Tìm hiểu về tổng xuyên nhiễu hỗn hợp trong hệ xDSL

Kỹ thuật truyền dẫn số tốc độ cao qua đôi dây điện thoại yêu cầu phải có các bộ xử lý số tiên tiến để khắc phục sự suy giảm tín hiệu, xuyên nhiễu từ các đôi dây khác trong cùng 1 cáp, sự

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

Trang 2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

Trang 3

Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Trung Tuyến

Trang 4

4.4.1 Phương pháp giới hạn Minkowski (phương pháp FSAN tổng quát)53

4.4.3 Các phương pháp tổng hợp xuyên nhiễu mới và thuộc tính P3 57

Trang 5

5.2 Giới thiệu một vài ví dụ sử dụng công cụ mô phỏng xDSLsimu3 80

5.3 Giới thiệu khả năng áp dụng vào mạng thực tế của Bưu Điện Hà Nội.89

Trang 6

CHƯƠNG I

CƠ SỞ VỀ DSL

Đầu thập kỷ 60 công nghệ số lần đầu tiên được sử dụng vào các đường trung

kế nối các trung tâm để giải quyết vấn đề nhiễu đường dài do sự tích luỹ nhiễu trên đường truyền dẫn tương tự Sở dĩ có sự thay đổi này là do các bộ lặp analog khuếch đại cả nhiễu và tín hiệu, nếu sử dụng các bộ lặp hiện đại nhất thì cũng có nhiễu phát sinh Truyền dẫn số loại bỏ được sự tích luỹ nhiễu bằng cách tái tạo lại chính xác tín hiệu số ở mỗi bộ lặp Việc áp dụng công nghệ số vào truyền dẫn cho phép đảm bảo chất lượng truyền dẫn hoàn hảo ở bất kể khoảng cách nào Các tổng đài điện thoại trung tâm được nối với nhau qua các đường trung kế, mỗi đường mang một số kênh thoại Cho tới năm

1970, hầu hết trung kế analog được thay thế bởi trung kế số E1/T1 Kết quả là các tổng đài Tandem hoặc toll khi này được nối với nhau bởi các đường trung

kế số Các nhà thiết kế hệ thống lại nhận ra rằng, sẽ không hiệu quả nếu tổng đài trung tâm thực hiện chuyển mạch từ trung kế số sang analog để chuyển mạch qua ma trận chuyển mạch analog truyền thống, sau đó lại chuyển ngược lại sang số để truyền sang trung kế khác Và đây là tiền đề cho sự xuất hiện hàng loạt các tổng đài số trung tâm! Cho tới cuối những năm 70, toàn bộ mạng trung kế đã được số hoá Khi đó người ta đã dự đoán lưu lượng dữ liệu

số sẽ lớn hơn lưu lượng thoại, và nó đã thực sự xảy ra vào giữa thập kỷ 90 (thế kỷ trước) Toàn bộ công nghiệp điện tử chuyển sang số, các tổng đài nội hạt được điều khiển bởi các máy tính số, báo hiệu trung kế cũng được chuyển sang số (SS7) Làn sóng số hoá đã lấn tới các tổng đài nội hạt với sự xuất hiện các tổng đài số như Nortel DMS100, AT&T 5ESS, Siemens EWSD và AXE của Ericsson Các tổng đài số này dừng lại ở đầu cuối analog, ở đây tín hiệu tương tự được biến đổi sang số 64kbit/s và ngược lại qua các bộ mã hoá và giải mã ở khối chuyển mạch đường dây Vào năm 1985, ISDN đã mở rộng phạm vi số hoá này đến khu vực khách hàng Lần đầu tiên, dịch vụ số từ đầu cuối đến đầu cuối đã xuất hiện ở phạm vi rộng ISDN cung cấp cho khách hàng cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói Tiếp đến, ISDN băng rộng (B-ISDN) với chuyển mạch không đồng bộ ATM cũng được triển khai khi thông tin quang bắt đầu phát triển Tuy nhiên B-ISDN cũng có những hạn chế riêng của nó Và chính HDSL, ADSL đã mở ra cho thế giới dịch vụ truyền số liệu băng rộng chuyển mạch được một thị trường rộng lớn

Vào những năm 70 của thế kỷ trước, thế giới viễn thông bao gồm thoại và ký

tự Trong thế giới đó thoại là phổ biến và ít cần đến DSL Sau đó là sự xuất hiện của máy tính cá nhân (PC), các ứng dụng đa phương tiện (âm thanh, hình ảnh, Video) và cuối cùng là Internet Vào đầu thập kỷ 80, số lượng máy tính

đã vượt quá số dân thế giới và vào giữa thập kỷ 90 thì các ứng dụng số trên

Trang 7

mạng công cộng đã vượt quá thoại Mặc dù truy nhập Internet giờ đây là ứng dụng lớn nhất của các DSL, nhưng việc triển khai các DSL bắt đầu từ lâu trước khi Internet trở nên phổ biến Việc phát minh ra các bộ vi xử lý có năng lực lớn, giá rẻ, sử dụng các công nghệ DSP mới đã cho phép áp dụng các thuật toán mà trước đây chỉ dùng cho các ứng dụng đặc biệt như vũ trụ, quốc phòng Các bộ DSP cho phép mã hoá và giải mã các tín hiệu hình ảnh chuyển động mầu sử dụng các thuật toán nén (MPEG1, MPEG2, JPEG và H.261) ở tốc độ DSL Hội nghị truyền hình chất lượng cao được triển khai ở tốc độ 384 kbit/s, video giải trí ở tốc độ 1,5 Mbit/s

Sự lỗi thời của đôi dây xoắn điện thoại đã được phỏng đoán nhiều lần Ngay

từ những năm 80 nhiều chuyên gia trong ngành truyền thông đã tin rằng phần lớn đường dây điện thoại bằng đồng sẽ sớm được thay thế bởi đường cáp quang nối trực tiếp đến mỗi nhà thuê bao trong vài năm sau đó Điều này cũng là dễ hiểu bởi truyền tải bằng cáp quang sẽ nhanh chóng và có giá thành

rẻ Tuy nhiên thực tế là mô hình cáp quang tới nhà thuê bao vẫn còn quá đắt

mà các nhà cung cấp dịch vụ không muốn nói không với khách hàng Các công ty điện thoại tập trung triển khai cáp quang tại những nơi được xem là kinh tế như các khu vực thương mại, đến các bộ tập trung xa (DLC) phục vụ vài trăm thuê bao Như vậy có thể nói "DSL là công nghệ quá độ, nhưng quá

độ trong 40 năm nữa"

Cáp quang, vô tuyến, cáp đồng trục đã là phương tiện để truyền tải nhiều ứng dụng Không có một công nghệ truy nhập chung cho tất cả các vùng cũng như tất cả các ứng dụng Tuy nhiên giờ đây, công nghệ DSL đã cho phép đường dây điện thoại truyền tải các ứng dụng đa phương tiện mà trước đây cho rằng chỉ có cáp quang mới thực hiện được, đường dây điện thoại là một phương tiện kinh tế nhất để truyền tải nhiều loại hình dịch vụ viễn thông tới hàng triệu khách hàng Điểm yếu cơ bản của DSL là không di động và hiệu quả quảng

bá thấp Với cơ sở hạ tầng sẵn có, ví dụ như điện thoại, sử dụng công nghệ thích hợp xét về mặt kinh tế là tốt hơn rất nhiều so với triển khai một cơ sở hạ tầng mới

Công nghệ đường dây thuê bao số (xDSL) thực hiện truyền thông tin số qua đường dây điện thoại Đường dây điện thoại, kể từ phát minh của Alexander Graham Bell vào năm 1875 giờ đây có thể truyền tín hiệu ở tốc độ hàng Mbit/s Kỹ thuật DSL đã tạo ra một bước ngoặt mới cho việc sử dụng đường dây điện thoại Đường dây điện thoại trước đây chỉ dùng để truyền 1 kênh điện thoại băng tần 3,4 kHz, giờ đây có thể truyền gần 100 kênh thoại số nén hoặc 1 kênh tín hiệu video với chất lượng tương đương truyền hình quảng bá

Kỹ thuật truyền dẫn số tốc độ cao qua đôi dây điện thoại yêu cầu phải có các

bộ xử lý số tiên tiến để khắc phục sự suy giảm tín hiệu, xuyên nhiễu từ các đôi dây khác trong cùng 1 cáp, sự phản xạ tín hiệu, nhiễu tần số vô tuyến và các nhiễu xung

