2 bit cho nên sẽ có m=4 bản tin tơng ứng sẽ có 4 symbol, mỗi symbol sẽ mang thông tin của 2 bit

x x(t) y(t)

Điều chế Giải diều chế

Hình 1.9 Sơ đồ điều chế và giải điều chế 2B1Q

 Điều chế biên độ cầu phơng QAM

Điều chế biên độ cầu phơng QAM ( Quadra Amplitude Modulation ) đây

là phơng pháp điều chế hai chiều sử dụng một sóng dạng (sin) và một sóng dạng (cos) có cùng tần số để truyền dữ liệu Các bít sẽ đợc hợp nhóm tạo thành các bản tin để điều chế làm thay đổi biên độ và pha của sóng sin và sóng cos Mỗi nhóm bit sẽ tơng ứng với một sóng cos và sin có biên độ và pha cố định và khi sắp xếp trên mặt phẳng toạ độ cực ta đợc một mô hình điều chế

) (

2 )

1 ) (

T

t c T

t =

T

t c T

t = ϕ

Mã hoá

Phát hiện

&

Giải mã

Kênh

 Điều chế biên độ pha không sóng mang CAP

Điều chế biên độ pha không sóng mang CAP ( Carrierless Amplitude and

Phase Modulation ) Phơng pháp điều chế này tơng tự nh QAM nhng do lựa chọn

khôn ngoan hai hàm cơ bản không có thành phần một chiều DC

Sự khác biệt giữa CAP và QAM là phơng pháp thực hiện QAM thực hiện bằng cách tạo ra hai tín hiệu thành phần khi trộn nó với hai sóng mang dạng cos

và sin sau đó kết hợp trong miền Analog để tạo nên tín hiệu QAM Còn việc thực hiện CAP thì không cần tạo ra hai sóng mang cos và sin mà ta tiến hành bằng cách cho chúng đi qua 1 cặp bộ lọc Hilbert có hai hàm đặc tuyến trực giao với nhau sau đó tổng hợp lại ta đợc tín hiệu đã điều chế CAP Ngày nay ngời ta thờng dùng các bộ lọc số thông dải, dùng 1 cặp có đặc tuyến biên độ bằng nhau nhng pha lệch nhau 900 ( cặp Hilbert ), hai tín hiệu sau bộ lọc sẽ đợc đa vào bộ biến

đổi DAC rồi qua một bộ lọc nữa ta thu đợc tín hiệu đã điều chế

ϕ(t)

ϕ(t)Encoder

 Điều chế đa tần rời rạc DMT

Điều chế đa tần rời rạc DMT ( Discrete MultiTone Modulation ) là phơng pháp điều chế đa sóng mang trong đó băng tần sử dụng đợc chia thành nhiều băng tần nhỏ mỗi băng tần sẽ đợc sử dụng để truyền dẫn một sóng mang điều chế các chuỗi bit tốc độ thấp DMT có mối quan hệ mật thiết với thuật toán biến đổi Fourier nhanh FFT ( Fasr Fourier Transform ) Thuật toán mà DMT sử dụng để thực hiện điều chế và giải điều chế Trên đây chỉ là những khái niệm cơ bản về DMT phơng pháp thực hiện cụ thể và những u điểm của phơng pháp này sẽ đợc nghiên cứu ở chơng sau

Một biến thể của DMT là phơng pháp điều chế đa tần sóng rời rạc DMWT ( Discrete Multiwavelet MultiTone Modulation ) trong đó toán tử Fourier đợc thay thế bằng toán tử sóng Kỹ thuật này đợc sử dụng trong công nghệ VDSL

2.2.2 Các phơng pháp mã hoá

Do môi trờng truyền dẫn thông tin của đôi dây đồng chịu ảnh hởng của nhiều nguồn nhiễu nh xét ở trên làm số liệu thu có thể bị lỗi nên cần đa thêm các bit phát hiện và sửa lỗi Nhợc điểm của việc đa thêm các bit là giảm dung lợng 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 thờng từ vài ms tới nhiều giây.Có hai phơng pháp cơ bản để phát hiện và sửa lỗi đợc sử dụng trong truyền dẫn DSL là mã khối và mã xoắn

Sinh mã

Encoder

Lọc đồng pha

Lọcngược pha 90 0

Trong mã khối, luồng thông tin đợc chia thành các khối có độ dài bằng nhau đợc gọi là các khối bản tin, các bit d đợc bổ xung vào các khối theo một thuật toán nhất định phụ thuộc vào loại mã đợc sử dụng Mã khối có thể phát hiện và sửa một hay nhiều bit thông tin Mã xoắn đợc tạo ra bằng cách cho một chuỗi bit thông tin đi qua các tầng nhớ thờng 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

lu giữ thời điểm trớc 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 d 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 ngời sử dụng nên nếu dung lợng kênh truyền là 40 kbit/s thì ngời sử dụng chỉ gửi số liệu với tốc độ 10 kbit/s Do đó phát hiện và sửa lỗi làm giảm dung lợng hệ thống

Những kiểu phát hiện và sửa lỗi khác nhau đợc 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 đợc nhng không chấp nhận lỗi khi truyền tải các file chơng 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 đa ra ít nhất hai loại kênh truyền thông nhanh và chậm Các kênh nhanh thờng tránh lỗi ít nhng truyền tải các bản tin có trễ ngắn Các kênh chậm có thể chống lỗi tốt nhng trễ vài giây

