LỜI NÓI ĐẦU

Trước sự phát triển mạnh mẽ của lĩnh vực viễn thông, nhu cầu trao đổi

thông tin trên thế giới cũng tăng lên đáng kể đặc biệt kể từ khi Internet ra đời.

Sự xuất hiện của hàng loạt các loại dịch vụ tốc độ cao như: Truyền số liệu,

phát thanh quảng bá và các dịch vụ trực tuyến khác, đã làm thay đổi cấu trúc

mạng viễn thông trong tương lai. Mạng viễn thông truyền thống không thể

đáp ứng được các dịch vụ băng rộng do sử dụng cáp đồng chỉ phục vụ truyền

thoại với băng tần (0.3-3.4)kHz. Thực tế này đã thúc đẩy các nhà nghiên cứu

viễn thông phải nhanh chóng tìm ra một giải pháp hiệu quả để cung cấp dịch

vụ băng rộng tới khách hàng. Cùng thời điểm này sự ra đời của cáp sợi quang

như một cuộc cách mạng trong viễn thông. Được coi như băng thông vô hạn,

cáp sợi quang có thể đáp ứng được các loại dịch vụ tốc độ cao hiện nay. Tuy

nhiên để có thể thay thế toàn bộ mạng cáp đồng truyền thống sử dụng cáp sợi

quang thì chưa thể thực hiện trong một thời gian ngắn được. Một giải pháp

khác được đưa ra là sử dụng công nghệ đường dây thuê bao số DSL (Digital

Subscriber Line). Công nghệ này cho phép truyền số liệu tốc độ cao trên

đường dây điện thoại thông thường nên chi phí vốn đầu tư không lớn. Sự đơn

giản trong việc triển khai mạng truy nhập trên đôi dây đồng sẵn có làm gia

tăng nhanh chóng số lượng thuê bao đăng ký dịch vụ. Chính vì vậy mà DSL

đã được lựa chọn như một công nghệ dẫn đầu cho việc xây dựng mạng truy

nhập trên toàn thế giới hiện nay. Các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế và các nhóm

làm việc liên quan như ANSI, ETSI, ITU, UAWG, T1E1.4, ADSL Forum ...

đang nỗ lực đưa ra các tiêu chuẩn chung cho các công nghệ này.

Trước xu thế phát triển của DSL trên thế giới, tại Việt Nam, công nghệ

đường dây thuê bao số đang được nghiên cứu và từng bước đi vào ứng dụng.

Một trong số dịch vụ sử dụng công nghệ DSL phổ biến hiện nay là ADSL.

1

Với điều kiện cơ sở hạ tầng mạng viễn thông của nước ta hiện nay thì công

nghệ DSL đem lại hiệu quả kinh tế hơn cả và vì công nghệ DSL vẫn còn là

một công nghệ mới đang được nghiên cứu nên em chọn đề tài “Tìm hiểu về

công nghệ đường dây thuê bao số” cho đồ án tốt nghiệp của mình. Nội dung

đồ án gồm có 3 chương:

Chương 1: Tìm hiểu công nghệ đường dây thuê bao số.

Chương 2: Một số giải pháp kỹ thuật sử dụng trong DSL.

Chương 3: Cấu trúc mạng sử dụng công nghệ ADSL.

Do có sự hạn chế về thời gian và kiến thức nên nội dung đồ án tốt nghiệp

này không thể tránh khỏi những sai sót, em mong được các thầy giáo và các

bạn quan tâm, góp ý thêm.

Qua đây em cũng xin chân thành cảm ơn thầy giáo Mai Văn Quý và các

thầy cô trong Khoa Vô tuyến điện tử - HVKTQS đã tận tình hướng dẫn em

hoàn thành đồ án này.

2

CHƯƠNG I

TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ ĐƯỜNG DÂY THUÊ BAO SỐ

1.1 Tổng quan các phương thức truy nhập mạng

1.1.1 Mạng truy nhập hiện đại dưới quan điểm của

ITU-T

Ngày nay, nhu cầu của khách hàng về các dịch vụ băng rộng đang tăng

nhanh. Những khách hàng là các doanh nghiệp thường yêu cầu các dịch vụ

băng 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 thúc

đẩy các công ty viễn thông nhanh chóng triển khai các giải pháp phân phối

dịch 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

đôi dây đồng đã được trang bị từ xưa tới nay để cung cấp các dịch vụ PSTN

cho khách hàng trên khắp thế giới. Mạng truy nhập PSTN chỉ cung cấp một

băng tần thoại hạn hẹp (0,33,4) kHz với tốc độ truyền số liệu tối đa là 56

kbit/s nên không đáp ứng được việc truyền tải các khối dữ liệu lớn có nội

dung phong phú kèm hình ảnh sống động. Để giải quyết vấn đề này nhiều kỹ

thuật truy nhập băng rộng đã được đưa ra xem xét.

Theo quan điểm của ITU-T, mạng truy nhập hiện đại được

định nghĩa như trên hình 1.1. Theo đó mạng truy nhập là một

chuỗi các thực thể truyền dẫn giữa SNI (Service Node

Interface) và UNI (User Network Interface). Mạng truy nhập

chịu trách nhiệm truyền tải các dịch vụ viễn thông. Giao diện

điều khiển và quản lý mạng là Q3.

3

Thiết bị đầu cuối của khách hàng được kết nối với mạng truy nhập qua

UNI, còn mạng truy nhập kết nối với nút dịch vụ (SN – Service Node) thông

qua SNI. Về nguyên tắc không có giới hạn nào về loại và dung lượng của

UNI hay SNI. Mạng truy nhập và nút dịch vụ đều được kết nối với hệ thống

TMN (Telecom Management Network) qua giao diện Q3.

Hình 1.1: Kết nối mạng truy nhập với các thực thể mạng khác

1.1.2 Mạng truy nhập ngày nay

Sự thay đổi của cơ cấu dịch vụ là yếu tố then chốt ảnh hưởng đến sự

phát triển của mạng truy nhập. Khách hàng không chỉ yêu cầu các dịch vụ

thoại, fax truyền thống mà cả các dịch vụ số tích hợp, thậm chí cả truyền hình

kỹ thuật số độ phân giải cao. Mạng truy nhập truyền thống rõ ràng chưa sẵn

sàng đáp ứng các nhu cầu dịch vụ này.

Từ những năm 90 mạng truy nhập trở thành tâm điểm chú ý của mọi

người. Thị trường mạng truy nhập thực sự mở cửa. Cùng với những chính

sách tự do hóa thị trường viễn thông của phần lớn các quốc gia trên thế giới,

cuộc cạch tranh trong mạng truy nhập ngày càng gay gắt. Các công nghệ và

thiết bị truy nhập liên tiếp ra đời với tốc độ chóng mặt, thậm chí nhiều dòng

sản phẩm chưa kịp thương mại hóa đã lỗi thời.

4

Nhìn từ khía cạnh môi trường truyền dẫn, mạng truy nhập có thể chia

thành hai loại lớn, có dây và không dây (vô tuyến). Mạng có dây có thể là

mạng cáp đồng, mạng cáp quang, mạng cáp đồng trục hay mạng lai ghép.

Mạng không dây bao gồm mạng vô tuyến cố định và mạng di động. Dĩ nhiên

không thể tồn tại một công nghệ nào đáp ứng được tất cả mọi yêu cầu của mọi

ứng dụng trong tất cả các trường hợp. Điều đó có nghĩa rằng mạng truy nhập

hiện đại sẽ là một thực thể mạng phức tạp, có sự phối hợp hoạt động của

nhiều công nghệ truy nhập khác nhau, phục vụ nhiều loại khách hàng khác

nhau trong khu vực rộng lớn và không đồng nhất.

Mạng truy nhập quang OAN (Optical Access Network)

truyền dẫn quang. Các thành phần chủ chốt của mạng truy

nhập quang là kết cuối đường dẫn quang ONU (Optical

Network Unit). Chức năng chính của chúng là thực hiện

chuyển đổi các giao thức báo hiệu giữa SNI và UNI trong toàn

bộ mạng truy nhập. Truyền dẫn cáp quang có các ưu điểm rất

lớn về băng thông cùng với sự đơn giản về điện tử, loại bỏ

được xuyên âm, không bức xạ, kích thước nhỏ và nguồn điện

thấp. Dễ dàng song công vì các xung ánh sáng di chuyển theo

các hướng khác nhau không xâm lấn nhau. Tuy nhiên có một

số khó khăn trong vấn đề liên quan đến ghép nối với cáp

quang sao cho phù hợp với đôi dây xoắn và tính chưa sẵn

sàng cho việc cung cấp cáp quang tới tận nhà khách hàng.

Điều này dẫn đến chi phí để có dùng cáp quang để thay thế

toàn bộ cáp đồng là quá lớn.

Kỹ thuật truy nhập mạch vòng cáp đồng hay được gọi là kỹ thuật đường

dây 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 công nghệ

5

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 thuê bao và

tổng đài trung tâm cho phép truyền tải nhiều dạng thông tin số liệu âm thanh,

hình ảnh qua đôi dây đồng truyền thống. Giải pháp của xDSL là sử dụng dải

tần lớn hơn phía trên dải tần mà dịch vụ thoại sử dụng vì vậy băng thông truyền

dẫn cao hơn. Trên đó, người ta sử dụng các phương pháp mã hoá khác nhau để

có thể truyền được tốc độ dữ liệu rất cao. Tốc độ của đường dây xDSL tuỳ

thuộc thiết bị sử dụng, khoảng cách từ tổng đài tới thuê bao, chất lượng tuyến

cáp, kỹ thuật mã hoá ... Thông thường kỹ thuật này cho phép hầu hết khách

hàng truyền từ tốc độ 128 kbit/s tới 1,5 Mbit/s. Với kỹ thuật mới nhất VDSL

cho phép truyền số liệu với tốc độ lên tới 52 Mbit/s theo hướng từ 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 từ giai đoạn thử

nghiệm sang thị trường thương mại rộng lớn đáp ứng nhu cầu phân phối các

dịch vụ băng rộng tới người sử dụng. Điển hình là ở Mỹ- thị trường DSL lớn

nhất hiện nay, một trong các lý do phát triển nhảy vọt của thị trường DSL ở Mỹ

là sự kiện sửa đổi điều lệ hoạt động viễn thông của quốc hội Mỹ vào năm 1996

cho phép các công ty viễn thông cạnh tranh CLEC sử dụng những điều kiện

truy nhập như các công ty độc quyền sở hữu mạng truyền tải nội hạt ILEC để

cung cấp các đường truy nhập tốc độ cao cho dịch vụ của mình. Vì vậy đã tạo

cơ hội cho những công ty cạnh tranh thuê cơ sở hạ tầng của ILEC mà không

cần đầu tư xây dựng nên chi phí dịch vụ giảm xuống thu hút nhiều khách hàng

hơn. Ngoài ra, khi vấn đề đầu tư xây dựng mạng truy nhập sử dụng cáp quang

quá tốn kém thì công nghệ này đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà sản xuất thiết

bị viễn thông, các cơ quan quảng bá phát thanh truyền hình, các nhà khai thác

dịch vụ, các công ty điện thoại nội hạt tạo nên sự cạnh tranh làm giảm chi phí

thiết bị và giá cả dịch vụ. Một yếu tố góp phần thúc đẩy sự phát triển và hoàn

thiện của công nghệ này là sự ra đời các tiêu chuẩn chung cho hoạt động của

6

xDSL do tổ chức viễn thông quốc tế ITU đưa ra.

Sự thành công của một dịch vụ phụ thuộc rất lớn vào giá thành của nó và

mối quan hệ có thể lựa chọn được. Giá của dịch vụ phụ thuộc rất lớn vào giá

nhân công phục vụ và thiết bị. Giá thành hoạt động của dịch vụ và thiết bị

giảm khi số lượng khách hàng tăng. Giá phục vụ thấp đạt được tốt nhất bằng

việc thiết lập dịch vụ mà địa chỉ hoá phần lớn khách hàng, và giảm thiểu giá

cơ sở hạ tầng thêm vào bằng việc sử dụng các thiết bị, phương tiện hiện có.

Hình 1.2: Các phương thức truy nhập băng rộng.

Đối với DSL, việc thêm vào mạch thu phát sẽ mở rộng phạm vi của

mạch vòng và cho phép thêm vào các ứng dụng khác. Đây chính là tiềm năng

rất lớn của công nghệ DSL.

