Nhiễu xuyên âm trong thiết bị đường dây thuê bao số không đối xứng : Luận văn ThS. Kỹ thuật điện tử - viễn thông: 02 07 00

Ưu đ iểin của cách này là ở chỗ truyền dẫn theo hai hướng có thể sử d ụ n g băng tẩn th ấp nhất, ở tần số này suy hao tín hiệu vù nhiỗu giữa các sóng lù ít... Công nghệ ADSL có hai ưu đi

M Ụ C L Ụ C

L Ờ I G I Ớ I T H I Ệ U * 4

T Ó M T Ắ T 5

C H Ư Ơ N G 1: C Ơ S Ở V Ề D S L 7

L I Các modem băng thoại và D S L 7

L 2 Ché độ truyền dẫn 1 2 Ị 2.ỉ Hướng 12

Ị 2.2 Định th ờ i 14

ỉ 2.3 K ê n h : 14

Ị 2.4 M ô hình đơn và đa điểm 15

1.3 Nhiễu xuyên âm 1 6 C H U Ơ N G 2 : C Á C L O Ạ I D S L 1 8 2 1 H D S L 1 8 2 7 / H D S L nguyên bản 18

2.1.2 H D S L khả năng v ờ ứng dụng 19

2.1.3 Phương thức truyền dần H D S L : 21

2 2 A D S L 2 4 2 2 7 Định nghĩa A D SL và mô hình tham ch iếu 24

2.2.2 A D SL nguyên b ắ n : 25

2.2.3 Các khả năng của A D SL VCỈ ứng d ụ n g : 2 5 2.2.4 Truyền dẫn A D S L 26

2 3 V D S L : 2 9 2 3 ỉ Định nghĩa V D SL và mô hình tham ch iế u : 29

2.3.2 Tính năng và ứng'dụng của V D S L : 2 9 C H U Ơ N G 3 : T R U Y Ề N D A N t r ê n đ ô i d â y x o ắ n 3 2 3 1 Đ ô i d â y x o ắ n n g u y ê n b ả n : 3 2 3 2 N h i ễ u : 3 2 3 2 Ị Nhiễu xuyên âm : 32

3.2.2 Nhiễu vô tuyến: 39

3.2.3 Nhiễu x u n g : 42

C H U O N G 4 : s o S Á N H C Ô N G N G H Ệ Đ Ư Ờ N G D Â Y T H U Ê B A O s ố

K K Ô N G Đ Ố I X Ú N G V Ớ I C Á C C Ô N G N G H Ệ K H Á C 4 7

4 1 M o d e m 4 7

4 2 M o d c m c á p 4 8

4 3 H ệ t h ố n g p h â n b ố đ a k ê n h đ a đ i ể m ( M M D S ) 4 9

4 4 D ị c h v ụ p h â n b ố đ a đ i ể m k h u v ự c ( L M D S ) 5 0

4 5 C á c h ệ t h ố n g v ệ t i n h 5 0

4 6 S o s á n h A D S L v ớ i c á c c ô n g n g h ệ k h á c 5 1

5 3 K ĩ t h u ậ t tín h t o á n 6 5

5 .3.2C ác pliương pháp lấy tổng xuyên âm hỗn hợp 74

5 4 N h ậ n x é t k ế t q u ả t í n h t o á n 7 7

5.4.J N h ậ n x é t 79 5.4.2Kết luận 80

C Á C T H U Ậ T N G Ữ 8 8

T À I L I Ệ U T H A M K H Ả O 9 2

BỞII luận văn này dã dược thực hiện tại Công ty điện toán và truyền s ố liệu với sự giúp đỡ tận tình của các cô chú và anh chị em trong Công ty Tô i xin bày tỏ lòng biết ơn của mình tới PGS.TS Nguyễn Viết Kính, thầy đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ tôi hoàn thành bản luận văn Đồng thời, tôi cũng xin bày tỏ lỏng biết ơn của mình tới các thầy các cô đã giảng dạy lớp Cao học

cùng, tôi xin chân thành cám ơn các đồng nghiệp và bằng hữu đã tạo điều kiệiì thuận lợi giúp đỡ tôi hoàn thành bản luận văn này.

H à Nội, tháng 05 năm 2003

H ọc viên Nguyền Quang H ải

L Ờ I C Á M Ơ N

N g à y n ay, m ạng Internet với hơn 7 0 0 triệu W eb site và d ịch vụ thư đ iện

lử đã giúp co n ngư ời c ó thể trao đổi với nhau trên toàn th ế g iớ i, nhưng với m ột

tố c độ k ết n ố i dữ liệu vài kbit/s bằng m od em và qua đường đ iện thoại thì tốc

độ này ch ỉ đủ đ ể lướt trên bề m ặt Internet m à k h ôn g đủ thoả m ãn ch o cá c thôn g tin tức thời th eo y êu cầu H ướng tới tương lai, co n người m on g m u ốn có

ih ể truy nhập n gay lập tức tới ngu ồn dữ liệu toàn cẩu để iham g ia vào dịch vụ truyền hình h ộ i nghị hay x em đoạn v id eo cá nhân, truy nhập tức thời đ ến các

bộ phim m ới sản xuất ở H o lly w o o d ihì lúc đ ó c ơ sỏ' hạ tầng íh ô n g tin băng rộng loàn cầu phải được xây dựng.

C ông n g h ệ đường dây thuê bao s ố tốc đ ộ cao (x D S L ) là phương thức iruyền thông tin s ố với lố c độ hàng triệu bít trên g iâ y qua đường đ iện thoại truyền thống sẽ là nền tảng c h o v iệ c phân ph ối dịch vụ băng rộng này tới cá c thuề bao Sở d ĩ diều này thực hiện được là nhờ áp dụng c á c kỹ thuật truyền s ố phức tạp, đó là sự bù trừ cá c suy giảm truyền dẫn trên đư ờn g d a y điện thoại và

L Ờ I G I Ớ I T H I Ệ U

X u y ên âm là thành phần nhiễu lớn nhất trên dường đây và làm su y giảm chất lượng cá c d ịch vụ đường dây thuê bao s ố (x D S L ) V ì lý d o n ày, đã có nhiều nghiên cứu m ô hình hoá x u y ên âm C ác ngh iên cứu lý thuyết và thực nghiệm đã tim ra m ô hình m ậl độ phổ c ô n g suất x u y ên âm đầu gần (N E X T )

và xu ycn âm đầu xa (F E X T ) thu được d o m ột và nhiều ngu ồn g â y x u y ên âm

cù n g loại gày ra N hư n g khi c ó nhiều loại ngu ồn gây x u y ên am khác nhau thì vấn đề m ô hình m ật đ ộ phổ c ô n g suất x u y ên âm trở n ên rất phức tạp Có ba

m ô hình lấy tổ n g x u y ê n âm hỗn hợp phổ biến là phương pháp mật độ phổ

cô n g su ấl trung bình được Z im m erm an đề xuất lần đầu tiên và o tháng 5 năm

1997 ; phương pháp lấ y tổn g xu y ên âm F S A N được P ersico và M a g n o n e của CSELT đề xuất lần đầu tiên vào tháng 2 năm 1998, phương pháp lấy tổng xuyôn Am sử d ụng g iớ i hạn M in k ow sk i dược Stcfano Gal li và K enneth J

K crpez đổ xuất vào tháng 4 năm 2 0 0 2 M ục đích của luận văn là trình bày nội ciung của cá c phương pháp này, tính toán m ậl dộ phổ c ô n g su ấ l cùa 16 tín hiệu đường day thuê bao s ố (x D S L ) và ước lượng x u y cn âm m à th iết bị đường dây thuô bao s ố kh ôn g đối xứng (A D S L ) thu được khi c ó m ột hay nh iều loại thiết

bị xD SL cù n g hoạt đ ộn g trong cu ộ n cáp g ây ra đ ổn g thời so sánh cá c phương pháp trên với phương pháp đã được tiêu chuẩn hoá là F S A N dựa vào tỷ s ố giữa tín hiệu và n h iễu (S N R ).

Đ ố i tượng và phạm vi ngh iên cứu chính củ a luận văn là x u y ên âm và ước lượng tổn g c ó n g suất x u y cn âm do m ột hay nh iẻu loại thiết bị sử dụng

cô n g n gh ệ đường d ây thuê bao s ố tác đ ộn g lên thiết bị đường dây thuê bao s ố không đối xứng.