Trang 8

Như ta đã biết, cường độ tín hiệu điện bị suy giảm theo khoảng cách do điện trở của dây dẫn, khi hoạt động ở tần số càng cao thì sự suy giảm này càng lớn Năng lượng tín hiệu tiêu hao trên đường dây tăng lên khi tốc độ và khoảng cách tăng lên Phạm vi của mạch vòng DSL bị hạn chế do tín hiệu quá yếu để

có thể nhận biết được một cách chính xác Các nhà thiết kế hệ thống sẽ phải

sử dụng các kỹ thuật điều chế phức tạp, sử dụng các mức tín hiệu truyền cũng như phạm vi tần số hợp lý để kéo dài tối đa khoảng cách truyền dẫn Đối với mỗi một phương pháp truyền dẫn cụ thể, tốc độ truyền dẫn tối đa giảm khi độ dài tăng lên Do đó có thể đạt được tốc độ truyền dẫn cao ở những mạch vòng ngắn và tốc độ thấp tương đối ở các mạch vòng dài hơn

1.1 Các modem băng thoại và DSL [1], [2]

Các modem băng thoại lần đầu tiên được đưa ra vào cuối thập kỷ 50 để truyền

dữ liệu qua mạng điện thoại công cộng (PSTN) Từ "modem" xuất phát từ Modulator - Demodulator (bộ điều chế và bộ giải điều chế) Truyền dữ liệu qua mạng PSTN phải được điều chế bởi vì PSTN không truyền tần số dưới 200Hz Số liệu không điều chế yêu cầu truyền tần số tiến tới 0Hz Trên thực

tế, modem chuyển đặc tính tần số của số liệu giống với tín hiệu thoại để truyền qua mạng PSTN Mạng PSTN truyền tín hiệu từ 200Hz tới 3.400Hz

Do đó, tín hiệu điều chế giống như một cuộc gọi thông thường với mạng PSTN Mô hình tham chiếu modem băng thoại được cho trong hình 1.1

RS CS TR RD TD CD TALK / DATA TA LK

PSTN

CO

Hình 1 1 Mô hình tham chiếu modem băng thoại

Sau đây ta sẽ sơ lược qua lịch sử phát triển của modem băng thoại

Một trong các modem đầu tiên, AT&T Bell 103 truyền song công không đồng

bộ ở tốc độ 300bit/s sử dụng kỹ thuật khoá di tần FSK Vài năm sau đó, modem Bell 202 tăng tốc độ lên 1200bit/s và sử dụng kỹ thuật FSK bán song công Vào cuối năm 1973 Công ty Vadic đưa ra VA3400, modem song công thực sự đầu tiên sử dụng PSK (khoá di pha) Vài năm sau nữa Bell 212 và CCITT V22 1200bit/s song công, sử dụng kỹ thuật PSK cũng được đưa ra

Trang 9

Năm 1981, V22bis có tốc độ 2400bit/s, song công V32 sử dụng mã hoá trellis

và có tiến một bước quan trọng là truyền thông tin theo hai hướng sử dụng cùng một tần số Các modem trước V32 sử dụng tần số phát khác tần số thu (FDM) V32 đạt được tốc độ 9.600 bit/s Sau đó, V34 xuất hiện, tối ưu hoá tần số sử dụng, dạng chùm, mã hoá theo kênh cho phép truyền tới tốc độ 28,8 kbit/s, song công Năm 1995, modem V34 33,6kbit/s được dưa ra thị trường, modem này sử dụng độ rộng băng tần lên tới 3,6kHz Về mặt kỹ thuật, lớn hơn độ rộng băng tần truyền thống là 3,4kHz Tuy nhiên, V34 có thể hoạt động ở độ rộng băng tần thấp hơn bằng cách giảm tốc độ truyền Truyền 33,6 kbit/s trong giải băng tần 3,6kHz, như vậy modem V34 truyền gần 10bit/s/Hz, thành công này đã được coi là tiến gần đền giới hạn lý thuyết của truyền số liệu trong băng thoại Vào cuối năm 1996, các modem PCM 56kbit/s xuất hiện, được chuẩn hoá bằng tiêu chuẩn ITU V90 Modem PCM là không đối xứng bởi vì nó hỗ trợ tốc độ thu 56kbit/s (về phía khách hàng) và phát ở 33,6kbit/s Trên thực tế, modem PCM rất hiếm khi đạt tốc độ trên 50kbit/s do hạn chế công suất truyền, các chuyển mạch trung gian và các suy giảm truyền dẫn như các cuộn cân bằng cáp Khi có đường truyền số trực tiếp (không chuyển đổi tương tự) từ nguồn số tới modem PCM nối vào mạng của đường dây thuê bao tốc độ truyền modem PCM có thể vượt quá 33,6kbit/s bằng cách truyền trực tiếp tín hiệu số thành tín hiệu phát đi không bị ảnh hưởng của nhiễu lượng tử hoá

CO Thu ph¸t DSL

Thu ph¸t DSL

CO

Thu ph¸t DSL

M¹ch vßng

Trung

kÕ

M¹ch vßng

Ph¹m vi thuª bao DSL B Ph¹m vi thuª bao DSL A

Hình 1 2 Mô hình tham chiếu đầu cuối - đầu cuối DSL

Cấu hình mạng modem PCM khác với PSTN của modem băng thoại thế hệ trước ở phía mạng, modem PCM phải có 1 đường số nối trực tiếp tới bộ chuyển đổi tương tự-số (CODEC) nối vào đường dây điện thoại của người sử dụng modem PCM Modem này hoạt động trên mạng PSTN như một cuộc gọi quay số thông thường Modem PCM giống DSL ở chỗ cần có một đường nối

số từ mạng tới giao diện thuê bao nhưng khác mô hình DSL (xem hình 1.2) ở chỗ cuộc gọi được thực hiện giống như điện thoại thông thường Về mặt cấu

Trang 10

trúc modem PCM được coi là lai giữa DSL và modem băng thoại truyền thống Modem PCM có thể sử dụng độ rộng băng tần tới 4kHz

Giới hạn cơ bản của Modem băng thoại là ở bộ CODEC đặt tại tổng đài nội hạt hoặc ở đầu cuối mạch vòng số (DCL) CODEC chuyển đổi tín hiệu tương

tự trên đường dây thoại sang tín hiệu số 64kbit/s bằng điều chế xung mã Modem băng thoại sử dụng trong mạng PSTN không vượt quá 64kbit/s

Ưu điểm quan trọng của Modem là có thể triển khai ở khắp mọi nơi Một Modem có thể nối tới bất cứ một đường dây điện thoại nào và ngay lập tức có thể gọi tới hàng triệu đường dây điện thoại khác đã có Modem nối vào Các Modem rẻ hơn thiết bị DSL và dễ dàng lắp đặt Tuy nhiên, nó chỉ làm việc với các dịch vụ đòi hỏi tốc độ thấp phù hợp với khả năng của modem băng thoại Nhược điểm khác của modem là các cuộc gọi bị khoá dẫn tới trạng thái quá tải của tổng đài nội hạt, nó không có khả năng nối nhiều hướng cùng một lúc và tỷ lệ lỗi cao Các hạn chế này của modem đã được DSL khắc phục

Sự khác biệt cơ bản giữa modem băng thoại và DSL là modem hoạt động trên toàn bộ đường nối giữa hai đầu cuối của mạng PSTN, trong khi đó DSL chỉ hoạt động ở mạch vòng nội hạt Như đã chỉ ra ở hình 1.1, đường truyền dẫn modem băng thoại có thể bao gồm mạch vòng nội hạt cho người sử dụng A, chuyển mạch nội hạt, chuyển mạch trung kế, chuyển mạch nội hạt khác để nối tới người sử dụng khác, và cuối cùng là mạch vòng nội hạt cho người sử dụng

B Ngược lại, đường truyền dẫn DSL chỉ bao gồm một mạch vòng nội hạt từ địa điểm người sử dụng tới tổng đài nội hạt gần đó Điểm phân biệt cơ bản khác giữa modem và DSL là DSL giữ thông tin ở dạng số từ cổng đầu cuối này đến cổng đầu cuối kia Ngược lại modem truyền tín hiệu số của người sử dụng qua PSTN ở dạng tương tự Với DSL, tín hiệu sẽ được tái tạo lại mỗi chặng qua mạng công cộng, do đó sự suy giảm tín hiệu tương tự không bị tích luỹ ở mỗi chặng

