Tổng quan về hệ thống ADSL và ứng dụng tại trung tâm viễn thông huyện hưng nguyên luận văn tốt nghiệp đại học

Equipment tại nhà thuê baoDBS Direct Broadcast Satellite Hệ thống quảng bá trực tiếp từvệ tinhDCS Digital Cross-connect System Hệ thống nối chéo số DLC Digital Loop Carrier Hệ thống truy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài:

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ADSL VÀ ỨNG DỤNG TẠI TRUNG TÂM VIỄN THÔNG

HUYỆN HƯNG NGUYÊN

Giảng viên hướng dẫn : TS LƯU TIẾN HƯNG Sinh viên thực hiện : PHAN ĐÌNH MẠNH

Lớp : 47K - ĐTVT

MỤC LỤC

Danh mục các chữ viết tắt và ký hiệu 3

Danh mục các hình vẽ 8

Danh mục bảng biểu 9

Mở đầu 10

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ DSL 12

1.1 Tổng quan về các phương thức truy nhập băng rộng 12

1.1.1 Kỹ thuật truy nhập mạch vòng cáp đồng 12

1.1.2 Kỹ thuật truy nhập bằng sợi quang 13

1.1.3 Kỹ thuật truy nhập bằng vô tuyến 14

1.1.4 Kỹ thuật truy nhập bằng cáp đồng trục 15

1.2 Giới thiệu các công nghệ xDSL 16

1.3 Tình hình triển khai xDSL trên thế giới 19

1.4 So sánh đánh giá về mạng truy nhập có sử dụng các công nghệ xDSL khác nhau 21

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ ADSL 24

2.1 Cơ sở của công nghệ ADSL 24

2.1.1 Giới thiệu chung về phương pháp truyền dẫn 24

2.1.1.1 Các trở ngại khi truyền tín hiệu trên cáp xoắn đôi 24

2.1.1.2 Các phương pháp truyền dẫn song công 29

2.1.2 Lịch sử phát triển các Modem tương tự 31

2.1.3 Cơ sở kỹ thuật của ADSL 34

2.1.3.1 Các phương pháp điều chế 34

2.1.3.2 Phát hiện và sửa lỗi 43

2.2 Công nghệ ADSL 44

2.2.1 Sự ra đời và chuẩn hóa ADSL 44

2.2.2 Cấu trúc hệ thống ADSL 46

2.2.3 Mô hình tham chiếu của hệ thống 47

2.2.4 Các giải pháp kỹ thuật trong ADSL 51

2.2.5 Kỹ thuật ADSL không dùng bộ chia 55

2.2.6 Ưu, nhược điểm của công nghệ ADSL 56

2.2.7 Các dịch vụ ứng dụng kỹ thuật ADSL 58

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG KỸ THUẬT ADSL TRONG MẠNG TRUY NHẬP VIỆT NAM 61

3.1 Nhu cầu dịch vụ viễn thông Việt Nam trong giai đoạn 2000 – 2010 61

3.2 Khái quát chung về mạng viễn thông Việt Nam 63

3.2.1 Cấu trúc mạng viễn thông Việt Nam 64

3.2.2 Hiện trạng mạng truy nhập Việt Nam 64

3.3 Khả năng ứng dụng kỹ thuật ADSL trong mạng truy nhập Việt Nam 64

3.4 Ứng dụng thực tế ở Trung tâm viễn thông Hưng Nguyên 66

3.4.1 Lắp đặt thiết bị 66

3.4.2 Gán IP cho máy tính 66

3.4.3 Đăng nhập cấu hình Modem 67

3.4.4 Cài đặt kết nối Internet cho Modem 67

3.4.5 Kiểm tra kết nối Internet 72

3.4.6 Cách lắp đặt 73

3.4.7 Những vấn đề thường gặp và cách khắc phục 75

KẾT LUẬN 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

2B1Q 2-binary, 1Quaternary Mã 2B1Q

AAL ATM Adaptaion Layer Lớp thích ứng ATM

ADC Analog Digital Conversion Bộ chuyển đổi tương tự-sốADSL Asymmetric DSL Dây thuê bao số không đối

xứng

AM Amplitude Modulation Điều chế biên độ

AMI Alternate Mark Inversion Mã đảo dấu luân phiên

ANSI American National Standards

Institute

Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ

ATM Asynchronous Transfer

Một phiên bản ATM 25 Mbit/s

ATU ADSL Transmission Unit Khối truyền dẫn ADSL

ATU-C ADSL Transmission

AWGN Add White Gauss Noise Nhiễu tạp âm Gauss trắng cộng

nhiều thiết bị mạng với nhau cótốc độ truyền dẫn cao

Bit/s bit per second Bit trên giây

BRA Basic Rate Access Sự truy cập tốc độ cơ sở

BRI Basic Rate Interface Giao diện tốc độ cơ sở

xoắn không kết cuối được đưavào để mở rộng mạch vòngthuê bao

CAP Carrierless Aplitude Phase

modulation

Điều chế biên độ pha không sửdụng sóng mang

CATV Cable television Truyền hình cáp

CDMA Code Division Multiple

Equipment tại nhà thuê baoDBS Direct Broadcast Satellite Hệ thống quảng bá trực tiếp từ

vệ tinhDCS Digital Cross-connect System Hệ thống nối chéo số

DLC Digital Loop Carrier Hệ thống truyền dẫn số trên

mạch vòng thuê baoDMT Discrete Multitone Điều chế đa âm tần rời rạcDSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số

DSLAM DSL Access Module Khối ghép kênh truy nhập DSLDWDM Density WaveDivision

Mbit/s theo tiêu chuẩn châu Âu

EC Echo Canceller Thiết bị khử tiếng vọng

ETSI European

Telecommunications Standard Institute

Viện tiêu chuẩn Viễn thôngChâu Âu

FCC Federal Communications

Commision

Uỷ ban Viễn thông liên bang

Mỹ trực thuộc chính phủ đưa racác qui định cho ngành côngnghiệp viễn thông, vô tuyến vàtruyền hình

FDD Frequency Division

Duplexed

Phương thức truyền dẫn songcông phân chia theo tần sốFDM Frequency Division

Modullation

Ghép kênh phân chia theo tầnsố

FEC Forward Error Correction Sửa lỗi trước

FEXT Far End Crosstalk Xuyên âm đầu xa

FSAN Full Service Access Network Mạng truy nhập đầy đủ dịch vụFSK Frequency Shift Keying Khoá pha theo tần số

FSN Full Service Network Mạng truyền thông cung cấp cả

dịch vụ băng rộng và dịch vụbăng hẹp

FTTB Fiber To The Building Cáp quang đến toà nhà

FTTCab Fiber To The Carbinet Cáp quang đến Cabinet

FTTC Fiber To The Curb Cáp quang tới cụm dân cưFTTH Fiber To The Home Cáp quang tới tận nhà thuê baoFTTO Fiber To The Office Cáp quang tới các cơ quan nhỏFTTEx Fiber to the Exchange Cáp quang đến tổng đài

HDSL High-bit-rate DSL Đường dây thuê bao số tốc độ

bit caoHDTV High Definition Television Truyền hình độ phân giải caoHFC Hybrid Fiber-Coax Mạng lai cáp đồng trục

HPF High Pass Filter Bộ lọc thông cao

HPPI High Performance Parallel

HTU-R High-bit-rate Terminal unit

Hiệp hội kỹ sư điện và điện tử

ILEC Incumbent Local Exchange

Carrier

Công ty viễn thông nội hạt độcquyền

IP Internet Protocol Giao thức Internet

số tốc độ 128 kbit/sISDN Intergrated Services Digital

Network

Mạng số đa dịch vụ

ISI InterSymbol Interference Nhiễu giao thoa giữa các ký tựISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ InternetITU Interntional

