công nghệ đường dây thuê bao số xdsl

Truyền dẫn số tốc độ cao qua các đường điện thoại đòi hỏi khả năng xử lý tín hiệu lớn nhằm khắc phục những tácđộng xấu tới đường truyền như suy hao tín hiệu, nhiễu xuyên âm từ các tín hi

Công nghệ đường dây thuê bao số xDSL

Nghiêm Xuân Anh

31 3 2005

Mục lục

1.1 Các loại môi trường truyền dẫn 1

1.1.1 Twisted-Pair 1

1.1.2 Cáp đồng trục - coax 4

2 Cơ sở của DSL 7 2.1 Các hình thức thay thế DSL: Sợi quang, kết nối không dây và cáp đồng trục 7

2.2 Qui mô trên thế giới 8

2.3 Modem băng tần thoại và DSL 9

2.4 Các phương thức truyền dẫn 11

2.4.1 Hướng truyền 12

2.4.2 Định thời 13

2.4.3 Các kênh 13

2.4.4 Các cấu hình đơn điểm và đa điểm 14

2.5 Thuật ngữ DSL 15

2.6 Quan hệ Tốc độ - Tầm với 15

2.7 Xuyên âm 16

2.8 Các yếu tố thúc đẩy và cản trở triển khai DSL 17

2.9 Các ứng dụng 19

2.10 Sự tiến hóa của truyền dẫn số 19

3 Các loại DSL 21 3.1 Độ dự trữ thiết kế DSL 21

3.2 Tiền thân của DSL 22

iii

iv MỤC LỤC

3.3 ISDN tốc độ cơ bản 22

3.3.1 Nguồn gốc ISDN tốc độ cơ bản 22

3.3.2 Năng lực và ứng dụng ISDN tốc độ cơ bản 23

3.3.3 Truyền dẫn ISDN tốc độ cơ bản 24

3.3.4 ISDN tốc độ cơ bản phạm vi mở rộng 24

3.3.5 Đường dây số bổ sung 25

3.3.6 IDSL 25

3.4 HDSL 26

3.4.1 Nguồn gốc của HDSL 26

3.4.2 Khả năng và ứng dụng của HDSL 27

3.4.3 Truyền dẫn HDSL 28

3.4.4 HDSL thế hệ thứ hai 31

4 Truyền dẫn đôi dây xoắn 37 4.1 Nguồn gốc đôi dây xoắn 37

4.2 Mạng điện thoại và Đặc tính Mạch vòng 37

4.2.1 Feeder Plant 38

4.2.2 Mạch vòng số (DLC) 38

4.2.3 Cáp phối - Distribution Plant 39

4.2.4 Đường kính dây 39

4.2.5 Cầu rẽ Bridged Tap 40

4.2.6 Mạch vòng có tải (cuộn cảm) 41

4.2.7 Phân bổ độ dài mạch vòng 41

4.2.8 Cấu hình đi dây nhà khách hàng 41

4.3 Nguồn cấp cho đường dây 42

4.3.1 Kích hoạt và ngưng kích hoạt 43

4.4 Dòng kín -sealing current 43

4.5 Đặc tính đường truyền 43

4.5.1 Mô hình "ABCD" 44

4.5.2 Đo Hàm truyền đạt và "Suy hao xen" 44

MỤC LỤC v

4.5.3 Cân bằng - Dòng kim loại (metallic hay differential mode) và dòng chảy

dọc (longitudinal hay common mode) 45

4.6 Nhiễu 46

4.6.1 Nhiễu xuyên âm 46

4.6.2 Mô hình FEXT 49

4.6.3 Phân bố Nhiễu xuyên âm 49

4.6.4 ổn định theo chu kỳ của nhiễu xuyên âm 50

4.6.5 Nhiễu Radio 50

4.6.6 Nhiễu vô tuyến Amateur 51

4.6.7 Xâm nhập AM 51

4.6.8 Nhiễu xung 52

4.6.9 Xung Cook 53

4.6.10 Can nhiễu giữa các DSL và ghép kênh 53

4.6.11 Tự can nhiễu 54

4.6.12 Các mô hình Mật độ Phổ Công suất xuyên âm NEXT và FEXT 54

4.6.13 Các mạng 3 cửa cho DSL 54

5 So sánh DSL với các phương tiện khác 59 5.1 Sợi quang tới nhà thuê bao (FTTH) 59

5.2 Cáp đồng trục và Đồng trục lai sợi quang 60

5.3 Sự lựa chọn không dây 62

6 Các phương pháp truyền song công 63 6.1 Song công 4 dây 63

6.2 Khử tiếng vọng 64

6.2.1 Khử tiếng vọng thích nghi 65

6.3 Song công phân chia thời gian 66

6.4 Ghép kênh phân chia tần số 67

7 Các phương thức truyền dẫn số cơ bản 69 7.1 Điều chế và giải điều chế cơ bản 69

7.1.1 Kênh tạp âm Gauss trắng cộng 71

vi MỤC LỤC

7.1.2 Độ dự trữ, Khoảng cách và Dung lượng 74

8 Công nghệ đường dây thuê bao số không đối xứng ADSL 75 8.1 Giới thiệu 75

8.1.1 Truyền số liệu qua modem POTS 75

8.1.2 So sánh thông tin modem POTS với phi POTS 76

8.1.3 ADSL: Đường dây thuê bao số không đối xứng 77

8.1.4 Phổ tần của ADSL 77

8.1.5 POTS splitter PS 78

8.1.6 Thoại/ dữ liệu qua DSL? 79

8.1.7 Kiến trúc mạng ADSL 80

8.1.8 Các ứng dụng của ADSL 81

8.1.9 Mô hình tham chiếu hệ thống ADSL 82

8.1.10 Cấu trúc khung ADSL 84

8.1.11 Khái quát về tiêu chuẩn ANSI T1.413 86

8.1.12 Các tiêu chuẩn ITU-T 87

8.1.13 Sự khác biệt giữa T1.413i2, G.dmt và G.lite 87

8.1.14 Phổ tần của ADSL 88

8.2 Các giới hạn 88

8.2.1 Tốc độ dữ liệu 88

8.2.2 Giới hạn băng tần Nyquist 89

8.2.3 Thuyết dung lượng Shannon-Hartley 90

8.2.4 Shanoon-Hartley: Dung lượng phụ thuộc vào khoảng cách 91

8.2.5 Sự phụ thuộc của suy hao vào tần số 91

8.2.6 Suy hao do khoảng cách 92

8.2.7 Tốc độ phụ thuộc vào khoảng cách 92

8.2.8 Nhánh rẽ 92

8.2.9 Xuyên âm 93

8.3 Điều chế 94

8.3.1 Điều Biên Cầu Phương - QAM 94

8.3.2 QAM và nhiễu 95

MỤC LỤC vii

8.3.3 Mã đa tần rời rạc DMT 96

8.3.4 Ví dụ về Mã đa tần rời rạc DMT 97

8.3.5 DMT và ADSL 97

8.3.6 DMT phụ thuộc vào đặc tính đường truyền 97

8.3.7 Số bit trên sóng mang 98

8.3.8 Tráo bit 99

viii MỤC LỤC

Danh sách hình vẽ

3.1 Cấu hình ISDN phạm vi mở rộng 25

3.2 HDSL song công đơn 28

3.3 HDSL đơn công kép 29

3.4 HDSL đơn công kép 29

4.1 Minh họa dòng metallic (kim loại) và dòng longitudinal (dọc) 45

4.2 Minh họa xuyên âm 47

6.1 Khử tiếng vọng cho việc tách biệt tín hiệu trên 2 dây 64

6.2 Khử tiếng vọng cho việc tách biệt tín hiệu trên 2 dây 66

6.3 Khử tiếng vọng cho việc tách biệt tín hiệu trên 2 dây 67

7.1 Máy phát của hệ thống truyền dẫn số 69

7.2 Bộ điều chế tuyến tính 70

7.3 Kênh bị hạn chế băng tần với tạp âm Gauss 71

7.4 Giải điều chế, phát hiện và giải mã 72

8.1 Thông tin modem băng tần thoại 75

8.2 Thông tin modem băng tần thoại so với phi thoại 76

8.3 Đường dây thuê bao số không đối xứng ADSL 77

8.4 Phổ tần của ADSL 78

8.5 Bộ tách POTS 79

8.6 Thoại/dữ liệu qua DSL 79

8.7 Kiến trúc mạng ADSL 80

8.8 Mô hình tham chiếu hệ thống ADSL 82

8.9 Siêu khung ADSL 84

ix

x DANH SÁCH HÌNH VẼ

8.10 Sử dụng byte nhanh 86

8.11 Phổ tần của các loại ADSL 88

8.12 Quan hệ giữa Dung lượng và Khoảng cách 90

8.13 Suy hao phụ thuộc vào tần số 91

8.14 Suy hao do khoảng cách 92

8.15 Nhánh rẽ 93

8.16 Xuyên âm 94

8.17 Điều chế biên độ cầu phương QAM-16 95

8.18 QAM và nhiễu 95

8.19 QAM và nhiễu 98

8.20 Số bit trên sóng mang 99

8.21 Khi có tác động của nhiễu lên một vài sóng mang 100

8.22 Khi SNR giảm sơ đồ điều chế QAM giảm 100

8.23 Các bit bị gạt ra được chuyển sang các sóng mang khác 100

8.24 Độ dự trữ nhiễu TNM được trải đều qua toàn bộ phổ tần 101

Chương 1

Giới thiệu khái quát về mạng thuê bao

Mạng thuê bao có thể được hiểu là một tập hợp các môi trường truyền dẫn (kể cả thiết bị) khácnhau (wired, wireless, fiber) được xây dựng trên các công nghệ và kỹ thuật đa truy cập khácnhau (TDMA, FDMA, CDMA, SDMA và WDM ) có các cấu hình topo mạng khác nhau (Bus,star, ring, mesh ) nhằm cho phép các khách hàng thuộc các dịch vụ viễn thông khác nhau(voice, fax, internet, VoD, interactive video phone ) thực hiện các cuộc gọi viễn thông, truyềnhình, internet vv

Trước hết ta tìm hiểu về các loại môi trường truyền dẫn, ưu nhược điểm và khả năng ứngdụng của chúng Sau đó sẽ trình bày sơ lược về các kỹ thuật truy cập mạng, các cấu trúc mạngcho các loại hình dịch vụ viễn thông khác nhau

1.1.1 Twisted-Pair

Lịch sử ra đời của mạng điện thoại công cộng gắn liền với đôi dây xoắn, và thậm chí cho tới tậnbây giờ phần lớn khách hàng truy cập vào mạng truy cập thông qua các mạch vòng đôi dây đồngxoắn Mặc dù đôi dây đồng xoắn có đóng góp to lớn vào sự tiến bộ của truyền thông nhưng cácứng dụng tiên tiến đòi hỏi những lượng băng tần lớn hơn nhưng gì mà đôi dây xoắn đem lại.Chính vì lẽ đó, tương lai của đôi dây đồng xoắn đang mờ nhạt dần

Đặc điểm

• Như đã biết, băng tần hữu ích của đôi dây đồng xoắn vào khoảng 1 MHz ở một khoảngcách nhất định, với băng tần như vậy có thể hỗ trợ tốc độ từ 2 đến 3 Mb/s Tuy nhiên, tồntại mối quan hệ nghịch đảo giữa khoảng cách và tốc độ (băng tần khả dụng) Khi khoảngcách giảm thì ta có thể tăng tốc độ truyền qua đôi dây xoắn

VD: Trong các mạng LAN, ta có thể sử dụng đôi dây xoắn cho Ethernet với tốc độ chophép tối đa là 100 Mb/s ở cự ly không quá 100m

1

2 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ MẠNG THUÊ BAO

• Một dặc điểm khác là đôi dây xoắn yêu cầu cự ly khoảng lặp ngắn, dẫn tới số lượng phần

tử trên mạng tăng, kết quả là chi phí cho những hỏng hóc phát sinh trong quá trình hoạtđộng dài hạn của mạch vòng lớn

• Twisted pair dễ bị nhiễm nhiễu và méo, bao gồm nhiễu điện từ trường (EMI), nhiễu tần

số vô tuyến (RFI) và các tác động của độ ẩm, ăn mòn Do đó tuổi thọ của cáp đồng xoắngiảm theo thời gian Có những đôi dây triển khai ngầm từ vài chục năm qua, phần lớnkhông còn sử dụng được

• Tương lai thì cáp đồng sẽ chỉ còn được sử dụng để di dây giữa các máy tính trong cáccông sở Tuy nhiên, không lâu sau thì tất cả sẽ có thể được thay thế bằng WIFI

Các loại đôi dây xoắn

Các ứng dụng của đôi dây xoắn

Đôi dây xoắn tương tự và số: được sử dụng cho các đường dây thuê bao tương tự truyền thống(các kênh điện thoại) 4 kHy Đôi dây số có dạng ISDN và họ đường dây thuê bao số thế hệ mớixDSL

1 N-ISDN: ra đời vào năm 1983, dự định trở thành tiêu chuẩn cho một mạng toàn số, cungcấp các dịch vụ số sử dụng mạng điện thoại công cộng trên toàn thế giới với chất lượngcao, gần như không có lỗi

Có hai loại N-ISDN:

• BRI: 2B+D Kênh B dùng để mang thông tin (thoại, dữ liệu hoặc fax) Kênh D làkênh số liệu dùng để truyền báo hiệu Do báo hiệu không liên tục trong những chu

kỳ thời gian dài nên kênh D còn được tận dụng để truyền dữ liệu chuyển mạch góitốc độ thấp Mỗi kênh B (64 kb/s), D (16 kb/s) tạo ra tốc độ tổng thể là 144 kb/s Cự

ly tối đa đạt 5,5 km Loại ISDN BRI này chủ yếu dành cho các doanh nghiệp nhỏ vàcác hộ gia đình cá thể, khu dân cư