1.2 Công nghệ xDSL

1.2.1 Các loại công nghệ đường dây thuê bao số.

7

Công nghệ đường dây thuê bao số cho phép truyền dẫn số tốc độ cao

trên đường dây điện thoại thông thường, tạo nên một cơ sở thông tin băng

rộng rất linh hoạt và đáng tin cậy. xDSL là một họ công nghệ đường dây thuê

bao số gồm nhiều công nghệ có tốc độ, khoảng cách truyền dẫn khác nhau

nên được ứng dụng vào các dịch vụ khác nhau. Kỹ thuật này có thể cung cấp

nhiều dịch vụ đặc thù truyền không đối xứng qua modem, điển hình loại này

là ADSL và VDSL (tuy nhiên VDSL có thể truyền cả đối xứng).

Theo hướng ứng dụng của các công nghệ thì có thể phân thành 3 nhóm

chính như sau :

Công nghệ HDSL truyền dẫn hai chiều đối xứng gồm HDSL/HDSL2 đã

được 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

đối xứng.

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 (ISDN) đã

hình thành. DSL làm việc với tuyến truyền dẫn tốc độ 160 Kb/s tương ứng

với lượng tải tin là 144 Kb/s (2B+D). Trong IDSL, một đầu đấu nối tới tổng

đài trung tâm bằng một kết cuối đường dây LT (Line Termination), đầu kia

nối tới thuê bao bằng thiết bị kết cuối mạng NT (Network Termination). Để

cho 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/HDSL 2 (High data rate DSL): Kỹ thuật này đầu tiên phát triển ở

Bắc Mỹ nhằm thay thế những đường T1 đang tồn tại. Kỹ thuật này cho phép

truyền dữ liệu tốc độ T1 (1,544 Mbps) trên cáp 46AWG tới một khoảng cách

8

4 km. Khả năng chống tạp âm và cải thiện được băng tần sử dụng là những ưu

điểm của kỹ thuật HDSL.

Trong kỹ thuật HDSL, luồng T1 được truyền trên 2 đôi dây cáp

đồng. Mỗi đôi mang 12 kênh thoại 64 kb/s cùng 16kb/s phần đầu dùng để

đóng khung và kênh thông tin khai thác tạo thành tốc độ truyền dẫn 784 kb/s.

Với khoảng cách truyền dẫn như trên, kỹ thuật HSDL theo tiêu chuẩn châu

Âu truyền tải luồng E1 (2,048 Mb/s) trên 3 đôi dây đồng, kỹ thuật này đã

được chuẩn hoá và đưa vào khai thác.

Kỹ thuật HDSL sử dụng mã đường truyền 2B1Q và mang tải trọng

T1 hay E1 trên hai mạch vòng thuê bao, mỗi vòng phát và thu một nửa phần

tải trọng (768 kb/s hay 1,128 kb/s). Sự hoạt động song công hoàn toàn đạt

được nhờ sử dụng kỹ thuật khử tiếng vọng (echo cancellation) để tách tín hiệu

phát lẫn trong tín hiệu thu. Đến đầu thu hai nửa tải trọng này kết hợp lại thành

T1 hay E1 ban đầu. Kỹ thuật HDSL đã có nhiều cải tiến đòi hỏi những bộ lặp

ở những khoảng cách 1.8 km và quan trọng hơn là kỹ thuật này đã có sự tiến

bộ lớn về quản lý phổ tần số. Việc quản lý phổ tần số làm giảm những tín hiệu

lẫn vào nhau gữa những đôi dây trong cùng một cáp hay một bó cáp. Những

tín hiệu lẫn vào nhau này còn gọi là xuyên âm (crosstalk) bao gồm xuyên âm

đầu gần và xuyên âm đầu xa.

Kỹ thuật HDSL-2 là kỹ thuật HDSL thế hệ 2. Nó giải quyết được

một số hạn chế của HDSL thông thường. Đó là chỉ sử dụng một đôi dây mà

vẫn truyền tải tốc độ như HDSL thông thường. Trong HDSL có thể dùng

mã đường truyền 2B1Q hoặc sử dụng phương pháp điều chế biên độ và pha

không sử dụng sóng mang CAP cho điều chế tín hiệu đồng thời sử dụng kỹ

thuật ghép kênh theo tần số hoặc kỹ thuật xoá tiếng vọng để phân bố băng

tần hoạt động trên mạch vòng thuê bao cáp đồng. Tuy nhiên các nhà cung

cấp thiết bị vẫn nghiêng về giải pháp sử dụng CAP kết hợp với kỹ thuật

xoá tiếng vọng để giảm thiểu băng tần hoạt động của HDSL-2 trong

9

khoảng từ (0-230) kHz. Nhờ đó phạm vi phục vụ của kỹ thuật này có thể

lên đến 3.6 km.

Các ứng dụng chính của kỹ thuật HDSL là:

1. Truy cập Internet tốc độ cao.

2. Sử dụng cho những mạng riêng.

3. Mở rộng trung tâm PBX tới những vị trí khác.

4. Mở rộng mạng LAN và kết nối đến các vòng ring quang.

5. Sử dụng cho video hội nghị và giáo dục từ xa.

SDSL (Single Line DSL): Kỹ thuật SDSL truyền tin theo phương thức đối

xứng, về nguyên tắc nó hoàn toàn giống như kỹ thuật HDSL nhưng hệ thống

SDSL chỉ sử dụng một đôi dây (784 kb/s) để truyền những dịch vụ tốc độ cao

từ nhà cung cấp dịch vụ tới khách hàng. Việc sử dụng một đôi dây làm giảm

thiết bị trong hệ thống và chi phí đường dây thuê riêng. Kỹ thuật SDSL cho

phép ghép kênh thoại và số liệu trên cùng một đường và cho phép người sử

dụng truy cập những trang web, tải những tệp dữ liệu và thoại tại cùng một

thời điểm. Tùy theo từng yêu cầu của khách hàng mà SDSL cho phép những

nhà cung cấp dịch vụ cung cấp những dịch vụ tốc độ cao dựa trên 3 tham số

cơ bản: Tốc độ dịch vụ, chi phí và khoảng cách truyền.

ADSL (Asymmetric DSL): Là công nghệ DSL không đối xứng 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 truyền dẫn không đối xứng lên tới 8 Mb/s luồng xuống

(từ tổng đài trung tâm tới khách 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 là cho phép khách hàng sử dụng đồng thời một

đường dây thoại cho cả 2 dịch vụ: thoại và số liệu vì ADSL truyền ở miền

tần số cao (4400 Hz1MHz) nên không ảnh hưởng tới tín hiệu thoại. Các

10

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 là ADSL “lite” hay ADSL không sử

dụng bộ lọc đã xuất hiện từ đầu năm 1998 chủ yếu cho ứng dụng truy cập

Internet tốc độ cao. Kỹ thuật này không đòi hỏi bộ lọc phía thuê bao nên

giá thành thiết bị và chi phí lắp đặt giảm đi tuy nhiên tốc độ luồng xuống

chỉ còn 1,5 Mb/s.

RADSL(Rate Adaptive DSL): Đường dây thuê bao số tốc độ điều

chỉnh là thuật ngữ áp dụng cho hệ thống ADSL có khả năng xác định

dung lượng truyền của mỗi mạch vòng một cách tự động và sau đó hoạt

động ở tốc độ cao nhất phù hợp với mạch vòng đó. Tiêu chuẩn ANSI

T1.413 cung cấp khả năng hoạt động tốc độ điều chỉnh. Việc điều chỉnh

tốc độ được thực hiện khi thiết lập đường dây, với giới hạn chất lượng tín

hiệu thích hợp để đảm bảo rằng tốc độ đường dây thiết lập có thể duy trì

trong những thay đổi danh định trên đặc tính truyền của đường dây. Do đó

RADSL sẽ tự động cung cấp tốc độ bit lớn hơn trên mạch vòng có đặc

tính truyền dẫn tốt hơn (suy hao ít hơn, nhiễu ít hơn). RADSL hỗ trợ tốc

độ thu tối đa trong phạm vi từ (7-10) Mb/s và tốc độ phát tối đa trong

phạm vi từ (512-900) Kb/s. RADSL mượn khái niệm tốc điều chỉnh từ

modem trong băng thoại. RADSL có lợi ích của một phiên bản thiết bị có

thể đảm bảo tốc độ truyền dẫn cao nhất có thể cho mỗi mạch vòng và

cũng cho phép hoạt động trên những mạch vòng dài ở tốc độ thấp hơn.

CDSL (Consumer DSL): được phát triển để khắc phục một số nhược

điểm của hệ thống ADSL. CDSL còn được gọi là ADSL.Lite hay G.Lite.

CDSL bỏ qua các yêu cầu về cài đặt các bộ chia tách (splitter) trong nhà

hay trong công sở. Tuy nhiên, điều đó cũng dẫn tới là tốc độ lớn nhất cho

đường xuống là 1.5 Mbit/s và đường lên là: 384 kbit/s. Mạng CDSL cơ

bản thì khá giống với mạng ADSL. Cái khác nhau cơ bản là ở phía thiết bị

11

đầu cuối nối với mạng điện thoại. Hệ thống CDSL không yêu cầu không

yêu cầu một bộ chia tách cho gia đình và công sở. Thay vì đó, người sử

dụng đầu cuối có thể cài các bộ lọc siêu nhỏ giữa điện thoại và đường dây

điện thoại. Các bộ lọc siêu nhỏ này sẽ khoá không cho các tín hiệu dữ liệu

tốc độ cao gây nhiễu cho các máy điện thoại. Các modem trong hệ thống

CDSL bao gồm một bộ lọc để ngăn tín hiệu tương tự.

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

là công nghệ phù hợp cho kiến trúc mạng truy nhập sử dụng cáp quang tới

cụm dân cư. VDSL truyền tốc độ dữ liệu cao qua các đường dây đồng xoắn

đôi ở khoảng 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. Trong VDSL, cả hai kênh số liệu đều hoạt động ở tần số cao hơn tần

số sử dụng cho thoại 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 VDSL trong truy cập dịch vụ băng rộng như dịch vụ

Internet tốc độ cao, các chương trình Video theo yêu cầu.

Kỹ thuật xDSL là kỹ thuật truyền dẫn cáp đồng, nó giải quyết những

vấn đề tắc nghẽn giữa nhà cung cấp dịch vụ mạng và những khách hàng

sử dụng những dịch vụ mạng đó. Kỹ thuật xDSL đạt được những tốc độ

băng rộng trên môi trường mạng phổ biến nhất trên thế giới là đường dây

cáp điện thoại thông thường. Kỹ thuật xDSL đưa ra những cải tiến đột phá

về tốc độ (lên tới hơn 7 Mbit/s) và nó đã được so sánh với các phương

thức truy nhập mạng khác. Mặt mạnh thực sự của những dịch vụ dựa trên

xDSL là những thuận lợi như:

12

Những yêu cầu ứng dụng đa phương tiện của các khách hàng sử

dụng mạng.

Hiệu suất và độ tin cậy.

Tính kinh tế.

Truyền số liệu và VoDSL (với voice gateway).

ADSL chia sẻ cùng đường cáp đồng với thoại tương tự.

VDSL có thể hỗ trợ chuyển mạch truyền hình.

Các đặc trưng chính của họ công nghệ xDSL được mô tả trong bảng 1.1:

Bảng 1.1 Các đặc trưng chính của họ công nghệ xDSL[3]

Công

nghệTốc độ

Khoảng cách

truyền dẫn

Số đôi dây

đồng sử dụngIDSL 144 Kb/s đối xứng 5km 1 đôi

HDSL1,544Mb/s đối xứng

2,048Mb/s đối xứng3,6 km – 4,5 km

2 đôi

3 đôi

HDSL21,544Mb/s đối xứng

2,048 Mb/s đối xứng3,6 km – 4,5 km 1 đôi

SDSL

768kb/s đối xứng

1,544Mb/s hoặc

2,048 Mb/s một chiều

7 km

3 km1 đôi

ADSL

1,5- 8 Mb/s luồng xuống

1,544 Mb/s luồng lên

5km (tốc độ càng

cao thì khoảng

cách càng ngắn )

1 đôi

RADSL7-10 Mb/s luồng xuống

512-900 kb/s luồng lên4,5-5 Km 1 đôi

CDSL 1,5 Mb/s luồng xuống 5 Km 1 đôi

13

384 Kb/s luồng lên

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)1 đôi

1.2.2 So sánh mạng truy nhập sử dụng công nghệ xDSL khác nhau.

Trong phần này chúng ta chỉ xét đến ba loại chủ yếu phổ biến là HDSL,

ADSL và VDSL còn SDSL có thể được coi là một loại HDSL được đơn giản

hoá. Về nguyên tắc SDSL hoàn toàn giống HDSL nhưng chỉ chạy trên một

đôi dây và tốc độ cũng chỉ bằng một nửa HDSL.