Đối với khách hàng sử dụng mạch vòng số DLC hoặc hệ thống đầu cuối xa, DSL mở rộng từ khu vực khách hàng tới khu vực DLC (xem hình 1.3) DLC

và DLC thế hệ mới (NGDLC) được dùng để phục vụ các khách hàng ở quá

xa Thiết bị DLC có thể đặt ở ngoài đường hoặc dưới lòng đất, nơi xa hoặc trong các toà nhà Hệ thống DLC có thể nối từ 20 đến 2000 khách hàng vào 1 trung kế, nối tới chuyển mạch trung tâm CO

Trang 11

CO

DLC

Thu ph¸t DSL

M¹ch vßng

Hình 1.3 Mô hình tham chiếu DSL có mạch vòng số DLC

Một DSL bao gồm 1 đường dây đồng trực tiếp nối từ thuê bao tới thiết bị mạng gần nhất Một ngoại lệ của nguyên tắc này là bộ lặp trung gian được sử dụng để mở rộng phạm vi của DSL bằng cách lắp thiết bị thu phát lại ở giữa mạch vòng nội hạt (hình 1.4) Bộ lặp DSL nhận nguồn 1 chiều từ CO qua đôi dây cáp đồng cùng với dây truyền dữ liệu

CO

M¹ch vßng

Thu ph¸t DSL

Hình 1.4 Mô hình tham chiếu DSL có sử dụng bộ lặp

Trang 12

64 kbit/s ISDN

1.5/2 Mbit/s

kbit/s V.34

56 kbit/s PCM

Max 7 Mbit/s VDSL

Max 54 Mbit/s VDSL

Hình 1.5 Tóm tắt lược sử phát triển các modem băng thoại và DSL

1.2 Các chế độ truyền dẫn

Có rất nhiều chế độ truyền dẫn, việc phân chia ra các chế độ truyền dẫn này dựa trên một vài quan điểm khác nhau Việc sử dụng chế độ truyền dẫn nào lại phụ thuộc vào ứng dụng và đặc tính kênh truyền Sau đây ta sẽ khảo sát qua các chế độ truyền dẫn hiện nay

1.2.1 Hướng

Truyền dẫn đơn công là truyền theo 1 hướng từ nguồn tới đích, ví dụ của truyền dẫn đơn công là phát thanh quảng bá, mạch chuông báo động Hầu như tất cả ứng dụng DSL đều đòi hỏi truyền hai hướng Do vậy, truyền dẫn đơn công thường không sử dụng cho DSL Tuy nhiên có thể mô tả T1 như một ví

dụ của truyền dẫn đơn công khi quan niệm T1 bao gồm hai đường đơn công

ngược chiều nhau

Truyền dẫn bán song công truyền theo chu kỳ từ trạm A đến trạm B và ngược lại Vì vậy, tại mỗi thời điểm thông tin được chuyển theo 1 hướng (đơn công) Truyền dẫn hai hướng được thực hiện bằng các bộ thu phát ở hai đầu dây nhận biết ―đến lượt‖ và chuyển vai trò phát hoặc thu ở các ứng dụng ban đầu của truyền dẫn bán song công, 1 bản tin được gửi trước khi đường dây ―đến lượt‖ Một số hệ thống DSL áp dụng bán song công cải tiến gọi là nén ghép

kênh theo thời gian (TCM) TCM giảm thời gian luân chuyển còn vài ms Các

Đơn công

Trang 13

ví dụ truyền dẫn bán song công là điện báo, phát thanh hai hướng sử dụng cùng tần số

Truyền dẫn song công gửi thông tin liên tục theo hai hướng đồng thời Ví dụ thoại truyền thống, modem băng thoại, ISDN cơ bản (ANSI T1 601) và DSL Hầu hết các dịch vụ DSL đòi hỏi truyền dẫn song công (có thể là đối xứng hoặc không đối xứng) Có 4 phương thức song công khác nhau: song công 4 dây, triệt tiếng vọng, song công phân chia theo thời gian, song công phân chia theo tần số

Song công 4 dây sử dụng hai đôi dây xoắn, mỗi đôi cho một hướng truyền Song công 4 dây còn được gọi là ―đơn công đôi‖ bởi vì ta có thể quan niệm đây là hai kênh truyền dẫn đơn công Nhược điểm rõ ràng của phương pháp này là cần tới 2 đôi dây thay vì một đôi như các phương pháp khác Song công 4 dây thường được sử dụng trong một số modem HDSL hiện đại tốc độ 2,048 Mb/s với cự ly xấp xỉ khoảng 4km Hai hướng truyền dẫn này thường

sử dụng hai đôi dây nằm trong các bó cáp khác nhau để tránh xuyên nhiễu

Song công triệt tiếng vọng cho phép đạt được tốc độ truyền dữ liệu của song công 4 dây trên một đôi dây xoắn Triệt tiếng vọng là dạng phổ biến nhất của ghép kênh trong DSL hiện đại, được chuẩn hoá để sử dụng trong ISDN, HDSL, ADSL ―Tiếng vọng‖ có thể hiểu là sự xâm nhập của tín hiệu phát vào

bộ thu đầu gần Các bộ triệt tiếng vọng phải có khả năng loại bỏ tiếng vọng khoảng 50dB hoặc cao hơn đối với ISDN, khoảng trên 60dB đối với HDSL

và trên 70dB đối với ADSL Các mức độ triệt tiếng vọng đòi hỏi phải khác nhau là vì các dịch vụ DSL sử dụng các băng tần khác nhau, các dịch vụ sử dụng băng tần cao hơn thì tín hiệu cũng bị suy giảm nhiều hơn do vậy để đảm bảo tiếng vọng không vượt quá tín hiệu mong muốn thu được thì các dịch vụ DSL sử dụng băng tần cao hơn sẽ phải có bộ triệt tiếng vọng tốt hơn Phương pháp triệt tiếng vọng cho phép hai hướng sử dụng cùng một tần số Ưu điểm của cách này là ta có thể sử dụng được băng tần thấp nhất khi đó hạn chế

được suy hao tín hiệu và nhiễu tần số vô tuyến

Truyền song công không đối xứng được sử dụng cho thuê bao số không đối xứng Thông tin truyền đồng thời theo hai hướng nhưng tốc độ truyền từ người sử dụng đến mạng thấp hơn tốc độ truyền từ mạng về phía người sử

Bán song công

Song công

Song công không đối xứng

Trang 14

dụng Điều này cho phép thu dữ liệu tốc độ cao trên đoạn đường xa hơn, do giảm thiểu xuyên nhiễu đầu gần (NEXT) giữa các DSL

1.2.2 Đồng bộ

Truyền dẫn đồng bộ gửi các bit liên tục Bộ thu DSL sẽ tách tín hiệu định thời

từ dòng bit nhận được Truyền dẫn đồng bộ và không đồng bộ có thể áp dụng cho truyền dẫn đơn công, bán song công và song công Thông thường các DSL sử dụng truyền dẫn đồng bộ

Truyền dẫn không đồng bộ truyền các đơn vị (là các ký tự hoặc các khối) cùng với cờ báo sự bắt đầu của mỗi đơn vị Như vậy theo định nghĩa này thì ATM được coi là truyền đồng bộ ở mức bit nhưng không đồng bộ ở mức tế

bào, do sự bắt đầu của mỗi tế bào ATM có thể là bất kỳ bit nào

1.2.3 Kênh

Các DSL phải chuyển tải nhiều hơn một kênh thông tin, trong đó mỗi kênh phải cho một ứng dụng và dịch vụ khác nhau ISDN có 2 kênh cho thoại/dữ liệu, 1 kênh D cho báo hiệu và kênh khai thác được ghép vào (EOC) để vận hành và bảo dưỡng HDSL có 1 kênh lớn và 1 kênh EOC ADSL có các kênh

dữ liệu, 1 kênh EOC và 1 dải tách biệt cho dịch vụ thoại tương tự

Ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM) là phương pháp thường được sử dụng nhất để chuyển tải nhiều kênh thông tin Thông tin được đưa vào các khung có chiều dài cố định và có số bit cố định dành cho mỗi kênh Để giảm trễ, số bit ở mỗi kênh được chia thành một vài khối nhỏ hơn và sau đó đưa vào các khung Các khung này lại có thể tổ chức thành các siêu khung tạo thành kênh có tốc độ thấp (EOC là một ví dụ) Ngoài việc truyền ghép kênh thông tin theo một hướng, TDM còn sử dụng như phương pháp song công, thông tin lần lượt được phát và thu Trong DSL phương pháp này còn được gọi là truyền dẫn phân đoạn ―ping-pong‖ hay ghép kênh nén theo thời gian và gần như loại bỏ được hiện tượng tự xuyên nhiễu đầu gần NEXT vì bộ thu sẽ không nhận khi bộ phát đang phát