Bcn cạnh ý n gh ĩa khoa h ọ c, luận văn cò n phục vụ c h o c ô n g tác xâ y dựng tiêu ch u ẩn th iết bị đường dây thuê bao s ố k h ôn g đ ố i xứ ng C ó thể áp dụng lý thuyết trong luận văn vào viộc xác định c ô n g suấl phát củ a c á c thiết bị

T Ó M T Ấ T

M o d e m C C JTT (I T U ) V 2 I c ũ n g tư ơng lự nh ư ng k h ô n g lư ơ n g th ích vớ i

B ell 103 V à i n ă m sau đ ó , m o d em B e ll 2 0 2 lă n g tố c đ ộ lê n 1 2 0 0 B it/s và

s ử đ ụ n g k ỹ th u â l FSK bán s o n g c ô n g V à o c u ố i năm 1 9 7 3 c ỏ n g ly V a d ic

đ ư a ra V A 3 4 0 0 , m o d e m s o n g c ô n g thực sự đẩu tiên sử d ụ n g PSK (k h o á di

ph a) V ài năm sau nữa B ell 2 1 2 và C C IT T V 2 2 1 2 0 0 b ít /s s o n g c ô n g , sử

d ụ n g kỹ th uật PSK cũ n g đ ư ợ c đưa ra N ă m 1 9 8 1 , V 2 2 b is c ó tố c đ ộ

2 4 0 0 b il/s , s o n g c ô n g V 3 2 sử d ụ n g m ã h o á tr e llis và c ó tiế n m ộ t b ư ó c qu an trọn g là tru y ền th ô n g tin th eo hai hư ớn g s ử d ụ n g c ù n g m ộ t tẩn số C ác

m o d em trước V 3 2 sử d ụ n g tần s ố phát k h á c tần s ố Ihu (F D M ) V 3 2 đạt

đư ợc tố c đ ộ 9 6 0 0 b il/s Sau đ ó , V 3 4 xu ất h iệ n , tố i ưu h o á tẩn s ố sử d ụ n g ,

d ạ n g đám , m ã h o á th e o k ên h c h o ph ép tru y ền tới tố c đ ộ 2 8 ,8 k b it/s , so n g

c ô n g N ă m 1 9 9 5 , m o d em V 3 4 sử d ụ n g đ ộ rộ n g b ăn g tần lê n tới 3 ,6 k H z

V ề m ặt k ỹ thuật, lớn hơn đ ộ rộ n g b ăng tần truyền th ố n g là 3 ,4 k H z T uy

Thiết bị đầu cuối

Mạchvòngnộihạt Thu phát DSL

Tổng đài trung tâm

Trung

kếThu phát DSL

_ vlạch vòng nội hạt

Tổng đài trung tâm

Timphát

m ociem b ă n g th o ạ i tru y ền th ố n g M o d e m PC M c ó thổ sử d ụ n g đ ộ r ộ n g băng tần tới 4 k H z

G iớ i hạn c ơ bản c ù a M o d c m b ă n g ih o ạ i là ở b ộ C O D E C đặt tạ i tổ n g đài nội hạt h o ặ c ở đầu c u ố i m ạ ch v ò n g s ố (D C L ) C O D E C c h u y ể n đ ổ i tín

h iệu lư ơ n g tự trên đ ư ờ n g d â y th o ạ i s a n g tín hiệu s ố 6 4 k b it/s bằng đ iề u c h ế

x u n g m ã M o d e m b ã n g th o ạ i sử d ụ n g tron g m ạn g P S T N k h ô n g vượt quá

6 4 k bi t/s

Ưu đ iể m q u a n trọ n g c ủ a M o đ e m là c ó th ể triển k h ai ở kh ắp m ọ i n ơ i

M ột M odern c ó th ể n ố i tới bất c ứ m ộ t đư ờn g dãy đ iệ n th o ạ i nào v à n g a y lập tức c ó ih ể g ọ i lớ i h à n g Iriộu d ư ờ n g d a y đ iệ n ih o ạ i k h á c đã c ó M o d c m

n ố i vào C ác M o d e m rẻ h ơ n th iế t bị D S L v à d ễ d à n g lắ p đặt T u y n h iê n , nó

ch ỉ làm v iệ c v ớ i c á c d ịc h vụ đ ò i h ỏ i tố c đ ộ để m o d e m b ă n g th o ạ i h o ạ t

đ ộ n g đ ư ợ c N h ư ợ c đ iể m k h á c c ủ a m o đ e m là c á c c u ộ c g ọ i bị tắc n g h ẽ n do trạng thái quá tải c ủ a tổ n g đ à i n ộ i h ạ t và m o d ein p o o l (đ ư ợ c th iết k ế c h o

c á c c u ộ c g ọ i c ó k h o ả n g th ời g ia n n g ắ n ), k h ôn g c ó khả n ăn g n ố i n h iề u

h ư ớ n g c ù n g m ộ t lú c v à tỷ lệ lỗ i c a o C á c hạn c h ế c ủ a m o d e m đã d ư ợ c D S L

kh ắc phục.

N h ư ch ỉ ra ở h ìn h 1 1, đ ư ờ n g tru y ền dẫn m o d em b ă n g ih o ạ i c ó thể bao g ồ m m ạ ch v ò n g n ộ i hạt c h o n g ư ờ i sử d ụ n g A , c h u y ể n m ạ ch n ộ i hạt,

c h u y ể n m ạ ch trun g k ế , c h u y ể n m ạ ch n ộ i hạt khác đ ể n ố i tới n g ư ờ i sử d ụ n g

k h á c, và c u ố i c ù n g là m ạ c h v ò n g n ộ i hạt c h o n gư ờ i sử d ụ n g B N g ư ợ c lạ i,

đ ư ờ n g tru y ền dẫn D S L c h ỉ b a o g ồ m m ộ t m ạch v ò n g n ộ i hạt từ đ ịa đ iể m

n gư ờ i sử d ụ n g tới tổ n g đài n ộ i hạt g á n đ ó.

Đ iể m phân b iệ t c ơ b ản k h á c g iữ a m o d e m và D S L là D S L g iữ th ô n g tin ở d ạ n g s ố từ c ổ n g đ ầ u c u ố i n à y đ ến c ổ n g đẩu c u ố i k ia N g ư ợ c lại

m o d em tru y ền tín h iệ u s ố c ủ a n g ư ờ i sử d ụ n g qua P S T N ở d ạ n g tư ơ n g tự

V ớ i D S L , tín h iộ u s ẽ đ ư ợ c tái tạo lạ i m ỗ i c h ặ n g q u a m ạ n g c ô n g c ộ n g , d o

đ ó sự g iả m tín h iệu tư ơ n g tự k h ô n g bị tích lu ỹ ở m ỗ i c h ặ n g M ặc dù th ô n g tin tru yền qua m ạ n g b a o g ồ m n h iề u phẩn tru yền d ẫn , D S L c h ỉ ở m ạ ch

v ò n g nội hạt.

m ạng đầu

cuối đến

đầu cuối

Thu phát DSL

C ổ ng D L C

ở xatâm

Mạchvòngnộihạt

Thiết bị đầu cuối

PhíaPhạm vi của DSL "B"

sử dungB

H ìn h 1 4 M ô h ìn h tham c h iế u D S L c ó bộ lặp trung gian

Đổ đ á p ứng nhu cẩu thông tin ngày càn g tăng, người ta đã tìm cách n â n g cao tốc đ ộ tru y ền dãn trên cơ sở hạ tẩng có sẵn là đường dây điện thoại, dựa trôn c á c thành tựu của kỹ thuật Hình 1.5 cho ta th ấy rõ điều đó.

bit/s

Tốc độ ISDN

C ữ b ả n

64 Kbit/s

VDSL

tối đa 7 Mbil/s

HDSL

1.5 hoặc 2 Mbit/s

v.34b

modem 28.8

bit/s

PCM modem 56

Kbit/s

VDSL tối da

52 Mbit/s

ATM

1997

Thị trường

Internet

rộng lớn

T ru y ền dãn đơn cô n g Ịà truyền (heo 1 hướng từ n g u ổ n lới đích, ví dụ của truyền dăn dơn cô n g là phát thanh q u ản g bá, m ạch c h u ô n g bấo động Hầu như tất cả ứng đụ n g DSL đều đòi hỏi truyền hai hướng Do vậy, truycn dẫn đưn cô n g thường k hông sử d ụ n g cho DSL.