Trong các kỹ thuật xDSL thì HDSL có cấu trúc đơn giản hơn cả. HDSL chỉ là

đường truyền điểm nối điểm đơn thuần, không ghép thêm kênh thuê bao thoại như

ở ADSL và VDSL. Như vậy, băng tần mà HDSL sử dụng cũng nhỏ hơn và đơn

giản hơn so với các loại khác. Thông thường chỉ sử dụng trên hai đôi dây và tốc độ

T1 hoặc 3 đôi dây với tốc độ E1, mã đường truyền là 2B1Q thì băng tần của HDSL

trong khoảng (0-392) kHz. Trường hợp sử dụng mã CAP băng tần này rút xuống

chỉ còn 230 kHZ. Trong khi đó ở ADSL băng tần sử dụng phải chia làm 3 dải tần.

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

thành các băng tần:

(0-4) kHz cho kênh thoại.

(25-200) kHz cho đường truyền về phía tổng đài.

Lớn hơn 200 kHz cho đường truyền về phía thuê bao.

ADSL sử dụng phương pháp khử tiếng vọng thì băng tần đường

truyền tới tổng đài và tới thuê bao sẽ chung nhau.

Đối với VDSL băng tần được chia thành các dải tần:

(0-4) kHz dành cho kênh thoại

(40-80) kHz dùng cho ISDN

(300-700) kHz cho đường truyền về phía tổng đài.

Lớn hơn 1000 kHz cho đường truyền tới thuê bao.

14

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

VDSL còn có thể cung cấp một kênh thoại độc lập cho khách hàng. Việc cung

cấp kênh thoại như trên không đơn giản chỉ là một bộ lọc, chia tần số mà còn

phải sử dụng các bộ xen, ghép kênh cực kỳ phức tạp. Như vậy với kênh thoại

này khách hàng vẫn có thể tận dụng để sử dụng một modem tốc độ thấp một

cách bình thường. Đồng thời khi cung cấp kênh thoại bằng cách này việc tận

dụng các đường thuê bao điện thoại từ trước đến nay có ý nghĩa cao hơn nhiều.

Hình 1.3: Sử dụng băng tần của một số công nghệ xDSL

Việc tận dụng băng tần của cáp đồng cho việc tăng dung lượng đường

truyền cũng gặp một số cản trở như suy hao, xuyên âm. . .

15

Ta biết rằng, cáp đồng tín hiệu có tần số càng cao thì suy hao càng lớn.

Đế khắc phục nhược điểm này chỉ có cách giảm điện trở của cáp tuy nhiên

việc này có thể đồng nghĩa với việc tăng tiết diện của cáp. Nhưng bán kính

cáp thì không thể tăng quá cao do hiệu quả về mặt kinh tế do đó chúng ta phải

chấp nhận việc sử dụng kỹ thuật xDSL sẽ có giới hạn về mặt khoảng cách.

Chính khả năng về khoảng cách truyền dẫn cũng đánh giá phần nào cho việc

lựa chọn kỹ thuật nào cho phù hợp với điều kiện thực tế. Đồng thời các kỹ

thuật xDSL đều truyền các tín hiệu số nhiều mức, như vậy sẽ giảm một lượng

đáng kể các tần số cao phải sử dụng cho việc điều chế tín hiệu.

Trong các cấu trúc mạng truy nhập sử dụng kỹ thuật xDSL chỉ có HDSL

thông thường phải sử dụng hơn một đôi dây cáp đồng nên gây nhiều khó khăn

trong việc lắp đặt và sử dụng hơn so với các kỹ thuật xDSL khác. Đây chính

là nhược điểm lớn nhất của HDSL so với các kỹ thuật xDSL khác. Tuy nhiên,

HDSL lại có khả năng truyền dẫn hoàn toàn đối xứng, tính chất này chỉ có

trong SDSL và một phần trong VDSL. Chính vì tính chất này nên HDSL có

thể sử dụng trong các dịch vụ yêu cầu cả hai hướng truyền có dung lượng như

các đường truyền giữa máy tính chủ và mạng điện thoại, giữa các mạng LAN

hoặc WAN với nhau hay làm trung kế cho các tổng đài. Ngược lại các kỹ

thuật như ADSL và VDSL chỉ sử dụng trên một đôi dây nhưng lại truyền

không đối xứng nên sử dụng nhiều trong các dịch vụ thiên về truy nhập một

chiều như Internet, Video theo yêu cầu, hội nghị truyền hình v..v..

1.3 Tình hình triển khai xDSL trên thế giới

Như chúng ta đã biết điện thoại là mạng phổ thông nhất, lớn nhất hiện

nay với lượng khách hàng lớn nhất thế giới và không ngừng tăng trưởng để

đáp ứng nhu cầu về trao đổi thông tin trong xã hội. Với sự phát triển như vậy

mạng điện thoại và hệ thống dây dẫn của nó tạo thành một cơ sở hạ tầng

khổng lồ ở các quốc gia trên toàn thế giới. Các công ty điện thoại đã dành

16

khoảng 1 tỷ USD trong thập kỷ vừa qua cho việc lắp đặt mạng cáp dùng đôi

dây xoắn, hàng năm vẫn dành hàng triệu USD để kéo thêm các đường dây.

Hiện nay kỹ thuật xDSL đã được phát triển mạnh mẽ do các thiết bị trên

thị trường hoạt động tương thích với nhau do có những tiêu chuẩn chung, giá

thành thiết bị giảm nhanh chóng đồng thời những tiến bộ kỹ thuật mới cho

phép người sử dụng tự lắp đặt thiết bị tại nhà, giảm chi phí dịch vụ.

Tại Việt nam, các dịch vụ DSL cũng đã từng bước được triển khai. Chủ

yếu là dịch vụ HDSL được sử dụng trong các đường E1 của mạng truyền số

liệu. Tuy nhiên các nhu cầu truy nhập Internet tốc độ cao và các dịch vụ video

theo yêu cầu đang tăng nhanh đã góp phần thúc đẩy các dịch vụ ADSL mau

chóng được triển khai.

Hiện nay công ty điện toán và truyền số liệu VDC đang tiến hành triển

khai DSL, theo dự kiến, trong giai đoạn đầu mới triển khai mạng thì các

17

khách hàng chủ yếu sẽ là các thuê bao kênh thuê riêng (leased). Khi triển khai

trên thực tế có thể số lượng thuê bao còn cao hơn nhiều do mức giá thuê bao

và cài đặt DSL có thể thấp hơn mức giá leased line truyền thống. Chi phí đầu

tư cho dự án này khoảng 700.000 USD. Tại Hà nội phương án triển khai dịch

vụ truyền hình cáp sử dụng công nghệ ADSL/VDSL cũng đã được xây dựng

với số thuê bao dự kiến đến năm 2010 là :

Bảng 1.4 Dự kiến số lượng thuê bao truyền hình cáp[7]

Năm

2002

Năm

2003

Năm

2004

Năm 2005 Năm 2010

Nhu cầu 71.000 142.000 213.000 50% số hộ dân

HN

90% số hộ dân

HN

Dự kiến

triển khai

thực tế

20.000 50.000 100.000 50% số hộ dân

HN

90% số hộ dân

HN và một số

hộ tỉnh lân cận

Bởi vậy, việc nắm bắt kiến thức cơ bản, khả năng ứng dụng của công

nghệ xDSL là điều rất cần thiết trong giai đoạn hiện nay.

Tuy nhiên, một vấn đề lớn đặt ra cho hệ thống đôi dây xoắn kép này là

việc truyền đa phương tiện với dải thông rộng và tốc độ truyền dẫn cao. Trong

khi đó các đôi dây xoắn hiện nay chủ yếu chỉ sử dụng trong băng tần dưới

1MHz và tốc độ hạn chế. Bên cạnh đó các đường dây xoắn kép có nhược

điểm về suy hao theo tần số và ảnh hưởng của nhiễu điện từ rất lớn. Hình 1.5

sẽ cho ta thấy rõ điều này.

18

Hình 1.5: Sự suy giảm của môi trường truyền

Chính vì điều này đã dẫn đến ý tưởng đòi hỏi thay đôi dây xoắn kép

bằng môi trường truyền dẫn khác như cáp đồng trục, cáp quang…Mỗi loại

này đều có đặc điểm riêng và thích hợp với một loại hình dịch vụ cụ thể như:

Với cáp đồng trục, chúng có ưu điểm dải thông lớn hơn, từ (2,5-10)Mb/s

đáp ứng cho truyền đa phương tiện. Cùng với đó là độ suy hao ít và do đó

khoảng cách thông tin được tăng lên.

Với ứng dụng truyền số liệu ta có thể đạt được tốc độ truyền 500Mb/s cho

khoảng cách tối đa là 1,6 Km. Cáp đồng trục được ứng dụng rộng rãi trong

các đường truyền thoại với khoảng cách xa, tivi, mạng cục bộ...

So với cáp đồng trục và đôi dây xoắn thì cáp quang có những ưu

điểm hơn hẳn. Đó là tiềm lực về băng thông và tốc độ truyền. Dải thông

của cáp cho phép truyền với tốc độ 2Gb/s và có thể lớn hơn, khoảng cách

truyền xa. Trọng lượng và kích thước nhỏ khiến nó tiện sử dụng. Tín hiệu

truyền trên cáp là tín hiệu quang nên nó khó bị phát hiện và thu trộm, bảo

đảm an toàn thông tin cho người sử dụng. Với đặc tính cách li với điện từ

làm cho nó không có nhiễu xuyên âm và nhiễu xung, thêm vào đó là sự

19

suy hao nhỏ nên khoảng cách lặp lại rất lớn. Nếu không có nhược điểm là

khó lắp đặt và giá thành cao thì chắc chắn cáp quang là môi trường truyền

dẫn lý tưởng cho mạng viễn thông ngày nay. Hiện nay cáp quang thường

được ứng dụng trong các mạng đường trục, đường nối trong tổng đài,

đường nối trong thành phố, mạng LAN.

Ưu điểm lớn nhất của đôi dây xoắn là cở sở hạ tầng có từ trước và

khi kết hợp với một công nghệ phù hợp sẽ rất tốt cho nền kinh tế để triển

khai một cơ sở hạ tầng mới. Để đáp ứng nhu cầu về tính mềm dẻo cũng

như việc tích hợp các loại dịch vụ, nó sẽ đòi hỏi phải lắp đặt thêm các

thiết bị phụ trợ. Khi này thêm các thiết bị phụ trợ cũng rất phức tạp, việc

xây dựng một cơ sở hạ tầng mới đòi hỏi một thời gian dài để đạt được

hướng đúng đắn. Với lợi thế tận dụng mạng lưới cáp đồng đang tồn tại

rộng khắp trên thế giới không đòi hỏi vốn đâù tư ban đầu quá lớn với các

kỹ thuật đang ngày càng hoàn thiện nhằm cung cấp cho khách hàng mọi

dịch vụ băng rộng theo yêu cầu với giá cả hợp lý nên công nghệ xDSL

đang thực sự trở thành sự lựa chọn số 1 cho các nhà cung cấp dịch vụ

trong giai đoạn hiện nay. Đây chính là lý do tồn tại của hệ thống dây xoắn

ngày nay trước xu thế phát triển và các ưu điểm của các phương tiện

truyền dẫn khác.

20

CHƯƠNG 2

MỘT SỐ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT SỬ DỤNG TRONG DSL

Công nghệ đường dây thuê bao số thực hiện truyền thông tin số qua

đường dây điện thoại. Đường dây điện thoại trước đây chỉ sử dụng để truyền

một kênh thoại băng tần (0,3-3,4) kHz giờ đây có thể truyền gần 100 kênh

thoại số nén hoặc một kênh tín hiệu video với chất lượng tương đương tín

hiệu quảng bá. Tuy nhiên, để có thể truyền dẫn với tốc độ cao như thế trên

đôi dây điện thoại yêu cầu phải có một số giải pháp kỹ thuật để khắc phục sự

suy giảm tín hiệu, nhiễu xuyên âm, sự phản xạ tín hiệu, nhiễu tần số và

nhiễu xung.