• PRI (hay PRA), được sử dụng cho các hệ thống thương mai, PBX, các bộ ghép kênhvv Có hai tiêu chuẩn PRI dùng trên hai đôi dây xoắn là: NA+Japan: 23B+D, còncác nước khác sử dụng 30B+D Khác với BRI, kênh D có tốc độ 64 kb/s và cũngđược sử dụng để mang báo hiệu và dữ liệu gói bổ sung

Với nhu cầu ngày càng tăng về một mạng truy cập tốc độ cao phục vụ nhu cầu truy cậpinternet và lướt web thì BRI không còn được đánh giá cao Vì vậy, với sự ra đời của xDSLthì N-ISDN ngày càng không có chỗ đứng và dần lu mờ trong mạng viễn thông

2 xDSL

Họ nhà xDSL gồm:

• HDSL (high bit rate DSL)

• ADSL (Asymmetrical DSL)

1.1 CÁC LOẠI MÔI TRƯỜNG TRUYỀN DẪN 3

• IDSL (ISDN DSL)

• SDSL (symmetrical DSL)

• RADSL (Rate Adaptive DSL)

• VDSL (Very high bit rate DSL)

Viêc lựa chọn dịch vụ (thành viên trong họ xDSL) phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể Nếumục đích là lướt web, ta muốn download nhanh theo một hướng (hướng xuống) và cầnmột kênh lưu lượng thấp cho đường lên để truyền tải các cú nhấp chuột Khi đó ta chọnADSL Tuy nhiên, nếu bạn làm việc từ nhà và muốn gửi đi các bức ảnh hoặc các file cókích thước lớn hay muốn tham gia vào truyền hình hội nghị thì bạn sẽ cần lượng băng tầnthỏa đáng cho hướng lên cũng như hướng xuống Nghĩa là trong trường hợp này, bạn cầndịch vụ đối xứng

Trong họ nhà xDSL, trong khi một số thành viên là đối xứng thì một số khác lại là bất đốixứng Tuy nhiên trong một số trường hợp có thể đặt cấu hình đối xứng từ thành viên bấtđối xứng

HDSL Được sử dụng để cung cấp các đường truyền T-1 hoặc E-1 thay thế cho các đường

truyền T1 và E1 truyền thống

HDSL là một dịch vụ đối xứng, có thể được triển khai qua cự ly khoảng 3.7 km.HDSL được thực hiện qua hai đôi dây xoắn có băng tần như nhau cho hai hướng.Nhằm phục vụ phần lớn các gia đình chỉ có một đôi dây chạy trong tường, một dạngkhác của HDSL là HDSL-2 được phát triển HDSL-2 cho dung lượng tới 1,5 hoặc 2Mb/s qua một đôi dây đơn

ADSL là một dịch vụ bất đối xứng được triển khai qua một đôi dây xoắn Với ADSL, đại

đa số lượng băng thông được dành riêng cho hướng xuống (từ mạng tới khách hàng),một lượng nhỏ băng thông dành cho hướng lên, nhìn chung lượng băng tần này chỉ

đủ để cho phép thực hiện dịch vụ điện thoại hoặc gửi đi các lệnh đơn giản ADSL bịgiới hạn ở cự ly khoảng 5,5 km kể từ tổng đài Tuy nhiên có các biện pháp kéo dàimạch vòng sẽ được trình bày trong chương 2

Có hai loại ADSL là ADSL1 và ADSL2 ADSL1 hỗ trợ 1,5 Mb/s luồng xuống (tiêuchuẩn Bắc Mỹ) và 2 Mb/s luồng xuống (tiêu chuẩn ITU) còn luồng lên đạt từ 16 kb/sđến 64 kb/s

ADSL1 đủ để lướt web tốt, mang được video giải trí cấp thấp và thực hiện được cáctác vụ luồng lên không đòi hỏi nhiều băng thông Tuy nhiên ADSL1 không đủ băngthông cho TV ôố hay các dịch vụ tương lai Vì vậy ADSL2 được ưa chuộng hơn.ADSL2 hỗ trợ tốc độ 6Mb/s (NA) đến 8 Mb/s (ITU) cho luồng xuống, 640 kb/s đến

840 kb/s luồng lên

Chủ yếu các thuê bao ADSL nằm trong độ dài 3,7 km Tuy nhiên ta có thể kéo dài

cự ly mạch vòng lên tới 12 km sử dụng các trạm lặp Một lần nữa, khi khoảng cáchtăng thì tốc độ giảm và ngược lại, cự ly giảm thì thông lượng tăng

IDSL có mạch vòng tối đa 5,5 km, dùng một đôi dây xoắn, tốc độ 128 kb/s cho mỗi

hướng Về cơ bản IDSL không có dịch vụ thoại Tốc độ này như đã nói, quá thấp

để truyền các dịch vụ trong tương lai, nhưng nếu như không có sẵn các giải pháp vềbăng rộng thì ta có thể sử dụng IDSL để đạt gấp đôi tốc độ kết nối modem tương tự

56 kb/s

4 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ MẠNG THUÊ BAO

SDSL là dịch vụ đối xứng có độ dài mạch vòng tối đa 5,5 km được triển khai trên một đôi

dây xoắn Nó là một giải pháp tốt cho các doanh nghiệp, dân cư và các văn phòngnhỏ, văn phòng gia đình Dung lượng đạt N× 64 kb/s tới 2 Mb/s cho mỗi hướng

RADSL có mạch vòng tối đa 5,5 km Được triển khai trên một đôi dây xoắn Nó thích

nghi tốc độ dữ liệu một cách linh hoạt, dựa trên bất cứ sự thay đổi nào có thể xảy ra

về tình trạng đường truyền và dựa trên độ dài mạch vòng thuê bao Với RADSL, tốc

độ có thể biến đổi trong một dải rộng, từ 600 kb/s tới 7Mb/s luồng xuống và từ 128kb/s tới 1 Mb/s luồng lên RADSL có thể được cấu hình cho dịch vụ đối xứng hoặcbất đối xứng

VDSL hoạt động với cự ly tối đa 1,5 km trên một đôi dây xoắn Qua khoảng cách này,

luồng xuống có thể đạt tốc độ 13 Mb/s nhưng nếu giảm xuống 300 m thì có thể đạt

52 Mb/s, đủ cho truyền hình số

3

Ưu và nhược điểm của đôi dây đồng xoắn

• Ưu điểm

– Tính sẵn có cao: hơn 1 tỷ đường dây điện thoại đã được triển khai trên thế giới và

nếu còn dùng được thì vẫn được sử dụng Do đây là khoản đầu tư lớn (250 tỷ USD)nên các công ty điện thoại vẫn tận dụng, cản trở việc xây dựng cơ sở hạ tầng mới chocác ứng dụng tương lai Đây vừa là ưu điểm vừa là nhược điểm của dây đồng xoắn

– Chi phí lắp đặt trong nhà thuê bao thấp

– Chi phí cho chuyển đỏi, di dời, bổ sung thấp

1.1 CÁC LOẠI MÔI TRƯỜNG TRUYỀN DẪN 5

Các đặc tính của coax

• băng tần lớn hơn nhiều băng tần của đôi dây đồng xoắn

• coax truyền thống hỗ trợ băng tần 370 MHz

• HFC (hybrid fiber coax) hỗ trợ các hệ thống băng tần 750 - 1000 MHz Do đó, coax códung lượng cao hơn dung lượng của đôi dây điện thoại từ 370 đến 1000 lần Với dunglượng này thì ta có thể chia nhỏ thành các kênh riêng làm cho coax trở thành môi trườngbăng rộng

• chất lượng truyền của coax cao hơn twisted pair (10−9)

• cự ly lặp (khuếch đại) cao hơn (2,5 km)

• các hãng khai thác truyền hình cáp tuy đã có nhiều khách hàng sử dụng nhưng trong thập

kỷ qua họ đã cải tiến mạng trục sang sợi quang nhằm cải thiện chất lượng truyền dẫn vàloại trừ các bộ khuếch đại

• Về mặt kiến trúc: Coax và HFC được triển khai dưới dạng Bus Trong cấu trúc mạng busthì băng tần bị chia sẻ và điều này có nghĩa là nghẽn trong mạch tăng khi số người sửdụng các dịch vụ này tăng Cấu hình bus cũng thể hiện độ rủi ro về an ninh Do không cómột đường vật lý riêng cho mỗi khách hàng như twisted pair mà một số kênh dùng chothoại được dùng chung cho mọi người sử dụng chung đường truyền nên vấn đề bảo mậtkhông tốt

Nhiễu trong topo bus: các điểm nối vào set-top box hay TV có khuynh hướng thu nhậnnhiễu dẫn tới cáp có xu hướng thu thập nhiễu ngoài như máy hút bụi, máy sấy tóc vv

Các ứng dụng của coax

• làm các đường trung kế

• làm cáp ngầm quốc tế xuyên biển

• cáp kết nối các thiết bị đo, xử lý

• cáp LAN

• CATV, mạch vòng nội hạt HFC (sợi quang triển khai tới gần khu vực khách hàng, rồi từ

đó dùng coax đưa dịch vụ tới từng hộ gia đình.)

Ưu, nhược điểm của coax

Chương 2

Cơ sở của DSL

Công nghệ đường dây thuê bao số (DSL) cung cấp phương tiện truyền thông tin số tốc độ caoqua các đường dây thuê bao điện thoại Ngày nay các đường điện thoại có khả năng truyền dữliệu với tốc độ hàng triệu bit/giây Điều này được thực hiện thông qua các kỹ thuật truyền dẫn

số phức tạp có thể bù trừ các yếu tố ảnh hưởng chung tới đường truyền trên các đường dây điệnthoại Các kỹ thuật truyền dẫn số liên quan tới các thuật toán phức tạp mà gần đây đã trở thànhhiện thực nhờ vào sức mạnh vượt trội của các bộ xử lý tín hiệu số trên các mạch tích hợp cỡ lớnVLSI Người ta nói rằng DSL đã biến Đồng thành Vàng

Công nghệ DSL đã tăng cường khả năng tận dụng các đường điện thoại Các đường điệnthoại mà trước đây được lắp đặt với mục đích là mang duy nhất một tín hiệu thoại có độ rộngbăng tần là 3,4 kHz ngày nay có thể truyền khoảng 100 tín hiệu thoại được nén dưới dạng sốhoặc 1 tín hiệu video với chất lượng tương đương với truyền hình quảng bá Truyền dẫn số tốc

độ cao qua các đường điện thoại đòi hỏi khả năng xử lý tín hiệu lớn nhằm khắc phục những tácđộng xấu tới đường truyền như suy hao tín hiệu, nhiễu xuyên âm từ các tín hiệu trên các đôi dâykhác trong cùng một cáp, phản xạ tín hiệu, nhiễu tần số vô tuyến và nhiễu xung

Cơ sở hạ tầng đôi dây xoắn kết nối tới gần như mọi nhà và mọi công sở trên thế giới nhưngDSL có các giới hạn của nó Khoảng 15% đường dây điện thoại trên thế giới sẽ cần phải đượcnâng cấp nhằm cho phép các hoạt động DSL tốc độ cao Các biện pháp thích hợp cho các mạchvòng cự ly lớn bao gồm đặt các bộ lặp giữa chặng (trung gian), lắp đặt các bộ ghép kênh có giaotiếp sợi quang đầu xa và loại bỏ các cuộn tải

Trong cuốn sách này chúng ta sử dụng thuật ngữ DSL để nói tới các loại công nghệ đườngdây thuê bao số, bao gồm ADSL, HDSL, ISDN tốc độ cơ sở, VDSL và IDSL Thuật ngữ xDSLcũng đã được sử dụng trong ngành công nghiệp viễn thông để nói tới các loại DSL

dây và cáp đồng trục

Đã nhiều lần các chuyên gia trong ngành công nghiệp điện thoại đã đề cập tới sự lỗi thời củacác đường dây điện thoại sử dụng các đôi dây xoắn Vào cuối những năm 80 của thế kỷ thứ 20

7

8 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ CỦA DSL

họ tin rằng chỉ vài năm nữa thì hầu như toàn bộ các máy điện thoại của thế giới sẽ được kết nốitrực tiếp bằng các sợi quang Chúng ta cũng nhận thấy ngày nay các tuyến sợi quang đang được

sử dụng rất phổ biến trong các khu thương mại chính Tuy nhiên, điều kiện kinh tế kết hợp vớinhững thách thức của việc xây dựng cáp quang cho toàn bộ hệ thống điện thoại của thế giới đòihỏi phải mất vài chục năm Đầu những năm 1990 đã hứa hẹn cho ra đời truy cập thuê bao vôtuyến Tuy nhiên, do sự hạn hẹp về băng tần cộng với những thách thức về vị trí đặt các trạm hub(trên mặt đất hay trên quĩ đạo trái đất) làm hạn chế truyền tải không dây tới một nhóm nhỏ cácứng dụng đòi hỏi sự di động và những ứng dụng cần phải quảng bá cùng một thông tin tới một

số lượng lớn các vùng khác nhau Cáp đồng trục có thể truyền tải các dịch vụ dữ liệu interactive

và dịch vụ điện thoại bên cạnh dịch vụ truyền hình quảng bá truyền thống Tuy nhiên, các dịch

vụ dữ liệu interative và thoại được phục vụ tốt nhất bởi các tuyến cáp hai chiều

Truyền tải sợi quang, không dây và cáp đồng trục đã chứng tỏ rất có giá trị trong nhiều ứngdụng Không có công nghệ truy cập nào có thể phục vụ tốt nhất ở tất cả mọi nơi và trong tất

cả mọi ứng dụng Tuy nhiên, giờ đây khi mà công nghệ DSL đã cho phép các đường điện thoạitruyền các ứng dụng đa phương tiện mà đã từng bị cho là thuộc phạm vi độc quyền của sợiquang, các đường điện thoại là những phương tiện kinh tế nhất để truyền một phạm vi rộng cácdịch vụ thông tin tới hàng triệu khách hàng Sự yếu kém chủ yếu trong ứng dụng của DSL làkhông có khả năng di động và hiệu quả quảng bá thấp