Ghép kênh phân chia theo tần số (FDM) đặt mỗi kênh một dải tần số riêng biệt Vì vậy tất cả các kênh đều được gửi cùng một lúc ADSL sử dụng FDM

Đồng bộ

Không dồng bộ

Trang 15

bằng cách sử dụng tần số thấp cho thoại và tần số cao cho dữ liệu Thiết kế FDM cần cân nhắc giữa độ phức tạp thiết kế các bộ lọc và lượng phổ tần số cho các dải bảo vệ Trên thực tế, FDM không được sử dụng nhiều do sự thay đổi trong suy giảm đường truyền có thể dẫn đến việc không đảm bảo băng thông cho hai hướng FDM là một phương thức hạn chế ảnh hưởng tự xuyên nhiễu đầu gần do băng tần hướng lên và hướng xuống không chồng lấn nhau Ghép kênh theo không gian chỉ đơn giản đặt mỗi kênh trên tập hợp tách biệt các dây Sự đơn giản này chỉ thích hợp cho việc truyền các tín hiệu trên những khoảng cách vài cm, nhưng giá thành của những dây này và các bộ thu phát bổ sung cho những dây này ngày càng đắt Để giảm tối đa giá thành tổng thể, DSL chủ trương đặt tất cả thông tin trên 1 đôi dây Tuy nhiên, với một vài ứng dụng ta có thể sử dụng nhiều hơn một đôi dây để đạt được tốc độ cao hơn

và khoảng cách lớn hơn ví dụ HDSL sử dụng 2 đôi dây (cho tốc độ 1,5Mb/s),

3 đôi dây (cho tốc độ 2Mb/s)

1 2.4 Mô hình đơn và đa điểm

Các DSL là hệ thống truyền dẫn điểm nối điểm Một bộ thu phát được nối vào mỗi đầu cuối của đôi dây Một đầu có thể đặt tại công ty điện thoại ví dụ tại chuyển mạch trung tâm và đầu kia đặt tại phía khách hàng So sánh với hệ thống đa điểm, truyền dẫn điểm nối điểm đơn giản, có độ tin cậy và bảo mật cao Mô hình điểm nối điểm dành một dải thông nhất định cho mỗi thuê bao Với hệ thống chuyển mạch thích hợp đặt ở trung tâm thì dung lượng cho mỗi thuê bao được duy trì không đổi khi số lượng nút trong mạng tăng lên

Trang 16

2B1Q

Mã này được sử dụng nhiều trong ISDN, HDSL Tên của mã, 2B1Q xuất phát

từ việc gợi nhớ cách mã hoá ―2 bit/ một phần tư chu kỳ‖ Số các bit trong nhóm là b=2 và mỗi nhóm bit tương ứng với một trong 4 giá trị mẫu dữ liệu như trong bảng ánh xạ sau đây

AMI

Mã chuyển dấu kế tiếp, AMI được sử dụng trong các đường dây T1,E1 Hàm điều chế cơ bản phụ thuộc vào các ký hiệu dữ liệu quá khứ, trong đó bit ‗1‘ gây ra đảo cực +1 hoặc -1, ‗0‘ không làm thay đổi, hay ta có ánh xạ sau:

1   1, 0  0 [16]

Trang 17

1.3.2 Mã hoá băng thông

Mã hoá băng thông được sử dụng nhiều trong DSL, loại mã hoá này không có năng lượng tại hoặc gần mức DC

QAM

Điều chế biên độ cầu phương QAM, là phương pháp điều chế hai chiều, N=2

Sử dụng hai hàm cơ bản: 1     

2 cos 2 c

T

2 sin 2 c

từ 3 đến 4 kHz

CAP

Điều chế biên độ/pha không sóng mang, CAP là một sự cải tiến của QAM Cũng với hai hàm cơ bản như trong điều chế QAM, nhưng sóng mang được loại bỏ trước khi truyền, truyền dẫn liên tục CAP được thể hiện như sau:

tỷ lệ SNR cao, thông thường mật độ sử dụng sẽ cao hơn so với khu vực tần số cao DWMT(Discrele Wavelet Multitone) là một lược đồ mã hoá dựa trên ý tưởng của DMT, nó cũng chia kênh truyền thành các kênh nhỏ để sử dụng những phần phổ tần số không bị ảnh hưởng bởi nhiễu Trong khi DMT sử dụng thuật toán biến đổi Fourier nhanh để mã hoá đa kênh thì DMWT lại sử

Trang 18

dụng thuật toán biến đổi Wavelet Đây là một cải tiến của DMT nhằm tối ưu hoá việc sử dụng phổ tần số

ra khu vực khách hàng Đến ngày nay, các trung kế CO đã được truyền dẫn trên cáp quang hoặc viba nhưng vẫn còn khá lớn các hệ thống T1, E1 chạy trên cáp thuê bao đến khu vực khách hàng Một đường truyền T1, E1 có 4 dây, 2 dây truyền thông tin đến khách hàng và 2 dây còn lại truyền thông tin

từ phía khách hàng về Truyền dẫn T1, E1 trên đường dây thuê bao đã thể hiện một số nhược điểm: giá thành cao, tốn thời gian lắp đặt và để giảm xuyên nhiễu đầu gần thì hai hướng thu và phát phải nằm ở hai bó cáp khác nhau như vậy phải cần hai bó cáp riêng biệt Đường dây T1 được thiết kế với mức suy hao tối đa là 15dB ở tần số 772 kHz cho CO (CO tới bộ lặp đầu tiên), suy hao tối đa 36dB từ bộ lặp tới bộ lặp và suy hao 22,5dB từ bộ lặp cuối cùng đến khách hàng T1 sử dụng mã đường dây AMI, so với các tiêu chuẩn ngày nay là không hiệu quả, AMI gửi 1bit/1baud, bên cạnh đó T1 còn

sử dụng mức tín hiệu truyền dẫn cao do đó gây một mức xuyên nhiễu khá lớn sang các hệ thống khác trong phạm vi dải tần 100kHz đến 2MHz

ISDN

BRI

Mạng số đa dịch vụ ISDN đầu tiên hình thành vào năm 1976, tham vọng ban đầu của ISDN là đưa ra một mạng thống nhất cho truyền dữ liệu và thoại Để

Trang 19

phát triển hệ thống truyền dẫn, chuyển mạch, báo hiệu và khai thác ISDN đòi hỏi phải có sự nỗ lực rất lớn về tiền của và công sức ISDN tập trung vào các dịch vụ thoại và chuyển mạch gói tốc độ thấp, tuy nhiên đây lại chính là nhược điểm của nó Mạng ISDN không thích hợp với mạng chuyển mạch gói tốc độ cao và thời gian chiếm giữ lâu mà nó lại là đặc tính của truy nhập Internet

BRI truyền tổng cộng 160 kbit/s thông tin số đối xứng trên mạch vòng có độ dài xấp xỉ 5500 m (18 kft) (hoặc suy hao 42 dB ở tần số 40 kHz) BRI được phân thành 2 kênh B 64 kbit/s, một kênh D 16 kbit/s và 16 kbit/s cho khung

và điều khiển đường dây Kênh B có thể là chuyển mạch kênh hoặc chuyển mạch gói Kênh D mang báo hiệu và gói dữ liệu người sử dụng Một phần kênh dành cho hoạt động khai thác bảo dưỡng (EOC) và các bit chỉ thị được chứa trong 8 kbit/s ở phần mào đầu EOC truyền các gói dữ liệu về trạng thái đường dây, các bộ thu phát

Truyền dẫn ISDN cơ bản điều chế dữ liệu bằng cách sử dụng xung 4 mức để biểu thị 2 bit nhị phân (2B1Q) Dữ liệu được truyền 2 hướng đối xứng sử dụng mạch sai động để triệt tiếng vọng Kỹ thuật truyền dẫn trong băng cơ sở 2B1Q đơn giản gửi 160 kbit/s sử dụng dải tần 80 kHZ tức 2bit/1Hz Các hệ thống BRI có thể làm việc trên mạch vòng có đoạn cầu rẽ và có tổng suy hao nhỏ hơn 42 dB ở tần số 40 kHz (yêu cầu mạch vòng không sử dụng cuộn cảm cân bằng)