Telecommunications Union

Tổ chức viễn thông quốc tế

IVOD Interactive Video On

Demand

Dịch vụ video theo yêu cầutương tác

LAN Local Area Network Mạng cục bộ

LMDS Local Multipoint Distribution

System

Hệ thống phân bố đa điểm nộihạt

LPF Low Pass Filter Bộ lọc thông thấp

LTU Line Terminal Unit Khối kết cuối đường dây

MDF Main Distribution Frame Giá phối dây chính

MDSL Multirate Digital Subscriber

MODEM Modulation/Demodulation Điều chế/giải điều chế

NEXT Near End Crosstalk Xuyên âm đầu gần

NIC Network Interface Card Card giao diện mạng

NID Network Interface Device Thiết bị giao diện mạng

NRZ Non Return Zeror Mã đường truyền NRZ

NSP Network Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ mạng

NT Network Termination Kết cuối mạng

NTU Network Termination Unit Khối kết cuối mạng

NVOD Near Video On Demand Dịch vụ video gần theo yêu cầuONU Optical Network Unit Đơn vị mạng quang

PAM Pulse Amplitude

Modulatedtion

Điều chế biên độ xung

PBX Private Branch Exchange Tổng đài cơ quan (nội bộ)PON Pasive Optical Network Mạng quang thụ động

POTS Plain Old Telephone Service Dịch vụ thoại thông thườngPPP Piont-to-Point Protocoll Giao thức điểm nối điểm

PRA Primary Rate Access Truy cập tốc độ sơ cấp

PRI Prymary Rate Interface Giao diện tốc độ sơ cấp

PSD Power Spectral Density Mật độ phổ công suất

PSTN Public Switch Telephone

Điều chế biên độ cầu phương

QoS Quality of Service Chất lượng của dịch vụ

QPSK Quadrature Phase Shift

Keying

Khoá dịch pha cầu phương

RADSL Rate AdaptiveDigital

Subscriber Line

Đườn dây thuê bao số thíchứng tốc độ

RFI Radio Frequency Interference Nhiễu tần số vô tuyến

RT Remote Terminal Thiết bị đầu cuối xa

SDSL Single pair DSL Mạch vòng thuê bao số một đôi

sợiSNR Signal Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu

SVC Switched Virtual Channel Kênh chuyển mạch ảo

SYN Synchronization Symbol Ký hiệu đồng bộ

TCM Trellis Code Modulation Điều chế được mã hoá lướiTDD Time Division Duplexed Phương thức truyền dẫn song

công phân chia theo thời gianTDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời

gianUTP Unshielded Twisted Pair Đôi dây xoắn không bọc kim

VDSL Very High-speed DSL Mạng thuê bao số tốc độ rất

caoVoD Video on Demand Video theo yêu cầu

VoDSL Voice overDSL Dịch vụ thoại qua DSL

VTU-O VDSL Termination

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Kiến trúc của truy nhập quang 14

Hình 2.1 Tín hiệu NEXT và FEXT 26

Hình 2.2 Mạch vòng có và không có sử dụng cuộn gia cảm 28

Hình 2.3 Cầu nối rẽ và ảnh hưởng của nó 29

Hình 2.4 Phân tách tín hiệu lên xuống bằng phương pháp khử tiếng vọng .30 Hình 2.5 Phổ trong phương pháp Echo đối với ADSL 31

Hình 2.6 FDM hoàn toàn song công 31

Hình 2.7 Cấu trúc hoạt động của Modem băng tần thoại 32

Hình 2.8 Kết nối của modem 56 K 33

Hình 2.9 Chùm tín hiệu 16QAM 35

Hình 2.10 Cách thực hiện của QAM 35

Hình 2.11 Sơ đồ điều chế QAM 36

Hình 2.12 Bộ giải điều chế QAM 36

Hình 2.13 Sơ đồ bộ điều chế CAP 38

Hình 2.14 Bộ giải điều chế CAP 39

Hình 2.15 Phân bố phổ của CAP 40

Hình 2.16 Nguyên lý điều chế DMT 41

Hình 2.17 Số bit/kênh 41

Hình 2.18 Tạp âm kênh và số bit kênh của DMT 42

Hình 2.19 Sơ đồ bộ điều chế DMT 43

Hình 2.20 Sơ đồ mạng ADSL 46

Hình 2.21 Mô hình mạng ADSL full-rate 48

Hình 2.22 Tương thích phổ ADSL DMT với các hệ thống DSL khác 54

Hình 2.23 Phương thức FDM và EC trong công nghệ ADSL 55

Hình 2.24 Cấu trúc của ADSL thông thường và ADSL G.Lite 56

Hình 3.1 Nhu cầu lưu lượng các dịch thoại và phi thoại của Việt Nam trong tương lai 63

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Các công nghệ DSL 16

Bảng 1.2 Tình hình phát triển thuê bao băng rộng trên thế giới 20

Bảng 2.1 Các đặc tính của modem băng tần thoại 33

Bảng 2.2 Các phương án lựa chọn kênh mang cho các cấp chuyển vận 50

MỞ ĐẦU

Cuộc thâm nhập mạng thông tin toàn cầu Internet của Việt Nam đã đượcbắt đầu từ năm 1997 Với tốc độ phát triển của ngành công nghệ thông tin vàviễn thông nói chung cũng như sự phát triển của internet nói riêng thì những

gì chúng ta đã làm được trong quãng thời gian 15 năm qua (1997- 2011) là rấthiệu quả Đảng và chính phủ ta xác định công nghệ thông tin và viễn thông lànghành chiến lược sẽ giúp Việt Nam nhanh chóng hội nhập, rút ngắn khoảngcách về công nghệ với các nước trong khu vực và toàn thế giới Nhận định rõtrách nhiệm của mình, nghành Thông tin – truyền thông đã quyết tâm xâydựng một mạng lưới viễn thông hiện đại trong đó đặc biệt ưu tiên cho pháttriển Internet Để đạt được mục tiêu này chúng ta không còn cách nào khác là

“đi tắt đón đầu công nghệ” và ADSL là một trong những công nghệ được lựachọn

Thực tế xDSL là một họ công nghệ tiên tiến đã xuất hiện khá lâu vàđược nhiều nước trên thế giới áp dụng Công nghệ này cho phép truy nhập tốc

độ cao qua mạch vòng thuê bao cáp đồng truyền thống, nếu so với các côngnghệ truy nhập tiên tiến khác thì đây là một công nghệ khá đơn giản và tiếtkiệm Tuy nhiên nhiều lúc sự đơn giản đó lại làm cho người ta nghi ngại vềkhả năng tồn tại lâu dài của nó Sự thực là ngay từ buổi đầu chào đời côngnghệ này đã cho thấy những ưu điểm vượt trội của nó, nhưng nhiều nước trênthế giới trong đó có Việt Nam vẫn dường như không quan tâm lắm vì chúng

ta cho rằng cuộc cách mạng toàn quang nhanh chóng sẽ làm cho bất cứ một

dự án đầu tư nào vào công nghệ này đều trở nên lãng phí

Với mong muốn giản dị là có thể áp dụng phần nào những kiến thức đã

được học ở trường vào thực tế hệ thống mạng lưới em đã chọn đề tài “Tổng

quan về hệ thống ADSL và ứng dụng tại Trung tâm Viễn thông huyện Hưng Nguyên” làm đồ án tốt nghiệp Nội dung của đồ án, ngoài phần mở

- Chương 1 Tổng quan về các công nghệ DSL.