Kết quả của những công cuộc nghiên cứu đa vào sử dụng toàn bộ băng thông của đờng 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 đợc 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 tơng tự cũ để cung cấp các dịch vụ truyền dữ liệu chất lợng cao trong tơng lai

1992 ở Mỹ Tháng 10 năm 1998, ITU thông qua khuyến nghị G991.1 cho HDSL thế hệ thứ nhất ITU bắt đầu nghiên cứu xây dựng khuyến nghị thế hệ 2 (HDSL2) gọi là G991.2

Sự cần thiết của HDSL: Khi mà luồng E1 (ở Châu Âu) và luồng T1 (ở Bắc Mỹ) không chỉ sử dụng để nối liên đài mà còn đợc dùng để nối từ trung tâm chuyển mạch đến khách hàng cho các dịch vụ khác(ngoài thoại).Hệ thống truyền dẫn E1/T1 nh thế thì giá thành rất đắt, và việc lắp đặt, bảo dỡng rất khó Vì vậy

ngời ta cần phải tìm một hệ truyền dẫn tiện lợi và rẻ tiền hơn và HDSL ra đời 1.2

Mô hình hệ thống HDSL

1 đôi

2BQ1

E 1 tuỳ E 1 chọn

C OMMON

HDSL

M

A P

P ING

C OMMONHDSL

HDSLHDSLHDSLHDSL

1.3 Kỹ thuật cơ bản

Các nhà sản xuất và cung cấp dịch cụ HDSL thờng sử dụng phơng pháp

điều chế 2B1Q có mạch hỗn hợp triệt tiếng vọng cho hầu hết các hệ thống HDSL trên thế giới Một số nớc ở Châu Âu sử dụng hệ thống đa tần rời rạc DMT, và AM/PM không sóng mạng (CAP)

Việc thực hiện truyền dẫn song công trong hệ thống HDSL có thể thực hiện theo một số giải pháp sau:

+ Song công đơn : Chỉ dùng một đôi dây và một cặp thiết bị thu phát ở mỗi

đầu của đờng dây Hai hớng có thể tách biệt bằng ghép kênh theo tần số (FDM) hoặc có mạch hỗn hợp triệt tiếng vang (giải pháp này cho HDSL thế hệ 2)

+ Song công đôi : Dùng hai dây đôi, mỗi đôi thì truyền toàn bộ tải theo một hớng (giải pháp này thực hiện đơn giản nhng có nhợc điểm là truyền tín hiệu

có băng tần lớn cho nên suy hao lớn và xuyên âm ở tần số cao

+ Song công kép : Truyền dẫn song công kép cải tiến độ dài mạch vòng và

độ tơng thích phổ bằng cách gửi nửa thông tin trên mỗi dây, mặt khác phơng pháp này lại truyền tín hiệu bằng cách sử dụng mạch hỗn hợp triệt tiếng vọng (EC) Do đó băng tần của tín hiệu giảm và suy hao cùng với xuyên âm cũng giảm Một u điểm khác của song công kép là nếu sử dụng một đôi dây thì cung cấp hệ thống truyền dẫn nửa tốc độ

đờng lên đờng xuống

0 30 200 230 f (KHz)

Hình 1.14 Song công phân chia tần số trong HDSL

Băng tần dùng

Cho cả đờng lên và

Xuống

0 30 200 230 f(KHz)

Hình 1.15 Song công triệt tiếng vọng trong HDSL

Công nghệ HDSL dùng mã điều chế Trellis truyền thống kết hợp với tiền mã hoá cân bằng kênh Tiền mã hoá cân bằng kênh có chức năng gần giống nh

bộ lọc nối tiếp của bộ cân bằng nối tiếp sử dụng trong HDSL Dữ liệu trong tiền mã hoá có chiều rộng từ 12 đến 16 bit Điều này làm tăng độ phức tạp của bộ triệt tiếng vọng theo một cách tơng tự

Ban đầu HDSL đợc phát triển ở Mỹ và sử dụng 2 cặp dây đồng cho tốc độ T1 với các chip xử lý tốc độ song công 786 Kbit/s (786 Kbit/s tải hiệu dụng ngoài ra còn có16 Kbit/s là phần mào đầu dùng để đóng khung và các thông tin khai thác trên mỗi hớng) cho mỗi chiều Do vậy để cung cấp tốc độ E1 và tận dụng cùng chip xử lý đó thì đờng truyền E1 yêu cầu phải dùng 3 cặp dây đồng Ngày nay các chip mới dành riêng cho tốc độ E1 đã ra đời cho phép truyền dữ liệu trên 2 cặp dây đồng