Một cơ sở hạ tầng sẵn có, chẳng hạn các đường điện thoại, với sự cho phép bởi những côngnghệ phù hợp sẽ kinh tế hơn là triển khai một cơ sở hạ tầng mới Ngay cả radio cũng đòi hỏiphải có cơ sở hạ tầng mới: Vị trí đặt bộ thu phát và các mạng kết nối tới các vị trí này Một côngnghệ mới có thể được khẳng định chỉ ở những nơi cơ sở hạ tầng hiện có không đủ khả năng hỗtrợ những ứng dụng thiết yếu (chẳng hạn như thông tin di động) hoặc những nơi có môi trườngpháp lý ổn định Bên cạnh những tốn kém cho việc xây dựng cơ sở hạ tầng mới thì việc xâydựng này cũng mất nhiều thời gian để xin phép xây dựng, trải cáp, xin giấy phép lắp đặt tháp vôtuyến hay phóng vệ tinh vv

Các đường điện thoại có thể sẽ bị loại bỏ nhưng có lẽ thời điểm đó còn rất xa

Gần như mọi công sở và khu dân cư trong các khu công nghiệp trên thế giới đã được kết nối vàomạng điện thoại toàn cầu Công nghiệp điện thoại đã chi xấp xỉ một nghìn tỉ đô la qua hàng thế

kỷ qua cho việc xây dựng các tuyến đôi dây xoắn dùng cho đường dây thuê bao Gần 700 triệuđường điện thoại được lắp đặt tính tới năm 1996 Các công ty điện thoại tiếp tục chi hàng triệu

đô la mỗi năm cho lắp đặt thêm nhiều đường điện thoại cáp đồng hơn nữa Hơn 900 triệu đườngdây thuê bao được ước tính tới thời điểm trước năm 2001 Đại đa số các đường điện thoại này sẽ

hỗ trợ cho việc truyền tải khoảng một triệu bit/giây (Mbit/s) khi các bộ thu phát DSL tốc độ caođược nối giữa khách hàng và công ty điện thoại sử dụng đôi dây xoắn Trong hầu hết các trườnghợp, không có sự sửa đổi nào là cần thiết đối với các thiết bị bên ngoài công ty Nhiều đườngđiện thoại sẽ hỗ trợ các tốc độ dữ liệu trên 1 Mb/s

2.3 MODEM BĂNG TẦN THOẠI VÀ DSL 9

Các modem băng tần thoại được trình làng vào cuối những năm 1950 với mục đích gửi dữ liệuqua mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN) (xem Hình ) Từ modem xuất phát từmodulator-demodulator (xem Chương để biết thêm chi tiết về điều chế và giải điều chế) Dữliệu được truyền qua mạng PSTN phải được điều chế bởi vì PSTN không truyền các tần số dướimức xấp xỉ 200 Hz Dữ liệu chưa điều chế đòi hỏi truyền các tần số sát tới 0 Hz Về chức năng,modem chuyển đổi các đặc tính tần số của dữ liệu sang dạng thức giống các tín hiệu thoại màPSTN đã được thiết kế để truyền đi PSTN truyền các tín hiệu trong dải tần số từ 200 Hz tới

3400 Hz Vì vậy dữ liệu đã điều chế có mặt ở dạng âm thoại bình thường đối với PSTN Cácmáy Fax gồm có một modem băng tần thoại để truyền thông tin ở dạng số đại diện cho mộttrang

Một trong những modem đầu tiên, AT&T Bell 103, được sử dụng để truyền điện báo cậnđồng bộ hoàn toàn song công với tốc độ 300 bit/s sử dụng FSK (khóa dịch tần số) Các modemCCITT (bây giờ là ITU) V.21 cũng tương tự nhưng không tương thích với modem Bell 103 Chỉvài năm sau modem Bell 202 đã tăng tốc độ bit lên 1200 bit/s sử dụng truyền dẫn FSK bán songcông Vào cuối năm 1973 Vadic, Inc đã trình làng VA3400, loại modem đầu tiên thực sự hoàntoàn song công tốc độ 1200 bit/s sử dụng PSK (khóa dịch pha) Vài năm sau đó Bell 212 vàtiếp theo là CCITT V.22 cũng cho ra modem tốc độ truyền 1200 bit/s hoàn toàn song công sửdụng PSK Vào năm 1981, V.22bis đã đạt đến 2400 bit/s hoàn toàn song công V.32 giới thiệu

mã hóa dạng mắt lưới (trellis) và tiến một bước lớn trong việc truyền dẫn thông tin có khử tiếngvọng ở cả hai hướng sử dụng cùng một băng tần Khử tiếng vọng cho phép các cặp modem sửdụng toàn bộ băng tần sẵn có cho cả luồng lên và luồng xuống Mã hóa dạng mắt lưới làm choviệc sửa lỗi trong modem là hoàn toàn có thể thực hiện được dẫn tới khả năng tách thông tinmột cách tin cậy đối với một tỷ số S/N đã cho Các modem có trước V.32 bố trí truyền hướnglên trong băng tần khác với băng tần của hướng xuống (FDM) V.32 đạt được truyền hoàn toànsong công ở tốc độ 9600 bit/s Tiếp đó là V.34 trình làng, sử dụng tối ưu hóa băng tần, dạngchòm sao, và tiền mã hóa theo kênh cho phép truyền hoàn toàn song công với tốc độ 28,8 kb/s.Vào năm 1995, các modem 33,6 kb/s ra mắt thị trường Các modem V.34 sử dụng tới băng tần3,6 kHz Điều này về mặt kỹ thuật lớn hơn một chút băng tần thoại truyền thống 3,4 kHz Tuynhiên, modem V.34 có thể hoạt động trên các đường dây với băng tần nhỏ hơn bằng cách giảmtốc độ bit truyền đi Với việc gửi 33,6 kb/s trong băng tần thoại 3,6 kHz, các modem V.34 gửigần 10 bit/Hz, một kỳ công đặc biệt tiến sát tới giới hạn lý thuyết cho truyền dẫn dữ liệu băngtần thoại Lịch sử dạy cho chúng ta biết hoài nghi về "giới hạn lý thuyết" mà đôi khi bị phá vỡbởi những con người sáng tạo phá vỡ những qui luật bằng việc sáng tạo ra một mô hình mới.Vào cuối năm 1996, các modem PCM 56 kbit/s đã xuất hiện, chúng đã được tiêu chuẩn hóa bởikhuyến nghị V.90 ITU vào năm 1998 Các modem PCM (điều chế mã xung) là không đối xứng

do chúng hỗ trợ luồng xuống (hướng tới khách hàng) lên tới 56 kbit/s và tối đa là 33,6 kbit/s ởluồng lên Thực tế, các modem PCM hiếm khi đạt được tốc độ truyền trên 50 kbit/s do nhữnghạn chế về công suất phát, chuyển đổi trung gian, và những yếu tố gây suy hao chẳng hạn nhưcác cuộn cảm Miễn là có một đường số trực tiếp (không có chuyển đổi tương tự) từ nguồn sốtới modem PCM kết nối vào đầu cuối phía mạng của đường dây thuê bao thì tốc độ truyền cóthể vượt 33,6 kbit/s bằng cách bố trí trực tiếp tín hiệu số vào ký tự được phát đi mà không cónhững ảnh hưởng của nhiễu lượng tử

Kiến trúc mạng modem PCM bỏ xa năng lực của các thế hệ modem băng tần thoại trước

10 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ CỦA DSL

đây Modem PCM tại đầu cuối mạng phải có kết nối số trực tiếp tới bộ chuyển đổi tương tự-số(CODEC) nối vào đường điện thoại của người sử dụng modem PCM Modem PCM đi qua PSTNnhư là một cuộc gọi quay số Modem PCM giống DSL ở chỗ một kết nối số trực tiếp từ mạngtới giao tiếp đường dây thuê bao được yêu cầu nhưng khác với mô hình DSL (chỉ ra trên Hình) do cuộc gọi modem PCM được truyền qua tổng đài như một cuộc gọi tương tự Về mặt kiếntrúc các modem PCM nằm giữa DSL và các modem băng thoại truyền thống Các modem PCM

có thể tận dụng tới độ rộng băng 4 kHz

Hạn chế cơ bản của các modem băng tần thoại là các bộ mã hóa/giải mã (CODEC) nằm tạitổng đài điện thoại nội hạt hay đầu cuối mạch vòng số DLC CODEC chuyển đổi các tín hiệutương tự trên đường điện thoại sang dạng số 64 kbit/s sử dụng điều chế xung mã Một modembăng tần thoại mà tín hiệu của nó được mang trong một cuộc gọi âm thoại PSTN không thể vượtquá tốc độ bit 64 kbit/s

Với khuyến nghị ITU V.70 và V.61, các modem băng tần thoại có thể hỗ trợ số liệu và âmthoại mã hóa đồng thời thông qua một cuộc gọi PSTN V.70 (sử dụng điều chế V.34 và mã hóa

âm thoại phụ lục A G.729) có thể truyền đồng thời tiếng nói được mã hóa 8kb/s và dữ liệu xấp

xỉ 20 kb/s sử dụng duy nhất một cuộc gọi PSTN Do Phụ lục A G.729 cung cấp khả năng pháthiện sự im lặng nên một tốc độ dữ liệu cao hơn có thể đạt được trong những khoảng thời gian

im lặng

Các kỹ thuật nén dữ liệu như được chỉ ra trong Khuyến nghị ITU V.42 có thể đạt được mộttốc độ dữ liệu hiệu quả hơn hai lần tốc độ modem đã liệt kê ở trên Tuy nhiên, dữ liệu có tínhngẫu nhiên cao (chẳng hạn như một số file nhị phân và video đã được số hóa) làm giảm tác dụngcủa nén dữ liệu Nén dữ liệu cũng có thể được áp dụng cho DSL Ví dụ, ISDN tốc độ cơ bản sửdụng hai kênh B có thể tạo ra sự thông suốt không nén 128 kb/s và thông suốt hiệu quả trên 300kb/s bằng cách nén các loại dữ liệu dư thừa Khi nén dữ liệu được sử dụng nó thường được thựchiện ở dạng thông tin số trước bộ thu phát DSL ảnh hưởng của lỗi bit truyền dẫn có thể bị tănglên bởi việc nén dữ liệu

Ưu điểm nổi bật của các modem là chúng có thể được sử dụng ở bất cứ nơi đâu Một modem

có thể được nối tới bất kỳ đường điện thoại nào và ngay lập tức gọi tới bất kỳ trong số hàng triệuđường điện thoại khác có gắn sẵn modem Các modem rẻ tiền hơn thiết bị DSL và dễ dàng lắpđặt hơn Tuy nhiên, tốc độ dữ liệu được yêu cầu bởi các ứng dụng giờ đây đã vượt quá tốc độ cóthể của các modem băng tần thoại Các hạn chế khác của modem là các cuộc gọi bị nghẽn docác tổng đài nội hạt và các giá modem (được thiết kế cho những cuộc gọi thời gian ngắn) bị quátải, không có khả năng kết nối tới nhiều điểm khác nhau một cách đồng thời và tỷ lệ lỗi cao.Các hạn chế này của modem được giải quyết bởi DSL

Sự khác biệt cơ bản giữa các modem băng tần thoại và DSL là các modem băng tần thoạihoạt động thông qua một kết nối PSTN điểm - điểm, trong khi đó DSL hoạt động qua một mạchvòng nội hạt Hình và minh họa sự khác biệt này

Như đã chỉ ra trên Hình, tuyến truyền dẫn modem băng tần thoại có thể gồm mạch vòng nộihạt cho người sử dụng A, một Trung tâm Chuyển mạch, các tuyến trung kế dài hàng ngàn dặmtrong một số trường hợp, một tổng đài khác hoạt động như một khách hàng khác và cuối cùng

là một vòng nội hạt đóng vai trò người sử dụng B Trái lại, tuyến truyền dẫn DSL gồm duy nhấtmột mạch vòng nội hạt từ phía người sử dụng tới sát tổng đài CO

Một sự khác biệt chính nữa giữa các modem băng tần thoại và DSL là DSL duy trì thông

Các tuyến trung kế kết nối giữa các tổng đài với nhau trực tiếp hoặc thông qua những tổngđài trung gian Các đường trung kế thường là các hệ thống truyền dẫn sợi quang tốc độ cao mangthông tin từ nhiều khách hàng.