- Chương 2 Công nghệ ADSL

- Chương 3 Khả năng ứng dụng kỹ thuật ADSL vào mạng truy nhậpViệt Nam

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy giáo TS Lưu

Tiến Hưng, người đã hướng dẫn tận tình cho em trong suốt quá trình làm đồ

án một cách tốt nhất Bên cạnh đó em cũng xin cảm ơn Ban chủ nhiệm khoaĐiện tử - Viễn thông, trường Đại học Vinh, cùng toàn thể thầy cô giáo trongkhoa đã tận tình dạy dỗ và truyền đạt cho em những kiến thức cần thiết và bổích

Mặc dù đã được thầy giáo hướng dẫn tận tình cùng với sự nỗ lực của bảnthân nhưng không thể tránh khỏi những sai sót trong quá trình làm đồ án Emrất mong các thầy, cô chỉ bảo và gợi mở cho em thêm những hiểu biết kiếnthức mới

Vinh, ngày 17 tháng 5 năm 2011

Sinh Viên

Phan Đình Mạnh

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ DSL

1.1 Tổng quan các phương thức truy nhập băng rộng

Ngày nay, nhu cầu của khách hàng về các dịch vụ băng rộng đang tăngnhanh Những khách hàng là các doanh nghiệp thường yêu cầu các dịch vụbăng rộng tương tác như: truy nhập Internet tốc độ cao, hội nghị truyền hình,video theo yêu cầu Còn những khách hàng thông thường thì yêu cầu các dịch

vụ không tương tác như phim theo yêu cầu, truyền hình số Điều này thúcđẩy các công ty viễn thông nhanh chóng triển khai các giải pháp phân phốidịch vụ băng rộng tới khách hàng có hiệu quả nhất

Vấn đề khó khăn nằm trên những kilomet cuối tới thuê bao sử dụng các đôidây đồng đã được trang bị từ xưa tới nay để cung cấp các dịch vụ PSTN chokhách hàng trên khắp thế giới Mạng truy nhập PSTN chỉ cung cấp một băngtần thoại hạn hẹp 0,33,4 kHz với tốc độ truyền số liệu tối đa là 56 kbit/s nênkhông đáp ứng được việc truyền tải các khối dữ liệu lớn có nội dung phongphú kèm hình ảnh sống động Để giải quyết vấn đề này nhiều kỹ thuật truynhập băng rộng đã được đưa ra xem xét như: kỹ thuật truy nhập mạch vòngcáp đồng, kỹ thuật truy nhập cáp sợi quang, kỹ thuật truy nhập vô tuyến Mỗi

kỹ thuật truy nhập mạng này đều có những ưu nhược điểm khác nhau, nhưngvới điều kiện hiện nay, mạng lưới cáp đồng đang tồn tại rộng khắp trên thếgiới thì kỹ thuật truy nhập mạch vòng cáp đồng đang thực sự trở thành sự lựachọn số 1 cho các nhà cung cấp dịch vụ trên thế giới

Sau đây chúng ta sẽ xem xét các phương thức truy nhập băng rộng cụ thể:

1.1.1 Kỹ thuật truy nhập mạch vòng cáp đồng

Kỹ thuật truy nhập mạch vòng cáp đồng hay được gọi là kỹ thuật đườngdây thuê bao số (DSL: Digital Subscriber Line) đã xuất hiện từ đầu những

năm 1980 Thực ra đây là một họ các công nghệ thường được gọi là các côngnghệ xDSL, chữ x thể hiện cho các công nghệ DSL khác nhau như : ADSL,HDSL, VDSL Đây là các kỹ thuật truy nhập điểm tới điểm kết nối giữa thuêbao và tổng đài trung tâm cho phép truyền tải nhiều dạng thông tin số liệu âmthanh, hình ảnh qua đôi dây đồng truyền thống Giải pháp của xDSL là sửdụng dải tần lớn hơn phía trên dải tần mà dịch vụ thoại sử dụng vì vậy băngthông truyền dẫn cao hơn Trên đó, người ta sử dụng các phương pháp mã hoákhác nhau để có thể truyền được tốc độ dữ liệu rất cao Tốc độ của đường dâyxDSL tuỳ thuộc thiết bị sử dụng, khoảng cách từ tổng đài tới thuê bao, chấtlượng tuyến cáp, kỹ thuật mã hoá Thông thường kỹ thuật này cho phép hầuhết khách hàng truyền từ tốc độ 128 kbit/s tới 1,5 Mbit/s Với kỹ thuật mớinhất VDSL cho phép truyền số liệu với tốc độ lên tới 52 Mbit/s theo hướng từtổng đài xuống thuê bao Điểm nổi bật của kỹ thuật xDSL là tận dụng được cơ

sở hạ tầng cáp đồng phổ biến trên thế giới nên nó đã mau chóng chuyển từgiai đoạn thử nghiệm sang thị trường thương mại rộng lớn đáp ứng nhu cầuphân phối các dịch vụ băng rộng tới người sử dụng

1.1.2 Kỹ thuật truy nhập bằng cáp sợi quang

Nhờ phát hiện ra khả năng truyền dẫn của cáp sợi quang đã làm thay đổihầu như toàn bộ năng lực của mạng viễn thông Cáp sợi quang có nhữngphẩm chất mà cáp đồng không thể nào có được đó là băng thông rất lớn vàkhả năng chống nhiễu cực kỳ tốt với suy hao nhỏ nên truyền tốc độ cao là rấttốt Người ta đã xây dựng nhiều hệ thống thông tin quang như hệ thống điềuchế cường độ và tách sóng trực tiếp, hệ thống thông tin quang coherent vàtruy nhập quang có thể được xây dựng thành các hệ thống như: cáp quang đếncụm dân cư (FTTC), cáp quang đến toà nhà (FTTB), cáp quang đến tận nhà(FTTH), cáp quang đến cơ quan (FTTO), v.v

Kiến trúc tổng quát nhất của mạng cáp quang như hình 1.1

Tín hiệu số từ các nhà cung cấp dịch vụ truyền qua các tuyến trục chính tớicác tổng đài trung tâm Từ đây tín hiệu đi theo phần mạng quang tới điểmphân phối để chuyển đổi sang tín hiệu điện rồi được truyền trên đôi dây cápđồng tới thuê bao Như vậy, việc tồn tại đoạn cáp đồng cuối là một yếu tốthúc đẩy sự phát triển của công nghệ xDSL.

1.1.3 Truy nhập bằng vô tuyến

Đây là phương pháp đã xuất hiện từ lâu và ngày nay đang được ứng dụngrộng rãi trong truy nhập băng rộng đặc biệt là từ khi có vệ tinh viễn thông Hệthống được sử dụng nhiều nhất hiện nay là các trạm mặt đất hoặc là vệ tinh.Trên mặt đất, có thể kể đến hệ thống MMDS và LMDS

MMDS (multichannel, multipoint distribution system) là hệ thống phân bố

đa điểm, đa kênh, nó có thể gửi 33 kênh truyền hình tương tự hoặc 100 kênhdưới dạng tín hiệu số tới các thuê bao hoặc Internet tốc độ cao dọc theođường dây của các modem cáp đồng trục (cable modem)

LMDS (hệ thống phân bố đa điểm nội vùng) là hệ thống vô tuyến, điểmđến đa điểm, đa tế bào (Multicell), băng tần hoạt động từ 27,5 đến 29,5 GHz

Cụm dân cư lân cận

Hình 1.1 Kiến trúc của truy nhập quang [1]

LMDS còn được gọi là truyền hình cáp tổ ong (cellular cable TV) Các tế bàolân cận dùng các tần số giống nhau nhưng có phân cực khác nhau

Những hạn chế mà kỹ thuật truy nhập vô tuyến không được lựa chọn làmgiải pháp mạng truy nhập hiện nay là : khó đáp ứng yêu cầu truyền thông 2chiều, khó triển khai trong vùng đô thị Các hệ thống LMDS/MMDS thì chịunhiều ảnh hưởng của thời tiết dễ hư hại do mưa, bão, sấm, sét Để tăng vùngphủ sóng của hệ thống DBS yêu cầu phải tăng số vệ tinh, tuy nhiên vị trí củachúng là một vấn đề khó khăn cho các nhà cung cấp dịch vụ, giá thành vệ tinhcao Các hệ thống này còn thiếu các chuẩn chung nên không thể mua một đĩa

vệ tinh của một hãng để sử dụng với một hệ thống khác Thậm chí với cùngmột hãng cũng phải mua các đĩa vệ tinh khác nhau cho các dịch vụ số liệu vàtruyền hình quảng bá WLL chỉ đem lại nhiều ưu điểm khi triển khai ở nhữngvùng dân cư thưa thớt, tận dụng được những trạm gốc đã có sẵn

1.1.4 Truy nhập bằng cáp đồng trục

Đây là phương pháp được triển khai bởi nhà cung cấp truyền hình cáp Khitriển khai, cần lắp thêm cáp đồng trục từ điểm cung cấp dịch vụ tới thiết bịcủa khách hàng Điển hình là hệ thống cáp đồng trục kết hợp với cáp quang(HFC- Hybrid Fiber/Coax) Nó cung cấp cả dịch vụ số và tương tự, dùngbăng tần từ 050 MHz cho đường lên và từ 50750 MHz cho hướng xuống

và truyền khoảng 100 kênh video tương tự (6 MHz) với tín hiệu số, mỗi kênhsóng mang 6 HMz có thể đạt tốc độ 27 đến 38 Mb/s Tuy nhiên HFC phânphối dữ liệu quảng bá tức là cáp đồng trục có thể phân phối nhiều kênh videotới một vùng dân cư nhưng cùng một thông tin Khi dùng chung cho nhiềungười sử dụng thì băng thông của mỗi kênh trong HFC không cao bằng DSL,DSL phân phối dữ liệu riêng tới từng người sử dụng nên linh hoạt hơn Hơnnữa ở các nước chưa có sẵn mạng cáp thì việc xây dựng một hệ thống mới làrất tốn kém

1.2 Giới thiệu các công nghệ xDSL

xDSL là một họ công nghệ đường dây thuê bao số gồm nhiều công nghệ cótốc độ, khoảng cách truyền dẫn khác nhau nên được ứng dụng vào các dịch vụ

khác nhau Bảng 1.1 sẽ liệt kê các loại công nghệ và tính chất của từng loại.