Truyền dẫn bán song công truyền theo chu kỳ từ trạm A đến trạm B

và ngược lại Vì vậy, tại mõi thời điểm thông tin được c h u y ển theo 1 hướng (đơn công) T ruyền dẫn hai hướng dược thực hiện bằn g các bộ thuphát ở hai đầu dây nhận biết “ đến lượt” và ch u y ển vai trò ph ái hoặc thu Ở các ứng dụng ban đầu của truyền dãn b án so n g cô n g , 1 bản tin được gửi trước khi đường dây đến lượt M ộl số hệ thống DSL áp dụ n g bán song công có sửa đổi gọi là nén g h é p kênh theo thời gian (TCM ) TCM giảm thòi gian luân c h u y ển còn vài ms Các ví dụ truyền dẫn bán song cô n g là điện báo, phái thanh hai ướng sử dụng cù n g tần số

Truyền dẫn so n g cô n g gửi thông tin ỉiên tục theo hai hướng liên cùng một đôi dây Ví dụ thoại truyền thống, m o d em băng thoại, ISDN cơ bản (ANSI T l 601) và HDSL T ru y ền đổng thời hai hướng được thực hiện loại

bỏ lín hiệu phái đi ra khỏi tín hiệu nhận được Ưu đ iểin của cách này là ở chỗ truyền dẫn theo hai hướng có thể sử d ụ n g băng tẩn th ấp nhất, ở tần số này suy hao tín hiệu vù nhiỗu giữa các sóng lù ít

T ruyền song cô n g k h ô n g đối xứng được sử d ụ n g cho thuê bao số không đối xứng T h ô n g tin Iruycn dồng thời theo hai hướng nhưng tốc độ

truyền lừ người sử dụng đến m ạng thì nhỏ, còn ngược lại là lớn Đ iều này

c h o phép thu dữ liệu tốc độ cao trẽn đoạn đường xa hơn, đo giảm nhiễu xuyên âm đàu gắn (N E X T ) giữa các ADSL

Truyền d ẫn d ồ n g bộ truyền các đơn vị (các ký tự hoặc c ác khối) cùng với lín hiệu cờ đổ báo sự bắt đáu củ a m ỗi dơn vị A T M (c h ế độ truyền

k hông đ ồ n g bộ thường được truyền đồn g bộ ở mức bit như ng sự bắt đẩu của mỗi tế bào ATM có thể là bất kỳ bit rỗi nào Vì vậy các t ế bào của ATM k hông đ ổ n g bộ ch ứ k h ô n g phải là đ ồ n g bộ)

1.2.3 K ênh:

Các D SL phải ch u y ển tải nhiều hơn m ột kênh thô n g tin, trong đó mỗi kênh phải cho m ột ứng dụng và dịch vụ k h ác nhau ISD N có 2 kênh cho thoại/dữ liệu, 1 kênh D c h o báo hiệu và kênh khai thác được gh ép vào (E O C ) để vận hành và bảo dưỡng H D SL có 1 kênh lớn và 1 kênh EOC ADSL cố các kênh d ữ liệu, 1 kênh E O C và 1 dải tách biệt cho dịch vụ thoại tương tự

G hép k ê n h phân chia theo Ihời gian (TDM ) là phương pháp Ihường được sử d ụ n g nh ất để ch u y ển tải nhiều kênh thỏng tin T h ô n g tin được đưa vào các k h u n g có chiều dài c ố định và có bít cố định dàn h cho mỗi kênh

Để giảm trễ, số bit ử m ỗi kênh được chia íhành m ột vài khối nhỏ hơn và sau dó đưa vào các khung C ác khung này lại có Ihể tổ chức th àn h các sicu

k h u n g tạo thành kênh có tốc độ thấp ví dụ như k ê n h EOC N goài việc truyền gh ép kênh thông tin theo m ộ t hướng, T D M còn sử dụng như phương pháp song công, thông tin lẩn lượt được phát và thu Phương pháp này gọi là g h é p kênh nén theo thời gian và gần n h ư loại bỏ được hiện tượng nhiễu xuyên âm đẩu gần NEXT

G hcp k ê n h phán ch ia theo tần số (F D M ) đặt m ỗi kên h m ột dải tần số riêng biệt Vì vậy lấl c ả c ác kênh đ ều dược gửi c ù n g m ột lúc A D SL sử

đụ n g FD M bằn g cách sử dụn g lẩn số thấp cho ihoại và lần số cao cho dữ liệu T hiết k ế FD M cán cân nhắc giữa độ phức tạp thiết k ế các bộ lọc và lượng phổ tần số c h o các dải bảo vệ

G hép kên h theo k h ô n g gian chỉ đơn giản đật m ỗ i kênh trên tập hợp tách biệt các dây Sự đơn giản này chỉ thích hợp cho việc tru y ền các tín hiệu Irên n h ữ n g k h o ả n g cách vài cm , nh ư n g giá thành c ủ a nhữ ng dây này

và các bộ thu phát bổ sung cho những dây này ngày c àn g đắt Để g iảm tối

đ a giá th àn h tổ n g thể, DSL đặl tất cả thồng tin trên 1 đôi dây

1.2.4 Mô hình đơn và đa điểm

Cúc DSL là hệ thống truyền dẫn điểm nối điểm M ộ t bộ thu phát được nối vào mỗi đầu cuối của đây M ột đầu có thể đặt tại C ô n g ty điện ihoại ví

dụ tại ch u y ển m ạch trung tâm và 1 đầu khác đặt tại p hía k h á ch hàng So

sá n h với hệ thống đa đ iểm , truyền dần đ iểm nối đ iểm đơn giản, có độ tin cậy và bảo m ật cao Mô hình điểm nối đ iểm dành m ộ l dải thông nhất đ ịn h cho mỗi thuê bao Với hệ thống ch u y ển m ạch thích h ợ p đặt ỏ' trung tâm thì

d u n g lượng cho m ồi thuê bao được duy trì không dổi khi số lượng nút trong mạng tăng lên

Hộ th ố n g điổm nối đ a đicm bao gồm Ưạm Ihu phái tru n g lAm (chủ) licn lạc trực liếp với nhiều thiết bị đổu cuối Cúc Ihiết bị đầu cuối này

k h ổ n g Irực tiếp liên lạc với nhau Hệ th ố n g truyền hình cáp đ ồ n g trục sử

d ụ n g Iruyền dẫn điểm tới đa điểm Mô hình đa đ iểm nối đa điểm cho ph ép các thiết bị đàu cuối irực tiếp licn lạc với nhau

1.3 N hiéu xu y ên ám

Một c á p điện thoại chứa tới vài ngàn đôi day riêng biệt Tín hiệu đ iện trong mỗi đôi d ây lạo ra m ột từ trường nhỏ bọc q u a n h đôi dây tạo ra tín hiệu điện c ảm ứng sa n g các đôi dây xung quanh Việc xoắn c ác đôi đây đã làm giảm mức cảm ứng này (còn gọi là x u y ên âm), tuy n h icn sự dò rỉ tín hiệu vẫn còn N h iễu xuycn âm xuất hiện nhiều tại nơi phân đoạn cáp gần các bộ phát N hiễu x u y ên âm từ các hệ ihống truyền dẫn k h á c irong cù n g

m ột cáp (đ ặc biệt là n hóm c á p gắn kết trong cùng 1 c áp ) là nh ân tố cơ bản hạn c h ế tốc độ và p h ạm vi m ạch vòng có ihể dạt được b ằ n g các DSL

N hiẻu xuyên âm đầu gần (N E X T ) gây sự suy giảm c h ín h cho hệ th ố n g sử dụn g cù n g băng tần số c h o truyền dẫn thu và phát N hiỗu x u y ên âm x uất hiện ở các bộ thu ở cù n g đ ầu cáp với bộ phái là n guồn gây ra nhiễu

Để tránh xuyên âm đ ầu gần (N E X T ), hộ thống tru y ền dẫn có thể sử dụng các dải tần s ố thu và p hát k h á c nhau Hệ Ihống g h é p k ê n h theo tần sô'