Đờng dây thuê bao riêng cấp 1 (1,544 M hoặc 2,048 M) từ ngời sử dụng

đến mạng thờng dùng các ứng dụng HDSL nhiều nhất HDSL là phơng tiện chủ yếu để nối tổng đài cơ quan (PBX) và thiết bị dữ liệu gói hoặc ATM tới mạng công cộng HDSL cũng dùng để nối các trạm vô tuyến trên mặt đất hoặc nối các trạm DLC (Digital Loop Carrier) tới Trung tâm chuyển mạch CO (Centre

office) Mặc dù với những u điểm của mình nh giá thiết bị thấp, giá thành bảo

d-ỡng thấp, độ tin cậy cao, các khả năng chuẩn đoán lỗi cải tiến nhng HDSL vẫn không thể thay thế đợc đờng dây T1/E1 truyền thống do các đờng dây T1/E1 là có sẵn còn các đờng dây HDSL thì phải lắp đặt mới với giá thành khá cao Bởi vậy HDSL chỉ đợc sử dụng ở những điểm lắp đặt mới và đợc sử dụng chủ yếu bởi các nhà khai thác nội hạt Trong một số trờng hợp ngời ta dùng để nối các đờng tốc

độ cao giữa các toà nhà trong một khu trờng hay công sở

Phiên bản đầu của HDSL truyền dẫn luồng T1 dùng hai đôi dây và luồng

E1 dùng ba đôi dây cho nên khá tốn kém Tiêu chuẩn cho công nghệ HDSL thế

hệ 2 xuất hiện vào năm 1995 có tốc độ bit và độ dài mạch vòng giống nh nh HDSL thế hệ thứ nhất những chỉ sử dụng duy nhất một đôi dây HDSL2 có kỹ thuật mã hoá cao và điều chế phức tạp hơn cũng nh việc lựa chọn kỹ tần số thu và phát để chống lại xuyên âm

Các phiên bản mới của HDSL mợn nhiều ý tởng của ADSL, HDSL 2 đã

đ-ợc thiết kế “tơng thích phổ” với một số đờng truyền tốc độ cao khác Tuy nhiên tốc độ (theo chuẩn ANSI) là cố định cho nên ITU đã cải thiện vấn đề này trong chuẩn mới Mới đây nhất là phiên bản SHDSL (tiêu chuẩn của ITU) Nó thuộc dạng MSDSL với khả năng cung cấp tốc độ khác nhau từ 192 Kbit/s; 256 Kbit/s;

384 Kbit/s; 1,536 Kbit/s; 2,048 Mbit/s; 2,032 Mbit/s Và tính chất thay đổi tốc độ

là hoàn toàn tự động

3.2 Công nghệ ADSL

3.2.1 Sự hình thành và phát triển

Khái niệm ban đầu về ADSL xuất hiện vào năm 1989 và đợc nghiên cứu trong các phòng thí nghiệm, mẫu ADSL đầu tiên ra đời vào năm 1992 tại phòng thí nghiệm Bellcore, sản phẩm đầu tiên đợc thử nghiệm vào năm 1995 Ban đầu thì ADSL đợc nghiên cứu ở tốc độ 1,5 Mbps đờng xuống và 16 Kbps đờng lên ứng dụng cho hội thảo video, đây là phiên bản đầu tiên của ADSL ADSL xuất hiện ngoài việc thực hiện đợc các dịch vụ viễn thông cũ (thoại , fax ) và các…dịch vụ của ISDN, HDSL ADSL còn nhanh chóng đợc áp dụng cho các dịch vụ viễn thông có yêu cầu bất đối xứng đòi hỏi tốc độ xuống cao nh Internet và bất

kể dịch truyền số liệu bất đối xứng nào (mà đa phần các dịch vụ viễn thông đều xem tải xuống nhiều hơn là tải lên)

Tháng 10 năm 1998, ITU đã đa ra khuyến nghị G992.1 cho ADSL theo khuyến nghị này thì ADSL có thể truyền các dịch vụ bất đối xứng trên một đôi dây xoắn tối đa nh sau:

điểm này hết sức đơn giản ta chỉ việc thêm các bộ lọc thông thấp cho mỗi điện thoại (thực hiện đơn giản, rẻ tiền) ITU đã đa ra khuyến nghị G992.2 cho ADSL lite:

_ Đờng xuống tối đa 1,5 Mbps

_ Đờng lên tối đa 512 Kbps

RADSL (Rate Adaptive ADSL) là một dạng khác của ADSL nó có khả năng cung cấp các tốc độ khá nhau tuỳ thuộc vào chất lợng của đờng dây hay nhu cầu của khách hàng

ADSL có khả năng truyền đợc tốc độ cao hơn 10Mbps hớng phát và hơn 1,5 Mbps hóng thu Nhng hớng di này bị dừng lại do có sự xuất hiện của công nghệ VDSL Hiện nay nhời ta tập trung vào cải thiện phạm vi của mạch vòng thuê bao ở các tốc độ gần 1 Mbps nh: giá thành thấp, tiêu thụ năng lợng thấp và giảm xuyên âm Các hệ thống ADSL đang đợc phát triển để truyền đa mạch thoại

số ngoài việc truyền dữ liệu tốc độ lớn

AUT-C : Khối truyền dẫn ADSL phía tổng đài

AUT-R : Khối truyền dẫn ADSL phía thuê bao

Splitter : Bộ chia làm nhiệm vụ phân tách thoại và số liệu Nó

ATU-R

Splitter R

HF T

LFT ATU-C

Splitter C

HF T

Hoặc Modem Tương tự

bao gồm bộ lọc thông thấp LPF và bộ lọc thông cao HPF

Mạng băng rộng : là hệ thống chuyển mạch với tốc độ trên tốc độ luồng T1/E1

Mạng băng hẹp : là hệ thống chuyển mạch với tốc độ dới tốc độ luồng T1/E1

3.2.3 Kỹ thuật cơ bản

ADSL sử dụng hai phơng pháp điều chế chính là : Điều chế biên độ pha không sóng mang CAP và điều chế đa tần rời rạc DMT