HDSL 1,544Mb/s đối xứng

2,048Mb/s đối xứng 3,6 km – 4,5 km

Nội hạt, thay thế trung kế T1/E1 có dùng bộ lặp, kết nối PBX, LAN

SDSL

768kb/s đối xứng 1,544Mb/s hoặc 2,048 Mb/s một chiều

7 km

3 km

Nội hạt, thay thế trung kế T1/E1, kết nối PBX, mạng LAN

ADSL

1,5- 8 Mb/s luồng xuống

1,544 Mb/s luồng lên

5km (tốc độ càng cao thì khoảng cách càng ngắn )

Truy cập Internet, LAN từ xa,VPNs, VoIP, thoại IP, thoại video…

VDSL

26 Mb/s đối xứng 13–52 Mb/s luồng xuống

1,5-2,3 Mb/s luồng lên

300 m – 1,5 km (tuỳ tốc độ)

Truy cập Multimedia Internet, qảng bá các chương trình TV.

Theo hướng ứng dụng của các công nghệ thì có thể phân thành 3 nhómchính như sau :

- Công nghệ HDSL truyền dẫn hai chiều đối xứng gồm HDSL/HDSL2 đãđược chuẩn hoá và những phiên bản khác như : SDSL, MDSL, IDSL.

- Công nghệ ADSL truyền dẫn hai chiều không đối xứng gồm ADSL/ADSL.Lite (G.Lite) đã được chuẩn hoá và các công nghệ khác như CDSL,Etherloop,

- Công nghệ VDSL cung cấp cả dịch vụ truyền dẫn đối xứng và không đốixứng

IDSL: (ISDN DSL) Ngay từ đầu những năm 1980, ý tưởng về một đường

dây thuê bao số cho phép truy nhập mạng số đa dịch vụ tích hợp (ISDN) đãhình thành DSL làm việc với tuyến truyền dẫn tốc độ 160 Kb/s tương ứngvới lượng tải tin là 144 Kb/s (2B+D) Trong IDSL, một đầu đấu nối tới tổngđài trung tâm bằng một kết cuối đường dây LT (Line Termination), đầu kianối tới thuê bao bằng thiết bị kết cuối mạng NT (Network Termination) Đểcho phép truyền dẫn song công người ta sử dụng kỹ thuật khử tiếng vọng.IDSL cung cấp các dịch vụ như : Hội nghị truyền hình, đường dây thuê riêng(leased line), các hoạt động thương mại, truy cập Internet/Intranet

HDSL: Cuối những năm 80, nhờ tiến bộ trong xử lý tín hiệu số đã thúc đẩy

sự phát triển của công nghệ đường dây thuê bao số truyền tốc độ dữ liệu caoHDSL (High data rate DSL) Công nghệ này sử dụng 2 đôi dây đồng để cungcấp dịch vụ T1 (1,544 Mb/s), 3 đôi dây để cung cấp dịch vụ E1 (2,048 Mb/s)không cần bộ lặp Sử dụng mã đường truyền 2B1Q tăng tỷ số bit/baud thuphát đối xứng; mỗi đôi dây truyền một nửa dung lượng tốc độ 784 Kb/s nênkhoảng cách truyền xa hơn và sử dụng kỹ thuật khử tiếng vọng để phân biệttín hiệu thu phát Khi nhu cầu truy nhập các dịch vụ đối xứng tốc độ cao tănglên

SDSL : Công nghệ DSL một đôi dây (Single pair DSL) truyền đối xứng tốc

độ 784 Kb/s trên một đôi dây, ghép kênh thoại và số liệu trên cùng một đườngdây, sử dụng mã 2B1Q Công nghệ này chưa có các tiêu chuẩn thống nhất nên

không được phổ biến cho các dịch vụ tốc độ cao SDSL chỉ được ứng dụngtrong việc truy cập trang Web, tải những tệp dữ liệu và thoại đồng thời với tốc

độ 128 Kb/s với khoảng cách nhỏ hơn 6,7 Km và tốc độ tối đa là 1024 Kb/strong khoảng 3,5 Km

ADSL: Công nghệ DSL không đối xứng (Asymmetric DSL)được phát triển

từ đầu những năm 90 khi xuất hiện các nhu cầu truy nhập Internet tốc độ cao,các dịch vụ trực tuyến, video theo yêu cầu ADSL cung cấp tốc độ truyềndẫn không đối xứng lên tới 8 Mb/s luồng xuống (từ tổng đài trung tâm tớikhách hàng) và 16- 640 Kb/s luồng lên (từ phía khách hàng tới tổng đài)nhưng khoảng cách truyền dẫn giảm đi Một ưu điểm nổi bật của ADSL làcho phép khách hàng sử dụng đồng thời một đường dây thoại cho cả 2 dịchvụ: thoại và số liệu vì ADSL truyền ở miền tần số cao (4400 Hz1MHz) nênkhông ảnh hưởng tới tín hiệu thoại Các bộ lọc được đặt ở hai đầu mạch vòng

để tách tín hiệu thoại và số liệu theo mỗi hướng Một dạng ADSL mới gọi làADSL “lite” hay ADSL không sử dụng bộ lọc đã xuất hiện từ đầu năm 1998chủ yếu cho ứng dụng truy cập Internet tốc độ cao Kỹ thuật này không đòihỏi bộ lọc phía thuê bao nên giá thành thiết bị và chi phí lắp đặt giảm đi tuynhiên tốc độ luồng xuống chỉ còn 1,5 Mb/s Công nghệ này được xem xét kỹtrong chương 3

VDSL: Công nghệ DSL tốc độ dữ liệu rất cao (Very high data rate DSL) là

công nghệ phù hợp cho kiến trúc mạng truy nhập sử dụng cáp quang tới cụmdân cư VDSL truyền tốc độ dữ liệu cao qua các đường dây đồng xoắn đôi ởkhoảng cách ngắn Tốc độ luồng xuống tối đa đạt tới 52 Mb/s trong chiều dài

300 m Với tốc độ luồng xuống thấp 1,5 Mb/s thì chiều dài cáp đạt tới 3,6

Km Tốc độ luồng lên trong chế độ không đối xứng là 1,6- 2,3 Mb/s TrongVDSL, cả hai kênh số liệu đều hoạt động ở tần số cao hơn tần số sử dụng chothoại và ISDN nên cho phép cung cấp các dịch vụ VDSL bên cạnh các dịch

vụ đang tồn tại Khi cần tăng tốc độ luồng xuống hoặc ở chế độ đối xứng thì

hệ thống VDSL sử dụng kỹ thuật xoá tiếng vọng ứng dụng công nghệ VDSLtrong truy cập dịch vụ băng rộng như dịch vụ Internet tốc độ cao, các chươngtrình Video theo yêu cầu.