2.1 Cơ sở kỹ thuật

2.1.1 Môi trường tạp âm

Tín hiệu truyền đi trên đường dây đồng chịu tác động của môi trường

tạp âm của bản thân mạch vòng dây đồng. Tạp âm làm giảm tỷ số S/N gây

21

khó khăn cho việc xác định chính xác tín hiệu ở đầu thu. Mạch vòng dây đồng

có một số nguồn tạp âm sau:

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 nhất với phân bố công suất đều ở mọi tần số. Tín hiệu này được gọi

là tạp âm trắng. Tạp âm nhiệt gây ra do chuyển động của các electron

trong đường dây có thể coi như tạp âm trắng có phân bố Gaussian được

gọi là tạp âm trắng Gaussian cộng tính AWGN. Tạp âm này ảnh hưởng

độc lập lên từng kí hiệu được truyền hay nói cách khác chúng được

cộng với tín hiệu bản tin.

Xuyên âm: Xuyên âm xảy ra khi tín hiệu từ các đôi dây kế cận gây

nhiễu với nhau. Thành phần xuyên âm tiếp tục truyền theo hướng ban

đầu gọi là xuyên âm đầu xa FEXT. Thành phần xuyên âm truyền ngược

lại tới đầu phát gọi là xuyên âm đầu gần NEXT. NEXT có ảnh hưởng

lớn hơn FEXT đối với truyền dẫn hai chiều đối xứng vì FEXT bị suy

hao trong suốt chiều dài truyền dẫn trong khi NEXT chỉ đi qua một

khoảng cách nhỏ rồi quay trở lại đầu phát. Một dạng đặc biệt của NEXT

là nhiễu trong một đôi dây kế cận có cùng dạng tín hiệu truyền dẫn,

được gọi là self-NEXT (tự xuyên âm). Vì đôi dây đồng thường nằm

trong một bó cáp nhiều đôi với chiều dài mạch vòng ngắn nên ảnh

hưởng của xuyên âm đầu gần rất lớn.

Hình 2.1: Nhiễu xuyên âm đầu gần

22

Hình 2.2: Nhiễu xuyên âm đầu xa

Hình 2.3: Xuyên âm giữa các bó cáp

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

vô tuyến ở tần số làm việc thấp. Còn hệ thống DSL làm việc với tần số

cao thì sự cân 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 bá điều biên AM và các hệ thống vô tuyến nghiệp dư.

Các trạm vô tuyến AM phát quảng bá trong dải tần từ (5601600) KHz.

Tuy nhiên do tần số làm việc của 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 làm việc thay đổi và có nhiều mức

công suất phát. Nhưng nhiễu này chỉ ảnh hưởng tới VDSL vì dải tần vô

tuyến nghiệp dư chỉ chồng lấn lên băng tần truyền dẫn của VDSL.

23

Tạp âm xung: Sinh ra do giao thoa điện từ tức thời. Ví dụ khi có bão sét,

thiết bị trong nhà bật, tắt. Tạp âm xung có thể kéo dài từ vài s tới vài ms.

Suy hao tại cầu rẽ: Truyền dẫn số cũng bị suy yếu mạnh do các cầu nối

rẽ (bridge tap) trên đường dây hình 2.4.

Hình 2.4: Phản xạ tín hiệu tại cầu nối

Cầu nối rẽ là những đoạn dây được nối vào đôi dây phân bố để mở

rộng mạch vòng thuê bao. Nó cho phép truy nhập từ nhiều điểm giao

diện mạng của khách hàng hoặc tận dụng đôi dây của một khách hàng cũ

không sử dụng nữa cho một yêu cầu mới gần đôi dây này. Những cầu nối

rẽ không được kết cuối ở cuối đôi dây xoắn và gây ảnh hưởng tới việc

truyền số liệu. Khi một xung truyền trên đường dây gặp một cầu nối rẽ,

năng lượng xung bị chia thành hai đường. Xung truyền trên đoạn dây

nhánh không được kết cuối bị phản xạ ngược lại điểm rẽ. Xung phản xạ

này cũng bị chia thành hai đường gây tiếng vọng về đầu phát.

2.1.2 Đặc tính kênh truyền dẫn liên tục.

Tất cả các kênh truyền dẫn cơ bản đều là analog, đường dây điện thoại

cũng vậy. Và vì cho tới nay người ta vẫn chưa tìm ra phương thức truyền dẫn

24

nào có thể truyền trực tiếp tín hiệu số ở khoảng cách xa, do đó tín hiệu lối vào

là kênh truyền dẫn liên tục phải là tín hiệu dạng sóng. Công nghệ xDSL cũng

sử dụng một vài dạng điều chế khác nhau. Mục tiêu cơ bản của điều chế là

biến đổi luồng bít vào DSL thành các tín hiệu analog tương đương phù hợp

với đường truyền dẫn.

Hình 2.5: Bộ phát của hệ thống truyền dẫn số

Hình 2.5 mô tả bộ phát của hệ thống truyền dẫn số. Bộ phát biến đổi mỗi

nhóm b bít kế tiếp từ các luồng bít thành một trong các symbol dữ liệu 2b (xm)

thông qua ánh xạ một- một được biết đến như bộ mã hoá. Mỗi nhóm b bit tạo

thành bản tin m, với M=2b, giá trị m có thể là m=0,1,...M-1. Các symbol dữ

liệu là các vectơ N chiều (có thể tổ hợp), xm và bộ các vectơ M tạo thành một

chùm tín hiệu. Điều chế là quá trình biến đổi mỗi vectơ symbol dữ liệu liên

tiếp thành tín hiệu analog liên tiếp theo thời gian x(t)m=0,...,M-1 thể hiện bản tin

tương ứng vớí mỗi nhóm b bit kế tiếp. Bản tin này có thể khác nhau tuỳ thuộc

vào việc sử dụng hệ thống truyền dẫn số và do vậy bản tin thứ m và symbol

xm tương ứng được coi là ngẫu nhiên, mỗi lần bản tin được truyền lấy một giá

trị M có thể. Nếu mỗi bản tin có khả năng xuất hiện tương đương nhau, cùng

với xác xuất là 1/M. Bộ mã hoá có thể là một chuỗi, trong trường hợp đối

chiếu từ các bản tin đến các mẫu dữ liệu có thể thay đổi theo thời gian như

25

được xác định bởi trạng thái bộ mã hoá, tương ứng với các bit b về thông tin

trạng thái quá khứ (chức năng của các nhóm bit đầu vào trước). Có khả năng

có 2b trạng thái khi bộ mã hoá là một chuỗi.

Hình 2.6 mô phỏng hàm điều chế tuyến tính:

Hình 2.6: Bộ điều chế tuyến tính

Điều chế tuyến tính cũng sử dụng một bộ N, các hàm năng lượng cơ bản

trực giao, , độc lập với bản tin truyền m. Vì vậy, các hàm cơ bản

này thoả mãn điều kiện:

(2.1)

Hàm cơ bản thứ n với thành phần dạng tín hiệu cong được lấy ra từ phần

tử thứ n của symbol xm. Các mã đường dây khác nhau được quyết định bởi

việc lựa chọn các hàm cơ bản và bởi việc lựa chọn các vectơ symbol chùm

tín hiệu, xm, m=0,..,M-1.

Đối với mỗi giai đoạn symbol trong khoảng T giây, bộ điều chế chấp

nhận các phần tử vectơ symbol dữ liệu tương ứng của chúng, nhận mỗi phần

tử bằng hàm cơ bản tương ứng của chúng, , trước khi gộp tất cả

26

lại để tạo thành dạng điều chế xm(t). Dạng điều chế này sau đó được chuyển

trên kênh.

Năng lượng trung bình, , của tín hiệu truyền có thể được tính toán

như là giá trị bình phương tích phân trung bình của x(t) trên tất cả các tín hiệu

có thể:

(2.2)

Hoặc là đơn giản hơn bằng cách tìm ra độ dài bình phương trung bình

của các vectơ symbol dữ liệu:

(2.3)

Nguồn các tín hiệu truyền dẫn số là . Nguồn analog, Px, là

nguồn số tại đầu ra của thiết bị gốc được chia bởi đầu vào trở kháng của kênh

khi các trở kháng đường dây và các trở kháng gốc là thực và tương xứng. Các

phân tích truyền dẫn thường quan tâm tới hằng số tăng ích mạch điều khiển

analog cụ thể cho sự xác định các điểm chùm sao tín hiệu hoặc các giá trị

vectơ symbol xm và bình thường hoá các hàm cơ bản. Do đó nguồn số tương

đương với nguồn analog khi cho phép các tác động đường dây và analog được

coi như điện trở.

Hình 2.7: Kênh băng thông hạn chế với tạp âm Gaussian

27

Kênh truyền trong hình 2.7 bao gồm hai nguồn méo điện áp: Băng tần bị

hạn chế lọc các tín hiệu được truyền qua bộ lọc bằng hàm số chuyển đổi H(f)

và tạp âm Gaussian bổ sung bằng 0 và mật độ phổ công suất Sn(f). Người thiết

kế nên phân tích hệ thống truyền dẫn với một H(f) được biến đổi một cách

thích hợp:

(2.4)

để bao gồm các tác động của tạp âm có dạng phổ, và sau đó chỉ cần nghiên

cứu trường hợp tạp trắng tương đương khi mà mật độ phổ công suất tạp âm

không đổi, .

2.1.3 Kênh tạp âm trắng Gaussian cộng tính.

Kênh tạp âm trắng Gaussian cộng tính (AWGN) được nghiên cứu kỹ

nhất trong truyền dẫn số. Các tín hiệu phát truyền trên kênh này như bị nhiễu

bởi tạp âm cộng thêm. Kênh này có , có nghĩa là không có bộ lọc

băng thông hạn chế trong kênh (rõ ràng là lý tưởng). Nếu kênh không bị méo,

thì , và . Trên kênh không bị méo, bộ nhận có thể khôi

phục symbol dữ liệu gốc bằng cách lọc kênh đầu ra y(t)=x(t) với một chuỗi

của N bộ lọc tương đương song song với xung trả lời và bằng lấy

mẫu các đầu ra bộ lọc mẫu tại thời điểm t=T, như trong hình 2.8. Việc khôi

phục lại vectơ symbol dữ liệu gọi là giải điều chế. Các thiết bị truyền dẫn số

hai chiều thực hiện các chức năng của “điều chế” và “giải điều chế” thường

gọi tắt là modem. Ngược lại sự mã hoá một-một ánh xạ trên vectơ đầu ra bộ

giải điều chế được gọi bộ giải mã. Đối với kênh tạp âm nonzero, vectơ đầu ra

bộ giải điều chế không nhất thiết tương đương với đầu vào x của bộ điều chế.

Quá trình quyết định ký hiệu dữ liệu nào là gần nhất với y như là sự phát hiện.

Khi tạp âm là Gaussian trắng, bộ giải điều chế trên là tối ưu. Bộ phát hiện tối

28

ưu chọn như là giá trị vectơ ký hiệu gần nhất với y trong phạm vi

khoảng cách/độ dài của vectơ.

nếu (2.5)

Bộ phát hiện như thế được biết như là bộ phát hiện chính xác nhất và xác

suất quyết định sai x (tương đương với nhóm các bit b) là nhỏ nhất. Bộ phát

hiện loại này chỉ tối ưu khi tạp âm là tạp trắng Gaussian và kênh có rất ít hạn

chế về băng thông (thực chất băng thông là vô hạn). Mỗi đầu ra bộ lọc thích

ứng có các mẫu tạp âm độc lập (của các mẫu ở đầu ra bộ lọc khác) và tất cả

có mẫu tạp âm bình phương trung bình . Vì vậy tỉ số tín trên tạp (SNR) là:

(2.6)

Công việc của bộ giải mã thường xác định các vùng giá trị cho y,

thông qua bộ phát hiện chính xác lớn nhất xác định với các giá trị symbol

cụ thể hoặc các bit b liên quan. Những vùng này thường được gọi là những

vùng quyết định.

Hình 2.8: Giải điều chế, phát hiện và giải mã

29

Nếu một lỗi xảy ra khi có nghĩa là y gần với một vectơ ký hiệu

khác hơn là vectơ symbol chính xác. Một lỗi như vậy bị gây ra bởi tạp âm lớn

đến nỗi y nằm trong vùng quyết định đối với điểm , với mà không

tương đương với ký hiệu phát. Khả năng có một lỗi như vậy trên kênh

AWGN là nhỏ hơn hoặc bằng khả năng mà tạp âm lớn hơn một nửa khoảng

cách giữa hai điểm chùm tín hiệu gần nhất. Khoảng cách giữa hai điểm chùm

tín hiệu nhỏ nhất , dễ dàng được tính toán như sau:

(2.7)

Các vectơ ký hiệu trong chùm sao sẽ có mỗi một số xác định trong các vị

trí liền kề gần nhất bằng hoặc lớn hơn khoảng cách tối thiểu này.