Đối với những khách hàng được phục vụ qua mạch vòng thuê bao số (DLC) hay các hệthống đầu cuối xa, DSL mở rộng từ phía khách hàng tới phía DLC DLC và DLC thế hệ tiếptheo (NGDLC) được sử dụng để phục vụ các khách hàng quá xa để có thể được phục vụ mộtcách kinh tế thông qua một mạch vòng cáp đồng trực tiếp từ CO Đầu cuối DLC ở xa có thểđược lặt trong một cabin ngoài trời, trong một hầm cáp hoặc đôi khi trong phòng thiết bị của mộttrung tâm thương mại Các hệ thống DLC ghép 20 tới 2000 khách hàng vào một đường trung kếtới CO Đường trung kế DLC điển hình là một sợi quang nhưng đôi khi các đường HDSL hayT1 được sử dụng cho các DLC nhỏ hơn Phần thảo luận kỹ hơn về DLC và NGDLC

Một DSL bao gồm một đường cáp đồng trực tiếp từ phía người sử dụng tới điểm thiết bịmạng tích cực gần nhất Một ngoại lệ đối với luật này là bộ lặp giữa chặng được sử dụng để mởrộng tầm với của DSL bằng cách đặt một bộ thu phát ở khoảng giữa của mạch vòng nội hạt Bộlặp DSL được cấp nguồn DC cấp từ CO qua cùng đôi dây đồng dùng để truyền dữ liệu Các bộlặp DSL trung gian điển hình được đặt trong các hộp thiết bị chống thấm có thể chứa từ 4 đến

20 bộ lặp Các hộp thiết bị có thể được bố trí trong hầm cáp, gắn trên một cột, hoặc treo trênđường dây cáp treo Giá thành thiết bị điện của bộ lặp nhỏ hơn giá thành của hộp thiết bị trongmôi trường khắc nghiệt và nhân công cho việc nối ghép hộp này vào cáp

Modem băng tần thoại được thiết kế để hoạt động khắc phục những giới hạn của các mạchvòng cục bộ ở hai đầu của mạng cộng và giới hạn của các tổng đài kết hợp Tổng đài thườngchứa các bộ PCM CODEC, các bộ này thực hiện chuyển đổi các tín hiệu tương tự trên mạchvòng nội hạt thành một tín hiệu số tốc độ 64 kb/s để truyền qua các đường trung kế Tuyếntruyền dẫn được chỉ định cung cấp một băng tần từ 200 đến 3400 Hz DSL được thiết kế để hoạtđộng qua những giới hạn đặt ra bởi duy nhất một mạch vòng thuê bao Các mạch vòng thuê baođiển hình có độ rộng băng tần hàng trăm kHz Do đó, năng lực tiềm tàng của DSL có thể vượtqua các modem với một hệ số 100 hoặc cao hơn Tuy nhiên, các modem vẫn có một lợi thế quantrọng ở chỗ chúng có thể hoạt động qua bất kỳ kết nối điện thoại nào tới bất kỳ nơi nào trên thếgiới Hơn nữa, DSL hàm ơn các modem băng tần thoại rất nhiều bởi vì nhiều kỹ thuật truyềndẫn được sử dụng bởi DSL bắt nguồn từ các modem băng tần thoại

Có nhiều phương thức truyền dẫn: việc sử dụng chúng phụ thuộc vào các yêu cầu ứng dụng vàđặc trưng của kênh truyền

12 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ CỦA DSL

2.4.1 Hướng truyền

Truyền dẫn đơn công là một hướng cố định từ nguồn tới đích Các ví dụ về truyền đơn công

bao gồm quảng bá phát thanh truyền hình và các mạch báo động Hầu như tất cả mọi ứng dụngDSL đòi hỏi truyền hai hướng Vì vậy, truyền đơn công thường không được sử dụng cho DSL.Tuy nhiên ta có thể mô tả tín hiệu T1 như một ví dụ của truyền song công Các đường T1 gồmhai đường đơn công ở hai hướng khác nhau

Truyền bán song công phát một cách có chu kỳ từ Trạm A tới Trạm B và theo hướng ngược

lại ở những thời điểm khác Vì vậy, tại bất kỳ thời điểm nào thông tin được gửi đi theo mộthướng (đơn công) Truyền hai hướng đạt được nhờ các bộ thu phát ở hai đầu của đường truyềnhiểu khi nào cần thay đổi vai trò của máy phát và máy thu Trong những ứng dụng truyền bánsong công trước đây, toàn bộ một bản tin được gửi đi trước khi đường dây được quay vòng Một

số hệ thống DSL sử dụng sự biến thái của bán song công được gọi là ghép kênh nén thời gian(TCM), và được biết tới ở dạng "bóng bàn" được thảo luận xa hơn trong Chương 5 TCM làmgiảm chu kỳ quay vòng tới một khoảng thời gian vài giây Do đó, TCM gửi các khối vài nghìnbit có độ dài cố định theo hướng này hay hướng kia Các ví dụ về truyền dẫn bán song côngtruyền thống gồm truyền điện báo và bộ đàm hai hướng sử dụng cùng một tần số

Truyền hoàn toàn song công gửi thông tin liên tục theo cả hai hướng trên cùng một đôi dây.

Các ví dụ bao gồm các điện thoại truyền thống, các modem băng tần thoại, ISDN tốc độ cơ bản

và HDSL Truyền hai hướng đồng thời được thực hiện bởi mỗi bộ thu phát tách tín hiệu phátnội bộ khỏi tín hiệu nhận được của nó Một phương pháp khử tiếng vọng sử dụng bộ hybrid(ECH) thường được sử dụng để cho phép cả hai hướng sử dụng cùng một băng tần Ưu điểm củaphương pháp này là truyền dẫn ở cả hai hướng có thể nằm ở băng tần thấp nhất có thể nơi màsuy hao tín hiệu và can nhiễu tần số vô tuyến được giảm thiểu

Một phiên bản không đối xứng của truyền hoàn toàn song công được sử dụng bởi đường dây

thuê bao số không đối xứng ADSL Thông tin được gửi đi đồng thời theo cả hai hướng nhưngtốc độ dữ liệu luồng xuống (tới khách hàng) lớn hơn nhiều tốc độ luồng lên (hướng về mạng).Điều này cho phép tốc độ dữ liệu luồng xuống cao trên các đường dây dài hơn nhiều bằng cáchgiảm xuyên âm giữa các đường ADSL

2.4 CÁC PHƯƠNG THỨC TRUYỀN DẪN 13

2.4.2 Định thời

Truyền dẫn đồng bộ gửi các bit với một tốc độ liên tục Các bộ thu DSL thường đạt được tín

hiệu định thời của chúng từ chu kỳ của các chuyển tiếp bit nhận được Truyền dẫn đồng bộ vàcận đồng bộ có thể áp dụng cho truyền dẫn đơn công, bán song công và hoàn toàn song công.Nói chung, DSL sử dụng truyền dẫn đồng bộ chứ không dùng truyền dẫn cận đồng bộ

Truyền dẫn cận đồng bộ gửi các đơn vị (ký tự hoặc các khối) với một tín hiệu cờ duy nhất

để đánh dấu điểm bắt đầu của một đơn vị ATM (phương thức truyền cận đồng bộ) thường đượctruyền tải bằng phương thức truyền dẫn đồng bộ ở mức bit; tuy nhiên điểm bắt đầu của mỗi tếbào ATM có thể là tại bất kỳ bit rỗi nào Vì vậy đối với ATM các tế bào là cận đồng bộ (khôngphải là các bit)

2.4.3 Các kênh

DSL phải truyền nhiều hơn một kênh thông tin trong đó mỗi kênh dành cho một ứng dụng haydịch vụ khác nhau ISDN có hai kênh B cho dữ liệu/thoại, một kênh D cho báo hiệu và một kênhđiều hành nhúng (eoc) cho điều khiển và bảo dưỡng HDSL có một kênh rộng và một kênh eoc.ADSL có các kênh số liệu, một kênh eoc, và một băng tách biệt dành cho dịch vụ thoại tươngtự

Ghép kênh phân chia thời gian (TDM) là phương pháp thường được sử dụng nhất cho việc

truyền nhiều kênh thông tin Thông tin được tổ chức thành các khung có độ dài cố định với một

số lượng bit cố định phân bổ cho mỗi kênh Để giảm độ trễ, các bit cho mỗi kênh nhất định cóthể được chia ra thành một số khối nhỏ, các khối này được phân bổ trong mỗi khung Một sốkhung có thể được tổ chức thành các siêu khung để tạo ra các kênh tốc độ bit thấp chẳng hạnmột kênh điều hành nhúng Ngoài việc gửi nhiều kênh thông tin theo cùng một hướng TDM cóthể làm việc như một phương thức song công Thông tin có thể được gửi luân phiên theo luồnglên và luồng xuống Kỹ thuật này được gọi là ghép kênh nén thời gian và hầu như loại trừ đượcxuyên âm đầu gần (NEXT), mà xuyên âm này làm hạn chế chất lượng của các hệ thống truyềndẫn sử dụng bộ sai động khử tiếng vọng

14 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ CỦA DSL

Ghép kênh phân chia theo tần số (FDM) bố trí mỗi kênh trong một băng tần tách biệt Nhờ

vậy tất cả các kênh được gửi cùng một lúc Một ứng dụng của FDM là sử dụng một băng tầncho thông tin luồng lên và một băng tần khác cho thông tin luồng xuống Song công FDM cũnghoàn toàn có thể loại trừ được NEXT ADSL sử dụng FDM bằng cách đặt tín hiệu thoại tương

tự vào băng tần thấp nhất và dữ liệu vào băng tần cao hơn Thiết kế FDM liên quan tới sự dunghòa giữa độ phức tạp của bộ lọc và lượng phổ tần lãng phí cho các băng bảo vệ

Ghép kênh phân chia không gian đơn giản là đặt mỗi kênh trên một nhóm dây tách biệt.

Việc đơn giản hóa này thích hợp để gửi các tín hiệu qua những khoảng cách rất ngắn được đo

theo đơn vị cm nhưng chi phí cho các nhóm dây và các bộ thu phát truyền thống cho mỗi nhóm

dây trở nên quá tốn kém Để giảm thiểu giá thành tổng cộng, các DSL đặt tất cả thông tin lênmột đôi dây HDSL sử dụng hai đôi dây (cho 1,5 Mbit/s) và lên tới ba đôi dây (cho 2 Mbit/s) đểđạt được những khoảng cách đường truyền xa hơn

2.4.4 Các cấu hình đơn điểm và đa điểm

DSL là các hệ thống truyền dẫn điểm-nối-điểm Một bộ thu phát được nối tới mỗi đầu của một

đôi dây Một đầu có thể được đặt tại phía công ty điện thoại chẳng hạn như ở tổng đài CO cònđầu kia có thể đạt tại nhà khách hàng So sánh với các hệ thống đa điểm, truyền dẫn điểm-điểm

cớ ưu điểm đơn giản độ tin cậy cao và độ an toàn cao hơn Cấu hình điểm-điểm cung cấp độrộng băng chuyên dụng cho mỗi khách hàng Với một hệ thống chuyển mạch phù hợp tại phíatổng đài, hiệu suất truyền thông cho mỗi khách hàng duy trì gần như không đổi khi một số lượngnút được bổ sung

Các hệ thống điểm nối đa điểm gồm một bộ thu phát đặt tại trạm (chính) trung tâm, trạm

này thông tín với nhiều thiết bị đầu cuối được nối trực tiếp Các đầu cuối này không thôngtin với nhau Các hệ thống truyền hình cáp (CATV) sử dụng truyền dẫn điểm-tới-đa điểm Đađiểm-tới-đa điểm cho phép các đầu cuối thông tin trực tiếp với nhau Các mạng cục bộ 10baseT(LAN) là những hệ thống đa điểm-tới-đa điểm Số lượng các bộ thu phát cho một mạng gồm

N đầu cuối sẽ là N+1 cho hệ thống điểm tới đa điểm và 2N cho hệ thống điểm-nối-điểm Nóichung các hệ thống đa điểm thích hợp hơn cho các khoảng cách ngắn hơn, và các hệ thốngđiểm-nối-điểm được ưa chuộng hơn cho những khoảng cách dài hơn ở khoảng cách dài hơn, kết

Việc giải thích các thuật ngữ sau đây sẽ hữu ích trong quá trình tìm hiểu DSL Thuật ngữ cổ

điển nhất là kilofeet (kft), số đo độ dài truyền thống của đường điện thoại : 1 kft tương đương với

306 met Đường kính của một dây được đo bằng milimet (mm), ngoại lệ ở Mỹ nơi mà con sốtiêu chuẩn đánh giá dây dẫn của Mỹ (AWG) đại diện cho 1/N lần của một inch (ví dụ, 24 AWG

có đường kính dây dẫn là 1/24 inch, tương đương với 0,5 mm) Công suất tín hiệu và suy haotín hiệu được đo theo đơn vị logarith (dB), đặt theo tên của Alexander Bell Tăng công suất 3

dB tương đương với việc gấp đôi công suất, giảm công suất đi 3 dB tương đương với giảm mộtnửa công suất, tăng công suất lên 6 dB tương đương với 4 lần công suất vv Tần số của một tínhiệu điện được đo là kiloHertz (kHz, hàng ngàn chu kỳ trong một giây) hay megaHertz (MHz,hàng triệu chu kỳ trong một giây) Dịch vụ điện thoại tương tự chuyển mạch mạch truyền thốngthường được gọi là dịch vụ điện thoại POTS (Plain Old Telephone Service)

Các thuật ngữ và những từ đồng nghĩa khác được giải thích trong phần từ điển viết tắt củacuốn sách

Cường độ (chẳng hạn như công suất) của một tín hiệu điện giảm theo khoảng cách di chuyển dođiện trở của đường dây mang tín hiệu Hơn nữa các yếu tố ảnh hưởng (chẳng hạn như tổn thất)trở nên lớn hơn tại những tần số lớn hơn Nói một cách đơn giản lượng công suất tín hiệu bị tiêuthụ trên đường dây tăng lên với tốc độ và khoảng cách truyền dẫn Tầm với của vòng DSL bịgiới hạn do tín hiệu trở nên quá yếu để có thể được nhận một cách chính xác

Các kỹ sư truyền dẫn số tăng tối đa khoảng cách đường truyền bằng việc sử dụng các kỹthuật điều chế tinh vi phát tín hiệu với một tốc độ dữ liệu đã cho cùng một lượng công suất tínhiệu phát hạn chế trong một dải tần số nhất định Đối với một phương pháp truyền đã cho, tốc

16 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ CỦA DSL

Bảng 2.1:

Loại DSL (tốc độ) Đỉnh phát (V) Tổn hao công suất Các đỉnh thu

tín hiệu tối đa (dB) tối thiểu (V)

* Điện áp đỉnh ADSL phụ thuộc vào hoạt động của máy phát Trong một số trường hợp, điện