Phơng pháp điều chế CAP phát triển trên cơ sở kỹ thuật điều chế QAM

nh-ng khônh-ng có sónh-ng manh-ng do sự lựa chọn hai hàm cơ bản đặc biệt để điều chế

Điều này làm đơn giản hoá việc thực hiện của máy phát nhng tính phức tạp của

bộ thu vẫn cao nh trong QAM Khó khăn chủ yếu của kỹ thuật CAP dùng trong ADSL là khắc phục can nhiễu xuyên âm đầu gần đối với tín hiệu Nhng chúng ta

có thể khắc phục bằng cách sử dụng bộ triệt tiêu xuyên âm đầu gần (hoặc bộ cân bằng xuyên âm đầu gần) để giải quyết vấn đề này Cho đến nay thì vẫn cha có chuẩn hoá cho hệ thống dùng CAP, nhng một vài nhà sản xuất đã sử dụng theo cách thức phù hợp

Nguyên lý chủ yếu của kỹ thuật điều chế DMT là phân chia dải tần truyền dẫn thành nhiều kênh nhỏ DMT sẽ làm tăng khả năng của modem nhờ điều chế mỗi kênh con một số bit khác nhau thờng thì phần băng thấp mang nhiều bit hơn Mỗi kênh con sẽ tơng ứng với một sóng mang riêng dùng để điều chế các bít, hệ thống đa sóng mang sử dụng biến đổi FFT để tạo và giải điều chế cho từng sóng mang Các modem DMT đợc chế tạo phức tạp và đòi hỏi năng lực xử lý của DSP (DSP là một con vi xử lý chuyên dụng) khá cao Bù lại DMT có thể hạn chế đợc các loại nhiễu xuyên âm, nhiễu kí tự liền kề ISI (InterSymbol Iterference), nhiễu

liền kênh ICI (InterChannel Iterfrence), tín hiệu radio AM và HAM ảnh hởng

đến tín hiệu truyền trên dây do DTM sử dụng các phần phổ có suy hao và nhiễu nhỏ.

ADSL sử dụng hai kỹ thuật truyền song công là Triệt tiếng vọng EC (Echo Canceller) và phơng pháp ghép kênh phân chia tần số FDM Trong đó mỗi phơng thức có những u nhợc điểm riêng, bởi vậy xu hớng hiện nay là các nhà sản xuất sử dụng kết hợp cả hai phơng thức trên

_ Phơng thức FDM trong công nghệ ADSL:

Đối với hệ thống ADSL sử dụng kỹ thuật FDM thì quá trình thu và phát ở nằm ở 2 dải tần số khác nhau do đó tránh đợc tự xuyên âm ở đầu gần (self NEXT) nhng vẫn phải tính đến nhiễu xuyên âm ở đầu xa (FEXT) Ngoài ra phải

có dải tần bảo vệ đủ lớn đẻ giúp cho các bộ lọc có thể lọc đợc tạp âm từ POST can nhiễu vào truyền dẫn số

Phơng thức này có u điểm là hệ thống đơn giản nhờ đó mà giá thành cũng

rẻ, do không có tự xuyên âm ở đầu gần nên làm việc ở hớng phát lên tốt hơn nhiều so với triệt tiếng vọng EC Nhng phơng thức FDM lại có nhợc điểm là tần

số không đợc sử dụng một cách triệt để do băng tần thu phát nằm tách biệt ngoài

ra cần có dải bảo vệ Hay với cùng một tốc độ truyền dẫn thì hệ thống FDM ADSL phải dùng một băng tần lớn hơn EC ADSL, do sử dụng băng tần lớn hơn cho nên tơng ứng với mạch vòng ngắn hơn

Mức

tín hiệu

Post Lên Xuống

4 30 138 160 1104 f( KHz)

Hình 1.18 ADSL dùng kỹ thuật triệt tiếng vọng EC

Đối với hệ thống ADSL sử dụng kỹ thuật triệt tiếng vọng EC thì dải tần phát đợc đặt trong dải tần thu và phải dùng một bộ triệt tiếng vọng để phân tách

đờng thu và đờng phát Trong phơng thức này thì dải tần bảo vệ giữa số liệu và thoại vẫn tồn tại nhng có sự chồng tần (dải phát nằm trong dải thu) cho nên tổng băng tần có thể giảm do đó có thể truyền xa hơn Tuy nhiên trong phơng thức triệt tiếng vọng EC thì khó có thể tránh đợc tự xuyên âm (self NEXT) bởi vậy để hạn chế xuyên âm thì khi thực hiện cần có xử lý số phức tạp hơn do đó giá thiết

bị cao hơn so với FDM ADSL

Bởi vậy trên thực tế hiện nay, các giải pháp trung gian kết hợp giữa FDM

và EC đợc sử dụng để nâng cao hiệu suất sử dụng tần số và đạt đợc chất lợng tốt hơn

Mã hoá nhằm mục đích nâng cao chất lợng truyền dẫn cũng nh bảo mật thông tin Số liệu sau khi đợc đóng khung sẽ đợc gắn thêm mã kiểm tra lỗi vòng

d CRC sau đó sẽ đợc ngẫu nhiên hoá tiếp đến đa vào mã hoá Reed Solomon, mã hoá xen và mã hoá TCM (Trellis Code Modulation: Điều chế và mã hoá kết hợp) rồi mới đa vào FFT để điều chế DMT

Hiện nay DMT ADSL đã đợc chuẩn hoá bởi ANSI, ETSI, ITU.