Thông thường, các lỗi trong truyền dẫn số xuất hiện khi lưu lượng tăng

đột ngột vì một lỗi symbol có thể gây ra một loạt các lỗi bit. Để kiểm tra một

số khoảng thời gian, cho T=1s tìm sự xuất hiện của một hoặc nhiều lỗi bit, có

thể được kết hợp cho các thiết kế phức tạp, bởi vì một lỗi symbol có thể

không dẫn đến các lỗi bit (khi có sử dụng chỉnh sửa các lỗi bit trước đó) hoặc

cũng có thể dẫn đến một loạt các lỗi bit. Phương pháp đơn giản là cô lập các

bit lỗi và xuất hiện trên một kênh nhị phân với một xác suất là Pb=P. Số các

bit trong T là N=R.T. Xác suất một hoặc nhiều lỗi xảy ra sau đó trong khối

của các bit này là xác suất tức thì của lỗi:

(2.8)

Với việc tiến tới xấp xỉ cho trường hợp đặc trưng của p nhỏ. Xác xuất

của một lỗi xảy ra tức thì thường được biểu diễn theo tỉ lệ phần trăm. Cũng

như thế, một phép đo sự vận hành tin cậy được gọi là tỉ lệ phần trăm lỗi-giây

tự do.

30

(2.9)

Nghiên cứu xác suất lỗi xảy ra trên kênh AWGN để ta thay đổi bộ phát

hiện cần thiết phù hợp với sự không hoàn hảo của đường truyền đôi dây xoắn.

Sự tương đồng ở đây là trên đôi dây xoắn bao gồm tạp âm dạng quang phổ,

các phân phối tạp âm xuyên nhiễu Gausian trắng và sự phụ thuộc vào suy

giảm tần số nghiêm trọng trên đôi dây xoắn.

2.1.4 Giới hạn, khoảng cách và dung lượng

Người ta mong muốn đặc tính hoá phương thức truyền dẫn và một kênh

truyền dẫn chung đơn giản. Giới hạn, khoảng cách và dung lượng là các khái

niệm liên quan cho phép việc đặc tính hoá đơn giản này. Nhiều mã đường

dây được sử dụng được đặc tính hoá bằng một khoảng tỷ số tín hiệu/tạp âm

hoặc chỉ có khoảng cách. Khoảng cách , là một hàm có khả

năng lựa chọn lỗi symbol, Pe, và mã hoá đường dây C. Khoảng cách này đo

hiệu quả của phương pháp truyền dẫn về khả năng truyền tốt nhẩt trên kênh

tạp âm trắng cộng tính Gaussian và thường là cố định trên một phạm vi rộng

b (bit/symbol) mà có thể được truyền bằng mã hoá đường dây đặc biệt. Thực

tế, hầu hết các mã đường dây được định lượng hóa trong theo giới hạn tốc

độ bit có thể đạt được (tại một Pe) theo công thức dưới đây:

(2.10)

Do đó, để tính toán tốc độ dữ liệu với một mã đường dây đặc trưng bởi

khoảng cách , người thiết kế chỉ cần biết khoảng cách và SNR trên kênh

AWGN.

Một mã hoá đường dây tốt nhất với khoảng cách =1 (0dB) đạt được

tốc độ dữ liệu là lớn nhất đó là khả năng kênh. Một mã tối ưu như vậy thiết

yếu đòi hỏi sự phức tạp và độ trễ mã hoá/giải mã cao. Tuy nhiên, việc thiết kế

các phương pháp mã hoá cho khoảng cách thấp như (1-2) dB trở nên thiết

31

thực, vì vậy cho phép các thiết kế DSL gần đây hoàn thành các ý tưởng của

Shanon (khoảng 50 năm sau dự án của ông này) trên các đường dây điện thoại

đôi dây xoắn. Thông thường, các hệ thống truyền dẫn được thiết kế một cách

vừa phải để bảo đảm cho khả năng xuất hiện lỗi có thể xảy ra. Giới hạn của

một thiết kế tại một mức độ xử lý được xác định là tỉ lệ tín hiệu/tạp âm vượt

quá giới hạn yêu cầu tối thiểu đối với mỗi khoảng cách . Giới hạn có thể

được tính theo:

(2.11)

2.2 Các phương pháp mã hoá sử dụng trong DSL.

2.2.1 Mã hoá băng gốc.

Các tín hiệu lối ra của các mạch xử lý tín hiệu băng gốc thường là các tín

hiệu NRZ, trong đó trong suốt thời gian tồn tại tín hiệu giá trị của tín hiệu

không thay đổi, trong suốt thời gian của bit “1”, giá trị logic của tín hiệu NRZ

là 1 và vì thế tín hiệu này có tên gọi không-về-không.

Các tín hiệu nhị phân khi rời khỏi một công đoạn xử lý nào đó đều phải

phối hợp với đặc tính kênh truyền dẫn. Trong thực tế các khối xử lý thường

đặt xa nhau từ vài mét tới vài trăm mét và được nối với nhau bằng đôi dây

hoặc cáp có màn che. Việc truyền những tín hiệu trên khoảng cách lớn như

vậy sẽ mang theo vào các méo và suy hao lớn dẫn đến lỗi thu (giảm chất

lượng liên lạc). Thêm vào đó, trong các tuyến xử lý tín hiệu, nhằm phối hợp

mạch điện, tạo phân cách lý tưởng về điện và giảm xuyên nhiễu người ta

thường xử dụng các biến áp. Các biến áp cho qua các thành phần xoay chiều

cao tần và gạt đi thành phần một chiều có trong tín hiệu. Các tín hiệu số nhị

phân đơn cực có dạng NRZ lại chứa trong phổ của chúng thành phần một

chiều và các thành phần tần số thấp với năng lượng khá cao, do đó khi truyền

qua các biến áp như thế sẽ bị méo lớn.

32

Các mã hóa đường dây băng gốc trong DSL xuất hiện trong các DSL đầu

tiên: T1, ISDL và HDSL.

Mã hoá đường dây 2B1Q (ISDN và HDSL)

Mã hoá đường dây băng gốc 2B1Q được sử dụng nhiều trong các DSL

trước đây. Tên gọi “2B1Q” xuất phát từ việc giúp dễ nhớ symbol “2 bit trên

1 quartenary”. Mã hoá trong hình 2.9 lý tưởng hoá sử dụng một hàm cơ bản.

(2.12)

Hình 2.9: Mã hóa đường dây 2B1Q, điều chế và giải điều chế trên AWGN

Chùm sao tín hiệu cho 2B1Q xuất hiện trong hình 2.9. Số lượng bit

trong một nhóm là b=2 và mỗi nhóm bit tương ứng với một trong bốn giá

trị symbol dữ liệu, tại đó giá trị một chiều x có thể được tính toán là x=2m-

3, m=0,1,2,3.

Khi bộ biến đổi/sai động cách ghép vào đường truyền dẫn không cho

qua thành phần một chiều, các mã hoá đường dây băng gốc như 2B1Q chịu

đựng sự méo nghiêm trọng. Máy thu phải bù trừ cho bộ biến áp và méo

đường dây. HDSL và ISDL 2B1Q mã hoá thực sử dụng ánh xạ của các bit

trong bảng 2.1 để bảo đảm lỗi giải mã một kết quả gần nhất chỉ với một bit lỗi

33

tương ứng, do đó việc ánh xạ từ các bit không bình thường lấy từ các bít đầu

vào đến m, thường được biết đến là mã gray.

Bảng 2.1 Mã Gray ISDN BR và HDSL

Xác suất lỗi trên kênh AWGN là:

(2.13)

Với bộ giải mã tương đương trong bảng 2.3. Khoảng cách cho 2B1Q là 9.8

dB tại . ISDL và HDSL cũng đặt một giới hạn bổ sung 6dB, cho

phép ISDL và HDSL tối thiểu có 16dB dưới cấp thực hiện lý thuyết tốt nhất.

Ngoài ra suy hao vài dB xảy ra với ISI trên hầu hết các kênh. Do đó, 2B1Q

không mã hoá không phải là mã hoá đường dây chất lượng cao, nhưng rõ ràng

bộ phát thực hiện đơn giản.

Điều chế biên độ xung

2B1Q khái quát hoá thành cái gì đó đã được biết đến như điều chế biên

độ xung (PAM) nhưng có hàm cơ bản giống như điều chế 2B1Q và chỉ có

giá trị tương đương với các mức được đặt một cách đối xứng về

không, b=1,…,∞. Số lượng các chiều vẫn là N=1 và PAM cũng sử dụng bộ

mã hoá không có nhớ, x = 2m - (M-1), m=0,…M-1 hoặc mã giống mã Gray

trong 2B1Q và bảng 2.1. Tăng xấp xỉ 6dB trong công suất phát là cần thiết

cho các điểm tín hiệu ngoài được kết hợp thêm với mỗi bit trong chùm sao tín

hiệu PAM nếu hiệu suất vẫn giữ nguyên. PAM 8 mức đôi khi được 3B1Q và

34

có khả năng được sử dụng trong HDSL đơn dây hoặc các chuẩn HDSL2. Tốc

độ symbol đối với HDSL 3B1Q là 517,3kHz, vì vậy tốc độ dữ liệu là

1.522Mb/s (như thế có 8kb/s mào đầu đối với dịch vụ DS1 ở tốc độ

1.544Mb/s). HDSL2 cũng có thể sử dụng một chiều 512- mã trellis, vì vậy

khoảng trống 9dB được giảm khoảng 5.5dB của mã hoá xuống còn 4.3dB.

Hơn nữa, các yêu cầu giới hạn có khả năng được nới lỏng xuống còn 3dB

trong HDSL-2, điều đó có nghĩa là suy hao từ các mức theo lý thuyết sẽ là

nhỏ nhất là 7.3dB. Năng lượng analog truyền ngang trên tải điện trở là:

Khả năng xảy ra lỗi là:

(2.14)

Với giả thiết một bit mã hoá đầu vào dẫn tới chỉ một bit lỗi đối với các

lỗi liền kề gần nhất.

Đảo dấu luân phiên AMI: Mã AMI có đặc điểm sau:

Khi chuỗi bit lối vào chứa nhiều bit 0 liên tiếp thì chuỗi mã lối ra cũng là các

tín hiệu 0, không có chuyển đổi cực tính và vì thế khó tách tín hiệu định thời. Tốc

độ mã lối ra bằng tốc độ bit lối vào, mỗi một dấu mã AMI mang một bit thông

tin mặc dù về hình thức một dấu tam phân tải log23=1,58bit. lượng dư thừa

này (mang lại do tăng số mức tín hiệu) cho phép phát hiện lỗi. dưới tác động

của lỗi, luật luân phiên lưỡng cực bị vi phạm và phát hiện được ở phần thu.

Mặc dù đây không phải là cơ chế phát hiện lỗi mạnh song nó cho phép giám

sát chất lượng tuyến truyền dẫn mà không cần đến bất kỳ thông tin nào về số

liệu được truyền.

Truyền dẫn ANSI T1(T1.403) mã AMI rất quan trọng được sử dụng cho

cả truyền dẫn T1 ở tốc độ symbol 1.544MHz và cho truyền dẫn E1 ở tốc độ

symbol 2.048MHz. ISDN Nhật Bản Nhật Bản sử dụng AMI cho truyền dẫn

35

ISDN với ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM). Khi truyền, tốc độ

symbol là 320kHz.