Đường dây bổ sung

Thiết bị thu phát BRI có thể được sử dụng cho các ứng dụng phi ISDN như hệ thống đường dây số bổ sung (DAML) Hệ thống DAML cho phép một mạch vòng truyền 2 mạch thoại Xem hình 2.1 Các bộ mã hoá ở mỗi đầu hệ thống chuyển 64 kbit/s BRI kênh B truyền thống thành giao diện thoại tương tự Hệ thống DAML sử dụng công nghệ BRI có độ dài mạch vòng tối đa 5,5 Km, nếu dựa trên HDSL có thể truyền nhiều hơn 2 đường thoại trên một đôi dây

CO

ChuyÓn m¹ch

néi h¹t

Thu ph¸t DSL Voice

Trang 20

Một ứng dụng phi ISDN khác của bộ thu phát BRI là IDSL (ISDN DSL), các kênh đối xứng BRI (128 kbit/s hoặc144 kbit/s) được kết hợp lại thành một kênh truyền dẫn gói dữ liệu giữa bộ định tuyến và máy tính của khách hàng Phần lớn các dạng IDSL sẽ làm việc với ISDN NT tiêu chuẩn ở đầu cuối khách hàng Khi này bộ chuyển mạch ISDN nội hạt sẽ được thay thế bởi bộ định tuyến gói Cấu hình này được sử dụng cho truy nhập Internet

Các dịch vụ trên là điểm xuất phát cho sự bùng nổ của gia đình xDSL sau này Sau đây ta sẽ xem xét qua gia đình xDSL đã phát triển trong thời gian qua

ChuÈnADSLRADSLG.lite

Më réng1-Meg modemCDSLEZ-DSL

2.1 HDSL

Khái niệm ban đầu về HDSL (đường dây thuê bao số tốc độ cao) xuất hiện vào năm 1986 ở phòng thí nghiệm AT&T Bell và Bellcore Các thiết kế thiết

bị thu phát HDSL về thực chất là thiết kế cho ISDN cơ bản ở mức cao hơn

Hệ thống HDSL mẫu xuất hiện năm 1989 Thiết bị HDSL đầu tiên được Bell Canada đưa vào hoạt động vào năm 1992 do Công ty Tellabs Operation Inc sản xuất Nhu cầu cho HDSL ngày càng rõ rệt khi hệ thống truyền dẫn El và T1 không chỉ còn được sử dụng như mục đích nguyên thuỷ là để nối liên đài cùng với sự dự đoán về việc phát triển nhanh chóng của các đường dây riêng nối từ trung tâm chuyển mạch đến khách hàng Hệ thống truyền dẫn Tl/El sử dụng các đôi dây điện thoại có giá thành rất cao Phương pháp truyền dẫn sử dụng El/T1 có năng lượng tín hiệu phát cao ở tần số từ 100 KHz tới hơn 2MHz, điều này đòi hỏi cần phải kết hợp các đường dây Tl/El thành một nhóm tách biệt với nhiều dịch vụ khác Ngoài giá thành đắt khi lắp đặt và bảo dưỡng, các đường dây Tl/El còn cần vài tuần để cung cấp dịch vụ tới khách

Trang 21

hàng Người ta cần một hệ thống truyền dẫn tiện lợi có thể cung cấp nhanh chóng và dễ dàng 1,5 hoặc 2 Mbit/s trên phần lớn các đường dây thuê bao, vì thế HDSL ra đời Lợi ích của HDSL là rất lớn do không cần có các bộ lặp trung gian Mỗi bộ lặp phải được tính toán sao cho đảm bảo mỗi đoạn dây nằm trong giới hạn suy giảm cho phép Tín hiệu lặp có thể gây ra xuyên nhiễu quá mức tới hệ thống truyền dẫn khác HDSL được ưa dùng hơn Tl truyền thống còn bởi vì HDSL cung cấp các khả năng chuẩn đoán (ví dụ như đo SNR) và HDSL gây xuyên nhiễu ít hơn các hệ thống truyền dẫn khác do tín hiệu truyền được hạn chế trong băng tần hẹp hơn Tl truyền thống

Truyền dẫn song công 2B1Q cùng với triệt tiếng vọng được sử dụng cho hầu hết các hệ thống HDSL trên thế giới Ngoại trừ một số nơi ở châu âu sử dụng

hệ thống đa tần rời rạc và AM/ PM không sóng mang (CAP) Đối với truyền dẫn 1,544 Mbit/s, truyền dẫn song công kép sử dụng mỗi đôi dây để truyền một nửa tải hai hướng (768 kbit/s) cùng với 16 kbit/s tiêu đề dùng để tạo khung và kênh thông tin khai thác (EOC) Hai đôi dây tạo nên hệ thống truyền dẫn 1,544 Mbit/s Bởi vì cả hai đôi dây cùng truyền thông tin tiêu đề giống nhau nên thiết bị thu sẽ chọn một trong hai dây để thu tiêu đề Thông thường thiết bị thu sẽ chọn dây có tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) tốt hơn Có một vài giải pháp được lựa chọn cho hệ thống HDSL nguyên thuỷ: song công đơn, đơn công kép và song công kép

Truyền dẫn đơn công kép sử dụng hai đôi dây, với một đôi dây truyền toàn bộ tải theo một hướng và đôi dây thứ hai truyền toàn bộ tải theo hướng ngược lại Xem hình 2.2 Phương pháp này rất đơn giản để tách tín hiệu ở hai hướng khác nhau của truyền dẫn Truyền dẫn đơn công kép có nhược điểm là truyền tín hiệu có băng tần lớn, do đó có suy hao lớn và xuyên nhiễu ở tần số cao Nên xuyên nhiễu các tín hiệu truyền trên hai dôi dây không hoàn toàn tách biệt Do đó các thiết bị thu phát đơn công kép có thể đơn giản hơn nhưng hoạt động kém hơn song công kép

Toµn bé l-u l-îng xuèng

Toµn bé l-u l-îng lªn

Hình 2.2 Truyền dẫn đơn công kép sử dụng hai đôi dây

Truyền dẫn song công kép cải tiến độ dài mạch vòng và độ tương thích phổ bằng cách gửi một nửa thông tin trên mỗi đôi dây Xem hình 2.3 HDSL giảm băng tần của tín hiệu truyền bằng cách sử dụng truyền dẫn ECH để truyền hai hướng cùng một băng tần Năng lượng tín hiệu truyền của HDSL song công kép giảm dần đối với tần số lớn hơn 196 kHz Kết quả là tín hiệu xuyên nhiễu

và suy hao giảm Một ưu điểm khác của truyền dẫn song công kép là sử dụng

Trang 22

một đôi dây có thể dễ dàng cung cấp hệ thống truyền dẫn nửa tốc độ Thông tin bảo dưỡng giống nhau (bit chỉ thị và EOC) được chuyển tải trên mỗi đôi dây của hệ thống HDSL song công đối ngẫu Việc tải dư này của các tiêu đề cho phép sử dụng cùng các phần tử thu phát cho các hệ thống một, hai và ba đôi dây HDSL Hơn nữa, thông tin tiêu đề dư bảo đảm hoạt động tin cậy của các chức năng bảo dưỡng thậm chí nếu truyền dẫn bị hỏng hoặc bị giảm chất lượng trên một trong các mạch vòng

Mét nöa ®Çu l-u l-îng xuèng

Mét nöa sau l-u l-îng lªn

Mét nöa ®Çu l-u l-îng lªn Mét nöa sau l-u l-îng xuèng

Hình 2.3 Truyền dẫn song công kép cải tiến

Song công đơn chỉ cần sử dụng một đôi dây và một cặp thiết bị thu phát Xem hình 2.4 Hai hướng truyền dẫn có thể được tách biệt bằng ghép kênh theo tần

số (FDM) hoặc bằng truyền dẫn hỗn hợp triệt tiếng vọng Tuy nhiên, truyền toàn bộ tải trên hầu hết các mạch vòng đều dựa trên công nghệ đầu những năm 90 Hơn nữa, vì dải thông lớn cần phải quan tâm đến tương thích phổ với các hệ thống truyền dẫn khác Hệ thống SDSL phát triển vào đầu những năm

90 có độ dài mạch vòng ít hơn 1800m (6 kft) trên đôi dây 26 AWG, cho phép truyền đối xứng trên một đôi dây; khoảng ngắn này đã hạn chế rất lớn khả năng sử dụng của nó Trong thực tế, khả năng truyền dữ liệu của SDSL nằm trong khoảng 160 kb/s đến 2,048 Mb/s với khoảng cách tối đa là 3000m (10 kft) và ngắn hơn khi lựa chọn tốc độ cao hơn