FD M loại bỏ được N E X T từ c ác hệ th ố n g giống nhau Hệ th ố n g FD M vẫn phải tính đến N E X T từ c á c hệ th ố n g k h ác phát cù n g băn g tần và 1 hiệu ứng khác được gọi là x u y c n Am đâu xa FEXT

H ìn h 1.8 X u y ê n â m đầu xa (F E X T )

N hiễu xuyên âm đầu x a x u ấ t hiện ở bộ thu đặt ở đầu kia của cáp khác với đàu phát gây ra n g u ồ n nh iễu F E X T ít nghiêm trọ n g hơn N E X T vì nhiễu F E X T suy giảm khi tru y én trôn cáp

V - L O I m

2 / / HDSL nguyên bản

Khái n iệm ban đầu về HDSL (đường d ây thuc bao số tốc độ cao) xuất

k ế thiết bị th u phát HDSL thực c h ấ t !à thiết k ế ISDN cơ bàn ở mức cao hơn Hệ th ố n g HD SL m ẫu xuất hiện n ă m 1989 T h iế t bị HD SL đầu tiên được Bell C an ad a đưa vào hoạt đ ộ n g vào năm 1992 do C ô n g ty T eliabs

O peration Inc sản xuất N ăm 1997 trên th ế giới đã có k h o ả n g 4 5 0 0 0 0 đường dây H D SL ở Bắc Mỹ M ỗi năm có hơn 150000 đ ư ờ ng dây HDSL được lắp đặt T h án g 10 năm 1998 ITƯ thông qua k h u y ế n ng h ị G 991.1 cho HDSL t h ế hệ th ứ nhất, tiêu chuẩn n ày dựa trên tiêu c h u ẩn ETSI TM -

0 3036 ITU b ắt đầu ng h iên cứu xây dựng khu y ến nghị H D SL th ế hệ thứ 2 (H D SL2) gọi là G 991.2

N hu cầu cho HD SL ngày càn g rõ rệt khi hệ th ố n g truyền d ãn E1 và

TI k h ỏ n g sử dụn g như m ục đích nguyên thuỷ để nối liên đài và đự đoán sự phái triển n h an h c h ó n g của các đường dây ricng nối từ tru n g tâm ch u y ển

m ạch đ ến k h á ch hàng Hệ thống tru yền dẫn T l / E l sử d ụ n g c ác đôi dây điện ihoại đã có giá thành rất cao Phương pháp truyền dẫn sử d ụ n g E l / T l

có năn g lượng tín hiệu phát cao ở tần số từ 100 k H z tới hơn 2 M H z, điều này đòi hỏi c ầ n phải kết hợp các đường dây T l / E l thành m ột nhóm tách biệt với n h iều dịch vụ khác Ngoài giá th àn h đắt khi lấp đặt và bảo dưỡng, các đường dây T l / E l c ò n cần vài tuẩn từ khi có yêu cầu dịch vụ cho đến khi dịch vụ được cu n g cấp Người ta cần m ộ t hộ th ố n g tru y ền dẫn tiện lợi

có thể cu n g c ấ p n h a n h ch ó n g và dễ dàn g 1,5 hoặc 2 M b it/s trên phần lớn các dường dây thuê bao, vì th ế HDSL ra đời

Lợi ích củ a HD SL là rất ỉớn do k h ô n g cần có c ác bộ lặp trung gian Mỗi bộ lặp phải được tính toán sao cho đ ảm bảo m ỗi đo ạn dây n ằm trong giới hạn suy giảm cho phép Tín hiệu lặp có thể gây ra x u y ên âm quá mức tới hệ th ố n g truyền dẫn khác Bộ lặp được đ ặt ở tro n g hộp m áy ở trong

C H Ư Ơ N G 2 :C Á C L O Ạ I D S L2.1 H D S L

h ẩ m cáp hoặc ở trên cộ t C á c h ộ p m áy thư ờ ng phải được gắn với cáp Các

h ộ p máy thường có giá thành cao hơn c á c bộ lặp nó bảo vộ H ỏ n g ở bộ lặp cẩn phải sửa c h ữ a tại ch ỗ Các bộ lặp th ô n g thường được cấp n guồn từ

đ ư ờ n g dây, cần phải có m ộ l đườ ng d ây ricng để cấp níỉUồn từ c o Phần

d o vậy cấp n g u ồ n k h ô n g hiệu quả H D SL được ưa d ù n g hơn T I truyền

th ố n g ià bởi vì H D SL c u n g cấp c ác đặc tính ch ẩn đo án (bao gồm đo SNR)

và HDSL gây x u y ê n âm ít h ơ n c ác hệ th ố n g tru y ền dẫn k h á c do tín hiệu tru y ền dược hạn c h ế tro n g băn g tần h ẹ p hơn T i truyền thống

lệ lỗi bít là 1 0 9 đ ến 10-'° Hệ th ố n g H D SL DS1 (1,544 M b it/s) sử d ụ n g hai đôi dây, m ỗi đỏi d ây tru y ề n 768 k b it/s tải hiệu d ụ n g (7 8 4 k b it/s tình) trên mồi hướng D o đ ó th u ậ t n g ữ so n g c ô n g được sử d ụ n g đ ể m ô tả hệ thống truyền dẫn HDSL X e m h ìn h 2.1 H ệ th ố n g H D SL E1 (2048 kb it/s) có thể lựa chọn sử d ụ n g hai h o ặ c 3 đôi dây, m ỗi đ ô i dây sử d ụ n g hoàn toàn song

công H D SL 2 ,0 4 8 M b it/s 3 đôi dây sử dụng bộ thu phát rất giống bộ thu phát hệ th ố n g 1,544 Mbit/s.

M ặc dù ban đầu HDSL được m ô tả là cô n g ng h ẹ k h ô n g cần lặp, nhưng các bộ lặp HDvSL vẫn thường được sử dựng trên đ ư ờ ng dây HDSL

kh ô n g bộ lặp có chiều dài từ 2 ,7 5 k m đến 3,7 km (9 đến 12 kft) Đối với dáy 24 A W G , có ihể đạt được 7,3km khi sử dụng m ột bộ lặp và l l k m (36kft) khi d ù n g 2 bộ lặp Độ dài thực sự có thể th ấp hơn ở những nơi khỏng thể đặt được bộ lặp chính xác ở vị trí trung gian Ban đầu hệ thống HDSL hai bộ lặp được cấp nguồn bằng cách, bộ lặp thứ n hất được cấp qua dường dây từ c o , bộ lặp thứ hai được cấp n g u ồ n từ phía thuê bao Việc cấp nguồn từ phía thuê bao có hạn c h ế về quản lý và bảo dưỡng Do nguồn tiêu thụ từ các bộ thu phát ngày nay là nhỏ nên người la có thể cấp nguồn cho cả hai bộ lập từ n guồn của c o

M ạch đ ư ờ n g dây riêng cấp 1 (1,544 M bit/s h o ặc 2 ,0 4 8 M b it/s) từ người sử d ụ n g đến m ạng dừng các ứng dụ n g HDSL nhiều nhất HDSL là phương tiện chủ yếu để nối tổng đài cơ quan (PBX) và thiết bị dữ liệu gói hoặc ATM tới m ạn g cô n g cộng Đường nối HDSL được sử d ụ n g để nối các trạm vô tu y ến trên m ạn g mặl đất HDSL cũng dùng để nối các trạm D LC tới CO T ro n g những năm đẩu sử dụ n g , thiết bị HDSL có giá thành cao bị hạn ch ế sử d ụ n g k h ô n g tìm được vị trí đặt thiết bị bảo vệ bộ lặp Vào cuối năm J994, giá thiết bị HDSL giảm lới mức m à hầu hết c ác đ iểm lắp đặt mới sử d ụ n g thiết bị HDSL thì kinh tế hơn thiết bị T 1/ E1 tru y ền thống

T h iết bị E l / T I truyền thống vẫn được sử d ụ n g cho c ác k h o ản g các h nhỏ (dưới 3 kft) k h ô n g cần bộ lặp và cho những kho ản g cách rất dài (lớn hơn

30 kft) cần n h iều hơn hai bộ lặp

Giá th àn h bảo dưỡng hàng năm củ a H D SL thấp hơn đường dây T l / E l bởi vì đư ờ ng đ ây H D SL ít hỏn g bộ lặp hơn, độ tin cậy truyền đẫn cao, các khả nàng ch ẩn đoán lỗi cải tiến Ngược lại, đường dủy T l / E1 h iếm khi được thay th ế bởi đường dây HD SL mới có giá thành lắp đặt dường dây mới cao

T ruyền dẫn so n g c ô n g 2 B 1 Q có m ạch hỗn hợp triệt tiếng vọng được

sử dựng cho h ầu h ết c á c hệ th ố n g H D SL trên thế giới M ột số nơi ở châu

Âu sử dụng hệ th ố n g đ a tần rời rạc và A M / PM k h ô n g só n g m ang (CAP) Đối với truyền dãn 1,544 M b it/s, tru y ền dẫn song cô n g kcp sử d ụ n g mỗi đôi dây để truyền m ột nửa c ủ a tải hai hướng (768 kb it/s) cộng với 16 kbil/s tiêu đề dù n g đ ể tạo k h u n g và kên h thông tin khai thác (E O C ) Hai đôí dây tạo nên hệ th ố n g tru y ền d ẫ n 1,544 M bit/s Bởi vì cả hai đôi dây cùng truyền thông tin tiêu đé g iố n g nh au nên thiết bị thu sẽ ch ọ n một trong hai dây để thu tiêu đề T h ô n g thường thiết bị thu sẽ chọn day có tỉ số tín hiệu trên nhiễu (S N R ) lốt hơn

Có một vài giải p h á p được lựa c h ọ n cho h ệ thống H D SL n g u y ê n thuỷ: song công đơn, đơn c ồ n g k ép và so n g cô n g kép

Song cô n g đơn chỉ cẩn sử d ụ n g m ộ t đôi dây và m ột cặp thiết bị thu

được tách biệl bàng g h é p k c n h th eo tần số (F D M ) h o ặc bằn g tru y ền dẫn hỗn hợp triệt tiếng vọng T u y n h iê n , truyền toàn bộ tải trên hẩu hết các

m ạch vòng đều dựa trôn c ô n g n g h ệ đầu nhữ ng n ă m 90 Hơn nữa, vì dải thông lớn cần phải q u a n tâm đ ế n tương thích phổ với c ác hệ th ố n g truyền đăn khác Hệ thống H D SL 1,544 M b it/s đôi dây đơn (đôi khi gọi là SDSL) phát triển vào đầu n h ữ n g n ă m 90 có độ đài m ạch vò n g ít hơn 6 kfl trên đôi dây 26 A W G ; do có k h o ả n g n g ắ n n ày đã hạn c h ế rất lớn khả năn g sử dụng

củ a nó Chỉ với kỹ th u ậ l tiên tiến x uấl hiện vào cuối năm 90 thì truyền dẫn 1,544 M bit/s song c ô n g đơn mới trở thành hiện thực HD SL2, mô tả ở phần 2.1.4, áp d ụ n g tru y ề n d ẫn so n g cô n g đơn

T ruyền dãn đơn cô n g kép sử d ụ n g hai đôi day, với m ộ t đôi dây truyền toàn bộ tải theo m ội hướng và đôi dây th ứ hai tru y ền loàn bộ tải theo hướng ngược lại X em hình 2.3 Phương p h áp này rấl đơn giản để lách tín hiệu ở hai hướng khác nhau của truyền đẫn Đường truyền T I truyền thống

sử dụng truyền dẫn đơn công kép T ruyền dẫn đơn cô n g kép có nhược

đ iểm là tru y ền tín hiệu có băng tần lớn, do đó có suy hao lớn và x u y ên âm

ở tần số cao N ên xuyên âm các tín hiệu truyền trên hai đôi dây khổng hoàn toàn tách biệt Do đó các thiết bị thu phát đơn c ô n g kép có thể đơn giản hơn nhưng hoạt đ ộ n g kổm hơn song cồ n g kép

Hình 2.3 HDSL đơn công kép

T ru y ền dãn so n g công kép cải tiến độ dài m ạch vòng và độ tương thích phổ bằng c á c h gửi m ột nửa th ô n g tin trcn m ỗi đôi dây X em hình2.4 HDSL giảm băng tần của tín hiệu tru y ền bằng c á c h sử dụng truyền dẫn ECH để truyền hai hướng cùng m ột băn g tần N ă n g lượng tín hiệu truyền c ù a HD SL song công kép giảm dần đối với tần số lớn hơn 196 kHz Kết quả là tín hiệu xuyên âm và suy hao giảm M ột ưu đ iểm k hác của truyền dẫn so n g cô n g kép là sử dụn g m ột đổi dây có thể dễ d à n g cu n g cấp

hệ thống truyền d ã n nửa tốc độ

H ình 2.4 HDSL so n g công kép

T h ô n g tin bảo dưỡng giống nhau (bít chỉ thị và co c) được ch u y ển tải trôn mỗi đôi dây củ a hệ thống H D SL song công đối ngẫu Việc tải dư này

c ủ a các tiêu để cho phép sử dụng cùng các phần tử thu phát cho các hệ thống m ộ t, hai và ba đôi day HDSL Hơn nữa, th ô n g tin tiêu đề dư bảo

đ ảm hoạt đ ộ n g tin cậy của các chức năn g bảo dưỡng th ậm c h í nếu truyền

d ẫn bị h ỏ n g hoặc bị g iảm chất lượng trên m ột trong các m ạch vòng

2.ỉ 3.2 Độ trễ

Hệ th ố n g tru y ền dẫn T I truyền th ố n g có độ trễ tru y ền tín hiệu từ đẩu

hướng giữ a g iao d iện DSX - 1 và giao d iện T 1.403 Trễ bổ sung củ a hệ

th ố n g H D SL h iếm khi gây ra lỗi, nhưng có m ột s ố trư ờng hợp thủ tục bắt tay ở lớp cao bị vượt ngưỡng thời gian (tim e-o u t) do tổng đô trễ từ đầu cuối đ ến đầu cuối Vì lý do này, hộ thống H D SL đ ược thiết k ế để đảm bảo trỗ truyền tín hiệu m ột hướng cho đường dây H D SL nhỏ hơn 500 ỊiS

Đ ường d ây H D SL có m ột bộ lặp trung gian có độ trễ g ấp hai Các phần tử

m ạn g k h á c bao gồm các thiết bị đầu cuối S O N E T và tổng đài số có số độ

Irẻ lớn hơn 5 0 0 |is Do vậy, hộ Ihống đáu cuối chỉ cho ph ép có độ trễ vài

J.IS mặc dù có hay k h ô n g có HDSL

2.1.3.3 T ỉ lệ lôi bit.

Hệ th ố n g HDSL, giống n h ư BRI và AD SL được thiết k ế đảm bảo có

tỷ lệ lỗi bit (B ER ) là 10'7 trên m ạn g vòng tồi nhất có mức cồ n g suất nhiẽu xuyên âm 6dB lớn hơn mô hình xuyên âm lý thuyết tồi nhất Mức thiết k ế này dựa trên thoả th u ận của các chuyên gia hàng đầu trong n h ó m tiêu

ch u ẩn T I E 1.4

Tuy n h iê n có hai khái niệm bị hiểu sai đang tồn tại liên quan đến thiết kế BER củ a H D SL và các DSL kh ác K hái niệm h iểu lầm th ứ nhất là hầu hết H D SL hoạt động ở 10'7 BER G iá trị BER 10'7 là trường hợp xấu xấu nhất, ít khi gặp trên thực tế K h o ả n g 9 9 % các H D SL trên thực tế hoạt

đ ộ n g có BER tốt hơn 1 0 9 Khi lỗi xảy ra, dưòng n h ư chỉ diễn ra trong

k h o ản g thời gian ngấn Đ ặc tính lỗi đám này ít ng u y h iểm hơn là lỗi bít ngẫu Iihiôn K hái niệm liiổu sai thứ hai là H D SL hầu h ế t được thiết k ế vượt

q u á mức kỹ thuật nhiều X ét đến thiết k ế giới hạn ốdB trong trường họ'p xấu nhất, người ta có thể dễ dàn g hiểu tại sao một số người có qu an điểm

n h ư vậy T u y n h iên , dường n h ư thiết k ế vượt mức k ỹ thuật quá cao được biện hộ với hai lý do Các H D SL cần phải hoạt động rất tin cậy trong suốt thời gian c h o tất cả các m ạch vòng K h ô n g giống các m o d em băng thoại

sử dụn g c h u y ển m ạch kênh, m ột người có thể “đặt m á y ” và qu ay số lại để

hy vọng có được đường nối tốt hơn Hơn nữa trong m ôi trường thực t ế có rất nhiều suy h ao lên tới giới hạn thiết k ế 6dB (ví dụ, có nước ở trong cáp,

c h ấ t lượng trong dây k ém , hoặc chiều dài dây dài hơn)

2.2 ADSL

Đường day thuê bao số k h ô n g đối xứng ADSL là kỹ thuật truyền dẫn

m ạch vòng nội hạt đồn g thời truyền tải trên cùng m ộ t đ ô i dây các dịch vụ sau:

• Tốc độ bít thu (về phía thuê bao) lên tới gán 9 M bit/s

• Tốc độ bít phát (về phía m ạng ) lên tới ] Mbit/s

Dịch vụ đ iện thoại phổ thông (PO TS có nghĩa là thoại tương tự v.v).

VMạng bãng

H ình 2.5 Mô hình th am chiếu ADSL

T ốc đ ộ bit truyền về phía k h ách hàn g lớn hơn n hiều lần tru y ền từ khách hàn g đi, do đó có th u ật n g ữ k h ô n g đối xứng Tín hiệu thoại tương tự

q u a bộ lộc th ô n g th ấp (L PF) m à th ô n g thường được gọi là bộ tách N goài

bộ tách, A D SL bao gổm m ột đơn vị truyền d ẫn AD SL ở phía thiết bị trung tâm (A T U -C ), m ột m ạch vòng, và m ột đơn vị iru y ền dẫn AD SL ở xa (A T U -R )

Định n g h ĩa k hái niệm ban đầu củ a A D SL xuất hiện từ năm 1989, từ J

w L cc h le id er và những người khác thuộc Bellcore Sự phát triển A D SL

bắt đầu ở trường đại học Stanford và p h ò n g thí n g h iệm A T & T Bell L ab

n ăm 1990 M ẫu A D SL đ ầu tiên xuất hiện vào năm 1992 ở phòng thí

n g h iệm B ellcore, sản phẩm ADSL đầu tiên được th ử nghiộm vào năm 1995

2 2.3 ỉ A D S L I , A D S L 2 , A D S L 3

Khái n iệ m về ADSL xuất hiện vào giữa những năm 1990 Ban đầu

A D SL được n g h iên cứu ở tốc độ 1,5 M bit/s thu và 16kbit/s phát cho ứng

dụng M PEG-1 qu ay sô video (V D T) và gọi đây là A D S L l Sau đó ADSL2 với 3 M bit/s thu và 16kbit/s ph át (“ A D S L 2 ” ) được đưa ra cho phép 2 dòn g MPEG-1 đ ồ n g thời Vào năm 1993, AĐ SL3 ra đời với 6 M b it/s thu và ít nhất 64 k b it/s p hát hỗ trợ video M PEG 2, Tiêu chuẩn A D SL ANSI T l 413 phiên bản 1 phát triển vượt ra khỏi kh ái niệm AD SL3 T h u ậ t n g ữ AD SL1, ADSL2, và A D SL3 ít được sử d ụ n g sau khi tiêu c h u ẩ n AN SI T 1.413 ihông qua.

2 23.2 RADSL

Đường dây thuê bao số tốc độ thích nghi (R A D S L ) là thuậi n g ữ áp

dụ n g cho hệ íhống ADSL có khả năng xác định d u n g lượng truyền của mỗi m ạch vòng m ột cách tự đ ộ n g và sau đó hoạt đ ộ n g ở tốc độ cao nhất phù hợp với m ạch vòng đó Tiêu c h u ẩn AN SI T 1.413 c u n g c ấ p k h ả năn g hoạt độn g tốc độ thích nghi R A D SL hỗ trợ tốc độ thu tối đ a trong phạm

vi từ 7 đ ến lO M bit/s và tốc độ phát tối đa tro n g p h ạm vi từ 612 đến 900 kbil/s Trôn những m ạch vòng dài (5,5 k m /I 8 f t hoặc lớn hơn) R A D SL có thể hoạt đ ộ n g ở tốc độ thu thấp nhất k h o ản g 512 kbit/s và 128 k bit/s phát

2.2.4 Truyền dẫn A D SL.

Công nghệ ADSL có hai ưu điểm cơ bản là ( ỉ ) xuyên âm đẩu gẩn(NEXT) được giảm thiểu, do ADSL có tốc độ bit và độ rộng băng hướng lên nhỏ hơn nhiều so với hướng xuống và (2) truyền tải đồng thời thoại và số liệu bàng cách truyền số liệu trong dải băng tẩn cao hơn băng thoại tương tự N hư hình 2.6, công suất tín hiệu thu được giảm tỷ lệ với tần số và nhiễu xuyên âm

đươc tại các tần số nơi nhiễu xuyên âm lớn hơn tín hiệu thu được

Hình 2.6 Truyổn dãn song cô n g bị giới hạn ở các tàn số thẩp.ADSL thực hiện truyền dẫn song công với dải tần số dưới tần số cắlsong công Các tổn số cao hơn không phù hợp cho truyền dẫn song công được

sử dụng dể truyền clăn đơn công Điều này cho phcp các tốc độ truyền dẫn hướng xuống lớn hơn rất nhiều các tốc độ truyền dẫn song công

Nhiều hệ thống ADSL sử dụng kĩ thuật truyền dẫn ghép kênh phân chia íhco lần số (FDM), nó sáp xếp truyén dãn hướng lỏn trong một dai lán lách biội với dai lán hướng xuống (lổ tránh lự xuyôn Am Giữa hai dải làn cíỉn có một dải bảo vệ để đễ dàng thiết k ế các bộ lọc ngăn cản nhiễu của ihoại tương

tự ảnh hưởng đến Iruyền dẫn số, xem hình 2.7

Một số hệ thống ADSL sử dụng kĩ thuật truyền dẫn xoá tiếng vọng (ECH), trong đó dải tần hướng lên nằm trong dải tần hướng xuống, xem hình 2.8 Tổng độ rộng băng tần phát có thể giảm nhờ việc chồng chất hai dải tần hướng lên và xuống Nhưng kĩ thuật này gây ra tự xuycn âm và việc thực hiện I1Ü đòi hỏi phải xử lý lí» hiệu số phức tạp hơn

C ô n g

s u ấ t

p h á t

Dải thoại tương tự

Dải tần hướng lên tốc độ bit thấp

Dải tần hướng xuống tốc độ bit cao hơn

Dái thoại tương lự

Dải lần hướng lên tốc độ bít thấp

Dải tần hướng xuống tốc độ bit cao hơn

Tổn số

Dải bảo vệ

Hình 2.8 ADSL sử dụng xoá tiếng vọng

Do không bị ảnh hưởng tự xuyên âm tại đầu tổng đài (CO) nên FDMADSL cho chất lượng hướng lên tối hom nhiều so với ECH ADSL, nhưng độrộng bãng hướng xuống lớn hơn của ECH ADSL cho phcp ẹhất lượng hướngxuống tốt hơn FD M ADSL, đặc biệt dối 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 âm đầu gần ADSL khắc phục tự xuyên âm đầu gán chỉ đơn giản bằng cách hạn ch ế nguồn gây tự xuyên âm Bằng cách giảm tốc độ bit hướng lên, kênh hướng lên này có thể được sắp xếp để tối giản xuyên âm gây ảnh hưởng truyền dần hướng xuống Đối với ADSL, thu kênh hướng lên được thực hiện dễ dàng hơn bằng cách sắp xếp nó tại những tần số ihấp hơn nơi mà suy hao truyền dẫn là nhỏ nhất và nhiễu xuyên âm là nhỏ nhất.

Các hệ thống ADSL sử dụng các kĩ thuật truyền đần số tiên tiến để nâng cao chất lượng Điéu c h ế 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 dang 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 nhiều băng liẹp ví dụ như can nhiễu tẩn số vô tuyến, các mã sửa lỗi trước và kĩ thuật xen kẽ để tránh các tạp âm xung, các lỗi cụm

2.3 VDSL:

Đ ường dây thuê bao số tốc độ rất cao là sự m ở rộ n g củ a cô n g nghệ

A D SL lên tới tốc độ cao hơn, lên tới 52 M bit/s

2.3.1 Đ ịnh nghĩa V D SL và mô h ỉn h tham chiếu:

VDSL đang trong quá trình tiêu chuẩn hoá Tốc độ tối đa luồng xuống đạt 52 M bit/s (300m ) tương ứng với chiều lên 2,3 Mbit/s ( cũng 300m)

Ngoài cấu hình tốc độ không đối xứng thì VDSL còn có thể cung cấp tốc độ đối xứng là 26 Mbit/s với khoảng cách 300 m

2.3.2 Tính năng và ứng dụng của V D S L :

VDSL, n h ư m ột phần của m ạng đa dịch vụ, dự k iến hỗ trợ đồng thời tất cả các ứng d ụ n g : thoại, dữ liệu và video Sau cù ng, V D SL sẽ hỗ trợ truyền hình có đ ộ nét cao (H D TV ) và các ứng dụng m áy tính chất lượng cao Úng d ụ n g đối xứng của VDSL sẽ cu n g cấp tốc độ dữ liệu hai chiều

lên tới 2 6 M b il/s sẽ rất hấp dẫn cho các khu vực kin h d o an h nơi k h ô n g có cáp q u a n g nối tới (FTTB).

Cấu trúc h u b tích cực VDSL được chỉ ra irong hình 2 1 0 cho phép có những sản p hẩm có tốc dộ và độ dài lớn hơn bằng cách sử d ụ n g cấu hình

m ạch vòng truy ền dẫn điểm nối điểm H ub tích cực bao gồm 1 bộ thu phát VDSL và c ác đường nối tách biệt tới m ỗi cổ n g (được chỉ ra) hoặc là ỉ đường bus tro n g nhà thuê bao (không có trong hình vẽ)

Hình 2 Ỉ 0 Cấu hình VDSL có h u b tích cực

D M T - Đ a tẩn rời rạc - là hệ thống đ a sóng m an g sử đ ụ n g phương pháp biến đổi F o u rie r rời rạc để tạo và giải điều c h ế c ác só n g m an g riêng biệt Phương p h á p m ã đường này chia giải thô n g th àn h c ác ph ần nhỏ hơn

D W M T ( D iscrete W av elet M uititone)

Lược đồ m ã hoổ của D W M T được dựa trên ý tưởng c ủ a DM T, nó

cũ n g chia kênh tru y ền thành các kônh nhỏ để sử d ụ n g nh ữ n g phẩn phổ lần

số không bị ản h hưởng bởi nhiễu T ro n g k h i D M T sử d ụ n g th u ật toán biến đổi Fourier n h a n h để m ã hoá các bit trên c ác kênh n h ỏ thì D M W T lại sử

d ụ n g thuật toán b iến đổi W avelet

3.1 Đôi dây xoắn nguyên bản:

Dịch vụ điện thoại xuất hiện vào năm 1877 khi A ie x a n d e r Bell nối điện Ihoại q u a m ộl đường dây sắl đơn lấy đất làm đường về củ a m ạch 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 m òn củ a đường nối đất và truyền dần kém trong thời gian k h í hậu khô kéo dài N h ữ n g vấn đề này được giải q u y ế t sau đó bằng cách sử d ụ n g đôi đây trần căn g song song các nhau vài cm Phương ph áp này cung cấp đường trở về củ a tín hiệu điện tin cậy hơn T uy n h iên hiện tượng xuyên â m được nhanh ch ó n g ph át hiện khi tín hiệu tro n g băng thoại từ m ột đôi dây tạo ra m ột đ iện trư ờng bao quanh đôi dây g ần đó T ín hiệu trên đường d ây điện ng h e được rấl yếu ở bên đầu dây kia N g ư ờ i ta phát h iện ra rằng xuyên âm có thể g iảm theo c h u kỳ bàng cách th ay đổi vị trí bên phải và bên trái của dây dẫn Bell đã phát

m inh ra đôi d ây xoắn vào n ăm 1881 đó ià đôi dây dẫn g ồ m hai dây riêng cách điện và được xoắn với nhau Với bước xoắn vừa đủ, n ă n g lượng điện

từ trường trên mỗi phđn nhỏ c ủ a đây bị triệt tiêu bởi n ă n g lượng bao q u an h phần nhỏ dây tiếp theo C áp điện thoại ngày nay được thiết k ế sao cho mật

độ xoắn trên m ồi đôi dây là k h ác nhau để đ ảm bảo x u y ê n âm là tối thiểu

3.2 Nhiễu:

3.2.1 N h iễu xu yên âm :

Các trường điện và từ tạo ra đ ò n g đ iện chạy tro n g c ác đôi dây bên cạnh dẫn đến tín hiệu x u y ên âm k h ô n g m o n g m uốn trên c ác đôi dây này Hình 3.1 m in h hoạ 2 kiểu x u y ên âm thường gặp phải tro n g ĐSL X uyên

âm đầu gần (N E X T ) là loại x u y ê n âm xảy ra từ các tín hiệu theo hướng ngược lại trên đôi dây xoắn (hoặc là từ bộ phát tới bộ thu đầu cuối gần)

X uyên âm đầu ra (F E X T ) có từ tín hiệu đi th eo cù n g m ộ t hướng trên hai đôi dây x o ắ n (hoặc từ bộ p hát tới bộ thu ở đầu xa)

M - X -►

¡4 -d - ►

Hình 3.1 M inh hoạ xuyên âm

X uyên âm có thể là nguồn nhiễu ảnh hưởng lớn trên đôi dây xoắn và thường gây g iảm tính năng hoạt động củ a DSL khi nó k hông được loại bỏ

T rong cáp, mô hình hai cổng cần phải được tổng quát hoá H ình 3.2 m inh hoạ sự liên hệ (cảm ứng) giữa hai dây trong m ột đôi dây xoắn với hai dây trong đôi dây xoắn khác Có điện cảm tương hỗ M giữa các đoạn của dây

và đổng thời cũn g có điộn dung E giữa bủn Ihíln các dây T rong cáp dối dây xoắn có điều khiển, người ta cho rằng hỗ cảm và điện đun g tương hỗ được điều chỉnh bởi độ xoắn do đó các đoạn xung quanh của đôi dây xoắn

có cực đảo dấu và đ o vậy loại bỏ được tín hiệu cảm ứng Tuy nh icn độ xoắn ỉà không hoàn ihiện Hơn nữa sự thay đ ổ i hỗ cảm và điện d u n g tương

hỗ theo tần số thậm chí còn cao hơn sự biến đổi các tham số R L C G đặc trưng cho tín hiệu kim loại dọc Iheo các đôi dây xoắn Tuy nhiên, người

ta cho rằng tín hiệu kim loại từ m ột đôi dây ảnh hưởng sang đôi dây đang xét là không đổi theo chiều đài (khi c h ú n g ta giả thiết là các tham số

R LCG là khô ng đổi trên m ột đơn vị chiều dài) Sau đ ố hàm ghép (trên Hz) giữa sự thay đổi điện áp trôn dây 2 và dây 1 là X2|(f) có thể tìm được qua

lý thuyết hai cổng tổng quát khi biết tất cả các tham số M và E vì thế:

đôi 1 dày 1

dõi 1 dày 2

dối 2 dầy 4

đói 2 dây 3

Trong đó N , (f,x) là điện áp kim loại cảm ứng trên dây 1 ở tần s ố f

d ò n g trên đôi d ây kia thực sự dãn đến d ò n g đ iện và đ iện áp cảm ứng trcn đôi dây thứ n hất (số hạng tương ứng với sự biến thiên) T ương tự n h ư vậy

có hàm xuyên âm theo đơn vị chiều dài từ đôi dây 1 sang đôi dây 2 và

cũ n g như vậy cho mỗi đôi trong cáp lên các đồi dây khác

3.2.ỉ ỉ M ô hình NEXT:

Đối với N E X T trên chiều dài cáp d tro n g đó x u y ên âm hai đôi dây được lính bằn g tổng phân bô' củ a x u y ên âm trên mỗi đơn vị tâng c h iều dài

N(f,d) = I X 21 ( f ) 2 n f v p2 (f) T 2 (f, X ) T, (f, x) dx (3 2 )

Trong đ ó V p2(f) là g iá t r ị đầu vào (đầu gổn) trên đôi dủy 2, T 2 (f,x)

là hàm tru y ền lên dọc theo dây 2 có c h iều dài X, và Tị (f,x) là hàm tru y ền tương ứng ngược lại trên day 1 Hàm truyền n h ư vậy n gẩm hiểu là đôi dây

d

nhiều giả th iết, cụ thể là đường truyền dẫn kết cuối bằn g trở k h án g đặc tính riêng của nó và hai đường dây có cù n g các tham s ố RLCG Hơn nữa, xuyên âm được xem như là nhiễu, chỉ qu an tâm đến bìn h phương củ a khai triển Fourier T ro n g trường hợp này, cô n g thức trcn trở thành:

N (f,d ) 12 = ( 4 * 2 f2) I x „ (f) 12 I v p2 ( 0 12 I e-4M

0

dx

= ( 4 k 2 n I Xj, (0 12 I v p2 (f) 12 11 Jj (3.3)

Giả thiết them là đôi dây xoán có a = C, y [ f và s ố hạng có hàm m ũ

là nhỏ khi dây dẫn có độ dài đ, từ đó mô hình chung được viết thành

Sự tăn g gh ép theo f 1,5 được nhiều người biết đến T uy nhiên, do có

n hiéu giả thiết về sự kết thúc hoàn hảo củ a đường dây, đ ặ c tính đường dây

là đều, bấl biến vị trí, m ột số m ỏ hình x u y ê n âm thông m inh được sửa thích hợp với luỹ thừa f'~\ trong phạm vi từ 1,3 đến 1,7 khi đo cũ n g như là xác định b ằ n g thực ng h iệm các hằng số này

Hình 3.3 Suy hao đường truyền N E X T cho 25 đôi dây PIC trong một

bó cápHình 3.3 chỉ ra nhiểụ hàm truyền g h c p các cặp d ây đo được trong cáp 25 đôi Chú ý rằn g f 1,5 tăng theo tẩn số nhưng chỉ có biến đổi đ á n g kể(10 đến 2 0 dB) khi g h é p theo tần số ở tần số cho trước nh ư n g xét ở tất cảcác tần số thì có nhiều đường dây g ây ra V ì thế, ta lấy trung bình việc

g h é p với n h iều đôi dây T rong trường hợp này tổng củ a nhiều hàm gh ép được giả th iế t là k h ổ n g đổi,

Vù N là số đôi dây trong bó cáp dự kiến m ang dịch vụ DSL tương

tự Giá (rị này xu ất hiện trong hình 3.3, được xem là giá trị trong trường hợp xấu n h ấ t (B ellcore nghiên cứu x á c đ ịn h giá trị này k ém hơn 99% những trạng thái đôi d ây xoắn Bảng 3.1 chỉ ra giá trị x u y ên âm cảm ứng cho mộl số tần số và số nguồn xuyên âm

Do vậy, để tìm n hiễu xuyên âm từ m ột m ạch ISDN lên đối dây xoấn khấc cho n h ó m chứ a 2 4 m ạch ISDN, m ật độ năng iượng phổ trên bất cứ dây nào tro n g n h ó m được m ô hình hoá:

T rong đó T I bây giờ [à hàm của c h iều dài đây từ điểm g h é p đến bộ

đường d ây được kết cuối bằng trở k h á n g đặc trưng và cù n g có cùng đặc tính RLCG, bình phương cường độ của tín hiệu F E X T là:

I F (f,d) 12 = (4ít2f2) I x 2, (f) 12 I v p2 (f) 12 J e-2M dx

0

= (47i2f2) i X2I (f) I 2 • I v p2 (f) 12 d.e2ad (3.10)

F E X T lăn g theo bình phương tán số tín hiệu tru y ền T hường Ihừa số

m ũ ử cuối phương trình (3.6) được xem là hàm truyền năn g lượng của dường dây dương và vì th ế biểu ihức ị T(f,cl) 12 thay th ế thừa số đó [thậm

c h í giả thiết c ả hai đường dây giống nhau và theo cù n g m ột cô n g thức -

tổ n g quát hơn, người ta thay th ế thừa số này bằng c ô n g thức tích phân phức tạp hơn tro n g phương trình (3.9) Hơn nữa, có thể m ở rộng từ 10 đến

2 0 dB về đ ộ lớn (thậm c h í lớn hơn ở tẩn số cao hơn) T uy nhiên, khi các

n g u ồ n x u y ên âm cộ n g lại, giá trị xấp xỉ trong (3,12) được giữ nguyên

F E X T được c h ấ p n h ậ n bởi ANSI là

T ro n g đó íl là chiều dài đo b ằ n g 11, I T(t,d) 12 là h à m truyền từ đáu

là m ật độ phó năng lượng đường d ây (kh ô n g phải n g u ồ n ), và cuối cùng

N goài ra, Bellcore đã ch ấp n h ậ n giá trị này tương đương với giá trị

3.2.ỉ 3 Phân b ổ nhiễu xuyên âm:

K K erp ez củ a B ellcore đã nghiên cứu và thừa nh ận rằng là cả

phùn bố G a u ss T rong khi điều này rõ ràng ỉà không đ ú n g đối với nhiễu đơn bởi vì sự phụ thuộc rất lớn Iheo tần số củ a xuyên am , định lý giới hạn tru n g tâm về th ố n g k ê áp dụng cho trường hợp này chỉ là gần đúng

T ro n g khi theo G auss, nhiễu có thể ỉà k hông dừng

3.2.ỉ 4 Tính dừng theo chu kỳ của nhiễu xuyên âm:

Có n h iéu nghiên cứu cho ràng phân b ố xuyên am có thể là không dừng, ngoại trừ được lấy mẫu chính xác cùng tốc độ khi nhiễu xuyên âm sinh ra Vì thế, đối với nghiôn cứu xuyên âm giữa các kiểu DSL k h ác nhau, D SL có tốc độ lấy m ẫu lớn hơn sẽ nhận thấy tính chu kỳ trong xuyên âm từ đường dây có tốc độ lấy m ẫu thấp hơn bởi vì tất cả c ác m ạch DSL dược đ ịn h thời theo đồng hồ trung tâm , nên x u y ên âm tổ n g thể có thể

là dừng với chu kỳ bàng bộ số c h u n g nhỏ nhất các chu kỳ của hai đồn g hồ mầu

T ín h chu kỳ này có thể được khai thác bởi các bộ lọc thu mà về cơ bản là phù hợp với đường p hỏng đo án tuyến tính c ủ a các m ẫu nhiễu G auss trên m ộ t chu kỳ của xuyên âm Sự giảm đ á n g kể x uyên âm , lên tới 12dB,

đã được ghi nh ận trong những trường hợp, ví dụ m ộ t dịch vụ ADSL, cho thấy x u y ên â m từ DSL tốc độ thấp g iố n g như HDSL, c h o thấy x u y ê n âm từ DSL tốc độ th ấp giống nh ư HDSL Người ta có thể cho rằn g các hiệu ứng tương tự xảy ra từ AD SL/ TI đến VDSL Với bất kỳ bộ cân bằn g thích nghi nào c ũ n g luôn luôn tự đ ộ n g làm sự g iảm nhiều này K h ô n g m ay, lập luận này d ư ờ ng n h ư không phổ biến trong cộ n g đồ n g DSL, và m ột số dự

n h à khai thác dịch vụ k h ô n g ch ắc chắn sự có sự dừng theo chu kỳ tồn tại

H iệu ứng này đ ã được khai thác trong m ạn g m áy tính tốc độ cao

3.2.2 N h iễu vô tuyến:

N h iễ u vô tuyến là phần còn lại của tín hiệu vỏ tuyến trên đường dây

đ iện thoại, đ ặ c biệt là củ a A M q u ả n g b á và của c ác n h à khai th ác không

ch u y ên (H A M )

Tín h iệu tần số vô tuyến (R F) ảnh hưởng lên dôi dcìy điện thoại, đặc biệt là dây trần Các đường dây điện íhoại làm từ đ ổ n g lạo th àn h anten thu sóng diện lừ dẫn tới d ò n g diện tích cảm ứng so với đất Đ iện áp ch u n g cho đôi dây x o ắ n là m ộl trong hai dây so với đất - th ô n g thường hai điện áp này giống nhau vì hai dây trong đôi đây xoắn giống nhau Đ ường dây điện thoại cân b ằ n g cao cho thấy sự suy giảm lớn trong tín hiệu R F biến thiên trên đôi dây so với tín hiệu chung Tuy nhicn sự cân bằng sẽ giảm khi tăng