Thay thế số không nhị phân (BnZS): AMI là một mã đường dây

không phải là một mã mạnh vì một chuỗi dài số ‘0’ sẽ dẫn đến kết quả là

không có năng lượng được truyền trên đường dây. Các vòng lặp khôi phục

thời gian có thể bỏ qua khi một chuỗi số 0 đủ dài xuất hiện. Hơn nữa, các

mạch điều khiển hệ số tăng ích có thể “bị sai” vì khoảng im lặng dài, khi đó

phải có các thủ tục mạng nhất định. Khi AMI có ba mức mã hoá với các tín

hiệu khác không luân phiên trong cực, có thể khai thác ba mức mã này với

các “mã vi phạm”, là các tín hiệu khác không liên tiếp của cùng một cực. Chủ

yếu, bộ mã hoá tìm kiếm các chuỗi n số 0 và thay thế chúng bằng một chuỗi

các “mã vi phạm”. Hầu hết các mã đường dây nói chung là B8ZS và B3ZS,

mà chúng được sử dụng trong truyền dẫn DS1 (T1) và DS3 (T3). Trong

B8ZS, một chuỗi 8 số 0 liên tiếp sẽ được thay thế bằng các chuỗi số khác 0

luân phiên với hai vi phạm. Nếu mẫu khác 0 cuối cùng đặt trước chuỗi đó là

dương thì bộ phát thay thế (+ - + - + - - +) mà nó kết thúc là mẫu dương và

kết quả là có hai vi phạm ở vị trí đầu tiên và thứ 7. Máy thu sẽ tìm kiếm mẫu

này và thay thế nó bằng 8 số 0 thay cho 8 số 1 mà nó sẽ giải mã khác. Nếu

mẫu khác không cuối cùng là âm thì vị trí chuỗi lưỡng cực được gửi là B8ZS.

Vi phạm thứ nhất phải xảy ra ở bit thứ nhất của chuỗi được thay thế, cho phép

máy thu nhận biết được vị trí điểm đầu chuỗi 8bit. Mẫu thay thế cũng có tổng

thành phần một chiều bằng 0.

Ví dụ: Chuỗi mã hoá dưới đây đối với B8ZS

+ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 - => + + - + - + - - + 0 0 –

Còn đối với B3ZS kiểu mẫu thay thế theo bảng 2.2:

Bảng 2.2: Kiểu mẫu thay thế cho B3ZS

Cực đánh dấu cuối cùng Kiểu mẫu thay thế cuối cùng

36

00+ hoặc +0+ 00- hoặc -0-

+ -0- 00+

- 00- +0+

Chú ý rằng một vi phạm đơn biểu thị sự kết thúc của chuỗi 3 bit đó sẽ

thiết lập lại thành ba số 0 bằng bộ mã B3ZS

Các vi phạm luật mã hoá không làm thay đổi xác suất lỗi của một

symbol tuy nhiên một sự phát hiện không đúng sẽ dẫn tới nhân rộng ngày

càng nhiều n-bit lỗi, gây ra tăng không đáng kể xác suất lỗi bit khi AMI

không có BnZS.

Mã HDB (hai cực mật độ cao): Mã hai cực mật độ cao HDB là

một mã hoá nối tiếp được Châu Âu sử dụng tương đương với T1 và T3,

thường gọi là E1 và E3. HDBm mã hoá tương ứng với mã hoá B(m+1)ZS, chỉ

một vi phạm đơn xảy ra trong vị trí m=1 cho mẫu chuyển đổi. Các symbol

còn lại là số 0 ngoại trừ khả năng bit đầu tiên trong chuỗi chuyển đổi. Bit đầu

tiên được đặt để tránh hai vi phạm không thể xảy ra và số chuyển đổi cực tính

giữa các vi phạm liên tiếp là lẻ.

Mã hoá đường dây 4B3T: Mã khối 4B3T là mã tuần tự ba chiều

và phương pháp điều chế băng gốc chọn liên tiếp các vectơ ba chiều cho cải

thiện và loại bỏ khoảng cách tối thiểu của thành phần DC. Các hàm cơ bản

chứa DC vì vậy nói chung hàm sinc băng gốc giống 2B1Q hoặc PAM. Có 16

khả năng các vectơ symbol ba chiều tương đương với b=4 và N=3 và M =16.

“3T” là đặt cho 3 symbol thứ 3 (3 mức này là +/–, hằng số và 0), tương đương

với giá trị của 3 symbol 3 mức liên tiếp. Trong số 27 có 16 được

chọn không chứa thành phần DC và sự tách biệt là lớn nhất. Một bảng tóm tắt

37

các giá trị xuất hiện dưới đây và bộ mã hoá/ bộ điều chế có hai trạng thái

(chạy tổng âm và tổng dương):

Bảng 2.3: Bảng mã 4B3T

Các bit

đầu vào

Mức ba cực ra khi chạy tổng

Âm Dương

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

1000

1001

1010

1011

1100

1101

1110

1111

0 + +

+ 0 +

+ + 0

+ + +

+ + -

+ - +

- + +

+ 0 0

0 + 0

0 0 +

+ 0 -

- + 0

0 - +

+ - 0

0 + -

- 0 +

0 - -

- 0 -

- - 0

- - -

- - +

- + -

+ - -

- 0 0

0 - 0

0 0 -

+ 0 -

- + 0

0 - +

+ - 0

0 + -

- 0 +

Số còn lại trong 11 giá trị có thể sử dụng cho báo hiệu. Ba chiều của

(băng tần được sử dụng) 4B3T lớn hơn hai chiều trong 2B1Q cần thiết cho

truyền dẫn. Tuy nhiên, các số 0 DC 4B3T cho phép máy thu đơn giản hơn.

Xác xuất lỗi của symbol xấp xỉ bằng symbol gần nhất tới đường biên giới là:

(2.15)

38

Deutsche Telekom sử dụng phiên bản đặc biệt của mã 4B3T gọi là

MMS43 cho truyền dẫn E3 (34.368Mbps) và E4 (139.264Mbps), nhưng nó

được sử dụng phổ biến nhất cho ISDN của Đức. Mã MMS43 sử dụng các giá

trị trong bảng 2.4, trong đó tổng chạy được duy trì giữa -1 và +2 đảm bảo

truyền dẫn không có DC.

Bảng 2.4: Bảng mã MMS43

Thực hiện giống như 4B3T. Bộ mã hoá không phức tạp hơn và có 4

trạng thái. Tuy nhiên, điều chế 4B3T do đó có năng lượng tần số thấp ít hơn.

Mật độ phổ công suất là:

39

(2.16)

Điều chế 4B5B: Điều chế 4B5B sử dụng bộ mã hoá không nhớ và

lựa chọn 16 trong 32 số N có thể N= các vectơ nhị phân 5 chiều cho truyền

dẫn/điều chế, với b=4 và M=16. Phương pháp này được sử dụng trong truyền

dẫn ATM25 tại 25.6=(4/5)32 Mbps. Bộ giải mã ML có hiệu suất giống như

kênh AWGN khi mà dữ liệu được truyền ở tốc độ 32Mbps trong đó dmin

không tăng bởi sự lựa chọn của các vectơ 5 chiều. Một loạt các hệ số đã

chiếm ưu thế trong lựa chọn các mẫu, bao gồm khôi phục thời gian và thực

hiện giải điều chế/ giải mã hoá đơn giản. Một ESC được sử dụng để điều

khiển số lượng thông tin mà có thể mang theo.

Mã 4B5B tốt hơn lựa chọn các từ mã chẵn (hoặc lẻ) và đem lại cải thiện

2dB trong dmin trên AWGN. Khoảng cách gấp đôi, nhưng có 1dB ít năng

lượng hơn trên một chiều, đối với 2 dB thu được) mã ATM này lựa chọn

kiểu mẫu 5 bit của bảng 2.3 tương ứng với việc lựa chọn 1 kênh tham gia.

2.2.2 Các phương pháp truyền dẫn song công.

Hầu hết các dịch vụ DSL đều đòi hỏi truyền dữ liệu hai chiều, tốc độ hai

chiều có thể đối xứng hoặc không đối xứng. Có bốn phương pháp truyền dẫn

song công: song công bốn dây, triệt tiếng vọng, song công phân chia theo thời

gian và song công phân chia theo tần số.

2.2.2.1 Song công phân chia theo tần số.

Phương pháp này phân chia dải tần thành hai phần đường lên và đường

xuống khác nhau. Trong đó và là tần số trung tâm của hai dải tương ứng.

40

Hình 2.10: Phân chia băng tần theo phương pháp FDM

Ghép kênh phân chia theo tần số (FDM) lần lượt truyền theo các hướng

khác nhau trong các dải tần không trùng nhau, sơ đồ thực hiện được chỉ ra

trong hình vẽ dưới đây:

Hình 2.11: Sơ đồ song công theo phương pháp FDM

2.2.2.2 Phương pháp song công triệt tiếng vọng.

Song công triệt tiếng vọng đạt được tốc độ truyền dữ liệu của song công

bốn dây trên một đôi dây xoắn. Tiếng vọng là sự phản xạ của tín hiệu phát

41

vào bộ thu đầu gần. Tiếng vọng là tín hiệu đi theo cả hai hướng của truyền

dẫn số và cùng tồn tại đồng thời trên các đường truyền dẫn đôi dây xoắn, do

vậy tiếng vọng là tạp âm không mong muốn.

Hình 2.12: Triệt tiếng vọng nhằm tách biệt tín hiệu hai dây.

Triệt tiếng vọng là dạng phổ biến trong ghép kênh DSL hiện đại.

Đang được chuẩn hoá để sử dụng cho ISDL, HDSL và ADSL. Bộ triệt

tiếng vọng tạo ra một bản sao của tín hiệu phát bị lọt ra và loại bỏ nó ra

khỏi tín hiệu nhận. Mạch sai động analog phân tách các tín hiệu phát ra

khỏi các tín hiệu nhận khi đường dây trở kháng sai động phù hợp. Khi các

trở kháng này không thể kết hợp được với nhau một các chính xác (mà

trong thực tế điều này hầu như là luôn luôn xảy ra) thì dư âm của tín hiệu

phát sẽ xuất hiện trong tín hiệu nhận của đầu ra mạch sai động. Khi thiết

kế kênh mạch sai động tốt thường đạt được 20dB sau hao tín hiệu phát

trược khi nó ra khỏi đầu ra tín hiệu nhận được.

2.2.2.3 Phương pháp song công theo thời gian.

Song công phân chia theo thời gian (TDD) làm cho một hướng truyền im

lặng trong khi hướng khác đang hoạt động. Việc điều khiển các đường liên

kết thường được luân phiên tại các khoảng đều đặn giữa các hướng truyền.

42

TDD ngăn ngừa nhu cầu triệt tiếng vọng trên mạch vòng 2 dây, như được

minh họa trong hình. Các “chuyển mạch” luân phiên giữa hai hướng truyền

dẫn để cho phép cặp bộ truyền/bộ nhận cùng sử dụng hai đường dây. Tuy

nhiên, đối với truyền dẫn đồng bộ, tốc độ dữ liệu ít nhất phải đạt được một

nửa bởi vì chỉ có một nửa thời gian kết nối là sẵn sàng cho truyền dẫn. Điển

hình là việc thay đổi toàn bộ mạch vòng làm giảm một chút tốc độ dữ liệu,

trên thực tế nó không thể xảy ra tức thời. TDD đôi khi được gọi một cách thân

mật là “ping-pong”, một cách so sánh chính xác giữa bóng bàn và việc điều

khiển truyền dẫn.

Hình 2.13: Minh họa về TDD

Trên danh nghĩa, TDM gây ra sự tổn thất băng thông không thể chấp

nhận được đối với các dịch vụ như ADSL và VDSL. Đây là các dịch vụ

thường cố gắng đạt được truyền dẫn cao trên đôi dây xoắn. Tuy nhiên, đối với

DSL, xuyên nhiễu trở thành vấn đề ngày càng quan trọng ở tần số cao. Xuyên

nhiễu ở đầu gần sẽ chế ngự được tất cả các tạp âm ở tần số trên 300kHz trong

DSL. Các tín hiệu VDSL chiếm giữ một băng tần rộng hơn và sẽ xuyên nhiễu

vào các kênh khác một cách không thể chấp nhận được nếu bộ triệt tiếng vọng

được sử dụng. Do vậy trong khi TDM gây ra tổn thất là làm trễ thời gian

truyền dẫn, tổn thất này lớn hơn việc bù đắp bởi một chuỗi các số “0” tiếp

43

theo. Một vài khuyến nghị của VDSL gần đây (VDSL-SDMT) sử dụng TDM

để vừa giảm chi phí và vừa nâng cao hiệu năng hoạt động nhờ việc thực hiện

triệt tiếng vọng. VDSL hiện nay vẫn chưa được chuẩn hóa và các khuyến nghị

khác đối với ghép kênh TDM vẫn đang được nghiên cứu.