1.3 Tình hình triển khai xDSL trên thế giới

Với xu thế phát triển dịch vụ băng rộng như hiện nay, số lượng thuê bao xDSL trên thế giới đang phát triển với tốc độ rất nhanh dưới đây là tổng hợp

về tình hình phát triển xDSL trên thế giới

Tống số thuê bao băng rộng toàn cầu đạt tới 175 triệu, so với 151 triệu vào năm cuối tháng 12 năm 2004 Trong đó thuê bao xDSL chiếm 65,2% trong tổng số các thuê bao băng rộng

Tổng số thuê bao xDSL toàn cầu đạt tới mức 115 triệu, so với 97 triệu vào cuối tháng 12 2004

Số lượng các thuê bao băng rộng khác đạt tới 61,4 triệu, so với 54,5 triệu vào cuối tháng 12 năm 2004

Tăng trong 6 tháng của năm 2005:

+ Tổng số thuê bao băng rộng tăng 24,5 triệu trong đó:

- Tổng số thuê bao xDSL tăng 17,7 triệu

- Những thuê bao băng rộng khác tăng 6,8 triệu

- Trong 12 tháng từ quí 2 năm 2004, thuê bao xDSL tăng 51%.Liên minh Châu Âu là thị trường băng rộng lớn nhất cũng là khu vực có số lượng thuê bao xDSL lớn nhất thế giới Và có số lượng thuê bao xDSL chiếm 81% trong tổng số các thuê bao truy nhập băng rộng Trong khu vực Mỹ La Tinh và Trung Đông và Châu Phi, xDSL chiếm dữ tương ứng 83% và 79,56%trong tổng số các thuê bao băng rộng [1]

Bảng 1.2 Tình hình phát triển thuê bao băng rộng trên thế giới. [2]

Khu vực

Tổng số thuê bao Q2 2005

Tổng số thuê bao xDSL Q2 2005

của xDSL trong toàn bộ băng rộng

Tổng số băng rộng khác Q2 2005

của những băng rộng khác trong toàn bộ băng rộng

18.850.581 22.331.500

42,56%

67.94%

25.437.359 10.537.000

57,44%

32,06% Toàn bộ liên

Trong phần này ta chỉ xem xét 3 loại chủ yếu là HDSL, ADSL và VSDL.Còn SDSL có thể coi là một loại HDSL được đơn giản hoá Về nguyên tắcSDSL hoàn toàn giống HDSL nhưng chỉ chạy trên một đôi dây và tốc độ cũngchỉ bằng một nửa HDSL

Trong các loại kỹ thuật DSL thì HDSL là có cấu trúc đơn giản hơn cả.HDSL chỉ là đường truyền điểm nối điểm đơn thuần, không ghép thêm kênhthuê bao thoại như ADSL và VDSL Như vậy băng tần mà HDSL sử dụngcũng nhỏ hơn và đơn giản hơn so với các loại khác Thông thường khi sửdụng trên 2 đôi sợi với tốc độ T1 hoặc 3 đôi sợi với tốc độ E1, mã đườngtruyền là 2B1Q thì băng tần HDSL trong khoảng 0 đến 392kHz Trường hợp

sử dụng mã CAP băng tần này rút gọn xuống chỉ còn 230kHz

+ ở ADSL băng tần sử dụng phải chia thành 2 hoặc 3 phần

ADSL không sử dụng phương pháp khử tiếng vọng thì sẽ phải chia thànhcác băng tần

0-4kHz cho kênh thoại

25-200kHz cho đường truyền về phía tổng đài

>200kHz cho đường truyền phía thuê bao

ADSL sử dụng phương pháp khử tiếng vọng thì băng tần đường truyềntới tổng đài và tới thuê bao sẽ có phần chung nhau

+ ở VDSL băng tần được chia thành các dải:

0-4 kHz dùng cho kênh thoại

4-80 kHz dùng cho ISDN

300-700 kHz cho đường truyền về phía tổng đài

>1000 kHz cho đường truyền tới thuê bao

Cũng chính nhờ có sự phân bố về băng tần như vậy mà các kỹ thuật ADSL

và VDSL có thể cung cấp một kênh thoại độc lập cho khách hàng do vậy việctận dụng các đường thuê bao điện thoại từ trước có ý nghĩa rất lớn

Như chúng ta đã biết ở cáp đồng tín hiệu có tần số càng cao thì suy haocàng lớn Để khắc phục nhược điểm này chỉ có cách giảm điện trở của cáp tuynhiên việc này cũng có thể đồng nghĩa với tăng tiết diện cáp Nhưng bán kínhcáp không thể tăng quá cao được do hiệu quả về mặt giá thành do đó chúng ta

phải chấp nhận việc sử dụng các kỹ thuật xDSL sẽ phải có giới hạn về mặtkhoảng cách Chính khả năng về khoảng cách truyền dẫn cũng đánh giá phầnnào cho việc lựa chọn kỹ thuật nào sao cho thích hợp với điều kiện thực tế.Đồng thời các kỹ thuật xDSL đều truyền các tín hiệu số nhiều mức, như vậy

sẽ giảm một lượng đáng kể các tần số cao phải sử dụng cho việc điều chế tínhiệu

Trong các cấu trúc mạng truy nhập sử dụng kỹ thuật xDSL chỉ có HDSLphải sử dụng hơn 1 đôi cáp đồng, việc này gây nhiều khó khăn trong việc lắpđặt và sử dụng hơn so với các loại kỹ thuật xDSL khác Đây cũng chính lànhược điểm lớn nhất của HDSL so với các kỹ thuật DSL khác Tuy nhiênHDSL có khả năng truyền dẫn hoàn toàn đối xứng, tính chất này chỉ có ởSDSL và một phần trong VDSL Chính vì tính chất này nên HDSL có thể sửdụng trong các dịch vụ yêu cầu cả hai hướng truyền có dung lượng như cácđường truyền giữa máy tính chủ và mạng điện thoại, giữa các mạng LAN,WAN với nhau hoặc làm trung kế cho 2 tổng đài Ngược lại các như ADSL

và VDSL chỉ sử dụng trên một đôi dây nhưng lại truyền không đối xứng giữa

2 chiều nên sử dụng nhiều trong các dịch vụ thiên về truy nhập một chiềuchính như Internet, Video theo yêu cầu, Hội nghị truyền hình…

Kết luận chương 1

Như vậy việc sử dụng các kỹ thuật xDSL sẽ là một giải pháp cho mạng truynhập trong thời gian tới Với lợi thế tận dụng mạng lưới cáp đồng đang tồn tạirộng khắp trên thế giới không đòi hỏi vốn đầu tư ban đầu quá lớn với các kỹthuật ngày càng hoàn thiện nhằm cung cấp cho khách hàng mọi dịch vụ băngrộng theo yêu cầu với giá cả hợp lý nên công nghệ xDSL đang thực sự trởthành sự lựa chọn số 1 cho các nhà cung cấp dịch vụ hiện nay ADSL vàSDSL chỉ sử dụng một đôi cáp đồng do đó rất tiện lợi khi áp dụng vào mạngtruy nhập mà không phải lắp đặt thêm các đôi dây khác Sử dụng modem

ADSL mạng có thể cung cấp trong phạm vi rộng cả băng tần đối xứng vàkhông đối xứng, đồng thời cung cấp một đường dẫn có thể phát triển trong t-ương lai với dịch vụ băng tần cao Vậy với việc áp dụng kỹ thuật ADSL vàomạng truy nhập chúng ta sẽ có giải pháp trung gian khi cung cấp hoặc giảmbớt chi phí mà vẫn có thể truy nhập tốc độ cao Trong chương 2 ta sẽ nghiêncứu kỹ thuật của công nghệ ADSL.