Trang 23

2.2 ADSL

Định nghĩa ADSL và mô hình tham chiếu

Đường dây thuê bao số không đối xứng ADSL là kỹ thuật truyền dẫn mạch vòng nội hạt truyền tải đồng thời các dịch vụ sau trên cùng một đôi dây:

 Dịch vụ điện thoại truyền thống

 Luồng dữ liệu xuống (về phía thuê bao) lên tới gần 9 Mbit/s

 Luồng dữ liệu lên (về phía mạng) lên tới 1 Mbit/s

Sở dĩ có thuật ngữ không đối xứng là vì tốc độ dữ liệu truyền về phía khách hàng (hướng xuống) lớn hơn nhiều lần từ phía khách hàng đi (hướng lên) Tín hiệu thoại tương tự được truyền ở tần số trong băng cơ sở kết hợp với truyền

dữ liệu thông qua bộ lộc thông thấp (LPF) mà thông thường được gọi là bộ tách Ngoài bộ tách, ADSL bao gồm một đơn vị truyền dẫn ADSL ở phía thiết

bị trung tâm (ATU-C), một mạch vòng, và một đơn vị truyền dẫn ADSL ở xa (ATU-R) Hình 2.5 là mô hình tham chiếu ADSL

LPF splitter

ChuyÓn m¹ch tho¹i PSTN

LPF splitter

Phone Khu vùc kh¸ch hµng 1

POTS-R POTS-C

ATU-C

Luång d÷ liÖu kh¸ch hµng ADSL Line

M¹ch vßng

Hình 2.5 Mô hình tham chiếu ADSL

ADSL nguyên bản:

Trang 24

Định nghĩa khái niệm ban đầu của ADSL xuất hiện từ năm 1989, do J.W Lechleider và những người khác thuộc Bellcore khởi xướng Sự phát triển ADSL bắt đầu ở trường đại học Stanford và phòng thí nghiệm AT&T Bell Lab năm 1990 Mẫu ADSL đầu tiên xuất hiện vào năm 1992 ở phòng thí nghiệm Bellcore, sản phẩm ADSL đầu tiên được thử nghiệm vào năm 1995

Ban đầu ADSL được nghiên cứu ở tốc độ 1,5 Mbit/s thu và 16kbit/s phát cho ứng dụng MPEG-1 quay số video (VDT) và gọi đây là ADSL1 Sau đó ADSL2 với 3 Mbit/s thu và 16 Kbit/s phát ADSL2 được đưa ra cho phép 2 dòng MPEG-1 đồng thời cùng hoạt động Vào năm 1993, ADSL3 ra đời với 6 Mbit/s thu và ít nhất 64 Kbit/s phát hỗ trợ video MPEG2 Tiêu chuẩn ADSL ANSI T1 413 phiên bản 1 phát triển vượt ra khỏi khái niệm ADSL3 Thuật ngữ ADSL1, ADSL2, và ADSL3 ít được sử dụng sau khi tiêu chuẩn ANSI Tl.413 thông qua

Công nghệ ADSL có hai ưu điểm cơ bản là

 Xuyên nhiễu đầu gần (NEXT) được giảm thiểu, do ADSL có tốc độ bit

và dải tần hoạt động hướng lên nhỏ hơn nhiều so với hướng xuống

 Truyền tải đồng thời thoại và số liệu bằng cách truyền số liệu trong dải băng tần cao hơn băng thoại tương tự

C«ng suÊt tÝn hiÖu thu

Hình 2.6 Mối liên hệ tần số và công suất xuyên nhiễu

Như hình 2.6 đã chỉ ra, công suất tín hiệu thu được giảm tỷ lệ với tần số và xuyên nhiễu thu được tăng theo tần số, do đó truyền dẫn song công là không thể thực hiện được tại các tần số nơi xuyên nhiễu lớn hơn tín hiệu thu được

Trang 25

ADSL thực hiện truyền dẫn song công với dải tần số dưới tần số cắt song công Các tần số cao hơn không phù hợp cho truyền dẫn song công được sử dụng để truyền dẫn đơn công Điều này cho phép các tốc độ truyền dẫn hướng xuống lớn hơn rất nhiều các tốc độ truyền dẫn song công

Trang 26

Do không bị ảnh hưởng tự xuyên nhiễu tại đầu tổng đài (CO) nên FDM ADSL cho chất lượng hướng lên tốt hơn nhiều so với ECH ADSL, nhưng độ rộng băng hướng xuống lớn hơn của ECH ADSL cho phép chất lượng hướng xuống tốt hơn FDM ADSL, đặc biệt đối với các mạch vòng ngắn

Chất lượng của công nghệ đường dây thuê bao số đối xứng chủ yếu bị hạn chế bởi tự xuyên nhiễu đầu gần ADSL khắc phục tự xuyên nhiễu đầu gần chỉ đơn giản bằng cách hạn chế nguồn gây tự xuyên nhiễu Bằng cách giảm tốc

độ bit hướng lên, kênh hướng lên này có thể được sắp xếp để tối giản xuyên nhiễu gây ảnh hưởng truyền dẫn hướng xuống Đối với ADSL, thu kênh hướng lên được thực hiện dễ dàng hơn bằng cách sắp xếp nó tại những tần số thấp hơn nơi mà suy hao truyền dẫn là nhỏ nhất và nhiễu xuyên nhiễu là nhỏ nhất Các hệ thống ADSL sử dụng các kỹ thuật truyền dẫn số tiên tiến để nâng cao chất lượng Điều chế và sắp xếp tần số của tín hiệu phát phối hợp linh hoạt để đạt được chất lượng tối ưu trong những ràng buộc về đặc tính đường dây thuê bao đang được khai thác: sử dụng mã lưới để giảm ảnh hưởng của nhiễu băng rộng ở trạng thái ổn định, các bộ cân bằng thích nghi để tránh nhiễu băng hẹp ví dụ như can nhiễu tần số vô tuyến, các mã sửa lỗi trước và

kĩ thuật xen kẽ để tránh các tạp âm xung, các lỗi cụm

Trang 27

RADSL

Đường dây thuê bao số tốc độ thích nghi (RADSL) là thuật ngữ áp dụng cho một thế hệ thông minh của hệ thống ADSL có khả năng tự động xác định dung lượng truyền của mỗi mạch vòng và sau đó hoạt động ở tốc độ cao nhất phù hợp với mạch vòng đó Đây là một đặc tính tuyệt vời, bởi như chúng ta

đã biết đặc tính của đường dây thuê bao ảnh hưởng rất lớn đến việc quyết định khả năng truyền tải dịch vụ của nó Mà việc đánh giá các đặc tính này là

vô cùng phức tạp, nó phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như loại cáp, thời gian sử dụng, láp đặt thực địa, các loại nhiễu tác động, điều kiện thời tiết, thời điểm trong ngày… Modem RADSL sẽ tự động đánh giá hết các điều kiện này và đưa ra một tốc độ truyền tối ưu nhất RADSL cho phép các nhà cung cấp dịch

vụ bỏ qua khâu đo kiểm và cân chỉnh bằng tay hoặc phải lựa chọn modem phù hợp RADSL hỗ trợ tốc độ thu tối đa trong phạm vi từ 7 đến 10Mbit/s và tốc độ phát tối đa trong phạm vi từ 612 đến 900 Kbit/s Trên những mạch vòng dài (5,5 km/18ft hoặc lớn hơn) RADSL cũng có thể hoạt động ở tốc độ thu thấp nhất khoảng 512 kbit/s và 128 kbit/s phát

G.lite

Khi triển khai các dịch vụ ADSL, có một vấn đề đặt ra là phải ngăn cản sự can nhiễu giữa tín hiệu ADSL và thoại truyền thống Mặc dù đã có sự phân cách về mặt tần số cho hai loại dịch vụ này nhưng sự nhiễu loạn vẫn có thể sảy ra: do sự không tuyến tính của các thiết bị analog, các thiết bị này có thể

bị ảnh hưởng bởi các tần số cao từ dịch vụ ADSL và ngược lại, can nhiễu tương hỗ từ thiết bị POTS cũng ảnh hưởng đến các dịch vụ ADSL, đây là lý

do phải lắp đặt một bộ tách tại đầu khách hàng Đối với cấu hình ADSL chuẩn, ADSL kết thúc ở thiết bị giao tiếp mạng (NID) nơi bộ tách sẽ tách các tín hiệu băng thoại và băng rộng vào các đường dây riêng (hình 2.9)