2.2.2.4 Phương pháp song công 4 dây.

Song công 4 dây sử dụng 2 kênh đôi dây xoắn, mỗi đôi cho một hướng

truyền. Song công 4 dây còn được gọi là truyền dẫn "đơn công đôi " vì có hai

kênh truyền dẫn đơn công (một hướng). Bất lợi hiển nhiên của song công 4

dây là cần hai đôi dây xoắn thay vì một đôi như các phương pháp song công

khác. Bù lại, song công 4 dây là phương pháp song công với chi phí thấp nhất

nếu các cáp đồng cần bổ sung là sẵn có. Tuy nhiên, cáp đồng cần bổ sung

thường là đắt, do vậy chi phí toàn bộ hệ thống thường là cao nhất với song

công 4 dây, mặc dù chi phí điện tử có thể ít hơn. Việc điều tiết chi phí điện tử

để tiết kiệm cáp đồng là vấn đề chung thường xảy ra trong kỹ thuật DSL. Các

DSL đầu tiên, các kênh T1 (DS1, ANSI-T1.403) và E1(G703, ITU-T), tương

ứng truyền ở đồng bộ 1,544Mbit/symbol và đồng bộ 2,048Mbit/s dùng song

công 4 dây. Song công 4 dây thường được sử dụng trong một số modem

HDSL hiện đại tốc độ 4,028Mbit/s với cự ly xấp xỉ khoảng 4km khi các đôi

dây đồng xoắn dư thừa và mong muốn bộ thu có chi phí thấp. Các DSL như

vậy gọi là HDSL đôi-đơn công. Các hướng của truyền dẫn HDSL đôi-đơn

công thường nằm trong các bó khác nhau để tránh xuyên nhiễu giữa các tín

hiệu ở hướng ngược nhau.

2.3 Một số phương thức truyền dẫn đa kênh

2.3.1 Xuyên nhiễu giữa các ký hiệu và giải pháp khắc phục

Xuyên nhiễu là hiện tượng chủ yếu làm giảm chất lượng truyền dẫn trên

DSL. Suy hao đường truyền nghiêm trọng và trễ biến đổi theo tần số gây nên

hiện tượng xuyên nhiễu giữa các ký hiệu gần nhau. Xuyên nhiễu giữa một số ký

hiệu có thể ảnh hưởng đến hàng trăm ký hiệu khác trên đường dây thuê bao số

44

DSL. Hiện tượng xuyên nhiễu giữa các ký hiệu có thể làm cho việc nhận biết

từng ký hiệu không thực hiện được. Một số phương thức truyền dẫn trước đây

như AMI (cho T1, E1) hạn chế hiện tượng xuyên nhiễu giữa các ký hiệu nhờ rút

ngắn đôi dây đồng xoắn là phương tiện truyền dẫn để giảm sự biến đổi suy hao

theo tần số. ISDN 2B1Q sử dụng tốc độ ký hiệu 80kHz để hạn chế sự chồng lấn

giữa các ký hiệu. Mặc dù vậy, ISDN vẫn còn hiện tượng xuyên nhiễu giữa các

ký hiệu. Với tốc độ truyền dẫn cao của ADSL, HDSL và trong tương lai là

VDSL, hiện tượng xuyên nhiễu ký hiệu cần được khắc phục triệt để. Phần này ta

sẽ nghiên cứu một số phương pháp khắc phục hiện tượng xuyên nhiễu sử dụng

cho DSL như: Các phương pháp cân bằng, phương thức truyền dẫn đa kênh…

Trong khuân khổ đồ án chỉ trình bày phương pháp truyền dẫn đa kênh là

phương pháp được sử dụng phổ biến, còn các phương pháp cân bằng mang

tính đa dạng không phải công nghệ nào cũng áp dụng nên không nêu ra ở đây.

2.3.2 Khái niệm về truyền dẫn đa kênh.

Phương pháp truyền dẫn đa kênh là phân chia các đường DSL thành

hàng trăm các đường truyền nhỏ hơn, dễ truyền hơn. Tốc độ số liệu là tổng

tốc độ truyền trên các kênh nhỏ này. Điều này sẽ làm giảm nhiễu liên ký hiệu

(ISI) và làm đơn giản các bộ san bằng trong thực tế.

Vấn đề ở đây là việc chia phải đảm bảo cho các băng tần số hẹp không giao

nhau. Khi chia nhỏ kênh, cho phép dùng các mã đường dây trong từng kênh vừa

hiệu quả song lại đơn giản, do không phải quan tâm tới nhiễu ISI, là nhiễu chỉ

xuất hiện trong kênh băng tần rộng. Điều này cho phép nâng cao đáng kể cự ly

và độ tin cậy, hai tham số chính làm ảnh hưởng đến chi phí thiết kế hệ thống.

Giải pháp ở đây bắt đầu từ ý tưởng của Shannon là phân chia kênh truyền dẫn

thành một số các kênh AWGN băng tần hẹp. Các kênh thường được tách thành

các băng tần kế tiếp nhau riêng biệt và gọi là truyền dẫn đa sóng mang hay đa

âm tần. Nếu các kênh có băng tần đủ hẹp thì xuyên nhiễu trở nên ít hơn hoặc có

thể không có, kênh có thể xem là AWGN độc lập.

45

Hình 2.14: Khái niệm cơ bản về đa tone

Phương pháp truyền dẫn đa kênh đạt được hiệu quả cao và được ứng dụng

trong ADSL và VDSL. Với phương pháp thông thường, các bộ san bằng chỉ

hạn chế một phần ISI và sử dụng trong các sơ đồ tách tối ưu một phần. Khi ISI

lớn, độ phức tạp của bộ san bằng tăng nhanh và hiệu quả giảm mạnh. Như vậy,

thay vì sử dụng các bộ san bằng phức tạp chỉ cần sử dụng các bộ tách và ghép

tín hiệu tới và từ các kênh con. Sự san bằng ít với các sóng mang được xác

định trước hay “đa sóng mang”, theo truyền dẫn tối ưu của Shannon. Dung

lượng của kênh sẽ là tổng các kênh độc lập song song với nhau, việc tính toán

số liệu cực đại của kênh theo lý thuyết hay sử dụng độ hiệu quả của SNR tính

toán các tốc độ thực tế sẽ đơn giản hơn.

Nghiên cứu cho thấy, hai đường truyền DSL như nhau nếu được truyền

dưới dạng kênh đơn băng rộng thì sẽ có hiện tượng xuyên nhiễu ISI nghiêm

trọng. Người ta phân chia phổ tín hiệu thành các băng hẹp hơn và các kênh này

truyền qua kênh dự định truyền tải thông tin. Ở đầu thu có các bộ lọc tương

thích với từng bộ lọc băng thông phía phát, do đó ta dễ dàng thực hiện thu tối

ưu (không cần giải mã Viterbi, ngay cả khi kênh có nhiều dải tần lọc). Các

46

kênh chất lượng tốt sẽ mang nhiều thông tin hơn các kênh khác. Nếu các kênh

có băng tần đủ hẹp thì không cần đến bộ san bằng. Để tính toán chất lượng của

kênh ta cần phải biết được tỷ số tín hiệu/tạp âm của từng kênh con (SNRn). Giả

thiết ta có N kênh, mỗi kênh mang từng kênh con (SNRn).

Giả thiết ta có N kênh, mỗi kênh sẽ mang , ta có:

(2.17)

Số bit trung bình là tổng số bít truyền trên mỗi kênh chia cho tổng số kênh:

(2.18)

trong đó SNRgeo là tỉ số tín/tạp hình học hay là giá trị trung bình nhân của

:

(2.19)

Tổng các kênh độc lập song song được coi như kênh có nhiễu cộng tính

Gaussian trắng với SNRgeo bằng giá trị trung bình nhân SNRn của các kênh nhỏ.

SNRgeo được cải thiện đáng kể khi phân bố năng lượng qua tất cả hay một số

kênh không đồng đều và cho phép nâng cao chất lượng của hệ thống. Quá trình

tối ưu hoá bit và phân bố năng lượng qua tập hợp của các kênh gọi là phân tải.

2.3.3 Một số phương thức truyền dẫn đa kênh.

Điều chế biên độ cầu phương QAM

QAM- điều chế biên độ cầu phương là một dạng điều chế pha sử dụng

điều chế đa mức. Trong đó thuật toán sử dụng là sự kết hợp giữa hàm sin

và hàm cos. Lúc đó tín hiệu cầu phương được đưa ra theo công thức sau:

Cos(2 fct+ ) = cos . cos2 fct - sin .sin2 fct (2.20)

47

Chùm tín hiệu của M-QAM gồm một mạng các điểm bản tin hình chữ

nhật như hình 2.15 cho trường hợp M=16 (16-QAM).

Các chùm tín hiệu tương ứng cho các thành phần đồng pha và pha vuông

góc được cho ở hình 2.16.

Hình 2.16 : Các thành phần đồng pha (a) và thành phần vuông pha (b) của

tín hiệu 16-QAM.

48

Sơ đồ khối của bộ điều chế M-QAM như hình 2.17:

Hình 2.17: Sơ đồ điều chế tín hiệu QAM

Bộ biến đổi nối tiếp/song song nhận chuỗi nhị phân đầu vào với tốc độ

bit Rb=1/Tb với Tb là thời gian của một bit tín hiệu và tạo ra hai chuỗi bit nhị

phân song song có tốc độ bit là Rb/2. Các bộ biến đổi mức hai vào L mức

(L=M1/2) tạo ra các tín hiệu M mức tương ứng với các đầu vào đồng pha và

pha vuông góc. Sau khi nhân hai tín hiệu L mức với hai sóng mang có pha

vuông góc rồi cộng với nhau ta được tín hiệu M-QAM.

Hình 2.18: Sơ đồ giải điều chế tín hiệu QAM

49

Bộ giải điều chế có sơ đồ khối như hình 2.18. Việc giải mã các kênh cơ

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

so sánh tín hiệu L mức với (L-1) ngưỡng quyết định. Sau đó hai chuỗi cơ hai

được tách ra ở trên sẽ được kết hợp với nhau ở bộ biến đổi song song/nối tiếp

để khôi phục lại chuỗi cơ hai ban đầu.

Phương pháp điều chế pha và biên độ không sử dụng sóng mang

CAP.

Điều chế pha và biên độ không sóng mang CAP (Carrierless Aplitude

Phase modulation) dựa trên phương pháp điều chế cầu phương QAM, vì thế

phương pháp này hoạt động tương tự như phương pháp QAM nhưng quá

trình điều chế tín hiệu được thực hiện trong miền số. Điều chế CAP không

sử dụng kết hợp trục tải trực giao bằng kết hợp sin và cos.

Hình 2.19: Chùm sao tín hiệu mã hóa cho CAP-64

Việc điều chế được thực hiện bằng cách sử dụng bộ lọc thông dải 2 nửa

dòng dữ liệu số. Các bit cùng một lúc mã hoá vào một symbol và qua bộ lọc, kết

quả đồng pha và lệch pha sẽ được biểu diễn bằng đơn vị symbol. Tín hiệu được

tổng hợp lại đi qua một bộ chuyển đổi A/D, qua bộ lọc thông thấp LPF và tới

50

đường truyền. Ở đầu thu, tín hiệu nhận được qua bộ chuyển đổi A/D, bộ lọc và

đến phần xử lý sau đó mới giải mã. Bộ lọc phía đầu thu và bộ phận xử lý là một

phần của việc cân bằng, điều chỉnh. Bộ cân bằng sẽ bù lại các tín hiệu đến méo.

Luồng số liệu đầu vào được chia thành 2 luồng số liệu rồi đi qua 2 bộ lọc số

có biên độ bằng nhau nhưng pha khác nhau 900. CAP sử dụng toàn bộ băng

thông trừ dải tần thoại và phân phối năng lượng bằng nhau trên toàn bộ dải tần

số. Bộ thu của phương pháp điều chế QAM yêu cầu tín hiệu tới phải có phổ và

hệ thức pha giống như phổ và pha của tín hiệu truyền dẫn. Do các tín hiệu truyền

trên đường dây điện thoại thông thường thường không đảm bảo được yêu cầu

này nên bộ điều chế của kỹ thuật ADSL phải lắp thêm cả bộ điều chỉnh thích

hợp để bù phần méo tín hiệu truyền dẫn.

Hình 2.20: Sơ đồ thu phát tín hiệu theo phương pháp CAP

CAP được thiết kế hoạt động trong băng tần (6,48-25,92) MHz. Băng tần

này có nghĩa là tín hiệu không hoạt động ở tần số thấp hơn, tránh ảnh hưởng

của nhiễu. Đồng thời mục đích thiết kế như vậy để giới hạn công suất phổ của

tần số dưới 30 MHz, do tăng sự suy hao của tần số cao trong đường truyền.