3.2.4 Khả năng và ứng dụng

Công nghệ ADSL có khả năng truyền số liệu bất đối xứng trên 1 đôi dây thoại, đồng thời nó cũng hỗ trợ đợc cho các dịch vụ viễn thông cũ (POTS) Do tính chất bất đối xứng tốc độ và dải tần phát bé hơn nhiều so với phía thu làm cho nhiễu xuyên âm đầu gần giảm ,việc áp dụng ADSL để cung cấp các dịch vụ sẽ cho ta những lợi ích sau:

1 Do có hỗ trợ cho các dịch vụ viễn thông cũ POTS, cho nên chúng ta có thể vừa sử dụng Internet tốc độ vừa sử dụng viễn thông cũ nh thoại chẳng hạn (Thoại ở băng tần 0-4 KHz , ADSL ở băng tần 30-1104 KHz) Dịch vụ ADSL không yêu cầu thay đổi cấu trúc mạng thoại thông thờng nh trong mạng ISDN, không yêu cầu đầu t mới, mở rộng ngoại vi và giảm đáng kể đầu t ban đầu

2 ADSL cung cấp khả năng sử dụng các dịch vụ mới có yêu cầu truyền bất đối xứng, dịch vụ thời gian thực cũng nh dịch vụ Video chất lợng cao tơng đ-

ơng với truyền hình quảng bá nh: Hội thảo truyền hình, Giáo dục từ xa, Video theo yêu cầu

3 ADSL có thể cung cấp các dịch vụ có tốc độ thay đổi tuỳ theo chất lợng

đờng truyền hay yêu cầu cuả dịch vụ

4 Tốc độ truyền dẫn cao hơn 140 lần so với modem tơng tự V90 (56Kbps) Do đó thời gian kết nối Internet cũng rất nhanh

5 ADSL cung cấp cho chúng ta một đờng kết nối riêng (Không có trờng hợp đờng dây bị bận) với tốc độ cao đáng tin cậy và bảo mật cao (đờng dây đợc

sử dụng duy nhất cho một thuê bao cho nên đảm bảo đợc tính bảo mật của thông tin) Tốc độ truyền không bị thay đổi khi có thêm thuê bao truy nhập vào mạng

6 ADSL rất thích hợp cho việc truyền tải thông tin ATM

Với những u điểm của mình (cung cấp đờng truyền tốc độ cao, đáng tin cậy, chỉ sử dụng một đôi dây thoại , không thay đổi cấu trúc mạng thoại thông thờng, cũng nh yêu cầu đầu t mới là thấp) ADSL hiện nay là công nghệ đờng

dây thuê bao số có đợc những ứng dụng quan trọng nhất, cũng nh đợc triển khai rộng rãi nhất trong nhiều lĩnh vực trên thế giới trong các công nghệ về đờng dây thuê bao số DSL.

Nó có thể đạt tới tốc độ 52 Mbps ở đờng lên và 13 Mbps ở đờng xuống Sở

dĩ VDSL đạt đợc tốc độ này là do nó sử dụng băng tần rộng hơn ADSL VDSL phát triển dựa trên cơ sở ADSL nên cũng giống nh ADSL VDSL sử dụng băng tần riêng biệt với băng tần cơ bản cho nên nó có thể hỗ trợ cho các dịch vụ viễn thông cũ POTS (thoại, fax ).…

Do truyền ở tốc độ cao, băng tần sử dụng lớn cho nên suy hao sẽ lớn bởi vậy cự ly truyền dẫn sẽ bị giảm rất nhiều bởi vậy ngời ta thờng phải dùng kết hợp với cáp quang để nâng cao cự ly truyền dẫn Để có thể sử dụng kết hợp đợc cáp quang ngời ta sử dụng các đơn vị mạng quang ONU (Optical Network Unit ), cáp quang đợc nối từ trung tâm chuyển mạch CO tới ONU, thông thờng ONU đợc

đặt cách nhà thuê bao dới 1 Km (Có rất ít mạch vòng VDSL nối trực tiếp với CO) Truyền dẫn VDSL trên đôi dây xoắn đợc sử dụng cho vài nghìn fít cuối cùng gắn từ thuê bao tới CO, khoảng cách tối đa này phụ thuộc vào tốc độ truyền dẫn.VDSL có thể cung cấp cho các dịch vụ yêu cầu truyền đối xứng cũng

nh bất đối xứng một cách hiệu quả

Cho đến hiện nay thì VDSL vẫn cha đợc chuẩn hoá, nhiều vấn đề kỹ thuật vẫn còn trong giai đoạn tranh cãi và nghiên cứu Và giá cả modem VDSL hiện nay trên thị trờng vẫn còn rất đắt