LPF

Khu vùc

LPF

NID

Hình 2.9 Cấu hình ADSL chuẩn

Theo cách này ta phải lắp thêm các đoạn dây mới hoặc phải đi lại dây ở đầu khách hàng Một lựa chọn khác là ta phải thiết kế một loại modem tích hợp bộ

Trang 28

chia tách (built-in POTS splitter) Và đây chính là động lực để pháp triển modem ADSL không bộ chia tách rất thuận tiện cho việc lắp đặt và đi dây, loại modem này thường được biết đến dưới tên gọi UADSL, ADSL lite, Consumer DSL (CDSL), có mô hình ứng dụng như ở hình 2.10 Modem này

đã được chuẩn hoá thành chuẩn G.lite trong khuyến nghị G.992.2 ITU-T tháng 10 năm 1998 G.lite giống RADSL do nó có khả năng thích nghi tốc độ nhưng nó không có bộ chia tách ở đầu khách hàng Và điều này đã giới hạn một phần tốc độ của G.lite vì tốc độ này bây giờ không chỉ phụ thuộc vào mạch vòng nội hạt mà còn phụ thuộc vào điều kiện dây dẫn trong nhà khách hàng Nói chung, G.lite đáp ứng dịch vụ 1,5 Mb/s cho hướng xuống và 521 kb/s cho hướng lên trên mạch vòng 5,5 Km (18 kft), Các tốc độ này giảm xuống trên mạch vòng dài hơn Modem G.lite sẽ tự động cắt giảm năng lượng ngay khi nó phát hiện thiết bị POTS nhấc máy nhằm tránh gây can nhiễu cho các thiết bị này Thủ tục này được biết đến dưới cái tên ―fast-retrain‖, sau quá trình này, modem G.lite sẽ tự đặt mình hoạt động trong chế độ thấp Nhờ các

ưu điểm của nó, chuẩn G.lite hiện nay đang trở thành một xu thế cho các modem tích hợp trên máy tính

Khu vùc

Trang 29

dụng để nối ONU tới CO, truyền dẫn VDSL được dựng ở vài nghỡn ft dõy xoắn cuối cựng

VDSL, với tư cỏch là một phần của mạng đa dịch vụ, dự kiến hỗ trợ đồng thời tất cả cỏc ứng dụng : thoại, dữ liệu và video Sau cựng, VDSL sẽ hỗ trợ truyền hỡnh cú độ phõn giải cao (HDTV) và cỏc ứng dụng mỏy tớnh chất lượng cao Ứng dụng đối xứng của VDSL sẽ cung cấp tốc độ dữ liệu hai chiều lờn tới 26Mbit/s sẽ rất hấp dẫn cho cỏc khu vực kinh doanh nơi khụng cú cỏp quang nối tới (FTTB) Hỡnh 2.11 là cấu hỡnh ứng dụng của VDSL

Mạng

VDSL ONU

Direct Fiber

PON Daisy Chain

Hỡnh 2.11 Cấu hỡnh ứng dụng của VDSL

Cấu trỳc hub tớch cực VDSL được chỉ ra trong hỡnh 2.13 cho phộp cú những sản phẩm cú tốc độ và độ dài lớn hơn bằng cỏch sử dụng cấu hỡnh mạch vũng truyền dẫn điểm nối điểm Hub tớch cực bao gồm 1 bộ thu phỏt VDSL và cỏc đường nối tỏch biệt tới mỗi cổng hoặc là 1 đường bus trong nhà thuờ bao (khụng thể hiện trờn hỡnh vẽ)

POTS HUB thụ động

Khu vực khách hàng

Hỡnh 2.12 Cấu trỳc VDSL sử dụng hub thụ động

Trang 30

ONU

LPF

LPF POTS

POTS Khu vùc kh¸ch hµng

HUB tÝch cùc

Hình 2.13 Cấu trúc VDSL sử dụng hub tích cực

2.4 Giới hạn thiết kế của DSL

Các DSL được thiết kế ở giới hạn 6 dB tỷ số tín hiệu trên nhiễu SNR Điều này có nghĩa đảm bảo tín hiệu DSL có BER là 7

10 khi năng lượng nhiễu là 6

dB lớn hơn mô hình xuyên nhiễu được định nghĩa là tồi nhất Nếu chỉ có nhiễu Gauss, giới hạn 6 dB SNR tương ứng với mức lỗi là 24

10 Tuy nhiên, trong thực tế nhiễu thường không là phải là nhiễu Gauss Do vậy, với mức 6

dB này chỉ đảm bảo các DSL hoạt động ở mức BER tốt hơn 9

10 và các DSL

sẽ cung cấp dịch vụ tin cậy ngay cả khi môi trường truyền dẫn kém hơn mức bình thường (lão hoá, cáp nối, cáp ướt, lỗi sản xuất, các loại nhiễu khác…) Mức giới hạn thiết kế này là sự kết hợp giữa việc đảm bảo hoạt động tin cậy trong mọi trường hợp và khả năng cho phép độ dài tối đa của mạch vòng Hình 2.14 là đồ thị thể hiện tốc độ có thể cùng với độ dài mạch vòng áp dụng cho dây 26AWG [1], [2]

Trang 31

Trang 32

Sau đây là bảng tổng kết tóm tắt các loại xDSL [3], [12]

xDSL Mô tả Chuẩn Điều chế Đôi

dây Tốc độ Băng tần

ADSL Asymmetric DSL ANSI T1.413 ITU

G.992.1

Discrete tone (DMT) 1

multi-Tối đa ~ 1 Mbps upstream, tối đa ~ 8 Mbps downstream

25 đến 138 kHz upstream, 25 đến

1104 kHz downstream G.lite ―Splitterless‖ DSL

ITU G.992.2, ANSI T1.419

Tối đa ~ 1 Mbps upstream, Tối đa ~ 1.5 Mbps

downstream

25 đến 138 kHz upstream, 25 đến

552 kHz downstream ISDN,

Carrierless Amplitude / Phase (CAP), một loại của QAM

1

Tối đa ~ 1 Mbps upstream, tối đa ~ 8 Mbps downstream

25 kHz đến 138 kHz upstream, 25 kHz đến 1104 kHz downstream

HDSL

High-bit-rate

DSL

ITU G.991.1, ETSI TS

101 135, ANSI T1.TR.28,

16-level Trellis coded (TC) PAM

1 1.544 Mbps symmetric

0 đến 300 kHz upstream,

0 đến 440 kHz downstream

2 1.544 Mbps symmetric

0 đến 130 kHz upstream,

0 đến 400 kHz downstream SDSL Symmetric

DSL

ETSI TS

101 524 2B1Q 1 Tối đa 2320 kbps

symmetric 0 đến 700 kHz G.shdsl

Single-pair

High-speed

DSL

ITU G.991.2, ANSI T1.422

1 Tối đa 2320 kbps symmetric 0 đến 400 kHz

VDSL Very-high-bitrate

DSL

ANSI T1.424, ITU G.vdsl, ETSI TS

101 270

DMT or QAM 1

Tối đa ~ 13 Mbps upstream, Tối đa

~ 22 Mbps downstream

25 kHz đến 12 MHz

T1 Line T1 Line ANSI Alternate 2 1.544 Mbps 0 đến 1.544

Trang 33

CHƯƠNG 3

TRUYỀN DẪN TRÊN ĐÔI DÂY XOẮN

3.1 Mạch vòng nội hạt và đôi dây xoắn

Dịch vụ điện thoại xuất hiện vào năm 1877 khi Alexander Bell nối điện thoại qua một đường dây sắt đơn lấy đất làm đường về của mạch điện Phương pháp này tránh được chi phí cho dây thứ hai nhưng tín hiệu truyền cho thấy không đủ tin cậy do sự ăn mòn của đường nối đất và truyền dẫn kém trong thời gian khí hậu khô kéo dài Những vấn đề này được giải quyết sau đó bằng cách sử dụng đôi dây trần căng song song cách nhau vài cm Phương pháp này cung cấp đường trở về của tín hiệu điện tin cậy hơn Tuy nhiên hiện tượng xuyên âm được nhanh chóng phát hiện khi tín hiệu trong băng thoại từ một đôi dây tạo ra một điện trường bao quanh đôi dây gần đó Tín hiệu trên đường dây điện nghe được rất yếu ở bên đầu dây kia Người ta phát hiện ra rằng xuyên âm có thể giảm theo chu kỳ bằng cách thay đổi vị trí bên phải và bên trái của dây dẫn Bell đã phát minh ra đôi dây xoắn vào năm 1881 đó là đôi dẫn gồm hai dây riêng cách điện và được xoắn với nhau Với bước xoắn vừa đủ, năng lượng điện từ trường trên mỗi phần nhỏ của dây bị triệt tiêu bởi năng lượng bao quanh phần nhỏ dây tiếp theo Cáp điện thoại ngày nay được thiết kế sao cho mật độ xoắn trên mỗi đôi dây là khác nhau để đảm bảo xuyên nhiễu là tối thiểu