áp đỉnh phát ADSL có thể vượt quá 15 V Đối với mức phát 20 dBm thường được sử dụng thìtín hiệu phát trung bình của ADSL là 3,1 V và điện áp tín hiệu nhận được trung bình là 0,02 Vcho mạch vòng có độ dài tối đa

độ bit truyền tối đa có thể đạt được giảm khi độ dài đường dây tăng Vì vậy, ta có thể đạt đượctốc độ truyền dẫn dữ liệu cao cho những mạch vòng ngắn và tốc độ tương đối thấp đối với nhữngmạch vòng dài Tốc độ dữ liệu có thể đạt được cũng phụ thuộc vào các yếu tố khác bao gồmnhiễu xuyên âm (nhiễu ghép từ tín hiệu trên các đôi dây khác trong cung một cáp)

Tín hiệu được phát đi có biên độ đỉnh 2,5 V cho các hệ thống ISDN tốc độ cơ sở (BRI) trênmột mạch vòng độ dài tối đa có thể phải đương đầu với việc suy hao tín hiệu 42 dB với mộttín hiệu đỉnh nhận được rất nhỏ cỡ 0,02 V (20 mV) Hệ thống BRI thực hiện một nhiệm vụ khókhăn: khôi phục tín hiệu rất nhỏ, khoảng 1/125 mức tín hiệu đã được phát đi Các giá trị tươngứng đối với các hệ thống DSL được cho dưới đây

Hình cho thấy tốc độ đường truyền có thể đạt được gần đúng là một hàm của độ dài đườngdây Đường cong phía dưới biểu diễn truyền dẫn đối xứng, và đường cong phía trên biểu diễntốc độ luồng xuống cho truyền không đối xứng với tỷ lệ không đối xứng là 10:1 Vì vậy, tốc độluồng lên được giả thiết là một phần mười tốc độ không đối xứng trên hình vẽ này Xuyên âmthông thường và độ dự trữ 6 dB được giả thiết Hình vẽ này chỉ ra ưu điểm của truyền dẫn khôngđối xứng-tốc độ truyền luồng xuống cao hơn nhiều

Một cáp điện thoại bao gồm hàng vài ngàn đôi dây riêng biệt được bó sát vào nhau Các tín hiệuđiện trong một đôi dây tạo ra một trường điện từ nhỏ, trường này bao quanh đôi dây và tạo ramột tín hiệu điện sang các đôi dây bên cạnh Việc xoắn các đôi dây làm giảm ghép điện cảm(được gọi là xuyên âm), nhưng một số dò rỉ tín hiệu vần còn Xuyên âm mạnh nhất tại đoạn cápgần các máy phát gây nhiễu Xuyên âm có nguồn gốc từ các hệ thống truyền dẫn khác trongcùng một cáp (và đặc biệt là cùng một nhóm trong cáp) là một yếu tố chính làm hạn chế tốc độbit và tầm với có thể đạt được của DSL Việc quản lý xuyên ấm từ đôi này sang đôi khác đòihỏi sự thận trọng về băng tần và công suất tín hiệu của máy phát và việc loại bỏ tín hiệu ngoài

băng bởi máy thu Điều này thường được nói tới như độ tương thích phổ và gợi cho ta sự tương

đồng trong quản lý các đài quảng bá tần số vô tuyến

Xuyên âm đầu gần (NEXT) là yếu tố ảnh hưởng chính tới các hệ thống chia sẻ cùng một

băng tần cho truyền luồng lên và luồng xuống (chẳng hạn như truyền hybrid có khử tiếng vọng)

2.8 CÁC YẾU TỐ THÚC ĐẨY VÀ CẢN TRỞ TRIỂN KHAI DSL 17

Nhiễu NEXT được xem bởi máy thu nằm và máy phát (nguồn gây nghiễu) nằm tại cùng mộtđầu của cáp

Các hệ thống truyền dẫn có thể tránh được NEXT bằng cách sử dụng các băng tần khác nhaucho truyền hướng lên và hướng xuống Các hệ thống FDM tránh được NEXT khỏi các hệ thốngtương tự (cũng được gọi là tự xuyên âm đầu gần) Các hệ thống FDM vẫn phải đương đầu vớiNEXT từ các loại hệ thống khác truyền trong cùng một băng tần và một hiện tượng khác đượcgọi là FEXT

Xuyên âm đầu xa (FEXT) là nhiễu được phát hiện bởi máy thu nằm ở đầu xa của cáp khỏi

máy phát gây nhiễu FEXT ít nghiêm trọng hơn NEXT do nhiễu FEXT bị suy hao khi đi ngangqua cả độ dài của cáp

Một ưu điểm chính của truyền sợi quang là không có bất kỳ xuyên âm nào

Vào năm 1970, thế giới thông tin bao gồm thông tin theo xu hướng thoại và ký tự tới các máytính cỡ lớn Thoại lúc đó là "chúa tể" và có rất ít nhu cầu cho DSL Sau đó hàng triệu máy tính

cá nhân, các ứng dụng đa phương tiện (âm thanh, ảnh tĩnh và video) và cuối cùng là internet rađời Vào đầu những năm 1980, số lượng máy tính (gồm các bộ vi xử lý trong ô tô, các đồ điện

18 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ CỦA DSL

gia dụng) đã vượt quá dân số loài người và vào giữa những năm 1990 số phút sử dụng cho cácứng dụng số (kể cả fax) trong mạng công cộng đã vượt quá điện thoại Mặc dù truy cập internetngày nay là một ứng dụng lớn của DSL nhưng việc triển khai DSL đã bắt đầu rất lâu trước khiInternet trở câu nói cửa miệng Truyền tín hiệu thoại vẫn giữ vai trò quan trọng, thậm chí đốivới DSL Ví dụ, HDSL được sử dụng cho các tuyến trung kế thoại tới các tổng đài PBX và các

vị trí tế bào điện thoại không dây

Sự ra đời của các bộ xử lý tín hiệu số (DSP) với khả năng xử lý cao, giá thành thấp đã chophép việc sử dụng các thuật toán mà đã từng chỉ dành cho các ứng dụng không gian và quốcphòng Sự đột phá của DSP cũng cho phép việc mã hóa/giải mã video mầu hoàn toàn chuyểnđộng với các tốc độ DSL sử dụng các thuật toán chuẩn (MPEG1, MPEG2, JPEG và H.261) Hộinghị truyền hình chất lượng cao được hỗ trợ với tốc độ 384 kb/s, video giải trí có thể lên tới 1,5Mb/s và truyền hình độ phân giải cao 20 Mb/s Vào năm 1985, truyền video chất lượng cao quaphần lớn các đường điện thoại được cho là điểu không tưởng; tuy nhiên ngày nay nó đã trở thànhhiện thực và rất phổ biến

Công nghệ DSL chúng ta cho là tuyệt vời ngày nay đã gần như bị ngăn cản trong việc triểnkhai bởi hai trở ngại chính: cơn sốt sợi quang và độ không chắc chắn về thể chế Trong nhữngnăm 1980 nhiều nhà hoạch định chính sách viễn thông hàng đầu tin tưởng rằng các đường điệnthoại đồng sẽ sớm bị thay thế bởi các đường sợi quang trực tiếp tới mọi khách hàng Hai kiểutranh luận về cơn sốt sợi quang là (1) truyền tải trên cơ sở sợi quang sẽ sớm trở nên quá rẻ đếnmức việc truyền cáp đồng sẽ bị loại bỏ, và (2) Công nghệ DSL sẽ kéo dài việc sử dụng cáp đồng

và bằng cách ấy làm trễ việc triển khai sống còn về mặt chiến lược của sợi quang Khi cuộctranh luận diễn ra gay cấn thì đã làm sáng tỏ một điều rằng sợi quang dẫn tới các hộ gia đìnhvẫn tốn kém hơn và rằng các công ty điện thoại không thể bắt khách hàng của họ đợi vài nămcho tới khi sợi quang có thể lắp tới nhà họ Các công ty điện thoại tập trung triển khai sợi quangtới những nơi mà về mặt kinh tế có thể thực hiện được như: tới các khu thương mại chính vàtới những bộ ghép kênh ở xa (mạch vòng số) phục vụ hàng trăm khách hàng Khi được hỏi liệuDSL có phải là một công nghệ quá độ không thì Ray Smith (CEO, Bell Atlantic) đã trả lời rằng

"ADSL là một công nghệ quá độ cho 40 năm tiếp theo"

Mối đe dọa thứ hai tới việc triển khai DSL là sự không chắc chắn về việc ai sẽ sở hữu bộ thuphát DSL ở phía khách hàng Các công ty điện thoại cảm thấy rằng bộ thu phát ở phía kháchhàng nên thuộc về mạng để đảm bảo chất lượng tốt, đơn giản hóa những tình huống phiền hà và

để dễ dàng năng cấp lên các công nghệ tương lai Các nhà hoạch định chính sách lại cho rằng

bộ thu phát ở phía khách hàng được nên thuộc sở hữu bởi khách hàng cho phép khách hàng tự

do lựa chọn trong số nhiều nhà cung cấp thiết bị cạnh tranh Sự phát triển hệ thống chậm do các

kỹ sư thiết bị không biết các đặc tính được yêu cầu, nhà cung cấp thiết bị không biết kênh bánhàng nào cần khai thác, và các kỹ sư của công ty điện thoại không biết ai sẽ chịu trách nhiệmcho việc lắp đặt và bảo dưỡng thiết bị

Sự thành công của một dịch vụ (và công nghệ hỗ trợ nó) phụ thuộc rất lớn vào giá thành của

nó và mối quan hệ của nó với các phương án thay thế sẵn có Giá cả dịch vụ về phần mình lạiphụ thuộc rất nhiều vào giá thành của thiết bị và chi phí nhân công vận hành Chi phí vận hành

và thiết bị được giảm đi khi số khách hàng tăng lên Dịch vụ giá thấp đạt được bằng cách thiếtlập một dịch vụ thu hút một lượng lớn khách hàng và giảm tối đa chi phí cho cơ sở hạ tầng bổsung thông qua việc sử dụng các phương tiện sẵn có Đối với DSL, mạch thu phát bổ sung thựchiện mở rộng tầm với của vòng hoặc cho phép những ứng dụng bổ sung dẫn tới có thể cho phép

2.9 CÁC ỨNG DỤNG 19

giảm được giá cả dịch vụ bằng cách mở rộng thị trường Một đề tài tái diễn trong lĩnh vực DSL

là giá thành của năng lực bổ sung trong bộ thu phát đem lại sự tiết kiệm nhiều hơn so với chiphí vận hành giảm, tầm với của vòng lớn hơn hay các ứng dụng bổ sung có thể

Bước đầu tiên trong viẹc phát triển một công nghệ hay một hệ thống là sự nhận biết về nhu cầucủa khách hàng và những liên quan tới yêu cầu chức năng Sự đòi hỏi của người dùng cuối đốivới các sản phẩm và dịch vụ được điều khiển bởi việc tiết kiệm tài chính, tạo lợi nhuận, thựchiện những nhiệm vụ cần thiết và tiết kiệm thời gian Những yêu cầu này được thỏa mãn bởi cácứng dụng: phần cứng và phần mềm thực hiện những nhiệm vụ nhất định cho người sử dụng Mộtứng dụng là một gói phần cứng, phần mềm và trong một số trường hợp một dịch vụ mạng cungcấp một giải pháp cho nhu cầu đặc biệt của khách hàng Một dịch vụ thực hiện những nhiệm vụnhất định hay cung cấp những khả năng nhất định,

ADSL thích hợp cho việc hỗ trợ nhiều ứng dụng, với ngoại lệ đáng chú ý về truyền hìnhquảng bá và một số ứng dụng kinh doanh

Công nghệ số được áp dụng vào các tuyến trung kế giữa các tổng đài vào đầu những năm 1960nhằm giải quyết vấn đề nhiễu khoảng cách lớn do sự tích lũy nhiễu cố hữu của truyền dẫn tương

tự Mỗi bộ lặp tương tự trong một đường trung kế ở khoảng cách lớn khuếch đại cả tín hiệu vànhiễu Mặc dù thiết kế bộ khuếch đại tiên tiến nhất nhưng một lượng nhiễu bổ sung được tạo rabởi mỗi bộ lặp Truyền dẫn số loại trừ được tích lũy nhiễu do tín hiệu số được tái tạo chính xáctại mỗi bộ lặp Truyền dẫn sử dụng lặp số cho phép có được đường truyền hoàn hảo bất chấpkhoảng cách

Các tổng đài điện thoại được nối với nhau thông qua các đường trung kế, mỗi đường mangrất nhiều mạch thoại Trong phần lớn các trường hợp, một kiến trúc mạng phân cấp kết nối tổngđài nội hạt với một tổng đài trung chuyển hay tổng đài đường dài liên tỉnh Vào năm 1970, phầnlớn các đường trung kế tương tự đã được thay thế bằng các đường trung kế số T1, mỗi đườngmang 24 mạch thoại Kết quả là các tổng đài nội hạt và liên tỉnh được bao bọc bởi những đườngtrung kế số Nhưng việc chuyển đổi từ số sang tương tự ở phía tổng đài tương tự không thể đápứng được nên các hệ thống chuyển mạch đã nhanh chóng chuyển sang chuyển mạch số

Vào năm 1985 ISDN đã mở rộng miền hoạt động số tới khách hàng Lần đầu tiên dịch vụ

số điểm nối điểm đã có mặt với một số lượng lớn ISDN cung cấp cho khách hàng cả dịch vụ

số chuyển mạch gói và chuyển mạch mạch Trước đó, các đường dịch vụ dữ liệu số (DDS) hoạtđộng ở tốc độ trong khoảng 9,6 tới 64 kb/s đã cung cấp tới dịch vụ dữ liệu chuyển mạch gói.Dịch vụ DDS đã rất bị hạn chế do giá thành cao và chỉ khả dụng trong một số ít vùng được lựachọn ISDN là mạng chuyển mạch mạch cơ sở, với chuyển mạch gói chỉ phù hợp cho lưu lượnggói băng hẹp