Đối với các phơng pháp điều chế tín hiệu của kỹ thuật VDSL hiện nay cha

có chuẩn qui định Có 4 phơng pháp điều chế thờng đợc sử dụng trong kỹ thuật VDSL là :

VDSL

VDSL

Thoai or modem

ONU VDSL Splitter

r

PSTN

VDSL Splitter

Thoai or modem

Hub Tich Cuc

NT thụ động mã SLC chủ yếu đợc dùng với kỹ thuật ghép kênh TDM ở phía

ng-ợc từ thuê bao đến tổng đài

_Phơng pháp điều chế đa sóng mang:

DMT: Phơng pháp này đã đợc sử dụng trong kỹ thuật ADSL Nhng với dải tần lớn hơn, hệ thống DTM có thể hoạt động với tốc độ cố định hoặc biến đổi Tuy nhiên DTM lại chịu ảnh hởng về sự cách ly tối u các kênh

Do sử dụng biến đổi Fourier nên phổ tín hiệu của DMT có chứa thêm các hài tự tạo thành (DMWT sẽ giải quyết đợc vấn đề này) Các cấu hình NT thụ

động sử dụng cơ chế điều chế DTM nên sử dụng phơng pháp ghép kênh FDM cho chuỗi bit từ phía thuê bao đến tổng đài

Phơng pháp này dựa trên cùng một ý tởng với phơng pháp DTM, có nghĩa

là chia băng tần thành các kênh nhỏ để sử dụng các thành phần phổ không bị nhiễu ảnh hởng.Trong khi DTM sử dụng biến đổi Fourier nhanh để mã hoá bit trong các kênh nhỏ thì phơng pháp DMWT sử dụng biến đổi sóng Điều này giúp cho DMWT tránh đợc các hài có công suất lớn không chứa thông tin trong phổ tín hiệu Phơng pháp DWMT chỉ tạ ra các hài có công suất nhỏ và vì vậy dễ dàng phát hiện ở đầu thu, SNR của DMWT có thể đạt cỡ 43 dB trong khi DMT là 13

dB DMWT cũng sử dụng ghép kênh FDM trong chuỗi bit từ phía thuê bao đến tổng đài nh DMT

VDSL truyền dẫn song công kết hợp cả hai kỹ thuật song công phân chia tần số FDD và song công phân chia thời gian TDD Cả hai kỹ thuật này đều hết sức quen thuộc với chúng ta.

Len

Len

Len

Len xuong

xuong

đến thuê bao ứng dụng đối xứng của VDSL có thể cung cấp tốc độ 2 chiều lên tới 26 Mbps

Ngoài việc có khả năng cung cấp tốc độ cao hơn nhiều so với tốc độ truyền dẫn của kỹ thuật ADSL kỹ thuật VDSL còn yêu cầu khoảng động nhỏ hơn kỹ thuật ADSL nên kỹ thuật truyền dẫn VDSL không phức tạp bằng kỹ thuật ADSL Mặc dù có nhiều u điểm nh vậy nhng kỹ thuật VDSL vẫn cha đợc sử dụng rộng rãi đó là cha lựa chọn đợc cơ chế điều chế, băng tần, phơng pháp ghép kênh thích hợp Hơn nữa hiện nay Modem VDSL vẫn còn rất đắt Nhng đây sẽ là kỹ thuật quan trọng để ứng dụng trong tơng lai khi mà có những dịch vụ yêu cầu tốc độ cao nhng không có cáp quang dẫn đến nhà

VDSL đợc ứng dụng nh một phần của mạng đa dịch vụ, dự kiến sẽ thiết kế

để hỗ trợ đồng thời tất cả các ứng dụng (Thoại, dữ liệu, Video ) và cũng nh… các

kỹ thuật xDSL khác kỹ thuật VDSL đợc sử dụng để cung cấp các dịch vụ số liệu yêu cầu băng thông rộng cho các thuê bao dân c và kinh doanh trong lúc cha lắp

đặt đợc mạng cáp quang đến tận nhà thuê bao:

• Các kênh Tivi

• Truy nhập dữ liệu với tốc độ cao

• Hội nghị Video

• Truyền hình có độ nét cao ( HDTV )

• Truyền tổ hợp dữ liệu và tín hiệu video trên cùng một đờng dây

• Truy nhập Internet tốc độ cao

• Các ứng dụng trên máy tính tiên tiến

Tiêu chuẩn kỹ thuật dạng DAVIC VDSL sử dụng điều chế biên độ pha không sóng mang (CAP) cho tốc độ 13; 25.92; và 51 Mbps ở phía thu và 1.6 Mbps ở phía phát qua đôi dây xoắn Tiêu chuẩn DAVIC VDSL dựa trên cấu trúc

NT thụ động, cho phép nối nhiều bộ thu phát ở đầu cuối đờng dây thuê bao Trên

thực tế cấu trúc NT thụ động yêu cầu ONU đặt gần hơn 100 mét từ các đơn vị VDSL của thuê bao

 Ưu nhợc điểm của công nghệ DSL

Các công nghệ DSL tận dụng đờng dây đồng có sẵn giảm chi phí đầu t mạng lới ban đầu Nhà cung cấp dịch vụ tiến hành khi thuê bao yêu cầu dịch vụ

mà chỉ cần một khoảng đầu t nhất định cho phần trung tâm mà thôi

Công nghệ này không yêu cầu thay đổi phần mềm của các thiết bị chuyển mạch, làm giảm bớt chi phí nâng cấp mạch trung tâm Một số công nghệ (ADSL ,VDSL) có khả năng giao tiếp với một loạt các thiết bị ở phía thuê bao CPE (Customer s Premise Equiment’ ) khác nhau nhằm cung cấp dịch vụ một cách linh hoạt