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ ADSL

2.1 Cơ sở của công nghệ ADSL

2.1.1 Giới thiệu chung về phương pháp truyền dẫn

2.1.1.1 Các trở ngại khi truyền tín hiệu trên cáp xoắn đôi

Cáp xoắn đôi là phương tiện truyền dẫn của tín hiệu xDSL, vì vậy trước khi

đi sâu vào nghiên cứu công nghệ ADSL ta sẽ xem xét các trở ngại khi truyền

dẫn tín hiệu trên cáp và các phương thức truyền dẫn song công để có thể tận

dụng tối đa các đôi cáp

Cáp xoắn đôi được tạo bởi hai dây dẫn được xoắn quanh nhau Do các dây

là gần nhau về mặt vật lý và giống nhau về mặt hình học nên sự ảnh hưởng từbên ngoài đến hai dây là hoàn toàn giống nhau Nếu một bộ thu chỉ quan tâmđến sự chênh lệch điện áp giữa hai dây thì ảnh hưởng từ bên ngoài sẽ bị loại

bỏ

Các đôi dây xoắn đôi thường được bó trong một bó cáp (nhiều đôi dâyxoắn đôi trong một vỏ cáp), các cáp phổ biến trong mạch vòng thuê bao chứa

từ 25 đến 100 đôi chúng được phân biệt với nhau bởi mã màu, gần ngoài vỏ

có thể có lớp bọc kim loại được nối đất để giảm nhiễu từ bên ngoài Các đôidây thường được sử dụng dựa theo thiết kế của AWG (American WireGauge), phổ biến nhất trong các ứng dụng DSL là 24 và 26 AWG

Cáp xoắn đôi là một phương tiện truyền tín hiệu POST rất có hiệu quả Tínhiệu có tần số thấp có khả năng chống nhiễu tốt với các nhân tố bên ngoài(nhờ đặc tính xoắn đôi của cáp) nhưng khi truyền tín hiệu số với tốc độ caothì gặp phải rất nhiều khó khăn là bởi vì khi đó có nhiều yếu tố tác động đếntín hiệu điển hình là nhiễu, xuyên âm, v v, không còn tuyến tính làm ảnhhưởng đến tốc độ đường truyền

Để đánh giá hiệu quả của sự thiết kế, người ta đưa ra khái niệm hiệu suấtphổ nó chính là tỷ số giữa tốc độ số liệu R(b/s) và độ rộng băng tần cần thiết

để phân phát nó B (Hz) Hiệu suất phổ được ký hiệu là =R/B (b/s/Hz), đối vớitần số Nyquist thì =2B/B=2b/s/Hz nhưng thực tế thì hiệu suất này giảm xuốngcòn 1,5 do cách thực hiện bộ lọc có đáp ứng tần số Nyquit là khác so với lýthuyết Có nhiều phương pháp để nâng cao hiệu suất phổ, một phương phápphổ biến và có hiệu quả là nâng số mức tín hiệu trong một ký tự được mã hoá

và đó là nội dung của các phương pháp mã hoá tiến bộ

Theo Shannon thì dung lượng của kênh được thể hiện theo công thức sau:

Từ công thức ta thấy khả năng thông qua của kênh phụ thuộc vào độ rộngbăng tần của kênh B và tỷ số tín hiệu trên tạp âm S/N, của tín nếu băng thôngcủa kênh càng lớn thì tốc độ cho qua của kênh càng lớn và truyền tín hiệu vớitốc độ càng cao nhưng khi tốc độ tín hiệu cao sẽ xuất hiện suy hao và xuyên

âm đủ lớn cộng với nhiễu nền lớn làm cho S/N giảm gây nhiều lỗi bit làmgiảm tốc độ tín hiệu vì vậy cũng phải có sự thoả thuận giữa độ rộng băng hiệu

và tốc độ Để tăng độ rộng băng cần phải giảm khoảng cách hoặc chất lượngđường dây phải tốt để giảm suy hao và xuyên âm cũng có thể áp dụng cácphương pháp mã hoá chống lỗi tiên tiến để cải thiện S/N

Trong truyền dẫn thoại các đôi dây phía tổng đài được đặt sát nhau trongmột bó cáp còn phía thuê bao thì chúng được tách ra để đi đến từng nhà thuêbao, chính điều này đã tạo ra xuyên âm trong các đôi dây

*Xuyên âm : là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra giữa các đôi dây truyền

tín hiệu điện khi chúng được đặt gần nhau Dòng điện cảm ứng có thể cùngchiều hoặc ngược chiều với dòng điện sinh ra nó Xuyên âm được chia ra làmhai loại đó là xuyên âm đầu gần (NEXT) và xuyên âm đầu xa (FEXT), trongmỗi loại lại được phân biệt bởi xuyên âm trong cùng một kỹ thuật (như giữacác đường ADSL với nhau) và được gọi là tự xuyên âm, xuyên âm từ các kiểu

kỹ thuật khác nhau như xuyên âm giữa ADSL và ISDN Biểu diễn của NEXT

và FEXT như hình 2.1

NEXT là xuyên âm mà dòng điện cảm ứng ngược chiều với dòng điện sinh

ra nó, nghĩa là khi nó được tạo ra nó sẽ đi ngay vào bộ thu ở gần bộ phát(nguồn xuyên âm) điều này làm cho nó có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượngtín hiệu thu và đây cũng là vấn đề quan tâm lớn nhất của nhà cung cấp thiết bịkhi đưa ra các tuỳ chọn về tốc độ

FEXT là xuyên âm mà dòng điện cảm ứng sinh ra cùng chiều với dòngđiện sinh ra nó nghĩa là tín hiệu xuyên âm phải truyền trên đường truyền để

Tín hiệu xuyên âm đầu xa

Tín hiệu xuyên âm đầu gần

Bộ thu phát phía tổng đài

Bộ thu phát từ xa

Bộ thu phát từ xa

TX

RX TX

RX

Tín hiệu được phát

Cáp xoắn đôi

Hình 2.1 Tín hiệu NEXT và FEXT [7]

đến bộ thu ở đầu xa, do khi truyền nó bị suy yếu nên ảnh hưởng của FEXTmạnh không bằng NEXT.

Ta thấy FEXT phụ thuộc vào chiều dài đường dây Cả FEXT và NEXT đềutăng theo tần số thoại chỉ được thiết kế cho truyền ở tần thấp (các dịch vụPOST)

Ảnh hưởng của điện chủ yếu là xuyên âm (đã được xét ở trên) bên cạnh đóđáng chú ý là nhiễu, nhiễu bao gồm:

*Nhiễu tần số vô tuyến : Các đường dây xoắn đôi cân bằng chỉ được thiết

kế để truyền thoại nên chỉ chống được ảnh hưởng của các tín hiệu tần số vôtuyến ở tần số làm việc thấp Còn hệ thống DSL làm việc với tần số cao thì sựcân bằng bị giảm nên bị các tín hiệu tần số vô tuyến RFI có thể xâm nhập.Mức độ nhiễu phụ thuộc vào khoảng cách nguồn nhiễu tới mạch vòng

Những nguồn nhiễu chính thuộc loại này là các hệ thống vô tuyến quảng báđiều biên AM và các hệ thống vô tuyến nghiệp dư Các trạm vô tuyến AMphát quảng bá trong dải tần từ 5601600 KHz Tuy nhiên do tần số làm việccủa các trạm này là cố định nên nhiễu do chúng gây ra có thể dự đoán được.Ngược lại, nhiễu vô tuyến nghiệp dư lại không đoán trước được vì tần số làmviệc thay đổi và có nhiều mức công suất phát Nhưng nhiễu này chỉ ảnhhưởng tới VDSL vì dải tần vô tuyến nghiệp dư chỉ chồng lấn lên băng tầntruyền dẫn của VDSL

* Tạp âm trắng : Nhìn chung có rất nhiều nguồn tạp âm và khi không thể

xét riêng từng loại ta có thể coi chúng tạo ra một tín hiệu ngẫu nhiên duy nhấtvới phân bố công suất đều ở mọi tần số Tín hiệu này được gọi là tạp âmtrắng Tạp âm nhiệt gây ra do chuyển động của các electron trong đường dây

có thể coi như tạp âm trắng có phân bố Gauss được gọi là tạp âm trắng Gausscộng AWGN Tạp âm này ảnh hưởng độc lập lên từng kí hiệu được truyềnhay nói cách khác chúng được cộng với tín hiệu bản tin