Chuyển mạch ISDN băng rộng (BISDN) với phương thức truyền dẫn cận đồng bộ hiệu suất

20 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ CỦA DSL

cao được hình dung làm kết nối tới tất cả các khách hàng thông qua những tuyến sợi quang trựctiếp HDSL và ADSL đã mở cánh cửa thế giới dịch vụ dữ liệu băng rộng cho một thị trườngrộng lớn

Chương 3

Các loại DSL

Khi năng lực xử lý của các bộ xử lý tín hiệu tăng thì tốc độ DSL cũng tăng lên Công nghệ DSL

đã bắt đầu với ISDN (BRI) tốc dộ cơ bản 144 kb/s và đã tiến hóa lên HDSL tốc độ 1,5 và 2Mbit/s, ADSL 7 Mb/s và ngày nay là VDSL tốc độ 52 Mb/s

DSL được thiết kế với độ dự trữ SNR 6 dB Điều này có nghĩa rằng DSL sẽ cung cấp tỷ lệ lỗibit 10−7 khi công suất tín hiệu xuyên âm là 6 dB lớn hơn mô hình xuyên âm được định nghĩa là

"trường hợp xấu nhất" Trong nhiều trường hợp, mô hình xuyên âm xấu nhất là một nhóm binder

50 đôi được nối tới 49 máy phát xuyên âm đầu gần Với nhiễu trắng thuần túy, một lượng dự trữ

6 dB cho SNR sẽ dẫn tới một tỷ số lỗi bít 10−24 Tuy nhiên, trong thực tế, nhiễu thường khôngphải là nhiễu trắng Do đó đối với các điều kiện tiêu biểu thì độ dự trữ 6 dB tạo ra sự bảo đảmchắc chắn rằng DSL sẽ luôn hoạt động ở mức BER lớn hơn 10−9 và rằng DSL sẽ cung cấp dịch

vụ tin cậy ngay cả khi môi trường truyền dẫn tồi hơn bình thường

Giá trị 6 dB xuất phát trong quá trình làm việc trên các tiêu chuẩn ISDN tốc độ cơ bản ANSItrong T1D1.3 (trước T1E1.4) với sự đóng góp từ Richard McDonald của Bellcore năm 1985.Như được mô tả trong T1E1.4/95-133, độ dự trữ 6 dB vẫn là một giá trị thích hợp Độ dự trữthiết kế tính toán cho những biến đổi của cáp (tuổi thọ, các mối nối, cáp ướt), nhiễu phát sinhtrong CO và các dây đi trong tòa nhà của khách hàng, các nguồn nhiễu khác, các thiết kế bộ thuphát không hoàn hảo, và lỗi trong quá trình sản xuất Độ dự trữ thiết kế là một sự dung hòa giữaviệc đảm bảo hoạt động tin cậy trong mọi trường hợp và cho phép sử dụng công nghệ này trêncác mạch vòng dài nhất có thể

Các phương pháp truyền dẫn phức tạp và tinh vi hơn có thể đạt được hiệu quả cao hơn nhưng

sự cần thiết về độ dự trữ thiết kế vẫn không đổi Tuy nhiên các hệ thống đo độ dự trữ lúc banđầu có thể cung cấp cho người lắp đặt một chỉ số tức thì xem liệu mạch vòng có đủ độ dự trữcần thiết không Người lắp đặt khi đó có thể có những hành động hợp lý chẳng hạn tìm một đôidây tốt hơn hay loại bỏ các mạch cầu mắc rẽ Có ý kiến cho rằng các hệ thống cung cấp chỉthị thời gian thực về độ dự trữ có thể được sử dụng hợp lý với mức ngưỡng dự trữ là 5 dB Tuynhiên giảm độ dự trữ thiết kế đi một hoặc 2 decibel thể hiện khả năng mở rộng số lượng vòng

21

22 CHƯƠNG 3 CÁC LOẠI DSL

lặp có thể truy cập lên khoảng 1% tổng số vòng lặp

Ta có thể cho rằng các tuyến trung kế T1, trung kế E1 và các đường DSS (dịch vụ dữ liệu số)

là những DSL đầu tiên Mặc dù các hệ thống truyền dẫn T1(1,544 Mb/s với mã Đảo Dấu LuânPhiên AMI được sử dụng chủ yếu ở Bắc Mỹ) và E1 (2,048 Mb/s với mã HDB3) ban đầu dự định

để sử dụng làm các đường trung kế giữa các tổng đài trung tâm CO nhưng sau đó chúng đã tỏ

ra hữu ích khi làm các tuyến tốc độ cao từ các CO đến khu vực khách hàng T1 được AT&T sửdụng lần đầu tiên vào năm 1962 Các trung kế nối CO tới CO ngày nay hoàn toàn là dựa trêncáp quang và vi ba Các đường T1/E1 ngày nay không được sử dụng cho mục đích ban đầu củachúng Các đường T1/E1 vẫn còn được sử dụng trên các đường thuê bao nhưng chúng cũng tỏ ramột số hạn chế, đó là giá thành cao và tốn thời gian lắp đặt và thường được cách ly trong những

bó dây khác nhau cách biệt khỏi các loại hệ thống truyền dẫn khác Một đường T1 gồm 4 dây.Hai dây truyền thông tin tới khác hàng và hai dây khác truyền thông tin từ khác hàng Để giảmxuyên âm đầu gần giữa hai hướng truyền một bó dây chỉ mang các đôi dây T1 hướng đi và một

bó dây khác chỉ mang các đôi dây T1 hướng về Các đường T1 được thiết kế với tổn thất đườngdây tối đa là 15 dB (ví dụ 2 đến 3 kft) tại tần số 772 kHz cho đoạn cuối CO (CO-tới bộ lặpđầu tiên, tổn thất tối đa 36 dB (ví dụ 3 đến 6 kft) cho các đoạn lặp (từ bộ lặp này tới bộ lặp kếtiếp) và lên tới 22,5 dB tổn thất đường dây từ bộ lặp cuối cùng tới nhà khách hàng Các đườngT1 phải không được mắc phụ tải và không có các cầu rẽ Khoảng cách nhiều dặm có thể đượcđáp ứng bởi việc sử dụng nhiều bộ lặp Các bộ lặp T1 được cấp nguồn qua đường điện 1 chiều+/-130 V Trong tài liệu này, chúng ta không coi T1/E1 và DSS là các DSL

Mã đường truyền AMI dùng cho đường truyền T1 đơn giản để thực hiện nhưng không hiệuquả so với các tiêu chuẩn ngày nay AMI gửi 1 bit/baud; một baud là một phần tử tín hiệu.Truyền dẫn T1 sử dụng công suất tín hiệu phát cao tạo ra các mức xuyên âm lớn trong dải từ

100 kHz đến 2 MHz Các DSL khác (sử dụng cùng tần số) có thể bị ảnh hưởng nếu đặt trongcùng một bó dây với các đường T1 Trong các trường hợp xấu nhất, xuyên âm T1 có thể ảnhhưởng tới các mạch vòng trong các bó dây khác

3.3.1 Nguồn gốc ISDN tốc độ cơ bản

Trong cuốn tài liệu này, chúng ta sẽ xem ISDN tốc độ cơ bản (BRI) là thành viên đầu tiên củagia đình DSL Mạng số tích hợp các dịch vụ (ISDN) được ra đời vào năm 1967 và đã được địnhnghĩa rộng rãi bởi các Khuyến nghị phát triển trong CCITT (nay là ITU) ảo tưởng về ISDNđầy tham vọng về một mạng số thống nhất cho thông tin số liệu và điện thoại Phát triển các hệthống truyền dẫn ISDN, tổng đài, báo hiệu và các hệ điều hành đòi hỏi một nỗ lực phi thường,

nó gợi ta nhớ lại việc xây dựng mạng đường sắt xuyên lục địa (được xây dựng sau khi phátminh ra máy bay) Nỗ lực phát triển ISDN kéo dài một thập kỷ với những nỗ lực của hàng ngànngười từ hàng trăm công ty trên hơn 20 nước Chúng tôi ước đoán rằng việc phát triển ISDN

3.3 ISDN TỐC ĐỘ CƠ BẢN 23

Bảng 3.1: Số đường ISDN tốc độ cơ bản đang hoạt động

* Các giá trị ngoại suy

tốn hơn 50 tỷ USD và người ta không biết liệu khoản đầu tư này có được thu lại hoàn toàn haykhông ISDN tập trung vào các các dịch vụ điện thoại và dữ liệu chuyển mạch gói Sự tập trungnày cuối cùng lại trở thành một điểm yếu chính của ISDN Các mạng ISDN kém thích hợp chochuyển mạch gói tốc độ cao và các phiên chiếm giữ lâu đặc trưng cho truy cập internet Tuynhiên những người tuyên bố sự phá sản của ISDN không quên niềm vui sướng của hàng triệukhách hàng ISDN

Thử nghiệm dịch vụ ISDN bắt đầu vào năm 1985 Dịch vụ ISDN Bắc Mỹ đầu tiên đượccung cấp vào năm 1986 bởi AT&T Illinois Bell (giờ là Ameritech) ở Oakbrook, Illinois Các hệthống BRI thử nghiệm ban đầu sử dụng TCM (ping-pong), hoặc kỹ thuật truyền dẫn đảo dấuluân phiên AMI Các hệ thống ban đầu này thực thi đơn giản hơn nhưng truyền dẫn 2B1Q (2nhị phân, một tứ phân) được lựa chọn làm kỹ thuật truyền dẫn tiêu chuẩn cho hầu như tất cả cácnơi trên thế giới trừ Cộng hòa Liên Bang Đức và Aó, các nước này sử dụng 4B3T (4 nhị phân, 3tam phân) và Nhật bản sử dụng phương pháp truyền AMI ping-pong Tầm với của các hệ thống2B1Q và 4B3T lớn hơn các hệ thống tiền tiêu chuẩn mà đã nhanh chóng không được sử dụngnữa

Tổng số đường BRI đang hoạt động khắp thế giới tăng từ 1,7 triệu vào năm 1994 lên gần

6 triệu vào cuối năm 1996 Số lượng đường ISDN ước tính đối với những nước sử dụng ISDNnhiều nhất được cho trong Bảng 3.1 Thông tin năm 1994 lấy từ thống kê của ITU Các giá trịnăm 1996 dựa trên thông tin cấp bởi các chuyên gia từ các nước tương ứng Số lượng năm 1996

ở Mỹ lấy từ thống kê của FCC Triển khai ISDN tăng 30% tới 50% trên một năm ở nhiều nước.Việc triển khai ISDN ở Đức được tăng tốc bởi sự ủy nhiệm của chính phủ trong khi đó cácnước khác phát triển khai theo nhu cầu của thị trường Dịch vụ ISDN đã sẵn sàng phục vụ 90%

khách hàng điện thoại ở những nước liệt trê trong Bảng ?? vào năm 1996.

3.3.2 Năng lực và ứng dụng ISDN tốc độ cơ bản

BRI truyền thông tin số đối xứng tổng cộng 160 kb/s qua các mạch vòng lên tới xấp xỉ 18 kft(5,5 km, hoặc lên tới 42 dB tổn thất tại tần số 40 kHz) Thông tin này được phân làm hai kênh B

64 kb/s, một kênh D 16 kb/s và 16 kb/s cho đồng bộ khung và điều khiển tuyến Các kênh B cóthể được chuyển mạch mạch hoặc chuyển mạch gói Kênh D mang báo hiệu và các gói dữ liệungười dùng Một kênh điều hành nhúng (eoc) và các bit chỉ thị được chứa trong 8 kb/s mào đầu.EOC truyền các bản tin được sử dụng để chuẩn đoán đường dây và các bộ thu phát Các bit chỉthị nhận dạng các lỗi khối để cho hiệu năng truyền dẫn của đường dây có thể đo được

24 CHƯƠNG 3 CÁC LOẠI DSL

3.3.3 Truyền dẫn ISDN tốc độ cơ bản

BRI điều chế dữ liệu sử dụng một xung bốn mức (một quat) để đại diện cho hai bit nhị phân, vì

lý do đó gọi là 2 nhị phân một tứ phân (2B1Q) Dữ liệu được gửi đi đồng thời theo cả hai hướng

sử dụng truyền dẫn dùng bộ sai động (hybrid) để khử tiếng vọng Kỹ thuật truyền dẫn băng cơ

sở 2B1Q đơn giản gửi 160 kb/s sử dụng băng tần 80 kHz, tạo ra hiệu quả băng tần khiêm tốn

2 bit/s trên 1 Hz Quá trình cân bằng thích nghi tự động bù những suy hao dọc băng tần truyềndẫn BRI có thể làm việc trên một mạch vòng có cầu rẽ, tạo ra tổn thất tổng thể nhỏ hơn 42 dB

ở 42 dB tại 40 kHz Các mạch vòng BRI phải không được có phụ tải

Bộ lặp trung gian

Tầm với của vòng gần như được gấp đôi bằng cách đặt ở giữa vòng một bô lặp như Hình Do

bộ lặp là một cặp đầu cuối mạng NT và đầu cuối đường dây LT quay lưng vào nhau nên mạchvòng được phân chia thành một cặp DSL chuyển tiếp Mỗi trong số hai mạch vòng này có thể

có tổn thất tới 42 dB tại 40 kHz, tương ứng với tầm với tổng cộng khoảng 30 kft (2 ×15) Các

bộ lặp điển hình được đặt trong một hộp thiết bị lặp nằm ở miệng cống hoặc được gắn lên mộtcột Do miệng cống với không gian khả dụng có thể không nằm ở chính xác giữa mạch vòngnên bộ lặp thường được đặt ở một nơi nào đó gần giữa Kết quả là tầm với của mạch vòng cóthể đạt được có thể nhỏ hơn hai lần tầm với không lặp một chút Các cuộn dây phải được loạitrừ khỏi mạch vòng đối với các hoạt động của BRI có hoặc không có các bộ lặp

Các bộ lặp giữa chặng điển hình được cấp nguồn điện áp 1 chiều (thường là -130 VDC) ở

Mỹ, cấp từ một mạch cấp nguồn CO Đối với tầm với dài hơn, một bộ lặp thứ hai có thể được sửdụng Cấu hình hai bộ lặp hiếm khi được sử dụng do việc phức tạp trong quản lý và cấp nguồn.Giá thành của một đường dây có lặp chủ yếu là chi phí cho nhân lực thiết kế mạch vòng, hộpthiết bị, và lắp đặt các hộp thiết bị (kể cả việc hàn cáp) Giá thành các thành phần điện tử của

bộ lặp tương đối nhỏ so với các chi phí kể trên

bị tổng hợp trong CO, và một bộ chuyển đổi khác được đặt trong một hộp kín đặt bên ngoài tòanhà khách hàng Tuy nhiên, việc đặt bộ chuyển đổi xa ở giữa chặng có thể mở rộng tầm với củavòng xa hơn nữa Kết quả là tầm với tổng cộng đạt xấp xỉ 43 kft (15 + 28) có thể đạt được Hơnthế nữa, bộ chuyển đổi phía mạng có thể được đặt ở xa miễn là có sẵn nguồn cấp tại nơi này.

Hình 3.1: Cấu hình ISDN phạm vi mở rộng

3.3.5 Đường dây số bổ sung

Các bộ thu phát BRI cũng được sử dụng cho các ứng dụng phi ISDN- đáng chú ý nhất là đườngdây số bổ sung (DAML) Các hệ thống DAML cho phép một mạch vòng truyền hai mạch điệnthoại Xem Hình Các bộ mã hõa /giải mã tiếng nói (CODEC) tại mỗi đầu của hệ thống DAMLchuyển đổi kênh B BRI 64 kb/s sang giao tiếp điện thoại tương tự Do đó, giao tiếp điện thoạitruyền thống được cung cấp tới tổng đài trung tâm CO và các máy điện thoại của khách hàng.Khối DAML tại phía khách hàng thường được cấp nguồn từ nguồn cấp của CO thông qua mạchvòng Các hệ thống DAML sử dụng công nghệ BRI có một tầm với tối đa của vòng là 5,5 km(18 kft) Các hệ thống DAML trên cơ sở HDSL có thể truyền nhiều hơn một mạch thoại thôngqua một đôi dây

3.3.6 IDSL

Một ứng dụng phi ISDN khác của các bộ thu phát BRI là ISDL (ISDN DSL) Các kênh đối xứngBRI (128 kb/s hoặc 144 kb/s) được móc xích với nhau để tạo ra một kênh truyền dữ liệu gói

26 CHƯƠNG 3 CÁC LOẠI DSL

giữa một bộ tạo tuyến và một máy tính của khách hàng Phần lớn các dạng IDSL sẽ làm việcvới một đầu cuối mạng NT ISDN truyền thống tại phía khách hàng của đường dây Do đó, vớiIDSL tổng đài nội hạt được thay thế bởi một bộ tạo tuyến gói Cấu hình này được sử dụng chotruy cập internet

3.4.1 Nguồn gốc của HDSL

Nhận định khái niệm ban đầu về HDSL (đường thuê bao số tốc độ bit cao) diễn ra vào cuốinăm 1986 tại phòng thí nghiệm AT&T Bell và Bellcore Các thiết kế bộ thu phát về cơ bản làcác thiết kế ISDN tốc độ cơ bản được tăng cường Các hệ thống HDSL thử nghiệm ra đời vàonăm 1989 HDSL được đưa vào phục vụ vào tháng 3 năm 1992 bởi Bell Canada sử dụng thiết

bị được sản xuất bởi Tellabs Operation Inc ở Lisle, Illinois Ngày nay gần như tất cả các công

ty điện thoại chính trên thế giới sử dụng HDSL Vào năm 1997, khoảng 450.000 đường HDSLđược đưa vào phục vụ trên khắp thế giới, với xấp xỉ 350.000 đường trong số này là ở Bắc Mỹ.Triển khai HDSL đang gia tăng với tốc độ 150.000 đường trên 1 năm Vào năm 1998, ITU đãphê chuẩn khuyến nghị G.991.1 cho HDSL thế hệ thứ nhất; khuyến nghị này chủ yếu dựa trênĐặc tính Kỹ thuật ETSI TM-03036 ITU đã bắt tay vào việc đưa ra khuyến nghị HDSL thế hệ 2(HDSL2) được gọi là G.991.2

Nhu cầu về HDSL trở nên rõ ràng khi các hệ thống truyền dẫn T1 và E1 ngừng được sử dụngcho các mục đích ban đầu của chúng làm các đường trung kế liên đài và nhìn thấy sự phát triểnnhanh chóng thành các đường riêng từ CO đến nhà khách hàng Các hệ thống truyền dẫn E1/T1hoạt động trên các đường điện thoại hiện có nhưng với giá thành cao cho các kỹ thuật đặc biệt,

tu sửa mạch vòng (loại bỏ các cầu rẽ và cuộn tải), và hàn nối các hộp thiết bị để chứa các bộlặp mà được yêu cầu cứ 3000 đến 5000 feet một bộ Các phương thức truyền được sử dụng chocác đường T1/E1 đặt các mức công suất tín hiệu phát cao ở các tần số từ 100 kHz tới 2 MHz;điều này đòi hỏi phải cách ly các đường T1/E1 vào trong các bó dây tách biệt khỏi nhiều dịch

vụ khác Ngoài việc tốn kém cho lắp đặt và bảo dưỡng, các đường T1/E1 thường mất nhiều tuần

từ khi có đơn đặt hàng cho tới khi dịch vụ được khởi động Những gì cần thiết là một hệ thốngtruyền kiểu "cắm và chạy - plug-and-play" có thể nhanh chóng và dễ dàng cung cấp truyền tải

từ 1,5 đến 2 Mb/s qua phần lớn các đường dây thuê bao, vì thế HDSL đã ra đời

Lợi ích của HDSL phần lớn là nhờ vào việc loại bỏ các bộ lặp giữa chặng Mỗi vùng lặpphải được thiết kế theo yếu tố khác hàng để đảm bảo rằng mỗi đoạn của đường dây duy trì tronggiới hạn đối với tổn thất tín hiệu Các tín hiệu được lặp có thể gây ra xuyên âm trầm trọng; do

đó cần phải quan tâm khi thiết kế các trang thiết bị cho bộ lặp nhằm tránh xuyên âm quá mứctới các hệ thống truyền dẫn khác Bộ lặp được đặt trong một hộp thiết bị chịu được môi trườngkhắc nghiệt ở hầm cáp hoặc trên một cột Hộp thiết bị phải được hàn vào cáp Hộp thiết bị tốnkém hơn nhiều bản thân giá thành của bộ lặp Một lỗi bộ lặp đòi hỏi đội ngũ phục vụ phải tớitận nơi để giải quyết Các bộ lặp thường được cấp nguồn trên chính đường dây; điều này đòi hỏimột nguồn cấp đặc biệt vào đường dây từ phía CO Hầu hết việc cấp nguồn bằng nguồn cấp CO

bị lãng phí do điện trở của mạch vòng và do đó việc cấp nguồn là không hiệu quả

HDSL cũng được ưa chuộng hơn các đường T1 truyền thống do HDSL cung cấp nhiều chức

Mặc dù các mô tả ban đầu về HDSL như một "công nghệ không dùng bộ lặp" nhưng các

bộ lặp HDSL thường được sử dụng cho các đường truyền ngoài tầm với không lặp (2,75 tới 3,7

km hay từ 9 đến 12 kft) của HDSL Đối với dây dẫn 24 AWG, lên tới 7,3 km (24 kft) có thểđạt được khi sử dụng 1 bộ lặp và lên tới 11 km (36 kft) nếu hai bộ lặp được sử dụng Tầm vớithực tế có thể ngắn hơn ở những nơi không thể đặt bộ lặp chính xác ở giữa chặng Các hệ thốngHDSL hai bộ lặp cấp nguồn cho bộ lặp đầu tiên thông qua nguồn cấp đường dây từ CO, và bộlặp thứ 2 được cấp nguồn từ phía khách hàng Cấp nguồn từ phía khách hàng đặt ra những khókhăn cho quản lý và bảo dưỡng Với việc giảm công suất thiêu thụ năng lượng của các bộ thuphát gần đây, cấp nguồn đường dây cho hai bộ lặp HDSL chuyển tiếp từ nguồn cấp của CO.Các mạch đường dây riêng tốc độ cơ sở (1,544 hay 2,048 Mb/s) từ một người sử dụng tớimạng là ứng dụng hàng đầu của HDSL HDSL là một phương tiện phổ biến cho việc kết nốimột tổng đài nhánh riêng (PBX) và thiết bị số liệu gói/ATM vào mạng công cộng Các đườngHDSL được sử dụng để nối các trạm vô tuyến không dây vào mạng hữu tuyến mặt đất HDSLđược sử dụng để kết nối một lượng nhỏ các vùng mạch vòng số (DLC) tới CO Trong nhữngnăm đầu sử dụng của nó, giá thành thiết bị HDSL cao làm hạn chế sử dụng HDSL tới các tìnhhuống ở đó không có chỗ để bố trí một cách kinh tế hộp thiết bị bộ lặp Vào cuối năm 1994, giáthành thiết bị HDSL đã đạt tới điểm mà ở đó HDSL về mặt kinh tế được ưa chuộng hơn so vớithiết bị truyền dẫn T1/E1 truyền thống trong hầu hết tất cả lắp đặt mới Thiết bị T1/E1 vẫn được

sử dụng cho các đường dây ngắn (dưới 3 kft) không đòi hỏi bộ lặp và cho các đường truyền rấtdài (trên 30 kft) đòi hỏi hơn hai bộ lặp HDSL

Giá thành bảo dưỡng các đường HDSL hàng năm thấp hơn các đường T1/E1 bởi vì các đườngHDSL có ít bộ lặp có sự cố hơn, độ tin cậy cao hơn và khả năng chuẩn đoán được cải thiện Tuynhiên, các đường T1/E1 hiếm khi được thay thế bởi các đường HDSL mới bởi chi phí lắp đặtđường dây mới

Mặc dù HDSL phần lớn được sử dụng bởi các nhà khai thác tổng đài nội hạt (các công tyđiện thoại) nhưng có một số ứng dụng của HDSL trong các mạng riêng nhằm cung cấp các tuyến

Một vài phương án truyền thay thế được xem xét cho các hệ thống HDSL nguyên thủy là :song công đơn, đơn công kép và song công kép.

Song công đơn đem lại lợi nhuận nhiều hơn nhờ sử dụng chỉ một đôi dây và đòi hỏi chỉmột cặp máy thu-máy phát tại mỗi đầu của đường truyền Xem Hình 3.2 Hai hướng truyền cóthể được tách biệt bởi bộ ghép phân chia tần số (FDM) hoặc bởi truyền dẫn sai động khử tiếngvọng Tuy nhiên truyền tốc độ tải tin tối đa qua phần lớn các mạch vòng nằm ngoài khả năngcủa công nghệ trong những năm đầu 1990 Hơn thế nữa, độ rộng băng lớn cần quan tâm tới độtương thích phổ với các loại hệ thống truyền dẫn khác Các hệ thống HDSL 1,544 dùng một đôidây đơn (đội khi gọi là SDSL) được phát triển đầu những năm 1990 có tầm với của vòng nhỏhơn 6 kft trên dây 26 AWG; tầm với ngắn này làm giới hạn nhiều tới khả năng ứng dụng củachúng Chỉ với công nghệ tiên tiến nhất sẵn có ở cuối những năm 1990 truyền tải song công đơntốc độ 1,544 Mb/s mới có thể trở thành hiện thực cho tầm với hết cỡ của vùng phục vụ CSA.HDSL2, được mô tả trong phần 2.4.4, sử dụng truyền song công đơn Truyền đơn công kép sử

Hình 3.2: HDSL song công đơn

dụng hai cặp dây, với một cặp mang toàn bộ tải tin theo một hướng và đôi dây thứ hai mang toàn

bộ tốc độ đường truyền theo hướng ngược lại Xem Hình 3.3 Phương pháp này cung cấp mộtphương tiện rất đơn giản cho việc tách riêtn các tín hiệu ở hai hướng truyền khác nhau ĐườngT1 truyền thống sử dụng truyền đơn công kép Truyền đơn công kép có thuận lợi là truyền mộttín hiệu với dải tần rộng, đó là chủ đề gây ra tổn thất lớn và xuyên âm ở các tần số cao hơn Doxuyên âm, các tín hiệu gửi đi trên hai đôi dây không hoàn toàn được cách ly Do đó, các bộ thuphát đơn công kép có thể đơn giản hơn nhưng dẫn tới hiệu năng kém hơn song công kép.Truyền song công kép cải thiện tầm với của mạch vòng có thể vươn tới và độ tương thích

về phổ bằng cách gửi chỉ một nửa tổng thông tin được phát đi trên mỗi đôi dây Xem Hình 3.4.HDSL làm giảm hơn nữa độ rộng băng tần tín hiệu được phát đi bằng cách sử dụng truyền ECH

3.4 HDSL 29

Hình 3.3: HDSL đơn công kép

(bộ sai động khử tiếng vọng) để gửi hai hướng truyền trong cùng một băng tần Công suất tínhiệu được phát từ HDSL song công kép giảm dần đối với các tần số trên 196 kHz Kết quả làxuyên âm và suy hao được giảm đi Một ưu điểm khác của truyền song công kép là ở chỗ việc

sử dụng một đôi dây có thể dễ dàng cung cấp một hệ thống truyền dẫn tốc độ một nửa