ADSL và VDSL có khả năng tơng thích với ATM Đây là nhân tố đảm bảo lâu dài cho các công nghệ này

Nhợc điểm của công nghệ xDSL là tính quảng bá thấp, khả năng di động

1,544Mbit/s(up +down)2,048Mbit/s(up +down)

2 T1/E1 LAN, Internet 4km

SDSL Không có 1,544Mbit/s(up

+down)2,048Mbit/s(up +down)

ơng tiện

4km

RADSL Không có 32kbit/s-9Mbit/s

(down)32kbit/s-1,5Mbit/s

(up)

1 VoD ,Video Internet ,

quảng bá , LAN , đa ph-

ơng tiện

Phụ thuộc tốc độ

đang nghiên cứu

2,96 Mbit/s25,92Mbit/s51,84 Mbit/s2Mbit/s –20Mbit/s

2 VoD ,Video Internet ,

quảng bá , LAN , đa ph-

ơng tiện

1,5km1km0,3km

Chơng 3 : công nghệ DMT ADSL

1 Điều chế đa tần rời rạc dmt

1.1 Giới thiệu về điều chế đa tải tin

Điều chế đa tải tin là phơng pháp sử dụng nhiều sóng mang ở các tần số khác nhau để điều chế những dòng bit tốc độ thấp rồi truyền đi đồng thời để có

đợc một dòng bit tốc độ cao Theo phơng pháp này thì băng tần truyền dẫn đợc chia thành các băng con hẹp hơn có quan hệ với nhau và hầu nh không bị ảnh h-ởng bởi nhiễu Nhiễu ở mỗi tần số khác nhau là khác nhau cho nên các kênh có chất lợng tốt hơn sẽ truyền tải nhiều thông tin hơn các kênh có chất lợng kém

Điều chế đa tải tin đợc sử dụng để chống lại nhiễu kênh (Channel

distortion), tăng hiệu quả về mật độ phổ công suất, tăng tốc độ truyền tin.

Do mỗi kênh con chỉ truyền dẫn một luồng số tốc độ thấp nên sẽ tránh đợc hiện tợng nhiễu do giao thoa giữa các ký hiệu liền kề ISI ( Intersymbol Iterference ) một cách hiệu quả Và có thể loại hoàn toàn ISI bằng cách sử dụng

khoảng thời gian bảo vệ giữa các kí hiệu liên tiếp

Điều chế đa tải tin còn làm giảm độ phức tạp của của quá trình cân bằng kênh khi tăng số lợng các kênh phụ Bởi vì khi tăng số lợng kênh phụ thì băng tần của mỗi kênh sẽ hẹp đi và nhiễu trong mỗi kênh sẽ nhỏ đi cho nên quá trình cân bằng sẽ đơn giản hơn rất nhiều so với hệ thống đều chế đơn tải tin (một sóng mang)

Phổ của tín hiệu đa tải tin có thể phân bố mềm dẻo để chống lại nhiễu vô tuyến RFI ( Radio Frequency Interference ), RFI tránh đợc bằng cách không sử dụng các kênh phụ trong dải tần của RFI.

1.2 Mô hình hệ thống

1.2.1 Nguyên tắc thực hiện

Để thực hiện việc điều chế đa tải tin, ta sử dụng các tải tin có các tần số fi ( i = 0ữN-1) Nh vậy, có thể xem quá trình điều chế đa tải tin nh quá trình điều chế N kênh độc lập Mỗi kênh làm việc ở cùng một tốc độ lấy mẫu 1/T , trong đó

T là chu kỳ kí hiệu Dữ liệu ở mỗi kênh đợc điều chế bằng các sóng mang khác nhau Về mặt toán học là ta đã sử dụng một cơ sở trực giao:

Hình 2.1 Tính thích nghi của MCM với đặc tính của kênh

Phổ của kênh truyền đợc chia thành N băng con Hình 2.1 biểu diễn phổ của tín hiệu đa tải tin bao gồm các băng con không chồng lên nhau chỉ mang tính chất minh họa Thực tế phổ của hệ thống có thể chồng lấn nhau phụ thuộc vào sự tạo xung của mỗi kênh con Tuy nhiên sự chồng phổ này gây ra nhiễu giao thoa giữa các kênh con liền kề nhau trong một chu kỳ kí hiệu ICI (InterChannel

Interference) và giao thoa liên kênh trong một chu kỳ kí hiệu giữa các ký hiệu

liên tiếp ISCI (ICI trong một chu kỳ kí hiệu)

Trong các hệ thống đơn tải tin không có hiện tợng ICI và ISCI, tuy nhiên

ảnh hởng của hiệu ứng ISI trong hệ thống này là nghiêm trọng và để hệ thống làm việc tốt thì cần phải có các bộ cân bằng kênh khá phức tạp, và trong nhiều tr-òng hợp cụ thể thì việc loại bỏ ảnh hởng của ISI là rất khó khăn Còn trong các

hệ thống đa tải tin, ảnh hởng của ISI đã giảm đi nhiều so với hệ thống đơn tải tin

và ta có thể loại bỏ hoàn toàn bằng cách sử dụng khoảng thời gian bảo vệ giữa các ký hiệu liên tiếp Ngoài ra tạo dạng xung của các kênh con có thể tránh đợc hiện tợng ICI