Cở sở hạ tầng đôi dây xoắn được gọi là mạch vòng nội hạt, nối khách hàng với công ty điện thoại, chúng được thiết kế để cung cấp dịch vụ điên thoại truyền thống (POST) Sở dĩ gọi là mạch vòng vì dòng điện chạy từ tổng đài trung tâm CO tới khách hàng trên một dây và chạy về trên một dây khác Mạch vòng sử dụng cho DSL và POST trên thực tế được thiết kế khác nhau Mạch vòng sử dụng cho DSL ngắn hơn so với mạch vòng sử dụng cho POST Tuy nhiên các DSL hiện vẫn phải chấp nhận các mạch vòng lớn sẵn có dành cho POST Hình 3.1 thể hiện một mô hình mạch vòng đặc trưng

Các tổng đài lớn có thể phục vụ trên 100.000 đường dây điện thoại; tất cả các đường dây này đều được nối tới giá phối dây chính (MDF) đặt tại tổng đài Đường dây cáp gốc dẫn từ tổng đài đến giao diện vùng phục vụ (SAI) ở mạch vòng bao gồm các đôi dây xoắn nằm trong cáp bảo vệ, chúng thường được

Trang 34

xoắn bốn dây một với nhau tạo thành một quad Dây quad có nhược điểm là tạo xuyên nhiễu cao giữa bốn dây trong một quad [11]

D©y thuª bao

Nhiễu xuyên âm đầu gần (NEXT) gây sự suy giảm chính cho hệ thống sử dụng cùng băng tần cho truyền dẫn hai hướng thu và phát Xuyên nhiễu xuất hiện ở các bộ thu ở cùng đầu cáp với bộ phát là nguồn gây xuyên nhiễu

Để tránh xuyên nhiễu đầu gần (NEXT), hệ thống truyền dẫn có thể sử dụng các dải tần số thu và phát khác nhau Hệ thống ghép kênh theo tần số FDM loại bỏ được NEXT từ các hệ thống giống nhau Tuy nhiên, hệ thống FDM

Trang 35

vẫn phải tính đến NEXT từ các hệ thống khác phát cùng băng tần và một hiệu ứng khác được gọi là xuyên nhiễu đầu xa FEXT

Xuyên nhiễu đầu xa xuất hiện ở bộ thu đặt ở đầu kia của cáp khác với đầu phát là nguồn gây xuyên nhiễu FEXT ít nghiêm trọng hơn NEXT vì chính FEXT cũng bị suy giảm khi truyền trên cáp [11]

Hình 3.2 Xuyên nhiễu trong các đường dây thuê bao [15]

Xuyên nhiễu có thể là nguồn nhiễu ảnh hưởng lớn trên đôi dây xoắn và thường gây giảm tính năng hoạt động của DSL Trong cáp, mô hình hai cổng cần phải được tổng quát hoá Hình 3.3 minh hoạ sự liên hệ (cảm ứng) giữa hai dây trong một đôi dây xoắn với hai dây trong đôi dây xoắn khác Có điện cảm tương hỗ M giữa các đoạn của dây và đồng thời cũng có điện dung E giữa bản thân các dây Trong cáp đôi dây xoắn có điều khiển, người ta cho rằng hỗ cảm

và điện dung tương hỗ được điều chỉnh bởi độ xoắn do đó các đoạn xung quanh của đôi dây xoắn có cực đảo dấu và do vậy loại bỏ được tín hiệu cảm ứng Tuy nhiên độ xoắn không phải là hoàn hảo và giá trị điện cảm điện dung không được duy trì theo suốt chiều dài của đôi dây Hơn nữa sự thay đổi hỗ cảm và điện dung tương hỗ theo tần số thậm chí còn lớn hơn sự biến đổi của các tham số RLCG đặc trưng cho khả năng truyền dẫn tín hiệu của kim loại Tuy nhiên, người ta cho rằng xuyên nhiễu từ một đôi dây sang đôi dây đang xét là không đổi theo chiều dài (khi chúng ta giả thiết là các tham số RLCG là không đổi trên một đơn vị chiều dài) Khi đó hàm ghép (trên Hz) giữa sự thay đổi điện áp trên dây 2 và dây 1 là X21(f) có thể tìm được qua lý thuyết hai cổng tổng quát khi biết tất cả các tham số M và E vì thế ta có:

N f d, X f .2 jf V. p f x, (3.1)

Trang 36

Trong đó N plf d,  là điện áp kim loại cảm ứng trên dây 1 ở tần số f và ở vị trí x trên đường dây cáp, V p2f x,  là điện áp gây ra xuyên nhiễu trên đôi dây xoắn thứ hai Thừa số 2 jf biểu thị sự thay đổi điện áp hay dòng trên đôi dây kia thực sự dẫn đến dòng diện và điện áp cảm ứng trên đôi dây thứ nhất (nhân

tố này đặc trưng cho sự biến thiên) Tương tự như vậy ta cũng có hàm xuyên nhiễu theo đơn vị chiều dài từ đôi dây 1 sang đôi dây 2 hay cho mỗi đôi dây khác trong cáp

Trang 37

Xuyên nhiễu từ HDSL sang các dịch vụ khác thấp hơn rất nhiều Truyền dẫn ADSL 6Mb/s, gấp 4 lần T1, nhưng gây xuyên nhiễu lại khá thấp, nó chỉ ảnh hưởng đáng kể sang các dịch vụ mới hơn như VDSL

Do vậy, vấn đề đặt ra là phải qui định băng tần sử dụng cho các dịch vụ khác nhau theo cách sao cho sự xâm nhập sang các dịch vụ khác trong cáp là thấp nhất Một nguyên tắc thường được áp dụng là một dịch vụ mới cần phải có độ xâm nhập không lớn hơn bất cứ dịch vụ nào đã có Hình 3.4 chỉ ra nhiều băng tần khác nhau của các tín hiệu xDSL và mức năng lượng gần đúng Như chúng ta thấy, các dịch vụ mới hơn có xu hướng sử dụng băng tần lớn hơn, phổ năng lượng của chúng lại thấp hơn các dịch vụ trước đó Nhiễu nền danh định trên đôi dây xoắn không được lớn hơn -140 dBm/Hz, vì thế rõ ràng nhiễu này là rất quan trọng

Trang 38

kỹ thuật mà còn rất phù hợp với nhu cầu của thị trường Ngay cả các dịch vụ mới như g.lite và VDSL cũng có ít nhất một vài chế độ làm việc không đối xứng Ta có thể hạn chế Tự xuyên nhiễu đầu gần (self- NEXT) băng phương pháp tần số (khi sử dụng các dải tần số không chồng lấn) hoặc thời gian (bằng cách đồng bộ tất cả các DSL theo đồng hồ mạng tức là khi này truyền dẫn hướng lên và hướng xuống sẽ được nhóm vào các khe thời gian khác nhau)

Mô hình mật độ phổ năng lượng xuyên nhiễu NEXT và FEXT cho các DSL khác nhau được xác định:

Trang 39

Hình 3.5 Mặt nạ PSD ISDN

Hình 3.5 là mặt nạ PSD của ISDN mới nhất theo tài liệu ETSI Mặt nạ này yêu cầu giới hạn tối đa ISDN PSD thấp hơn -30dBm/Hz dưới 50kHz, với dBm/Hz giảm tuyến tính theo logarit của tần số tới -80dBm/Hz ở 500kHz, duy trì bằng phẳng tới 1,4MHz, sau đó lại giảm tuyến tính theo hàm logarit của tần số cho tới -120dBm/Hz ở 5MHz và duy trí bằng phẳng ở mức -120 dBm/Hz sau đó

f f

Trang 40

f f

3

8 2

3

8 8 3

110, 4 1

2, 208 , 110, 4 ,

20

dB

dB ADSL D

dB dB

f

f f

Định dạng
Số trang	108
Dung lượng	2,13 MB