* Nhiễu xung : thường xảy ra trong thời gian ngắn (từ vài s tới vài ms)

nhưng có ảnh hưởng lớn do cường độ lớn, nguồn nhiễu này chủ yếu là do sựbật tắt của các thiết bị điện, sét

b Ảnh hưởng về vật lý

Bên cạnh các ảnh hưởng về điện thì ảnh hưởng về mặt vật lý cũng quyếtđịnh nhiều đến tốc độ đường truyền mà đòi hỏi sự quan tâm không kém Ảnhhưởng về mặt vật lý xuất phát từ đặc tính của cáp là được dùng để truyền tínhiệu thoại với sự giới hạn về độ rộng băng (tần số từ 0 đến 4 kHz) và để mởrộng khoảng cách người ta đã thêm vào các cuộn gia cảm nó có tác dụng làmgiảm ảnh hưởng của điện dung ở tần số thấp làm giảm suy hao nhưng nhữngcuộn gia cảm này thực tế lại hoạt động như một bộ lọc thông thấp, do đó nóngăn cản truyền dẫn số ở tần số cao của đôi dây đồng và vì vậy cần phải loại

bỏ nó trước khi cung cấp các dịch vụ tốc độ cao

Kh«ng sö dông cuén gia c¶m

sö dông cuén gia c¶m 0.4

1.2 2.0

H×nh 2.2: M¹ch vßng cã vµ kh«ng sö dông cuén gia c¶m

Bên cạnh đó khi cung cấp dịch vụ thoại để thuận lợi cho việc kéo cáp đếncác hộ gia đình người ta đã dự phòng các hướng cáp (nhiều hướng được xuấtphát từ cùng một dây ở phía tổng đài) và khi một hướng được sử dụng thì cáchướng còn lại do bị để hở nên khi truyền tín hiệu tốc độ cao thì sẽ bị ảnhhưởng của tín hiệu phản xạ, do tín hiệu phản xạ này cũng được truyền đến cả

bộ phát và bộ thu và điều này hạn chế tốc độ cao

Hình 2.2 Mạch vòng có và không có sử dụng cuộn gia cảm [7]

Như vậy một đường truyền bị ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố cả bản thâncủa nó cũng như các ảnh hưởng từ bên ngoài điều này đòi hỏi trước khitruyền tín hiệu tốc độ cao cần phải có sự kiểm tra các thông số của đườngtruyền thông qua các phương pháp đo đạc hiện đại.

2.1.1.2 Các phương pháp truyền dẫn song công

Trong các hệ thống truyền dẫn để tiết kiệm chi phí ban đầu cũng như tối ưuhoá việc thực hiện trong thực tế, người ta đã tận dụng số lượng các đôi dâydẫn để truyền tín hiệu trong các hệ thống song công hoàn toàn Có nhiềuphương pháp để có thể thực hiện truyền song công tiêu biểu là các phươngpháp sau hay được dùng trong các hệ thống xDSL

Hình 2.3 Cầu nối rẽ và ảnh hưởng của nó [7]

Truyền dẫn song công dùng bộ triệt tiếng vọng, sơ đồ như hình 2.4

Phần kênh truyền được gọi là đường truyền hai dây, phần thuộc bộ phát và

bộ thu được gọi là phần 4 dây như trên hình vẽ sự chuyển đổi từ hai dây sang

4 dây được gọi là Hybrid Tín hiệu đi qua cầu sai động (hybrid), một phần tínhiệu vòng lại đầu thu do mạch hybrid không hoàn hảo (gọi là tín hiệu ECHO-tiếng vọng)

Hybrid có nhiều thiết kế khác nhau, có thể dùng biến áp (để loại bỏ Echođược dự đoán trước), có thể dùng các bộ lọc số hay tương tự, hoặc dùng các

bộ lọc thích ứng để đánh giá Echo và điều chỉnh để thực hiện loại bỏ Hầu hếtcác hệ thống số liệu tốc độ cao dùng bộ lọc thích ứng như hình vẽ ở trên

Hybrid được dùng phổ biến đối với hệ thống thoại, ISDN, HDSL, đôi khi cảvới ADSL Các hệ thống tốc độ cao không dùng Hybrid (ví dụ như VDSL) dochúng yêu cầu các bộ lọc phức tạp và trước đó phải có sự chuyển đổi Analogsang Digital, chịu ảnh hưởng lớn của tự xuyên âm đầu gần, nó tăng theo tần

số vì thế mà đối với kỹ thuật đối xứng thường không được thực hiện do phạm

vi chồng lấn phổ tần quá lớn Thay vào đó các hệ thống này sử dụng FDM

hay TDM Phổ tần của hệ thống ADSL sử dụng ECHO như hình 2.5.

Hình 2.4 Phân tách tín hiệu lên xuống bằng phương pháp khử tiếng vọng . [7]

Hình 2.5 Phổ trong phương pháp Echo đối với ADSL.[7]

Trong FDM, dải tần số sử dụng được chia làm 3 phần riêng biệt cho tín hiệu thoại, đường truyền lên và đường truyền xuống được phân cách bằng dảitần bảo vệ (guard band) Phương pháp FDM hay được sử dụng trong các Modem CAP, chúng có ưu điểm là hạn chế được NEXT do hệ thống không thu cùng một dải tần với dải tần phát của hệ thống kề nó tuy nhiên nó yêu cầumột dải tần lớn, vì vậy mà số lượng kênh trong hệ thống DMT trong hướng xuống bị giảm nhỏ và không đạt được tốc độ cao như trong phương pháp Echo Nhưng có thể trộn nhiều dịch vụ có tốc độ khác nhau (như đối xứng, không đối xứng, tốc độ cao, tốc độ thấp)

2.1.2 Lịch sử phát triển của các Modem tương tự

Trước khi đi vào chi tiết các kỹ thuật mà ADSL sử dụng ta điểm qua các kỹthuật mà các modem thế hệ trước đã sử dụng và tốc độ mà chúng đã đạt được.Modem là từ ghép của hai từ viết tắt đó là MOdulation và DEModulation,

nó cho phép hai thiết bị số (máy tính, …) thông tin với nhau qua mạng PSTN.Các modem có nhiệm vụ chuyển đổi các luồng số sang các tín hiệu điện trong

Hình 2.6 FDM hoàn toàn song công.[7]

băng tần thoại (4 kHz) cho phộp chỳng truyền được qua mạng điện thoại vàđầu cũn lại sẽ chuyển đổi ngược lại để truyền tới mỏy tớnh [1]

Cỏc modem thế hệ đầu chỉ sử dụng cỏc kỹ thuật điều chế đơn giản nhưFSK (frequency shift keying: Dựng hai súng mang để biểu diễn cỏc trạng thỏi

0 và 1 của tớn hiệu, gõy lóng phớ băng tần, nhưng cú khả năng chống nhiễutốt), QPSK, và khụng cú sửa lỗi trước nờn tốc độ đạt được khụng cao nhưV21 chỉ cú tốc độ 300 b/s và V22 2,4 kb/s V32 đó sử dụng mó hoỏ lưới vàthờm bộ triệt tiếng vọng nờn tốc độ đó đạt được 14,4 kb/s Cỏc modem thế hệtiếp theo nhờ cú sự kết hợp giữa cỏc kỹ thuật sửa lỗi trước và kỹ thuật mó hoỏtiến bộ nờn đó đạt được tốc độ cao hơn nhiều so với cỏc modem thế hệ đầu.V34 đó kết hợp mó hoỏ sửa lỗi trước (FEC) và mó hoỏ QAM (được gọi chung

là mó hoỏ TCM) nờn tốc độ đó đạt được ban đầu là 19,2 kb/s, 24 kb/s và hiệnnay cú thể đến 28,8 kb/b thậm chớ đến 33,6 kb/s Phiờn bản 33,6 kb/s cú hiệusuất phổ là 10 b/s/Hz Một đặc điểm chớnh về hoạt động của chỳng trong

mạng PSTN được chỉ ra như hỡnh 2.7

ADC DAC

DAC ADC

Mạng thoại

64 Kbit/s digital

Modem khách hàng

Modem Server

Analog Analog

Mạch vòng thuê bao

3.1Cấu trúc hoạt động của modem băng tần thoại

Nhờ phía còn lại là truyền dẫn số nên loại bỏ bớt nhiễu, do truyền dẫn trênmạch vòng nội hạt không có đầy đủ các yêu cầu để cho phép mã hoá PCMvới 8 bit/ từ mã, người ta loại bỏ một bit đối với sự thực hiện trong modem vàtốc độ giới hạn là 7x8.000=56 kb/s Chiều xuống do chỉ chịu ảnh hưởng củachuyển đổi từ số sang tương tự nên ảnh hưởng của nhiễu lượng tử hầu nhưkhông có và tốc độ có thể đạt được 56 kb/s còn chiều lên do ảnh của chuyểnđổi từ analog sang digital nên bị ảnh hưởng lớn của nhiễu lượng tử vì thế tốc

độ đạt được thấp hơn chiều lên, cao nhất là 33,6 kb/s

Tóm tắt các đặc tính của các modem băng tần thoại như trong bảng 2.1.