Hình 2.2 Bộ phát đa tải tin

Chuỗi dữ liệu nhị phân dm đa vào bộ biến đổi nối tiếp thành song song để tạo ra N ký hiệu mã N ký hiệu mã này sẽ đợc phát đồng thời trên N tải tin Mỗi một ký hiệu mã trong số N ký hiệu mã này lại đợc chia thành các thành phần

đồng pha và vuông góc ( Inphase & Quadrature) đa đến bộ điều chế I&Q Trên mỗi tải tin fi đồng thời phát đi hai ký hiệu riêng biệt tơng ứng với thành phần

đồng pha và vuông góc I&Q này

S/P

Bộ điều chế I&Q 1

Bộ điều chế I&Q 2

Bộ điều chế I&Q N

Tròng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

-Dới đây là sơ đồ bộ điều chế I&Q

Hình 2.3 Bộ điều chế I&Q của tải tần fi

Bộ điều chế I,Q nh biểu diễn (hình 2.3) tại tải tin thứ i nhận hai ký hiệu mã riêng biệt (±1) tạo ra tín hiệu tơng ứng :

Re{( ai – j ãi).√2 ej(2 π fi + ϕ i)}= Re{( ai- j ãi ).[cos(2πfi +ϕi) + j sin(2πfi

Giải điều chế I&Q 2

Hình 2.4 Bộ thu đa tải tin

Hình 2.5 Bộ giải điều chế I&Q của tải tần fi

ở phía thu tín hiệu thu đợc là tín hiệu của N kênh con, các kênh con này

sẽ đợc phân tách bằng N bộ lọc thông giải, bộ lọc thứ i có một tần số trung tâm fi nằm trong bộ giải điều chế I&Q thứ i

Sau đó tín hiệu ở mỗi kênh sẽ đợc nhân với hai sóng cos và sin vuông góc tơng ứng, rồi tiến hành lấy mẫu trong từng chu kỳ kí hiệu ta sẽ đợc hai thành phần đồng pha và vuông góc I&Q Hai thành phần này sẽ quyết định đây là ký hiệu mã nào (Xi)

Sau khi biết đợc ký hiệu mã trên mỗi kênh con chúng ta tiến hành chuyển

đổi song song thành nối tiếp để thu đợc dòng số giống nh ban đầu d^m = dm Thực tế d^m có thể khác dm nhng phải đảm bảo tỷ số SNR ( Signal to Noise

định

Lọc thông dải i r(t)

cos(2 π fi + ϕi)

sin(2 π fi + ϕi)

t= kT

PSD

Hình 2.6 Phổ công suất tín hiệu đa tải tin

Phổ công suất của tín hiệu đa tải tin đợc biểu diễn nh trên hình vẽ Tín hiệu này là tổng của N tín hiệu con độc lập, chiếm băng tần bằng nhau và có tần số trung tâm là fi (i = 0ữN-1)

Trên miền thời gian mỗi tín hiệu tốc độ cao s(t) đợc chia thành các dòng số tốc độ thấp hơn si(t) ( các dòng số này có thể có tốc độ khác nhau đợc chia bởi các thuật toán phân tải khác nhau trong từng hệ thống Bởi vỉ chất lợng mỗi kênh con ở các tần số khác nhau là khác nhau, do đó tải tin đợc chia trên mỗi kênh con cũng là khác nhau :

i

i t s t

i

t f j

i t e is

fi =

Các dòng số si(t) có thể xem nh là các ký hiệu phức Xi có biên độ |Xi| và pha là arg(Xi) :

i

t i N

W j

ie X t

) (

N

i

nT i N

W j

ie X nT

W giả thiết là băng tần hỗ trợ phức, theo Nyquist

WT

L ≥ 1 với L là hệ số quá mẫu (over sampling), bỏ T trong biểu thức trên:

ie X n

in

LN i

để đạt đợc sự phân chia tần số cũng nh việc tạo ra các sóng mang với các tần số chính xác mà trên thực tế chỉ cần sử dụng phép biến đổi hiệu quả FFT

Phổ của tín hiệu OFDM trong đó mỗi sóng mang phụ có dạng sin X

X nh biểu diễn trên hình vẽ Mặc dù phổ của các đơn kênh không phải là giới hạn, tuy

nhiên tính trực giao vẫn đảm bảo, vì tại các đỉnh của sin X

X thì giá trị của các

sin X

X khác bằng không do đó không có giao thoa

Để đảm bảo tính trực giao giữa các sóng mang, các ký hiệu của OFDM sẽ

đợc gắn thêm vào các CP ( Cyclic Prefix) và có độ dài đủ lớn Cái mà sẽ đợc bỏ

Bộ phát sử dụng biến đổi FFT ngợc kích thớc N để điều chế (N thờng

dùng là lũy thừa của 2), chèn khoảng bảo vệ để tránh ISI gây ra do phadinh Tín

hiệu phát đi sẽ là: