Ứng dụng công nghệ ADSL xây dựng mạng giảng dạy trực tuyến trong nhà trường

MỤC LỤC MỤC LỤC 1 MỘT SỐ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 3 LỜI NÓI ĐẦU 5 CHƯƠNGI 7 CÔNG NGHỆ ĐƯỜNG DÂY THUÊ BAO SỐ BẤT ĐỐI XỨNG ADSL. 7 1.1 Sự ra đời của đường dây thuê bao số DSL. 7 1.2 Các họ công nghệ xDSL 8 1.3 So sánh các công nghệ xDSL 14 1.4 Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn tín hiệu ADSL trên đôi cáp đồng 16 1.4.1 Suy hao và giới hạn khoảng cách đường truyền 17 1.4.2. Các nhánh tải song song trên đường dây 17 1.4.3. Ảnh hưởng của xuyên nhiễu 18 1.5 Lợi ích của bất đối xứng 19 1.6 Động lực thúc đẩy sự phát triển ADSL 20 1.7 Khả năng và ứng dụng của ADSL 22 1.8 Truyền dẫn ADSL 23 1.9 Các tiêu chuẩn ADSL 26 1.10 Mô hình tham chiếu của hệ thống ADSL 27 CHƯƠNG II 30 ĐIỀU CHẾ VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU TRONG ADSL 30 2.1 Phân chia phổ tần trong ADSL 30 2.2. Điều chế và giải điều chế 32 2.2.1. Lịch sử mã đường dây ADSL 32 2.2.2 Các kỹ thuật điều chế 33 2.3.2 Giải mã Viterbi 44 2.4 Xen dữ liệu 45 2.5 Bộ trộn dữ liệu 47 2.7 Bộ sửa dạng sóng 48 2.8 Kỹ thuật truyền song công 49 2.9 Cấu trúc khung và siêu khung ADSL 51 2.9.1 Cấu trúc siêu khung 52 2.9.2 Cấu trúc khung ADSL 55 2.10 Kỹ thuật nén dữ liệu 57 CHƯƠNG III 60 MÔ HÌNH MẠNG GIẢNG DẠY TRỰC TUYẾN SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ ADSL. 60 3.1 Mục đích 61 3.2. Yêu cầu đối với đào tạo từ xa 61 3.3. Mô hình tổng quát hệ thống 62 3.4 Phân tích mô hình 62 3.4.1 Nguyên lý hoạt động 63 3.4.2 Giải pháp kỹ thuật 64 3.4.4. Yêu cầu đối với phòng điều khiển trung tâm. 66 3.5 Mô hình các trạm và các thiết bị thành phần 67 3.5.1 Mô hình các trạm thành phần 67 3.5.2. Mô hình trạm trung tâm 69 3.5.3. Trung tâm điều hành 70 3.6. Mô hình mạng giảng dạy trực tuyến. 72 3.7. Cài đặt và sử dụng ADSL cho trạm 72 3.7.1. Yêu cầu thiết bị 72 3.7.2. Lắp đặt thiết bị: 73 3.7.3. Tiến trình cài đặt: 73 3.7.4. Modem ADSL Cisco 626 74 3.7.5. Một số thiết bị khác 77 KẾT LUẬN 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

MỘT SỐ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 3

LỜI NÓI ĐẦU 5

CHƯƠNGI 7

CÔNG NGHỆ ĐƯỜNG DÂY THUÊ BAO SỐ BẤT ĐỐI XỨNG ADSL 7 1.1 Sự ra đời của đường dây thuê bao số DSL 7

1.2 Các họ công nghệ xDSL 8

1.3 So sánh các công nghệ xDSL 14

1.4 Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn tín hiệu ADSL trên đôi cáp đồng 16

1.4.1 Suy hao và giới hạn khoảng cách đường truyền 17

1.4.2 Các nhánh tải song song trên đường dây 17

1.4.3 Ảnh hưởng của xuyên nhiễu 18

1.5 Lợi ích của bất đối xứng 19

1.6 Động lực thúc đẩy sự phát triển ADSL 20

1.7 Khả năng và ứng dụng của ADSL 22

1.8 Truyền dẫn ADSL 23

1.9 Các tiêu chuẩn ADSL 26

1.10 Mô hình tham chiếu của hệ thống ADSL 27

CHƯƠNG II 30

ĐIỀU CHẾ VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU TRONG ADSL 30

2.1 Phân chia phổ tần trong ADSL 30

2.2 Điều chế và giải điều chế 32

2.2.1 Lịch sử mã đường dây ADSL 32

2.2.2 Các kỹ thuật điều chế 33

2.3.2 Giải mã Viterbi 44

2.4 Xen dữ liệu 45

2.5 Bộ trộn dữ liệu 47

2.7 Bộ sửa dạng sóng 48

2.8 Kỹ thuật truyền song công 49

2.9 Cấu trúc khung và siêu khung ADSL 51

2.9.1 Cấu trúc siêu khung 52

2.9.2 Cấu trúc khung ADSL 55

2.10 Kỹ thuật nén dữ liệu 57

CHƯƠNG III 60

MÔ HÌNH MẠNG GIẢNG DẠY TRỰC TUYẾN SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ ADSL 60

3.1 Mục đích 61

3.2 Yêu cầu đối với đào tạo từ xa 61

3.3 Mô hình tổng quát hệ thống 62

3.4 Phân tích mô hình 62

3.4.1 Nguyên lý hoạt động 63

3.4.2 Giải pháp kỹ thuật 64

3.4.4 Yêu cầu đối với phòng điều khiển trung tâm 66

3.5 Mô hình các trạm và các thiết bị thành phần 67

3.5.1 Mô hình các trạm thành phần 67

3.5.2 Mô hình trạm trung tâm 69

3.5.3 Trung tâm điều hành 70

3.6 Mô hình mạng giảng dạy trực tuyến 72

3.7 Cài đặt và sử dụng ADSL cho trạm 72

3.7.1 Yêu cầu thiết bị 72

3.7.2 Lắp đặt thiết bị: 73

3.7.3 Tiến trình cài đặt: 73

3.7.4 Modem ADSL Cisco 626 74

3.7.5 Một số thiết bị khác 77

KẾT LUẬN 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

MỘT SỐ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line

ATM: Asynchronous Transfer Mode

ATU-C: ADSL Transmission Unit-Central Office

ATU-R: ADSL Transmission Unit-Remote

CAP: Carrierless Amplitude and Phase

CDSL: Consumer Digital Subscriber Line

CRC: Cyclic Redundancy Check

DMT: Discrete Multi Tone

DSL: Digital Subscriber Line

DSLAM: Digital Subcriber Line Access Multiplexer

FDM: Frequency Division Multiplexing

HDSL: High data rate Digital Subscriber Line

HDTV: High Diffinition Television

ISDN: Integrated Service Digital Network

LAN: Local Area Network

LPF: Low Pass Filter

MMU: Multipoint Managerment Unit

MPEG: Moving Picture Expert Group

NEXT: Near End Crosstalk

NID: Network Interface Device

NSP: Network Service Provider

NTU: Network Transfer Unit

POTS: Plain Old Telephone Service

PSTN: Public Switched Telephone Network

SDSL: Sigle line DSL

SNR: Sigle to Noise Ratio

RADSL: Rate Adaptive DSL

RFI: Radio Frequency Interference.

VDSL: Very high rate Digital Subscriber Line

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, nhu cầu về thông tin đang phát triển như vũbão trên thế giới nói chung cũng như tại Việt Nam nói riêng, đặc biệt là nhucầu về dịch vụ băng rộng Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng,các nhà khai thác và cung cấp dịch vụ viễn thông đã đưa ra nhiều giải phápkhác nhau Mỗi giải pháp đều có ưu điểm và nhược điểm riêng tuỳ thuộc vàotừng điều kiện cụ thể

Trong khi việc cáp quang hoá hoàn toàn mạng viễn thông chưa thựchiện được vì giá thành các thiết bị quang vẫn còn cao thì công nghệ đườngdây thuê bao số (xDSL) là một giải pháp hợp lý Công nghệ đường dây thuêbao số xDSL (Digital Subscriber Line) nói chung và đường dây thuê bao sốbất đối xứng ADSL (Asymmetric DSL) nói riêng là công nghệ truy cập dữliệu băng rộng tốc độ cao, mới đựơc phát triển từ năm 1998 đến nay trên thếgiới; nhằm thoả mãn yêu cầu sử dụng băng rộng của người dùng Từ khi rađời, công nghệ này đã mang lại nhiều lợi ích về kinh tế cho cả nhà khai thác

và khách hàng; đồng thời mở ra nhiều cơ hội để phát triển các dịch vụ dữ liệutốc độ cao như hình ảnh, âm thanh, thương mại điện tử, truyền hình theo yêucầu, hội nghị truyền hình, đào tạo từ xa ; thực sự công nghệ xDSL đã mở ramột viễn cảnh huy hoàng cho lãnh vực viễn thông, truyền thông và Côngnghệ thông tin

Trong xu thế phát triển mạng viễn thông thế hệ mới NGN (NextGeneration Netwotk) ngày nay của thế giới, công nghệ đường dây số xDSLđược ưu tiên phát triển hàng đầu trong mạng truy cập của tất cả các quốc gia,trong đó có Việt Nam ADSL là một lựa chọn khôn ngoan của các nhà khaithác dịch vụ để giải quyết bài toán kinh doanh là cung cấp cho khách hàngmột dịch vụ truy cập băng rộng tốc độ cao vừa giảm thiểu được kinh phí đầu

tư một cách tối thiểu Sử dụng công nghệ ADSL đã mở ra nhiều ứng dụng và

một trong các ứng dụng đó là đào tạo từ xa Đào tạo từ xa là rất cần thiết đốivới tình hình kinh tế xã hội nước ta hiện nay Việc giảng dạy tập trung trongnhà trường thực sự vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu học tập của mọi người Ví

dụ như các đối tượng ở xa không có điều kiện để đến tập trung học tại nơi tậptrung chính của trường Hơn nữa việc đào tạo từ xa hay nói cách khác là giảngdạy trực tuyến này cũng đồng thời mở rộng quy mô đào tạo của nhà trườnghơn, số lượng học sinh sinh viên không bị giới hạn trong quy mô của trường

học Do đó trong đồ án của mình em muốn tìm hiểu: “Ứng dụng công nghệ ADSL xây dựng mạng giảng dạy trực tuyến trong nhà trường”.

ADSL.

1.1 Sự ra đời của đường dây thuê bao số DSL.

Ngày nay do nhu cầu truy cập internet ngày càng tăng cao cũng nhưviệc gia tăng các dịch vụ chất lượng cao như video, hội nghị truyền hình, đàotạo từ xa v.v.cùng với với sự xuất hiện của các chuyển mạch số và các trung

kế đã làm cho các mạch vòng nội hạt tương tự trở nên lỗi thời Sự ra đời củamạng liên kết số đa dịch vụ ISDN (Integrated Services Digital Network) cũngkhông giải quyết được vấn đề về truy cập tốc độ cao Sự phát triển của các hệthống truyền dẫn, chuyển mạch, báo hiệu và khai thác đòi hỏi phải số hoátoàn bộ các mạch vòng nội hạt tương tự trong khi chỉ riêng việc thay đổi cácchuyển mạch nội hạt đã mất rất nhiều chi phí ISDN tập trung vào các dịch vụthoại và chuyển mạch gói tốc độ thấp, đây chính là nhược điểm của ISDN.Mạng ISDN không thích hợp với mạng chuyển mạch gói tốc độ cao và thờigian chiếm giữ lâu mà đó lại chính là đặc tính truy cập Internet Nhìn mộtcách thực tế, cơ sở hạ tầng của thông tin phải được xây dựng với chi phí thấpnhất cho khách hàng và mang lại lợi nhuận lớn nhất cho nhà khai thác Nhưvậy, Công nghệ đường dây thuê bao số xDSL là công nghệ truyền dẫn trêncáp đồng nhằm giải quyết yêu cầu truy cập tốc độ cao của người dùng và nhàcung cấp dịch vụ, thoả mãn các ứng dụng đa truyền thông tốc độ cao(multimedia applications) như truyền hình, hội nghị truyền hình, đào tạo từ

xa, dịch vụ khám chữa bệnh, trò chơi trực tuyến và truy cập internet; với chấtlượng, hiệu quả, tin cậy và đồng thời thoả mãn được tính kinh tế cho ngườidùng và cả nhà cung cấp dịch vụ

xDSL đang thu hút sự chú ý đáng kể từ các phương tiện và các nhàcung cấp dịch vụ bởi vì nó hứa hẹn phân phát các tốc độ dữ liệu băng rộngcao tới các địa điểm riêng lẻ cùng với những sự thay đổi khá nhỏ cơ sở hạtầng vô tuyến hiện hữu Các dịch vụ xDSL được thiết lập theo mô hình điểm-điểm, truy cập mạng công cộng qua dây đồng xuắn kép trên vòng lặp nội giữa

trạm trung tâm của nhà cung cấp dịch vụ và người dùng, hoặc trên các vònglặp nội tạo ra hoặc là mạng nội bộ cơ quan hoặc mạng nội bộ trường học

Một lợi ích khác của công nghệ xDSL là cho phép nhà cung cấp dịch

vụ (Network Service Provider - NSP) và người dùng (User) có thể sử dụngcác công nghệ Frame relay, ATM (Asynchrounous Transfer Mode), côngnghệ IP (các dịch vụ dữ liệu) đồng thời với điện thoại (các dịch vụ voice) trên

cơ sở hạ tầng mạng ngoại vi cáp đồng hiện hữu Việc này đồng nghĩa với sựchia sẻ băng tần sử dụng của đôi dây cáp đồng thuê bao

1.2 Các họ công nghệ xDSL

Công nghệ đường dây thuê bao số DSL cho phép truyền dẫn số tốc độcao trên đường đây điện thoại thông thường, tạo nên một cơ sở thông tin băngrộng rất linh hoạt và đáng tin cậy xDSL bao gồm nhiều kỹ thuật khác nhauđược phân biệt dựa theo tốc độ hoặc chế độ truyền dẫn Các kỹ thuật này làIDSL, ADSL, SDSL, HDSL, RADSL, và VDSL

 IDSL: (ISDN DSL) Ngay từ đầu những năm 80 của thế kỷ XX, ý tưởng

về một đường dây thuê bao số cho phép truy nhập mạng số đa dịch vụthích hợp (ISDN) đã hình thành IDSL đơn giản là thiết bị đầu cuốiISDN được tách ra khỏi hệ thống tổng đài điện thoại IDSL làm việcvới tuyến truyền dẫn tốc độ 160 Kbps tương ứng với lượng tải tin là144Kbps (2B+D) Trong IDSL, một đầu nối tới tổng đài trung tâmbằng một kết cuối đường dây LT (Line Termination), đầu kia nối tớithuê bao bằng thiết bị kết cuối mạng NT (Network Termination) Đểcho phép truyền dẫn song công người ta sử dụng kỹ thuật triệt tiếngvọng IDSL là công nghệ đã được chứng minh trong thực tế Nó là thiết

bị phụ của ISDN Điểm lợi của IDSL là nhà cung cấp dịch vụ có thểgiảm thiểu khoảng thời gian chờ đợi của khách hàng trong kết nối dữliệu đi internet hoặc các server ở xa (Vì đường kết nối dữ liệu được kết

nối riêng rẽ với mạng dữ liệu, không đi chung với thoại vào hệ thốngchuyển mạch) Một lợi điểm khác là IDSL dùng chung hệ thống tínhiệu điều khiển của ISDN, nó cho phép truyền tín hiệu trên đôi cápđồng bằng mạch vòng số Những thiết bị này được thiết kế ở đầu thuêbao nhằm kéo dài hệ thống điện thoại cũ POTS (Plain Old TelephoneService)và các dịch vụ ISDN khi không thể áp dụng các công nghệADSL và SDSL.

 HDSL/HDSL2 (High data rate DSL): Kỹ thuật này đầu tiên phát triển ởBắc Mỹ nhằm thay thế những đường T1 đang tồn tại Khả năng chốngtạp âm và cải thiện được băng tần sử dụng là những ưu điểm của kỹthuật HDSL

+ Trong kỹ thuật HDSL, luồng T1 được truyền trên 2 đôi dây cápđồng Mỗi đôi mang 12 kênh thoại 64Kbps cùng 16Kbps phần đầudùng để đóng khung và kênh thông tin khai thác tạo thành tốc độ truyềndẫn 784Kbps Bằng kỹ thuật này đã giảm được phổ tần và tăng khoảngcách truyền 3.6km với cỡ dây 24AWG và lên đến 4km với cỡ dây46AWG Với khoảng cách truyền dẫn như trên, kỹ thuật HDSL theotiêu chuẩn châu Âu truyền tải luồng E1 (2.048 Mbps) trên 3 đôi dâyđồng, kỹ thuật này đã được chuẩn hoá và đưa vào khai thác

+ Kỹ thuật HDSL sử dụng mã đường truyền 2B1Q và mang tảitrọng T1 hay E1 trên hai mạch vòng thuê bao, mỗi vòng phát và thumột nửa phần tải trọng (768Kbps hay 1.128Kbps) Hoạt động songcông hoàn toàn đạt được nhờ sử dụng kỹ thuật khử tiếng vọng (echocancellation) để tách tín hiệu phát lẫn trong tín hiệu thu Đến đầu thuhai nửa tải trọng này kết hợp lại thành T1 hay E1 ban đầu Kỹ thuậtHDSL đã có nhiều cải tiến đòi hỏi những bộ lặp ở những khoảng cách1.8km và quan trọng hơn là kỹ thuật này đã có sự tiến bộ lớn về quản lýphổ tần số Việc quản lý phổ tần số làm giảm những tín hiệu lẫn vào

nhau giữa những đôi dây trong cùng một cáp hay một bó cáp Nhữngtín hiệu lẫn vào nhau này còn gọi là xuyên âm (crosstalk) bao gồmxuyên âm đầu gần và xuyên âm đầu xa.

+ Kỹ thuật HDSL2 là kỹ thuật HDSL thế hệ 2 HDSL2 cung cấpbăng rộng 1.544Mbps (Tốc độ tiêu chuẩn Mỹ FCC) như hệ thốngHDSL cũ dùng 4 dây Nó giải quyết được một số hạn chế của HDSLthông thường Đó là chỉ sử dụng một đôi dây mà vẫn truyền tải tốc độnhư HDSL thông thường Trong HDSL có thể dùng mã đường truyền2B1Q hoặc sử dụng phương pháp điều chế biên độ và pha không sửdụng sóng mang CAP (Carrierless Aplitude and Phase modulation) chođiều chế tín hiệu đồng thời sử dụng kỹ thuật ghép kênh theo tần số hoặc

kỹ thuật xoá tiếng vọng để phân bố băng tần hoạt động trên mạch vòngthuê bao cáp đồng Tuy nhiên nhà cung cấp thiết bị vẫn nghiêng vềphương pháp sử dụng CAP kết hợp với kỹ thuật xoá tiếng vọng đểgiảm thiểu băng tần hoạt động của HDSL2 trong khoảng từ 0-230kHz.Nhờ đó, phạm vi phục vụ của kỹ thuật này có thể lên đến 3.6Km

+ Các ứng dụng chính của kỹ thuật HDSL là: Truy cập Internet tốc

độ cao, sử dụng cho những mạng riêng, mở rộng trung tâm PBX(Private Branch Exchange) tới những vị trí khác, mở rộng mạng LAN(Local Area Network) và kết nối đến các vòng ring quang, sử dụng chovideo hội nghị và giáo dục từ xa

 SDSL (Sigle Line DSL): Kỹ thuật SDSL truyền tin theo phương thứcđối xứng, về nguyên tắc nó hoàn toàn giống như kỹ thuật HDSL nhưng

hệ thống SDSL chỉ sử dụng một đôi dây (784Kbps) để truyền nhữngdịch vụ tốc độ cao từ nhà cung cấp dịch vụ tới khách hàng Việc sửdụng một đôi dây làm giảm thiết bị trong hệ thống và chi phí đườngdây thuê riêng Kỹ thuật SDSL cho phép ghép kênh thoại và số liệu trêncùng một đường và cho phép người sử dụng truy cập những trang web,

tải những tệp dữ liệu và thoại cùng một thời điểm Tuỳ theo yêu cầucủa khách hàng mà SDSL cho phép những nhà cung cấp dịch vụ cungcấp những dịch vụ tốc độ cao dựa trên 3 tham số cơ bản: tốc độ dịch

vụ, chi phí và khoảng cách truyền Tiêu chuẩn G.sdsl là tiêu chuẩn mớithay thế SDSL với nhiều tốc độ, được cung cấp với độ rộng băng đốixứng từ 192Kbps tới 2.3Mbps, mạch vòng thuê bao dài hơn khoảng30% so với SDSL, đồng thời cải thiện được phổ tần so với các hệ thốngDSL khác

 ADSL (Asymmetric DSL): Công nghệ DSL không đối xứng được pháttriển từ đầu những năm 90 khi xuất hiện các nhu cầu truy cập Internettốc độ cao, các dịch vụ trực tuyến, video theo yêu cầu ADSL cungcấp tốc độ truyền dẫn không đối xứng lên tới 8Mbps luồng xuống (từtổng đài trung tâm tới khách hàng) và 16-640Kbps luồng lên (từ phíakhách hàng tới tổng đài) nhưng khoảng cách truyền dẫn giảm đi Một

ưu điểm nổi bật của ADSL là cho phép khách hàng sử dụng đồng thờimột đường dây thoại cho cả hai dịch vụ: thoại và số liệu vì ADSLtruyền ở miền tần số cao (4400Hz đến 1MHz) nên không ảnh hưởngđến tín hiệu thoại Các bộ lọc được đặt ở hai đầu mạch vòng để tách tínhiệu thoại và số liệu theo mỗi hướng Một dạng ADSL mới gọi làADSL “lite” hay ADSL không sử dụng bộ lọc đã xuất hiện từ đầu năm

1998 chủ yếu cho ứng dụng truy cập Internet tốc độ cao Kỹ thuật nàykhông đòi hỏi bộ lọc phía thuê bao nên giá thành thiết bị và chi phí lắpđặt giảm đi tuy nhiên tốc độ luồng xuống chỉ còn 1.5Mbps

 RADSL (Rate Adaptive DSL): Đường dây thuê bao số tốc độ điềuchỉnh là thuật ngữ áp dụng cho hệ thống ADSL có khả năng xác địnhdung lượng truyền của mỗi mạch vòng một cách tự động và sau đó hoạtđộng ở tốc độ cao nhất phù hợp với mạch vòng đó Tiêu chuẩn ANSIT1.413 cung cấp khả năng hoạt động tốc độ điều chỉnh Việc điều chỉnh

tốc độ được thực hiện khi thiết lập đường dây, với giới hạn chất lượngtín hiệu thích hợp để đảm bảo rằng tốc độ đường dây thiết lập có thểduy trì trong những thay đổi danh định trên đặc tính truyền của đườngdây Do đó RADSL sẽ tự động cung cấp tốc độ bit lớn hơn trên mạchvòng có đặc tính truyền dẫn tốt hơn (suy hao ít hơn, nhiễu ít hơn).RADSL hỗ trợ tốc độ thu tối đa trong phạm vi từ 7 đến 10 Mbps và tốc

độ phát tối đa trong phạm vi từ 512Kbps đến 900Kbps RADSL mượnkhái niệm tốc độ điều chỉnh từ modem trong băng thoại RADSL có lợiích của một phiên bản thiết bị có thể đảm bảo tốc độ truyền dẫn caonhất có thể cho mỗi mạch vòng và cũng cho phép hoạt động trên nhữngmạch vòng dài ở tốc độ thấp hơn

 CDSL (Consumer DSL): được phát triển để khắc phục một số nhượcđiểm của hệ thống ADSL CDSL còn được gọi là ADSL.Lite hayG.Lite CDSL bỏ qua các yêu cầu về cài đặt các bộ chia tách (splitter)trong nhà hay trong công sở Tuy nhiên, điều đó cũng dẫn tới là tốc độlớn nhất cho đường xuống là 1.5Mbps và đường lên là 512Kbps MạngCDSL cơ bản thì khá giống với mạng ADSL chính thống Cái khácnhau cơ bản là ở phía thiết bị đầu cuối nối với mạng điện thoại Hệthống CDSL không yêu cầu một bộ chia tách cho gia đình và công sở.Thay vì đó, người sử dụng đầu cuối có thể cài các bộ lọc siêu nhỏ giữađiện thoại và đường dây điện thoại Các bộ lọc siêu nhỏ này sẽ khoákhông cho các tín hiệu dữ liệu tốc độ cao gây nhiễu cho các máy điệnthoại Có nhiều cách lắp đặt G.Lite, nhưng tốt hơn là dùng các vi lọctần số, loại thụ động để khoá các tín hiệu tần số cao Các bộ vi lọc đượclắp ở đầu vào của các máy điện thoại phía thuê bao

 VDSL (Very high speed DSL): Công nghệ DSL tốc độ dữ liệu rất cao

là công nghệ phù hợp cho kiến trúc mạng truy cập sử dụng cáp quangtới cụm dân cư Đây là biến thể mới nhất của DSL VDSL vẫn đang

được phát triển và chưa thiết lập được khả năng cuối cùng của nó,nhưng tiêu chuẩn băng thông dòng xuống được đề nghị là 52Mbpstrong chiều dài 300m, tốc độ luồng lên trong chế độ không đối xứng là1.5-2.3Mbps Trong VDSL, cả kênh số liệu đều hoạt động ở tần số sửdụng cho thoại và ISDN nên cho phép cung cấp các dịch vụ VDSL bêncạnh các dịch vụ đang tồn tại Kỹ thuật VDSL cho phép sử dụng ở cảchế độ không đối xứng hoặc đối xứng Độ rộng đối xứng mỗi chiềutheo tiêu chuẩn của VDSL là 26Mbps Độ rộng băng này làm mạchvòng thuê bao ngắn hơn, lớn nhất là 1000 feed Để khắc phục vấn đềnày, người ta phát triển VDSL (hơi khác một tí so với các đường dây sốDSL truyền thống), đồng thời di chuyển các bộ truy cập đường dây sốDSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) ra xa tổng đài,lắp đặt nó ngay tại các khu dân cư Các bộ DSLAM ở xa được nối vềtrung tâm viễn thông CO (Central Office) bằng truyền dẫn quang.VDSL sẽ tạo nhiều cơ hội cho các nhà cung cấp dịch vụ cung cấp cácdịch vụ đường đây số thế hệ mới với truyền hình là ứng dụng chính Ởtốc độ 52Mbps, một đường dây VDSL có thể cung cấp cho khách hàngnhiều kênh video MPEG-2 (hay MPEG-4)chất lượng tốt và một hoặcvài kênh tivi chất lượng cao HDTV (High Difinition Television) Hiệnnay cũng đã có một số nhà cung cấp dịch vụ đã bắt đầu triển khai thửnghiệm hệ thống VDSL cung cấp các dịch vụ này với đầu cuối thiết bịVDSL tại nhà giống như bộ điều hợp set top box, với một ethernet haycác giao tiếp số liệu khác cho kết nối đồng thời tới máy tính Do đặcđiểm của kỹ thuật VDSL như trên mà công nghệ này được ứng dụngtrong truy cập dịch vụ băng thông rộng như dịch vụ Internet tốc độ cao,các chương trình Video theo yêu cầu.

1 đôi

RADSL 7-10 Mbps luồng xuống

Trong các kỹ thuật xDSL thì HDSL có cấu trúc đơn giản hơn cả HDSLchỉ là đường truyền điểm nối điểm đơn thuần, không ghép thêm kênh thuêbao thoại như ADSL và VDSL Như vậy, băng tần mà HDSL sử dụng cũngnhỏ hơn và đơn giản hơn so với các loại khác Thông thường chỉ sử dụng trênhai đôi dây và tốc độ T1 hoặc 3 đôi dây với tốc độ E1, mã đường truyền là2B1Q thì băng tần của HDSL trong khoảng 0-392 kHz Trường hợp sử dụng

mã CAP băng tần này rút xuống chỉ còn 239 kHz Trong khi đó ở ADSL băngtần sử dụng phải chia làm 3 phần

ADSL không sử dụng phương pháp khử tiếng vọng thì sẽ phải chiathành các băng tần:0-4 kHz cho kênh thoại; 25-200 kHz cho đường truyền vềphía tổng đài; lớn hơn 200 kHz cho đường truyền về phía thuê bao Còn đốivới ADSL sử dụng phương pháp khử tiếng vọng thì băng tần đường truyền tớitổng đài và tới thuê bao sẽ chung nhau

Đối với VDSL băng tần được chia thành các dải tần: 0-4 kHz dành chokênh thoại; 40-80 kHz dùng cho ISDN; 300-700 kHz cho đường truyền vềphía tổng đài; lớn hơn 1000 kHz cho đường truyền tới thuê bao

Cũng chính nhờ sự phân bố băng tần như vậy mà các kỹ thuật ADSL vàVDSL còn có thể cung cấp một kênh thoại độc lập cho khách hàng Việc cungcấp kênh thoại như trên không đơn giản chỉ là một bộ lọc, chia tần số mà cònphải sử dụng các bộ xen, ghép kênh cực kỳ phức tạp Như vậy, với kênh thoạinày khách hàng vẫn có thể tận dụng để sử dụng một modem tốc độ thấp mộtcách bình thường Đồng thời khi cung cấp kênh thoại bằng cách này việc tậndụng các đường thuê bao điện thoại từ trước đến nay có ý nghĩa cao hơnnhiều

Việc tận dụng băng tần của cáp đồng cho việc tăng dung lượng đườngtruyền cũng gặp một số cản trở như suy hao, xuyên âm

Như chúng ta đã biết ở cáp đồng tín hiệu có tần số càng cao thì suy haocàng lớn Để khắc phục nhược điểm này chỉ có cách giảm điện trở của cáp tuy

nhiên việc này có thể đồng nghĩa với việc tăng tiết diện của cáp Nhưng bánkính cáp thì không thể tăng quá cao do hiệu quả về mặt kinh tế Do đó chúng

ta phải chấp nhận việc sử dụng kỹ thuật xDSL sẽ có giới hạn về mặt khoảngcách Chính khả năng về khoảng cách truyền dẫn cũng đánh giá phần nào choviệc lựa chọn kỹ thuật nào cho phù hợp với điều kiện thực tế Đồng thời các

kỹ thuật xDSL đều truyền các tín hiệu số nhiều mức, như vậy sẽ giảm đi mộtlượng đáng kể các tần số cao phải sử dụng cho việc điều chế tín hiệu

Trong các cấu trúc mạng truy nhập sử dụng kỹ thuật xDSL chỉ cóHDSL thông thường phải sử dụng hơn một đôi dây cáp đồng nên gây nhiềukhó khăn trong việc lắp đặt và sử dụng hơn so với các kỹ thuật xDSL khác.Đây chính là nhược điểm lớn nhất củ HDSL so với các kỹ thuật xDSL khác.Tuy nhiên, HDSL lại có khả năng truyền dẫn hoàn toàn đối xứng, tính chấtnày chỉ có trong SDSL và một phần trong VDSL Chính vì tính chất này nênHDSL có thể sử dụng trong các dịch vụ yêu cầu cả hai hướng truyền có dunglượng như các đường truyền giữa máy tính chủ và mạng điện thoại, giữa cácmạng LAN hoặc WAN (Wide Area Network) với nhau hay làm trung kế chocác tổng đài Ngược lại các kỹ thuật như ADSL và VDSL chỉ sử dụng trênmột đôi dây nhưng lại truyền không đối xứng nên sử dụng nhiều trong cácdịch vụ thiên về truy nhập một chiều như Internet, Video theo yêu cầu, hộinghị truyền hình v.v

1.4 Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn tín hiệu ADSL trên đôi cáp đồng

Tính chất truyền dẫn trên cáp đồng có 3 vấn đề cần quan tâm:

1/ Suy hao công suất tín hiệu truyền trên đường dây

2/ Gia bội các nhánh tải song song (bridged taps)

3/ Xuyên âm, bao gồm xuyên âm đầu gần, xuyên âm đầu xa

1.4.1 Suy hao và giới hạn khoảng cách đường truyền

Khi xe chạy nhanh với khoảng cách lớn phải tiêu tốn nhiều nhiên liệu

và phải được nạp nhiên liệu lại nhiều lần Sự truyền tín hiệu trên đường dâycũng vậy Ở tần số cao, để đáp ứng dịch vụ tốc độ cao thì kết quả là khoảngcách truyền bị giới hạn, vì tần số cao thì suy hao nhiều hơn ở tần số thấp Cómột phương án để suy hao nhỏ nhất là dùng dây kim loại có trở kháng nhỏ, cỡdây lớn để điện trở dây nhỏ, nhưng sẽ tốn kém rất nhiều kinh phí

Như vậy để khắc phục vấn đề này tức là không cần phải dùng đến dâykim loại đắt tiền với trở kháng thấp mà vẫn có thể truyền được tín hiệu vớisuy hao thấp, người ta đã đưa ra một giải pháp là sử dụng kỹ thuật điều chếtín hiệu với suy hao thấp Vào đầu những năm 1980, người ta chú trọng đếnviệc phát triển dịch vụ ISDN tốc độ 160Kbps (2B+D) với khoảng cách lớnnhất là 5.5km cho cỡ dây 26AWG Năm 1988 với tiến bộ trong công nghệ xử

lý tín hiệu, mã đường dây AMI được dùng, người ta gởi 2 bit cho mỗi chu kỳsóng mang Mã đường dây này gọi là 2B1Q Giải tần số được dùng từ 0Hzđến 80kHz Mã đường dây này được sử dụng trong kỹ thuật HDSL vào nhữngnăm 1990 Song song với việc phát triển kỹ thuật 2B1Q, hãng Paradyne cũngnghiên cứu phát triển HDSL với bộ thu phát dùng mã đường dây điều biên –pha không sóng mang CAP Giống như 2B1Q, kỹ thuật mã đường dây CAPcho phép gia bội từ 2 đến 9 bit cho mỗi sóng mang Điều này có nghĩa là phổtần cần dùng được giảm xuống so với 2B1Q Kết quả là mã 2B1Q được chấpnhận cho dịch vụ ISDN với hiệu quả lợi ích của CAP mang lại Hai mã đườngdây này được chấp nhận bởi ANSI và ETSI cho HDSL

1.4.2 Các nhánh tải song song trên đường dây

Các nhánh tải song song trên đường dây thuê bao làm mất vùng baoquanh đỉnh tần số ở ¼ bước sóng theo chiều dài thuê bao Bước sóng và tần

số có quan hệ đảo ngược (f = 1/) Các nhánh tải ngắn có tác động lớn nhấtđến các dịch vụ băng rộng Trong khi đó các nhánh tải song song dài tác độnglớn đến các dịch vụ băng hẹp Hầu hết các mạch vòng đều có ít nhất một

nhánh tải song song và sự chồng chất của nhiều nhánh tải sẽ có ảnh hưởngtích luỹ Việc đi dây điện thoại trong nhà cũng tạo ra nhiều nhánh tải songsong.

1.4.3 Ảnh hưởng của xuyên nhiễu

Năng lượng điện truyền trên đôi cáp đồng sẽ gây ra sự phát xạ điện từtrường qua các dây cáp cận kề khác trong sợi cáp Gọi là sự xuyên nhiễu

Các đôi cáp điện thoại được bó thành nhóm Các đôi cáp trong cùngnhóm có sự truyền nhận thông tin với cùng tần số tạo ra sự xuyên âm

Có 2 loại xuyên âm: Xuyên âm đầu gần và xuyên âm dầu xa

Xuyên âm là yếu tố chi phối mạnh đến hiệu suất hệ thống Hiệu suấtcủa hệ thống ADSL bị ảnh hường lớn bởi xuyên âm

Việc thu phát cùng phổ tần số trong cùng mạch vòng thuê bao cũng tạo

ra nhiễu giao thoa sóng Nhiễu giao thoa khác xuyên âm vì sự vi phạm dạngsóng phát có thể được biết từ đầu thu và có thể được loại trừ từ suy hao tínhiệu thu Loại trừ ảnh hưởng sóng phát của bộ phát gọi là triệt tiếng dội

Nếu suy hao và xuyên âm không có ý nghĩa thì việc tái tạo lại tín hiệuban đầu có thể thực hiện được Tuy nhiên, khi ảnh hưởng của bản chất hiệntượng này trở nên có ý nghĩa, sự tái tạo tín hiệu sẽ bị lỗi ở đầu xa và lỗi bitxảy ra

Hệ thống ADSL có thể dùng hai phổ tần khác nhau cho thu phát tínhiệu Việc tiến hành phân chia phổ tần gọi là sự ghép kênh phân tần FDM(Frequency Division Multiplexing) Sự thuận lợi của hệ thống FDM hơn các

hệ thống triệt tiếng dội vì xuyên âm đầu gần đã bị loại ra vì phổ tần thu khôngtrùng phổ tần phát của các mạch lân cận

Xuyên âm đầu xa có thể xảy ra nhưng tín hiệu xuyên âm đầu xa bị suyhao đáng kể Vì vậy, hệ thống FDM có hiệu suất tốt hơn hệ thống triệt tiếngdội

Tuy nhiên, vì có sự phân chia phổ tần thu phát nên hệ thống FDM sẽ sửdụng băng thông lớn hơn hệ thống triệt tiếng dội, đồng thời có sự chồng lấpgiữa hai phổ tần trong cùng mạch làm giảm chiều dài vòng thuê bao Vàitrường hợp sự suy hao là nhân tố có ý nghĩa nhất, các trường hợp khác thìxuyên âm lại có ý nghĩa nhất đến tính hiệu quả của hệ thống Vì vậy cần tối

ưu thực hiện các thay đổi của môi trường Trong sự mong muốn ngăn chặnxuyên âm hệ thống được giới hạn, xuyên âm đầu gần thấp thì hệ thống triệttiếng dội có hiệu quả hơn

Để quản lý nguồn gây ra xuyên âm, trước tiên cần nghiên cứu dịch vụ

đó có gây ra xuyên âm trong bó cáp đó hay không Điển hình là các dịch vụtruyền dẫn T1/E1 sẽ gây ra xuyên âm cho các đôi cáp đang dùng thiết bị DSLtrong cùng sợi cáp, làm hạn chế mạch vòng thuê bao DSL Chính vì vậykhông nên dùng chung sợi cáp cho cả hai dịch vụ T1/E1 với DSL

1.5 Lợi ích của bất đối xứng

Mạch vòng thuê bao vươn tới giá trị cực đại nhờ kết quả của sự biếnđổi mã đường dây cộng với việc mở rộng xem xét các tính chất của mạng cápthuê bao Sự nghiên cứu này cho thấy chúng ta có thể truyền một tín hiệu vớikhoảng cách lớn từ các trung tâm viễn thông (CO) tới nhà thuê bao (Remoteterminal) vẫn thu được tín hiệu tốt Tuy vậy, ảnh hưởng của xuyên âm cápđồng phía tổng đài nhiều hơn phía thuê bao, hiện tượng này xảy ra ở hầu hếtcác đôi cáp, mỗi đôi cáp là một phần tử gây xuyên nhiễu và được kết hợp lạimạnh hơn từ nhiều bó cáp lớn đi vào tổng đài (CO) Ngược lại, chúng ta thấymạch vòng từ tổng đài tới người dùng, mạng cáp thuê bao tiến dần đến cácnhánh cáp ngọn với dung lượng nhỏ và kết thúc sự kết nối, cho nên xuyênnhiễu gây ra bởi các bộ phát tại đầu cuối thuê bao được giảm thiểu

Một phương pháp khác để mang lại các lợi điểm của mạng điện thoại làdùng tần số thấp hơn để phát theo hướng tới tổng đài (CO) Tần số thấp ít suy

hao hơn tần số cao Sự sắp đặt này đảm bảo tín hiệu thu ở đầu tổng đài tốthơn.

Tóm lại, chúng ta có thể tin tưởng rằng khi phát một tín hiệu với tốc độcao hơn từ tổng đài hướng tới thuê bao và phát với tín hiệu có tốc độ thấp hơnhướng từ thuê bao tới tổng đài Công nghệ này gọi là công nghệ truyền đẫnbất đối xứng Đường dây này gọi là đường dây thuê bao số bất đối xứngADSL

Đường dây thuê bao số không đối xứng ADSL là kỹ thuật truyền dẫnmạch vòng nội hạt có khả năng:

+ Tốc độ bit thu lên đến 8Mbps

+ Tốc độ bit phát lên đến 1.5Mbps

+ Dịch vụ điện thoại phổ thông (POTS, thoại tương tự )

Thuật ngữ không đối xứng xuất phát từ đặc điểm truyền dẫn của ADSL

đó là tốc độ bit truyền về phía khách hàng lớn hơn nhiều lần truyền từ kháchhàng đi Thoại tương tự được truyền ở tần số trong băng cơ sở kết hợp vớitruyền dữ liệu thông băng qua bộ lọc thông thấp (LPF- Low Pass Filter) màthông thường gọi là bộ tách Ngoài bộ tách, ADSL bao gồm một đơn vịtruyền dẫn ADSL đầu xa (ATU-R – ADSL Transmission Unit-Remote)

1.6 Động lực thúc đẩy sự phát triển ADSL

Khái niệm ADSL là một kỹ thuật làm thay đổi hoàn toàn năng lực củađường thuê bao điện thoại truyền thống Kỹ thuật này cho phép truyền đồngthời tín hiệu thoại và nhiều dịch vụ tốc độ cao khác (truyền số liệu, thông tin)với chất lượng tốt trên một đôi dây đồng Điều này đem lại lợi ích rất lớn chocác nhà khai thác và cả khu vực thuê bao dân cư lẫn thuê bao công sở

Sau đây chúng ta cùng xem xét những yếu tố thúc đẩy việc triển khairộng rãi kỹ thuật ADSL trên thế giới

1 ADSL cho phép tận dụng các đôi cáp đồng thuê bao cho truy nhậpInternet từ xa với tốc độ cao qua mạng kết hợp dịch vụ Về cơ bản,

ADSL là giải pháp trung gian cung cấp các dịch vụ băng rộng trênmạng viễn thông hiện nay.

2 ADSL có khả năng đáp ứng cho các ứng dụng mới đòi hỏi thời gianthực, đa phương tiện và dịch vụ video băng rộng chất lượng cao.Những ứng dụng này bao gồm: hội nghị truyền hình, đào tạo từ xa

và dịch vụ video theo yêu cầu

3 Hiện nay, nghành công nghiệp đang nghiêng mạnh theo hướng pháttriển dựa trên các tiêu chuẩn Điều này tạo ra sự liên kết hoạt độnggiữa các công ty và nhanh chóng hình thành một thị trường đồngnhất Đây chính là môi trường đảm bảo cho sự tồn tại của ADSL

4 ADSL mang lại cho nhà khai thác khả năng mềm dẻo trong việccung cấp băng tần dịch vụ (tốc độ cố định hoặc lựa chọn tốc độthích hợp) hoặc chất lượng dịch vụ tốt nhất như modem tương tự

 Nhanh hơn gấp 300 lần modem 24.4Kbps

 Nhanh hơn trên 100 lần modem 56Kbps

 Nhanh hơn 70 lần ISDN tốc độ 128Kbps

5 ADSL là một giải pháp mang lại lợi ích cho nhà cung cấp dịch vụnhờ vào việc tận dụng cơ sở hạ tầng hiện có Nhà khai thác chỉ phảibảo dưỡng một đôi dây thuê bao của dịch vụ điện thoại truyền thống

để cung cấp dịch vụ truyền số liệu và thoại

6 ADSL cũng cho phép nhà khai thác cung cấp các kênh đảm bảoriêng giữa khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ

 Khách hàng làm chủ đường truyền dữ liệu của mình, điều nàykhác với dịch vụ modem thoại bị chia đường truyền cho các dịch

vụ khác

 Tốc độ đường truyền không bị ảnh hưởng bởi các người sử dụngkhác do mỗi khách hàng sở hữu một đường truyền Với dịch vụ

qua modem thông thường tốc độ bị giảm xuống đáng kể khi cóthêm người sử dụng.

7 ADSL luôn ở chế độ “chờ” và sẵn sàng truyền tin bất cứ khi nàokhách hàng cần ADSL luôn được kết nối sẵn như một đường dâyđiện thuê bao điện thoại thông thường hoạt động do đó sẽ khôngphải bỏ phí thời gian cho việc quay số và đợi kết nối nhiều lần trongngày

8 Tất cả các nhà cung cấp dịch vụ lớn đều đã tiến hành thử nghiệm và

đã chứng minh được tính hấp dẫn của ADSL Hiện nay, ADSL đãđược đưa vào khai thác trên toàn thế giới và kết quả vượt ngoàimong đợi trong năm 1998 và 1999 Về khía cạnh thị trường, hầu hếtcác nhà cung cấp thiết bị đang thương mại hoá thế hệ sản phẩm thứ

2 và thứ 3 với độ hoàn thiện cao hơn và giá thành thấp hơn

9 ADSL sẽ trở thành kỹ thuật của những thập kỷ tới do mạng xâydựng trên nền ADSL rất phù hợp cho việc tải lưu lượng ATM

10.ADSL là cầu nối thông tin tới thế kỷ sau mà không cần thay cơ sở

hạ tầng mới, không cần thêm các chi phí ngoài luồng và không phảitái đầu tư

1.7 Khả năng và ứng dụng của ADSL

Ban đầu ADSL được nghiên cứu ở tốc độ 1.5Mbps thu và 16kbps phátcho ứng dụng MPEG-1 quay số video Đây được gọi là ADSL1 Tuy vậycàng về sau, một số ứng dụng yêu cầu tốc độ cao hơn, bên cạnh đó kỹ thuậttruyền dẫn phát triển cho phép truyền tốc độ cao 3Mbps thu và 16kbps phátcho phép hai dòng MPEG-1 đồng thời Đây có thể coi là ADSL2 VớiADSL3, 6Mbps thu và ít nhất 64kbps phát hỗ trợ MPEG-2 Tuy nhiên cáckhái niệm ADSL1, ADSL2, ADSL3 đã không còn được sử dụng khi tiêuchuẩn ANSI T1.413 được thông qua Ở đây đề cập một khái niệm mới đó là:đường dây thuê bao số tốc độ điều chỉnh

Đường dây thuê bao số tốc độ điều chỉnh (RADSL) là thuật ngữ ápdụng cho hệ thống ADSL có khả năng xác định dung lượng truyền của mỗimạch vòng một cách tự động và sau đó hoạt động ở tốc độ cao nhất phù hợpvới mạch vòng đó Tiêu chuẩn ANSI T1.413 cung cấp khả năng hoạt động tốc

độ điều chỉnh Điều chỉnh tốc độ thực hiện khi thiết lập đường dây, với giahạn chất lượng tín hiệu thích hợp để đảm bảo rằng tốc độ đường dây thiết lập

có thể duy trì trong những thay đổi danh định trên đặc tính truyền của đườngdây Do đó RADSL sẽ tự động cung cấp tốc độ bit lớn hơn trên mạch vòng cóđặc tính truyền dẫn tốt hơn (suy hao ít hơn, nhiễu ít hơn) RADSL hỗ trợ tốc

độ thu tối đa trong phạm vi từ 7 đến 10Mbps và tốc độ phát tối đa trong phạm

vi từ 512kbps đến 900 kbps Trên những mạch vòng dài trên 5.5km, RADSL

có thể hoạt động ở tốc độ thu thấp nhất khoảng 512kbps và 128kbps phát

1.8 Truyền dẫn ADSL

Truyền dẫn hai hướng tốc độ nhiều Mbps không dùng trên phần lớn cácdây điện thoại do hiệu ứng kết hợp của suy giảm mạch vòng và xuyên âm.Trên hình vẽ cho thấy năng lượng tín hiệu nhận được giảm đi tương ứng vớitần số và nhiễu xuyên âm nhận được ở những tần số mà nhiễu xuyên âm lấn

át tín hiệu nhận

Hình 1.1:Truyền dẫn hai hướng bị giới hạn ở tần số thấp

Tần số

Mức tín hiệu nhận được

Mức nhiễu xuyên

âm nhận được

Giới hạn cho truyền dẫn hai hướng Mức tín

hiệu

ADSL thực hiện truyền dẫn hai hướng tại những nơi có thể: dưới tần sốcắt hai hướng Tần số cao không thích hợp cho truyền dẫn hai hướng được sửdụng cho truyền dẫn một hướng Điều này cho phép tốc độ thu vượt xa tốc độ

có thể ở truyền dẫn hai hướng Nhiều hệ thống ADSL sử dụng kỹ thuật truyềndẫn ghép kênh theo tần số, kỹ thuật này đặt truyền dẫn phát ở dải tần số táchkhỏi dải tần thu để tránh tự xuyên âm Dải tần bảo vệ là cần thiết giúp cho các

bộ lọc ngăn tạp âm POTS can nhiễu vào truyền dẫn số

Hình 1.2: ADSL phân chia theo tần sốMột số hệ thống ADSL sử dụng kỹ thuật triệt tiếng vọng, tức là dải tầnphát nằm trong dải tần thu như chỉ ra trên hình Bằng cách chồng lấn dải tầntổng băng tần truyền có thể giảm Tuy nhiên, ECHO khó tránh được tự xuyên

âm và khi thực hiện cần có xử lý số phức tạp hơn

Do không có tự xuyên âm đầu cuối CO, nên ghép kênh phân chia theotần số FDM ADSL làm việc theo hướng phát tốt hơn nhiều so với triệt tiếng

vọng ECHO ADSL Tuy vậy giải thông thu của ADSL cho phép làm việctheo hướng thu đối với các mạch vòng là khá ngắn.

Hình 1.3 : Truyền dẫn triệt tiếng vọng ADSL

ADSL đã khắc phục được hạn chế tự xuyên âm đầu gần vẫn thường có

ở trong các DSL đối xứng bằng cách giảm nguồn NEXT (Near EndCrosstalk) Đó chính là việc giảm tốc độ bit phát, kênh phát có thể đặt vị trí đểxuyên âm vào truyền dẫn thu là ít nhất Đối với ADSL, sự thu nhận của kênhphát được xếp đặt dễ dàng hơn bằng cách đặt nó ở tần số thấp hơn, nơi mà suyhao mạch vòng là thấp và nhiễu xuyên âm cũng thấp hơn

Với khả năng điều chế và sắp đặt tần số của tín hiệu phát được tự làmthích ứng để đạt được mức hoạt động tối ưu nhất từ các đặc tính liên quan tớiđường dây thuê bao sử dụng để giảm hiệu ứng nhiễu băng tần rộng trạng thái

ổn định Các bộ cân bằng có khả năng thích nghi chống lại nhiễu băng hẹp ví

dụ như nhiễu tần số phát thanh (RFI- Radio Frequency Interference) Mã điềukhiển lỗi và xáo trộn ngăn chặn nhiễu xung Xáo trộn chống lại lỗi xuất hiệnđột ngột bằng cách thay đổi các khối dữ liệu vì thế mà sự xuất hiện đột ngộtlỗi kéo dài dẫn đến có một số ít lỗi trong khối dữ liệu (có thể sửa được) thay

Mức truyền

Tần số

Băng POTS

Băng bảo vệ

Băng phát tốc độ thấp

Băng phát tốc độ cao

vì một lượng lớn lỗi xảy ra trong một khối (không thể sửa được) Với độ sâuxáo trộn 20ms sẽ chống lại nhiễu đột biến có khoảng thời gian là 500s Tuynhiên mức xáo trộn này gây ra trễ truyền bổ sung mà có thể làm chậm lạibăng thông của thủ tục ví dụ như TCP/IP yêu cầu phải có các gói tin tức phúcđáp trước khi dữ liệu tiếp theo được truyền.

ADSL có thể truyền đồng thới tín hiệu thoại truyền thống (POTS) và

dữ liệu băng rộng, đối với cấu hình ADSL chuẩn, ADSL kết thúc ở thiết bịgiao diện mạng (NID- Network Interface Device), nơi bộ lọc thông thấp (bộtách) tín hiệu trong băng thoại nối tới điện thoại và tín hiệu băng rộng nối tớimodem ADSL Cấu hình ADSL thông thường có thể có bộ tách hoặc không

có bộ tách

1.9 Các tiêu chuẩn ADSL

Trong năm 1992 và đầu năm 1993, nhóm làm việc ANSI T1E1.4hướng đến sự lựa chọn một mã đường dây đơn cho tiêu chuẩn ADSL VideoDial Tone Nhóm làm việc trên tập trung vào sự sắp đặt các tuỳ chọn của dịch

vụ video từ tiền ghi thu (single Pre-recorded), tiền nén (Pre-compressied) củatín hiệu MPEG-1 tới một hệ thống có thể đáp ứng tới đồng thời 4 tín hiệuvideo, đó chính là tín hiệu video MPEG-2 thời gian thực; được chạy với tốc

độ 6Mbps Sau đó sự tập trung hướng đến giải quyết vấn đề mở rộng khoảngcách mạch vòng thuê bao ở các tốc độ truyền đã xác định với tín hiệu video.Hiển nhiên bit đồng bộ được thêm vào tín hiệu video để tránh sự giảm cấpchất lượng hình ảnh

Mặc dù các nhóm đại diện các mã đường dây tuyên bố hiệu quả về mặt

lý thuyết của các công nghệ là như nhau, nhưng DMT (Discrete Multi Tone)

là mã đường dây đầu tiên đã trình diễn thực tế được dịch vụ với tốc độ 6Mbps

và nó được chọn như là một tiêu chuẩn ADSL chính thức cho dịch vụ VideoDial Tone

Trong khi DMT đã được chọn là tiêu chuẩn chính thức thì các hệ thốngCAP đã được dùng trên toàn thế giới để triển khai ADSL, thử nghiệm VideoDial Tone và khai thác thương mại Ảnh hưởng của sự thiết lập CAP là một

sự tranh giành thực tế về tiêu chuẩn ADSL với DMT Suốt thời gian này, tại

Mỹ sự đe doạ nền công nghiệp tivi cáp và tivi vệ tinh làm ảnh hướng đến việcphát triển Video Dial Tone; Trên thế giới, việc áp dụng Video dial tone tạmthời lắng xuống Ở nhiều thị trường, các nhà khai thác gặp khó khăn về chiphí trong việc điều chỉnh mối quan hệ với khả năng mạnh mẽ của tivi cáp vàtivi vệ tinh Kết quả là video dial tone đã không phát triển mạnh ở Bắc Mỹ

Tiêu chuẩn cuối cùng cho ADSL- đã chấp nhận bởi ITU với G.992 vàANSI với T1.413 Issue 2; là hệ thống DMT căn bản và là cơ sở cho hầu hếtcác ADSL mới đang triển khai ngày nay Tuy nhiên, hiện nay vẫn còn vài nhàcung cấp tiếp tục triển khai các hệ thống CAP cho mạng lưới của họ

1.10 Mô hình tham chiếu của hệ thống ADSL

ATU-C

Spliter C

HPF

LPF

Spliter R

HPF

LPF

Thết bị thoại hoặc modem tương tự Mạch vòng

SM

SM

T-SM Mạng

- Mạng phân bổ dữ liệu phía nhà thuê bao là hệ thống kết nối ATU-R tớicác modul dịch vụ Cấu hình kết nối có thể là điểm nối điểm hoặc điểm nối

đa điểm, có thể là một đường dây nối hoặc một mạng tích cực

- POTS là các dịch vụ thoại đơn thuần

- PSTN là mạng chuyển mạch thoại công cộng

- Module Dịch vụ (SM- Service Module) thực hiện các chức năng thíchứng của thiết bị đầu cuối như các set - top - box, các giao diện máy tính hayLAN router

- Splitter bao gồm các bộ lọc thực thi chức năng tách các tín hiệu tần số cao(ADSL) được lắp đặt ở cả phía nhà cung cấp cũng như phía nhà thuê bao

Bộ splitter có thể được tích hợp vào bộ ATU, tách rời về mặt vật lý khỏiATU hay có bộ lọc thông cao tách rời khỏi bộ lọc thông thấp, trong đó chứcnăng bộ lọc thông thấp tách rời về mặt vật lý khỏi ATU Trong một sốtrường hợp, POTS splitter và các chức năng thoại thông thường có thể được

sử dụng

- T-SM là giao diện giữa ATU-R và mạng phân bổ dữ liệu phía nhà thuêbao, nó có thể hoàn toàn giống giao diện T khi mạng chỉ là đường dây điểmnối điểm Một ATU-R có thể có nhiều loại giao diện T-SM khác nhau (ví dụnhư một giao diện T1/E1 và một giao diện Ethernet)

- T là giao diện giữa mạng phân bổ dữ liệu phía nhà thuê bao và cácModule Dịch vụ Nó có thể giống như T-SM khi mạng chỉ là đường dâyđiểm nối điểm Chú ý rằng giao diện T có thể không tồn tại một cách vật lýkhi ATU-R được tích hợp vào trong một Module dịch vụ

- U-C là giao diện giữa POTS splitter và ATU-C Chú ý rằng tiêu chuẩnANSI T1.413 hiện không định nghĩa một giao diện như vậy và việc phânchia POTS splitter khỏi ATU-C (ADSL Transmission Unit-CO)làm nảysinh một số khó khăn về mặt chuẩn hoá giao diện này

- U-R là giao diện giữa mạch vòng thuê bao và ATU-R (analog)

- U-R2 là giao diện giữa POTS splitter và ATU-R Chú ý rằng tiêu chuẩnANSI T 1.413 hiện không định nghĩa một giao diện như vậy và việc phânchia POTS splitter khỏi ATU-R làm nảy sinh một số khó khăn về mặt tiêuchuẩn hoá giao diện này.

- U-C2 là giao diện giữa POTS Splitter và ATU-C

Như đã nói ở trên, ADSL có khả năng cung cấp truyền kênh thoạitương tự (POST) và các dịch vụ băng rộng khác Đối với dịch vụ thoại tương

tự, một bộ chia đặc biệt sẽ mang kênh tương tự 4kHz từ tổng đài tới thuê baotrên băng tần số của đường truyền ADSL Với các dịch vụ như quảng bá haycác dịch vụ băng rộng số hoặc quản lý mạng sẽ được truy cập từ ngoài tổngđài trung tâm (CO) hoặc nội hạt (LE), để giải quyết vấn đề nghẽn chuyểnmạch và trung kế Một nút truy nhập ADSL nằm trong CO hoặc LE phục vụcho một số đường ADSL Nút này thường được gọi là nút truy nhập DSL(DSLAM)

Tóm lại, trên đây là những đặc tính cơ bản và mô hình tham chiếu củacông nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL Dựa trên các đặc tính

cơ bản đó ta đi sâu vào nghiên cứu quá trình điều chế tín hiệu của ADSLtrong chương 2

CHƯƠNG II ĐIỀU CHẾ VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU TRONG ADSL

Trong chương trước chúng ta đã tìm hiểu những nội dung cơ bản vềcông nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL như là khái niệmADSL, lợi ích của việc dùng ADSL, động lực phát triển, khả năng ứng dụng,các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn và mô hình tham chiếu của

hệ thống ADSL Như chúng ta đã biết, công nghệ ADSL là công nghệ đườngdây thuê bao số không đối xứng là một kỹ thuật mới chuyển đổi đường dâyđiện thoại thông thường thành một đường truy nhập số đa dịch vụ và cácđường truyền dữ liệu tốc độ cao ADSL cung cấp đường truyền tốc độ 6-8Mbps và 640Kbps theo hướng ngược lại Mạch ADSL tạo nên 3 kênh thôngtin ở đường dây thuê bao: một kênh tốc độ cao từ tổng đài tới thuê bao, mộtkênh tốc độ trung bình 2 chiều (phụ thuộc cấu trúc ADSL) và một kênh thoạihoặc một kênh N-ISDN Chính nhờ điều này mà làm cho công nghệ ADSLphù hợp với các dịch vụ truy cập Internet, video theo yêu cầu, đào tạo từ xa,hội nghị truyền hình , một loạt các dịch vụ hiện đại rất phát triển ở nhiềuquốc gia trên thế giới Công nghệ ADSL đáp ứng được yêu cầu của người sửdụng dịch vụ mà nhu cầu nhận thông tin về nhiều hơn là gửi đi

Trong chương này em sẽ đi sâu vào tìm hiểu phương thức truyền dẫntrong kỹ thuật ADSL

2.1 Phân chia phổ tần trong ADSL

Phổ tần cáp đồng kéo dài từ 0Hz đến 1.1 MHz, được chia thành cáckhoảng tần số để sử dụng cho các dịch vụ như sau:

- Từ 0Hz đến 4kHz: khoảng tần số dùng cho điện thoại và các dịch vụ

dữ liệu băng tần thấp

- Từ 0Hz đến 80Hz: Khoảng tần số dùng cho dịch vụ ISDN.

- Từ 80kHz đến 94kHz: khoảng tần số an toàn giữa băng thoại vàkhoảng tần số dùng cho dòng lên Upstream của ADSL

Hình 2.1: Sự phân chia phổ tần số trong ADSL

- Từ 94kHz đến 106kHz: khoảng tần số dùng cho dòng lên upstreamcủa ADSL

- Từ 106kHz đến 120kHz: Khoảng tần số an toàn giữa phổ tần dòng lênupstream và phổ tần dòng xuống downtream của ADSL

- Từ 120kHz đến 1.1MHz: khoảng tần số dùng cho dòng xuốngdownstream của ADSL

Việc phân tách phổ tần số giữa thoại với ADSL được thực hiện nhờ bộlọc Splitter Lưu ý là bộ lọc tần số Splitter ngăn cả dòng một chiều DC khôngcho vào modem ADSL.

Việc phân tách phổ tần số giữa dòng lên upstream và dòng xuốngDownstream được thực hiện bởi các bộ lọc thu phát của ADSL

ADSL phân chia phổ tần số theo 2 cách:

 Cách 1: Phân chia theo tấn số FDM: Hai phổ tần dùng cho dòng lên vàdòng xuống được tách riêng biệt

 Cách 2: Phân chia theo dạng “triệt tiếng dội”- Echo Cancellation: Phổdòng xuống bao trùm lên phổ dòng lên; và để tách riêng phổ người tadùng phương pháp triệt tiếng dội

Người ta chia phổ tần dòng xuống thành 256 phổ tần nhỏ, goi là kênhrời rạc, khoảng cách giữa các kênh là 4kHz Kênh có số thứ tự cao nhất 256,cũng đồng nghĩa tần số cao nhất, nó không dùng cho dữ liệu mà dùng làmđồng bộ Kênh thứ 64 (ở 276kHz) của phổ tần dòng xuống làm kênh pilot(định thời)

Người ta chia phổ tần dòng lên thành 31 phổ tần nhỏ và một kênh thứ

16 làm kênh pilot

Tổng cộng cả thảy có 288 kênh cho dòng xuống và dòng lên

Bộ trộn

Bộ mã hoá sửa lỗi hướng tới

Bộ điều chế

Bộ giải điều chế

Bộ xen tín hiệu

Kênh truyền

Bộ giải

trộn tín

hiệu

Bộ giải xen (tách) tín hiệu

Bộ lọc cân bằng

Bộ giải mã sửa lỗi hướng tới

Bộ sửa dạng sóng Phát

2.2 Điều chế và giải điều chế

2.2.1 Lịch sử mã đường dây ADSL

Cùng thời khi người ta nhận biết được các tính ưu việt của mạng nộihạt, thì các công ty điện thoại cũng tăng cường phát triển mạnh mẽ các dịch

vụ truyền hình giải trí Sự hấp dẫn này thúc đẩy mong muốn gia tăng lợinhuận từ các dịch vụ mới

Cuối năm 1992, có 3 mã đường đây được biết đến nhằm cung cấp dịch

Không giống như 2B1Q là một công nghệ băng gốc phát ở các tần sốgồm cả dòng một chiều Các mã đường dây trên cùng dải thông đặc trưng và

có thể thiết kế hoạt động ở bất kỳ dãy tần số xác định nào Ý đồ thiết kế banđầu của ADSL như một dịch vụ dân dụng cùng tồn tại độc lập (với điện thoạithuần tuý) và sẵn sàng cung cấp dịch vụ qua mạng điện thoại có sẵn (POTS)

Vì vậy, các thuộc tính giải thông được xem xét, điều tiên quyết là sự phânchia tần số truyền dẫn trong dải thông của cáp

Một kênh cho hướng lên Upstream từ thuê bao đi về mạng và một kênhcho hướng xuống Downstrem từ mạng về thuê bao Đồng thời áp dụng thêmmột vài công nghệ DSL, bao gồm công nghệ DMT để triệt tiếng dội cho haihướng, giảm thiểu sử dụng tần số cao và tối ưu hoá điều kiện mạch vòng thuêbao Tuy nhiên, người ta tin tưởng rằng hiệu quả của các hệ thống triệt tiếngdội này có khuynh hướng làm giảm sự gia tăng các dịch vụ cùng loại khácđược áp dụng trong cùng sợi cáp

2.2.2 Các kỹ thuật điều chế

Trong sản phẩm ADSL, các mã đường truyền CAP, QAM, DMT được

sử dụng phổ biến nhất, ngoài ra còn một số loại mã khác đang trong quá trìnhthử nghiệm

 Phương pháp điều chế biên độ cầu phương QAM- Quarature

Amplitude Modullation

QAM- điều chế biên độ cầu phương là một dạng điều chế pha sử dụngđiều chế đa mức Tín hiệu cầu phương sử dụng mã hoá đa mức trên một địnhnghĩa chung như tất cả các tín hiệu điều chế đa mức:

R=D/N (1)Trong đó: R là: báo hiệu hoặc tốc độ điều chế

D là: tốc độ dữ liệu tính bằng bit/s

N là: số bit trong mỗi thành phần báo hiệu

Sử dụng biểu đồ pha cho điều chế cầu phương (hình 2.3) trong đó thuậttoán sử dụng là sự kết hợp giữa hàm sin và hàm cos Lúc đó tín hiệu cầuphương được đưa ra theo công thức sau:

Cos(2fct+) = cos cos2fct - sin.sin2fct (2)

.

.

.

.

.

.

.

.

.

Φ (t)2

Φ (t)1

a)b)

Hình 2.4: Các thành phần đồng pha (a) và pha vuông (b) của tín hiệu

16-QAM

Đổi 2 mức vào L mức

Đổi 2 mức vào L mức

Biến đổi nối tiếp/

Hình 2.5: Sơ đồ khối bộ điều chế M-QAM

Sơ đồ khối của bộ điều chế M-QAM như hình 2.5 Bộ biến đổi nối tiếp/song song nhận luồng cơ hai với tốc độ bit Rb=1/Tb với Tb là thời gian củamột bit tín hiệu và tạo ra hai chuỗi bit cơ hai song song có tốc độ bit là Rb/2.Các bộ biến đổi mức hai vào L mức (L=M1/2) tạo ra các tín hiệu M mức tươngứng với các đầu vào đồng pha và pha vuông góc Sau khi nhân hai tín hiệu Lmức với hai sóng mang có pha vuông góc rồi cộng với nhau ta được tín hiệuM-QAM

Bộ quyết định

Bộ quyết định

Biến đổi song song/

nối tiếp (L-1) ngưỡng

-Sin(2Πf t) c

Hình 2.6: Sơ đồ khối bộ giải điều chế M-QAM

Bộ giải điều chế có sơ đồ khối như hình 2.6 Việc giải mã các kênh cơ

sở được thực hiện ở đầu ra của mạch quyết định, mạch này được thiết kế để

so sánh tín hiệu L mức với L-1 ngưỡng quyết định Sau đó hai chuỗi cơ haiđược tách ra ở trên sẽ được kết hợp với nhau ở bộ biến đổi song song/ nối tiếp

để khôi phục lại chuỗi cơ hai ban đầu

 Phương pháp điều chế pha và biên độ không sử dụng sóng mang CAP:Phương pháp CAP tương tự như QAM nhưng quá trình điều chế tínhiệu được thực hiện trong miền tần số Luồng số liệu đầu vào được chia thành

2 luồng số liệu rồi đi qua 2 bộ lọc số có biên độ bằng nhau nhưng pha khácnhau 900 CAP sử dụng toàn bộ băng thông trừ dải tần thoại và phân phốinăng lượng bằng nhau trên toàn bộ dải tần số Bộ thu của phương pháp điềuchế QAM yêu cầu tín hiệu tới phải có phổ và hệ thức pha giống như phổ vàpha của tín hiệu truyền dẫn Do các tín hiệu truyền trên đường dây điện thoạithông thường thường không đảm bảo được yêu cầu này nên bộ điều chế của

kỹ thuật ADSL phải lắp thêm cả bộ điều chỉnh thích hợp để bù phần méo tínhiệu truyền dẫn như hình 2.7

Mã hoá

Bộ lọc đồng pha

Bộ lọc lệch pha 90

Bộ lọc thích ứng I

A/D

LPF D/A

Bộ lọc thích ứng II

Bộ xử lý Giải mã

Hình 2.7: Thu phát tín hiệu theo phương pháp điều chế CAP

Điều chế CAP không sử dụng kết hợp trục tải trực giao bằng kết hợpsin và cos Việc điều chế được thực hiện bằng cách sử dụng bộ lọc thông dải 2nửa dòng dữ liệu số Các bit cùng một lúc mã hoá vào một symbol và qua bộlọc, kết quả đồng pha và lệch pha sẽ được biểu diễn bằng đơn vị symbol Tínhiệu được tổng hợp lại đi qua một bộ chuyển đổi A/D, qua bộ lọc thông thấpLPF và tới đường truyền Ở đầu thu, tín hiệu nhận được qua bộ chuyển đổi A/

D, bộ lọc và đến phần xử lý sau đó mới giải mã Bộ lọc phía đầu thu và bộphận xử lý là một phần của việc cân bằng, điều chỉnh Bộ cân bằng sẽ bù lạicác tín hiệu đến méo

CAP được thiết kế hoạt động trong băng tần 6,48 đến 25,92 MHz Băngtần này có nghĩa là tín hiệu không hoạt động ở tần số thấp hơn, tránh ảnhhưởng của nhiễu Đồng thời mục đích thiết kế như vậy để giới hạn công suấtphổ của tần số dưới 30 MHz, do tăng sự suy hao của tần số cao trong đườngtruyền

 Phương pháp điều chế đa âm tần rời rạc DMT - Discrete Multi ToneModulation

DMT là kỹ thuật điều chế đa sóng mang DMT phân chia phổ tần sốthành các chu kỳ ký hiệu mang một số bit nhất định Những bit này đượcmang trong những âm tần có tần số hoạt động khác nhau Trong ADSL, dảitần 26 kHz-1,1 MHz được chia thành 256 kênh FDM 4 kHz, điều chế và mãhoá DMT được áp dụng cho từng kênh Nếu ở mọi tần số trong dải tần đều cóthể hoạt động tốt thì mỗi chu kỳ tín hiệu có thể mang cùng một số bit nhưhình 2.8

P

b) Số bít/kênh

Số bít/kênh

Hình 2.8: Nguyên lý điều chế DMTTuy nhiên, ảnh hưởng tạp âm lên các tần số khác nhau cũng khác nhau

Vì vậy các kênh con hoạt động ở những miền tần số chất lượng cao sẽ mang

nhiều bit hơn những tần số bị ảnh hưởng mạnh của nhiễu Số bit trên mỗikênh con (tone) được điều chế bằng kỹ thuật QAM và đặt trên một sóng mangFDM

Ở những tần số thấp đôi dây đồng bị suy hao ít, SNR cao thường sửdụng phương pháp điều chế lớn hơn 10 bit/s/Hz Trong những điều kiện chấtlượng đường dây xấu, phương pháp điều chế có thể thay đổi 4bit/s/Hz hoặcthấp hơn để phù hợp với SNR và tránh được nhiễu Hơn nữa, DMT có thể