Năm Tên modem Kỹ thuật Độ rộng

2.1.3 Cơ sở kỹ thuật của ADSL

Bảng 2.1 Các đặc tính của modem băng tần

thoại

2.1.3.1 Các phương pháp điều chế

Trong các hệ thống truyền dẫn để truyền được tín hiệu đi xa, có khả năngbức xạ tín hiệu vào không gian và để tăng tốc độ truyền dẫn người ta sử dụngcác phương pháp điều chế tín hiệu, điều chế là một khái niệm dùng để chỉ mộtphương pháp sử dụng một tín khác (sóng mang) để truyền tín hiệu gốc (tínhiệu điều chế) Tín hiệu sóng mang có tần số cao và công suất đủ lớn được sửdụng để điều chế tín hiệu Tín hiệu gốc sẽ làm thay đổi tần số hoặc pha hoặcbiên độ hoặc đồng thời nhiều tham số đó của tín hiệu sóng mang, tương ứngvới chúng có các tên gọi riêng của phương pháp điều chế Tín hiệu điều chế

có thể là tín hiệu tương tự hay tín hiệu số Trong hệ thống ADSL, người tachủ yếu sử dụng hai phương pháp chính đó là DMT và CAP Chúng đều đượcxây dựng trên cơ sở của điều chế biên độ cầu phương vuông góc ( QAM ) vìvậy để hiểu được DMT và CAP trước tiên ta đi vào chi tiết của QAM. [4]

a) Điều chế QAM (Quadrature Amplitude Modulation)

QAM là phương pháp điều chế mà sóng mang là hai sóng sin và cosin cócùng tần số Các sóng này được gửi đồng thời trên một kênh và trạng thái củamỗi sóng (gồm cả biên độ và pha) được sử dụng để truyền tải thông tin (cácbit) Ít nhất là một chu kỳ của các sóng mang truyền tải một tập các bit trướckhi một tập các bit mới được truyền QAM đã được sử dụng từ lâu trong cácmodem băng tần thoại và cũng được dùng trong modem V34

Trong tín hiệu QAM thì tập các bít được truyền trong một ký hiệu, mỗi kýhiệu có gồm 2 bit, 4 bit, 6 bit,…, tương ứng với phương pháp điều chế có têngọi là 4 QAM, 16 QAM, 64 QAM …, do chúng có 4 điểm, 16 điểm, 64 điểm

trong sơ đồ chùm sao Chùm tín hiệu 16 QAM được chỉ ra trong hình 2.9.

nhất (trong phân bố chùm sao) với symbol nhận được Hình 2.10 minh hoạ

cách hoạt động trong QAM

Sơ đồ khối của bộ điều chế QAM như hình 2.11, nhánh chứa dạng sóng

cosin được gọi là nhánh đồng pha (in phase), biên độ của cosin được gọi làthành phần đồng pha I, nhánh chứa sin được gọi là nhánh vuông pha(quadrature branch), biên độ sin được gọi là thành phần vuông pha Q

Biên độ sin

Gửi trên kênh

và thu được

Một dạng sóng xác định

xác định

một điểm

y

Tìm điểm đúng gần nhất

Chiếu tới một điểm

x

x

Bộ tạo sóng sin X

X Dạng sóng

D

Các bit đầu ra

Hình 2.12 Bộ giải điều chế QAM.

Nhánh Q

Nhánh I Tập

các bit

đầu

vào

Tạo ra các giá trị

Bộ tạo sóng cosin

Hình 2.11 Sơ đồ điều chế QAM

Nếu giả thiết rằng kênh không bị mất mát và bộ thu có định thời pha hoànhảo khi đó tại các điểm trên hình vẽ sẽ có các biểu thức cho mỗi ký tự thứ iTại điểm A: VA(t)=Xicos(t)+Yisin(t) (2.4)

ở đây Xi là biên độ (cả dấu và độ lớn) của sóng cosin được mã hoá ở bộphát và Yi là biên độ (dấu và độ lớn) của sóng sin được mã hoá ở bộ phát Saukhi chuyển qua các khối nhân, ở điểm B, C tín hiệu nhận được có biểu thức

VB(t)=Xicos2(t)+Yisin(t)cos(t)

VC(t)=Xicos(t)sin(t)+Yisin2(t)

Sau đó các tín hiệu ở điểm B, C độc lập chuyển qua các khối tích phân Cáckhối này tích phân trên một chu kỳ và thiết lập lại sau mỗi ký tự khi đó tínhiệu tại điểm D, E là

138 kHz còn đường xuống thì tần số được sử dụng là trên 138 kHz

b) Điều chế CAP (carrierless amplitude and Phase) [4]

Tương tự như một bộ điều chế QAM, điều chế biên độ và pha không sóngmang sử dụng một chùm sao để mã hoá các bit ở bộ phát và giải mã ở bộ thu.Các giá trị x, y xuất phát từ tiến trình mã hoá được dùng để kích thích bộ lọc

số Bộ điều chế CAP như hình 2.13.

Hình 2.13 Sơ đồ bộ điều chế CAP.

Bộ điều chế có hai nhánh một nhánh đồng pha và một nhánh vuông pha,các đáp ứng xung của các bộ lọc số là cặp biến đổi hilbert Hai hàm tạo thànhcặp biến đổi hilbert là trực giao với nhau Nhìn chung bất kỳ cặp Hilbert nàocũng có thể được sử dụng để tạo thành bộ điều chế CAP, nhưng thực tế CAP

sử dụng sóng sin và sóng cosin đã được hạn tần cho một xung truyền Điểnhình sự điều chế CAP được thực hiện với các bộ lọc số thay cho các bộ nhânđồng pha và vuông pha, do sóng mang không mang tin vì thế mà CAP khônggửi sóng mang Hai bộ lọc số có biên độ cân bằng nhưng khác nhau về đápứng pha (900) Ta có thể thấy là CAP có nhiều tiến bộ hơn QAM do nó điềuchế tín hiệu trong miền số vì vậy mà tận dụng được các ưu việt trong sử lý số,tiết kiệm chi phí, …, nhưng do CAP không có sóng mang vì vậy mà không cốđịnh chùm sao, để khắc phục điều này, một bộ thu CAP phải có chức năngquay để phát hiện ra vị trí tương quan của chùm sao CAP cũng sử dụng toàn

bộ băng tần (ngoại trừ băng tần dùng cho thoại), nó triển khai ghép kênh phânchia theo tần số để phân tách hướng lên và hướng xuống Từ sơ đồ điều chế,tín hiệu tại các điểm đã chỉ ra có dạng:

và sau đó được đưa đến bộ giải mã tương ứng với mã hoá đã được sử dụng ở

bộ phát Sơ đồ bộ giải điều chế CAP như hình 2.14:

Hình 2.14 Bộ giải điều chế CAP

Trong ADSL, một bộ điều chế CAP có kích thước chòm sao là luỹ thừa của 2

có giá trị giữa 8 và 256, (phải có giá trị nhỏ nhất là 8 là vì CAP được kết hợpvới mã lưới, mà mã lưới là có ít nhất một cặp bit đầu vào để cho ra 3 bit đầu

ra, do đó đầu vào bộ mã hoá CAP phải có ít nhất là 3 bit) Vì vậy đầu vào tớikhối điều chế từ khối mã hoá lưới phải là từ 3 bit (cho 8 CAP) đến 8 bit (cho256-CAP) FDM được sử dụng để phân chia phổ tần cho đường xuống vàđường lên trong ADSL sử dụng điều chế CAP ECHO không được sử dụngvới CAP

Phổ tần dùng cho CAP như hình 2.15

PSD

4 kHz 30 kHz

Hướng lên

khoảng bảo vệ

Hướng xuống POST

f