Hình 3.4: HDSL đơn công kép

Các hệ thống HDSL tốc độ một phần sử dụng một đôi dây được sử dụng để truyền các dịch

vụ đường dây thê riêng tốc độ một phần 768 kb/s và thấp hơn và cũng sử dụng cho các hệ thốngmạch vòng nhỏ hỗ trợ 12 kênh thoại hoặc ít hơn HDSL tốc độ một phần cho ngân hàng kênhD4 cho phép lên tới 12 DS0 của thông tin truyền tải HDSL được ghép với thông tin từ các đơn

vị kênh khác trong cùng một ngân hàng kênh D4

Thông tin bảo trì đồng nhất (các bít chỉ thị và eoc) được truyền trên mỗi đôi dây của hệ thốngHDSL song công kép Truyền tải mào đầu dư thừa này cho phép sử dụng các phần tử máy thuphát giống nhau cho các hệ thống HDSL một hoặc hai và hoặc ba đôi dây Hơn thế nữa, thôngtin mào đầu dư thừa đảm bảo hoạt động tin cậy của các chức năng bảo dưỡng cho dù hệ thống

có bị lỗi hoặc hư hỏng trên một trong các mạch vòng

Định thời

Thông tin đồng bộ khung HDSL gồm các vị trí cho các stuff quat (các ký hiệu 4 mức biểu diễnhai bit nhị phân) các stuff quat được bổ sung vào các khung cần thiết để đồng bộ tốc độ bittải tin T1/E1 với tốc độ đường truyền HDSL Để cho phép hoạt động khử tiếng vọng có hiệuquả, các tốc độ ký hiệu HDSL hướng lên và hướng xuống phải hoàn toàn giống nhau Có một

số tình huống ở đó tốc độ bit tải tin T1/E1 luồng lên phải có thể hơi khác với tốc độ bit tải tinluồng xuống Các stuff quat cùng với một hoạt động đệm nhỏ cho phép tốc độ tải tin hơi khác

30 CHƯƠNG 3 CÁC LOẠI DSL

so với tốc độ đường dây HDSL Nhiều mạch T1/E1 mạng công cộng được định thời vòng, cónghĩa là tín hiệu định thời luồng lên được lấy từ đồng hồ bit luồng xuống Các mạch định thờivòng không yêu cầu stuff quats Tuy nhiên đặc điểm này được cung cấp trên tất cả các HDSL

đề phòng trường hợp một mạch không được định thời vòng

Trễ (latency)

Các hệ thống truyền dẫn T1 có một độ trễ truyền dẫn tín hiệu từ điểm tới điểm nhỏ hơn 100 µs

Do xử lý tín hiệu số, các mạch HDSL điển hình có độ trễ truyền tín hiệu khoảng 400 µs khiđược đo một hướng giữa giao tiếp DSX-1 và giao tiếp T1.403 Trễ phát sinh được tìm thấy trongcác hệ thống HDSL hiếm khi tỏ ra là một vấn đề lớn nhưng có một vài trường hợp ở đó sự kếtnối giao thức lớp trên đã vượt quá thời gian qui định do tổng thời gian trễ từ điểm tới điểm Vì lý

do đó, các hệ thống HDSL được thiết kế để đảm bảo rằng trễ truyền dẫn tín hiệu một hướng chođường HDSL không lặp nhỏ hơn 500 µs Các đường HDSL với một bộ lặp giữa chặng (trunggian) có độ trễ gấp đôi con số nay Các phần tử mạng khác gồm các đầu cuối SONET và các

hệ thống kết nối chéo số (DCS) có thể có độ trễ vượt quá 500 µs Do đó, các hệ thống ở cuốiđường nên cho phép trễ vài ms bất chấp sự có mặt của HDSL

Tỷ lệ lỗi bit

Các hệ thống HDSL, giống như BRI và ADSL, được thiết kế để đảm bảo BER tốt hơn 10−7trêncác mạch vòng tồi nhất có công suất nhiễu xuyên âm lớn hơn mô hình xuyên âm lý thuyết chotrường hợp xấu nhất 6 dB Tiêu chuẩn thiết kế này dựa trên đánh giá kỹ thuật và nhất trí giữacác chuyên gia hàng đầu trong nhóm làm việc về tiêu chuẩn T1E1.4 Một thập kỷ kinh nghiệmthực tế đã chứng tỏ các tiêu chuẩn thiết kế này có sự thỏa hiệp tốt giữa kỹ thuật cao (dưới mức

sử dụng do thiết kế quá dè dặt) và kỹ thuật thấp (độ tin cậy kém do thiếu năng lực)

Tuy nhiên có hai quan niệm sai phổ biến về thiết kế BER của HDSL và các DSL khác Quanniệm sai thứ nhất là hầu hết các HDSL hoạt động với BER 10−7 Giá trị BER 10−7 là dành chotình huống xấu nhất, nó ít khi được thấy trong thực tế Khoảng 99 % HDSL trong thực tế hoạtđộng với BER tốt hơn 10−9 Khi các lỗi xuất hiện, chúng có xu hướng xuất hiện thình lình trongnhững khoảng thời gian ngắn Đặc tính này ít nguy hiểm hơn các lỗi bit ngẫu nhiên Quan niệmnhầm lẫn thứ hai là HDSL được thiết kế với kỹ thuật quá cao Xem xét thiết kế với độ dự trữ

6 dB vượt quá mô hình trường hợp xấu nhất, ta sẽ dễ dàng thấy tại sao một số người có ý kiếnnày Tuy nhiên, thiết kế dường như quá dè dặt được điều chỉnh vì 2 lý do HDSL được yêu cầuhoạt động một cách tin cậy suốt thời gian hoạt động cho các mạch vòng chất lượng tốt Khônggiống như modem băng tần thoại được sử dụng trên các mạch chuyển mạch, ta không thể "nhấcmáy" và quay số lần nữa với hi vọng đạt được một kết nối tốt hơn Hơn thế nữa, môi trường thếgiới thực sẽ có nhiều yếu tố có hại có thể tiêu tốn độ dự trữ thiết kế 6 dB (ví dụ, nước trong cáp,các mối hàn tồi, chất lượng kém trong dây dẫn hay một đường dây dài hơn được chỉ ra trong hồ

sơ cáp)

3.4 HDSL 31

3.4.4 HDSL thế hệ thứ hai

Sự phát triển các tiêu chuẩn cho công nghệ HDSL thế hệ thứ 2 (HDSL2) bắt đầu vào năm 1995

để cung cấp tốc độ bit và tầm với của mạch vòng giống như HDSL thế hệ thứ nhất nhưng sửdụng một đôi dây thay vì hai đôi Việc giảm đôi dây này là quan trọng bởi vì nhiều LEC thiếucác đôi dây dự trữ ở một số vùng HDSL2 sử dụng các kỹ thuật điều chế và mã hóa phức tạp vàtinh vi hơn Bố trí tần số lệch nhau một cách cẩn thận cho các hướng luồng lên và luồng xuốngđược sử dụng cho HDSL2 nhằm giúp chống lại xuyên âm Các phiên bản mới hơn của HDSLmượn nhiều ý tưởng từ ADSL Một phiên bản thích nghi về tốc độ của HDSL có thể xuất hiện.Người ta đang xem xét đặt HDSL trong một băng tần trên âm thoại tương tự băng gốc hoặc trênISDN tốc độ cơ bản Thuật ngữ SDSL (đối xứng, hay DSL một đôi dây đơn) cũng được sử dụng

để mô tả các phiên bản sau này của HDSL

Những yêu cầu về hoạt động

Mặc dù một số gợi ý cho mã đường được đưa ra cho T1E1.4 theo yêu cầu vào năm 1995(T1E1.4/95-044), tiến trình triển khai đã bị chậm lại cho tới khi những yêu cầu chi tiết đượcthiết lập Những yêu cầu này, được chỉ ra chủ yếu bởi các công ty khai thác, được đề xuất lầnđầu tiên vào thang 3 năm 1996 (T1E1.4/96-094 và T1E1.4/96-095) và được sửa đổi kể từ thờigian đó (T1E1.4/97-180, 180R1, 181, 469) Hiện nay chúng gồm các yêu cầu sau:

Tầm với: Vùng bao phủ CSA (giống như HDSL hai đôi dây của ANSI):

• 9000 ft (2,7 km) cáp có kích cỡ 26 AWG (đường kính 0,4 mm)

• 12000 ft (3,6 km), 24 AWG (0,5 mm)

• Cầu mắc rẽ giới hạn tới tổng cộng 2,5 kft, 2 kft trên một mạch rẽ

• Các tham số cáp được chỉ định trong T1.601

Suy hao/ hoạt động: độ dự trữ hoạt động tối thiểu 5 dB với 1 % xuyên âm trường hợp xấu nhất

từ các dịch vụ gây nhiễu sau:

• HDSL với 49 bộ gây nhiễu

• HDSL2 39 bộ gây nhiễu

• EC-ADSL 39 bộ gây nhiễu

• FDM-ADSL 49 bộ gây nhiễu

• T1 25 bộ gây nhiễu

• 24 T1 + 24 HDSL2

• 24 FDM-ADSL + 24 HDSL

32 CHƯƠNG 3 CÁC LOẠI DSL

Khả năng tương tích phổ: Đối với tất cả các dịch vụ hiện có, không được suy hao lớn hơn

dung sai cho phép của các dịch vụ hiện nay ngoại trừ: không làm xuống cấp HDSL trên 2 dB

và ADSL trên 1 dB Các dịch vụ này bao gồm các đặc tính giao tiếp khách hàng sau: T1.413(ADSL), TR-28 (HDSL) ANSI T1.403 (DS1) và T1.601 (ISDN-BRA)

Trễ: Độ trễ tối đa cho HDSL2 không được lớn hơn HDSL (500 µs)

Các yếu tố gây suy hao

Suy hao của đường truyền được chọn làm tiêu biểu của sự kết hợp xuyên âm nghiêm trọng màHDSL2 có thể gặp phải Trong số các mạch vòng đo kiểm trong vùng phục vụ CSA theo ANSITR-28 người ta thấy rằng CSA 4 đại diện cho trường hợp tới hạn Ghép xuyên âm đầu gần được

mô hình hóa sử dụng mô hình Unger, như được chỉ ra trong T1E1.4/96-036, và ghép xuyên

âm đầu xa được mô hình hóa như chỉ ra trong ANSI T1.413 phụ lục B Các mô hình cho cácmáy phát T1.601, TR-28 và T1.403 được lấy từ T1.413 Phụ lục B Nhiều mô hình cho phiênbản ghép kênh phân chia tần số (FDM) và khử tiếng vọng (EC) của ADSL đã được sử dụng.Phần lớn nghiên cứu mới đây kết hợp với các phiên bản sửa đổi của PSD từ Phụ lục B.4 và B.5của T1.413 Phần lớn những thay đổi liên quan tới những điểm tách cho FDM, làm tròn mật độphổ công suất PSD luồng lên, và làm tròn mật độ phổ công suất có khử tiếng vọng EC PSDluồng xuống Người ta đã nhất trí rằng thuật ngữ Sinc từ B.4 và B.5 không nên được sử dụng.Các trường hợp xuyên âm hỗn hợp được bổ sung vào các yêu cầu (T1E1.4/97-180,181) sau khingười ta thấy rằng chúng nguy hiểm hơn xuyên âm thuần nhất đối với các kỹ thuật điều chếnon-self-NEXT hạn chế

Nhiễu xung không được xem như là thành phần gây suy hao đáng kể trong T1E1.4 Tuynhiên, tất cả các tính toán liên quan tới tính tương thích phổ đều nhằm vào ANSI DSL Không

có tính toán hay đo lường nào được công bố về phía các đối tác ETSI hay ITU

Độ tương thích phổ

Xác định độ tương thích phổ giữa dịch vụ mới và dịch vụ cũ tỏ ra là một thách thức đáng kể Đốivới ISDN-BRA dễ dàng chỉ ra rằng các mã đường truyền được đề xuất chắc chắn ít gây suy haohơn self-NEXT Các dịch vụ đã liệt kê khác không phải là dễ dàng Đối với T1.403, (DS1/T1)thì kỹ thuật ban đầu liên quan tới đo tổng lượng công suất NEXT có mặt tại bộ thu T1 Kết quảnày được so sánh với công suất từ T1 tự xuyên âm để xem liệu có vấn đề gì phát sinh không.Trong một vài trường hợp, xuyên âm được xử lý bằng phép đo (T1E1.4/97-071) hay được loạitrừ bởi bộ lọc thu T1 Sau đó người ta nhận thấy rằng tính tương thích phổ với T1 là dễ dàng dođoạn đầu tiên từ CO chỉ có tổn thất 15 dB chứ không phải 30 dB mà các đoạn khác phải chịu.Với ADSL, tính tương thích phổ được xác định bằng cách tính toán độ dự trữ lý tưởng Người

ra thấy rằng những thay đổi nhỏ về nền nhiễu được giả thiết, PSD phát, số sóng mang tối thiểu(cho trường hợp FDM) có thể có ảnh hưởng đáng kể lên dự đoán về hiệu suất truyền Phần lớncác tính toán đã thấy rằng PSD đã thỏa thuận sẽ làm giảm độ dự trữ của ADSL (T1.413) đi 1

dB đối với sự kết hợp nhiễu tiêu chuẩn trong trường hợp xấu nhất

Với HDSL, công việc về tính tương thích ban dầu đã được hoàn thành nhờ sử dụng các tínhtoán lý thuyết, nhưng những kiểm tra sau đó chỉ ra rằng với một số dạng thức điều chế độ tương