51

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

Tone Modulation

DMT là kỹ thuật điều chế đa sóng mang. DMT phân chia phổ tần số thành

các chu kỳ symbol mang một số bit nhất định. Những bit này được mang trong

những âm tần có tần số hoạt động khác nhau. Trong ADSL, dải tần (26-1,1)

MHz được chia thành 256 kênh FDM 4 kHz, điều chế và mã hoá DMT được

áp dụng cho từng kênh. Nếu ở mọi tần số trong dải tần đều có thể hoạt động tốt

thì mỗi chu kỳ tín hiệu có thể mang cùng một số bit như hình 2.21. Tuy nhiên,

ảnh hưởng tạp âm lên các tần số khác nhau cũng khác nhau. Vì vậy các kênh

con hoạt động ở những miền tần số chất lượng cao sẽ mang nhiều bit hơn

những tần số bị ảnh hưởng mạnh của nhiễu. Số bit trên mỗi kênh con (tone)

được điều chế bằng kỹ thuật QAM và đặt trên một sóng mang FDM.

a) Điều chế nhiều kênh

b) Số bit/kênh

Hình 2.21 : Nguyên lý điều chế nhiều kênh DMT

52

Ở những tần số thấp đôi dây đồng bị suy hao ít, SNR cao thường sử dụng

phương pháp điều chế lớn hơn 10 bit/s/Hz. Trong những điều kiện chất lượng

đường dây xấu, phương pháp điều chế có thể thay đổi 4bit/s/Hz hoặc thấp hơn

để phù hợp với SNR và tránh được nhiễu. Hơn nữa, DMT có thể tránh phát ở

những dải tần số riêng có xuyên âm quá lớn hoặc bị nhiễu RFI như chỉ ra ở

hình 2.22.

a) Tạp âm kênh

b) Số bit/kênh

Hình 2.22: DMT tránh phát ở những tần số có xuyên âm lớn

Sơ đồ khối một hệ thống truyền dẫn DMT được đưa ra ở hình 2.23. Tín

hiệu số tốc độ cao được chia thành nhiều tín hiệu tốc độ thấp. Mỗi tín hiệu tốc

độ thấp điều chế một kênh con. Những kênh con này được kết hợp và truyền

trên dây đồng. Đến đầu thu, mỗi kênh con được thu và giải điều chế và tín

hiệu được kết hợp và khôi phục lại tín hiệu như ban đầu.

53

Rõ ràng DMT và CAP đều là hai loại mã đường truyền hoạt động có

hiệu quả trong dải tần số cao phía trên băng tần thoại. Tuy nhiên chúng có

những nguyên lý làm việc khác nhau nên một bộ thu phát áp dụng kỹ thuật

DMT không thể cùng hoạt động với một bộ thu phát ứng dụng kỹ thuật CAP.

So sánh hai phương pháp điều chế.

Những năm qua đã có nhiều cuộc tranh luận để lựa chọn loại mã đường

dây tiêu chuẩn cho ADSL nhằm nhanh chóng đưa công nghệ ADSL ra thị

trường, tăng tốc độ dịch vụ băng rộng với giá rẻ và giải quyết vấn đề tắc

nghẽn lưu lượng mà mạng thoại đang phải gánh chịu. Cuối cùng DMT đã

được chấp nhận là một tiêu chuẩn quốc tế mà cả ANSI và ETSI đều có văn

bản xác nhận từ năm 1995 và được ITU phê chuẩn năm 1997. Nhiều nhà máy

sản xuất các vi mạch tích hợp đang phát triển các thiết bị ADSL có khả năng

tương tác dựa trên tiêu chuẩn này. Sở dĩ DMT được lựa chọn là do một loạt

ưu điểm sau đây:

54

Khả năng tương thích: đây là một yêu cầu của cả khách hàng và các nhà

sản xuất cho bất kỳ một công nghệ viễn thông mới. Khách hàng thì mong

muốn thiết bị mới mua về có thể làm việc cùng với những thiết bị cũ. Nhà sản

xuất cần chiều theo ý khách hàng muốn mua modem của họ để sử dụng với

thiết bị đầu cuối của hãng khác. Đây cũng là nguyên tắc lựa chọn thiết bị tiêu

chuẩn. CAP không đáp ứng được yêu cầu này do nó là công nghệ được cung

cấp từ một nguồn duy nhất là hãng Globenspan Semiconductor (trước đây

thuộc AT&T/Paradyne). Những nhà cung cấp DMT đã chứng minh được khả

năng làm việc tương thích của các modem do các hãng khác nhau sản xuất

dựa trên cùng một công nghệ. Có nhiều hãng đang phát triển kỹ thuật DMT:

Alcatel, Amati, Analog Devices/Aware, Orckit, Motorola, Texas Instruments

và Pairgain có những chương trình riêng đều dựa theo tiêu chuẩn T1.413 có

khả năng làm việc tương thích với nhau tạo thành thị trường cung cấp sản

phẩm rộng lớn.

Khả năng chống nhiễu tốt nên thông lượng cao hơn: Về nguyên tắc thì

DMT và CAP đạt được thông lượng như nhau trên cùng một kênh nhưng thực

tế thì có sự khác nhau giữa kiến trúc máy thu và phát cũng như các giới hạn

thực thi đã ảnh hưởng tới hiệu năng của mỗi hệ thống. Kỹ thuật truyền dẫn tốt

nhất thật sự có thể thích ứng tín hiệu đầu vào với khả năng của kênh truyền

dẫn, cụ thể là phải phân phối công suất phát tín hiệu trong từng khoảng tần số

đảm bảo sao cho phía thu nhận được tốt nhất. Trên đường dây điện thoại,

những thành phần tần số cao bị suy hao nhiều hơn tần số. DMT xử lý các

kênh con độc lập với trạng thái đường dây. DMT đo tỷ số SNR cho mỗi kênh

con và dựa vào đó để gán cho mỗi kênh con một số bít nhất định. Những tần

số thấp thường mang số bit nhiều hơn tần số cao do bị suy hao ít hơn. Kết quả

là thông lượng đường truyền tăng lên ngay cả khi trạng thái đường dây xấu.

Ngoài ảnh hưởng của tạp âm nhiệt, kênh thoại còn chịu ảnh hưởng của

tạp âm xung và RFI. Tạp âm xung trải rộng theo tần số nhưng tồn tại trong

55

khoảng thời gian ngắn nên thường được xem là tạp âm miền thời gian. Do vậy

nó chỉ ảnh hưởng nhỏ tới một kí hiệu trong nhiều kênh con DMT nhưng sẽ

làm mất hoàn toàn một số kí hiệu trong kênh CAP. RFI là một loại tạp âm

miền tần số chủ yếu do các trạm vô tuyến điều biên gây ra. Nhưng do hoàn

toàn có thể xác định trước băng tần AM này nên modem DMT sẽ phân bổ

công suất tín hiệu hiệu quả nhất cho phía thu, cụ thể là không phát tín hiệu

trong khoảng tần số bị nhiễu vô tuyến. Chính vì vậy mà DMT là phương pháp

chống nhiễu RFI hiệu quả và thông minh hơn hẳn CAP.

Khả năng đáp ứng tốc độ số liệu linh động theo trạng thái đường dây.

Mỗi kênh con mang một số bit nhất định phụ thuộc tỷ số SNR của kênh đó.

Bằng cách điều chỉnh số bit/kênh, DMT có thể tự động điều chỉnh tốc độ số

liệu với bước điều chỉnh nhỏ nhất là 32 kbit/s. Trong khi đó CAP cũng có khả

năng điều chỉnh tốc độ nhưng với bước điều chỉnh 640 kbit/s nên kém linh

động so với DMT.

Công suất tiêu thụ ít hơn. Do DMT đo chất lượng đường truyền trong

từng khoảng tần số nên có thể tránh những khoảng tần số bị nhiễu mạnh dẫn tới

công suất tiêu thụ của hệ thống giảm so với CAP khi hoạt động trong thực tế.

Tương thích phổ. Khi nhiều khách hàng đồng thời truy nhập vào các

node mạng để sử dụng các dịch vụ tốc độ cao của nhiều nhà cung cấp dịch vụ

với các công nghệ khác nhau thì ảnh hưởng xuyên âm của các đôi dây đồng

khác nhau trong cùng một bó cáp hay giữa các bó cáp khác nhau rất lớn. Để

tránh hiện tượng này, một tiêu chuẩn đưa ra mặt nạ mật độ phổ công suất quy

định mật độ phổ công suất PSD mà hệ thống có thể sử dụng cho tần số phát

hướng lên và hướng xuống. T1E1 xác định mặt nạ PSD cho phép ADSL

truyền ở tốc độ phải chăng nhưng tương thích với các dịch vụ khác trong

khuyến nghị T1.413. Trong khi, hệ thống DMT đáp ứng được tiêu chuẩn này

và không gây nhiễu cho các hệ thống khác thì CAP vi phạm và gây xuyên âm

56

tới các hệ thống ADSL, VDSL, HDSL, S-HDSL thậm chí cả dịch vụ T1 trong

bó cáp kế cận.

Tuy nhiên, trên thị trường hiện nay các modem ADSL sử dụng kỹ thuật

CAP vẫn rất phổ biến do kỹ thuật CAP ra đời sớm hơn nên đã có quá trình

phát triển lâu dài. Các hãng đã sản xuất loại modem ADSL theo kỹ thuật này

vẫn cố gắng tìm cách cải tiến kỹ thuật này cho tốt hơn. Hơn nữa, trong kỹ

thuật DMT để có đầy đủ các ưu điểm như trên đòi hỏi phải đo và giám sát

thường xuyên chất lượng đường truyền cho mỗi kênh trong tổng số 256 kênh.

Do vậy, cấu trúc của modem ADSL DMT cũng rất phức tạp.

Kết quả của những công cuộc nghiên cứu đưa vào sử dụng toàn bộ băng

thông của đường dây đồng gồm cả dải tần số phía trên dải tần số thoại cùng

những tiến bộ kỹ thuật của giải pháp xDSL đã tận dụng được các mạch vòng

cáp đồng có mặt ở khắp nơi trên thế giới. Với tốc độ truyền dữ liệu hàng chục

Mbit/s, những modem xDSL sẽ thay thế toàn bộ các modem tương tự cũ để

cung cấp các dịch vụ truyền dữ liệu chất lượng cao trong tương lai.

57

CHƯƠNG 3

CẤU TRÚC MẠNG SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ ADSL

Công nghệ DSL, đặc biệt ADSL có kiến trúc mạng khác cơ bản với khi

sử dụng modem tương tự để kết nối với người sử dụng. Trước đây khi sử

dụng modem tương tự để kết nối mạng người ta thực hiện truyền dữ liệu trên

băng tần thoại tương tự tiêu chuẩn độ rộng 4kHz. Kể cả trong trường hợp

thuận lợi nhất hiện tại cũng bị giới hạn ở tốc độ 64kb/s. Đây là tốc độ được hỗ

trợ bởi một kênh thoại số. Với tốc độ này chưa thể đáp ứng được các dịch vụ

băng rộng. Với công nghệ ADSL vẫn sử dụng đôi cáp đồng nhưng tốc độ đã

đáp ứng được các dịch vụ đòi hỏi tốc độ cao. Trong chương này sẽ trình bày

các vấn đề về cấu trúc mạng sử dụng công nghệ ADSL, mô hình cung cấp

dịch vụ, thiết bị phía nhà cung cấp dịch vụ, thiết bị phía khách hàng và một số

giải pháp quan trọng khác.

3.1 Cấu trúc mạng và mô hình cung cấp dịch vụ ADSL.

3.1.1 Cấu trúc mạng sử dụng công nghệ ADSL.

Kiến trúc dịch vụ end-to-end ADSL tiêu biểu được mô tả trong hình

3.1. Nó bao gồm CPE (Customer Premises Equiment) và các thiết bị hỗ trợ

ADSL tại POP (Point Of Presence). NAP (Network Access Provider) quản

lý mạng lõi lớp 2, trong khi đó NSP (Network Service Provider) quản lý

mạng lõi lớp 3. Các vai trò này được phân chia quản lý tại các ILEC

(Incumbent Local Exchange Carrier), CLEC (Competitive Local Exchange

Carrier) và các nhà cung cấp dịch vụ ISP (Internet Service Provider).

Trong tương lai áp lực thị trường sẽ bắt buộc định nghĩa lại mối quan

hệ hiện tại cho các nhà cung cấp dịch vụ ADSL, cụ thể lúc đó một số nhà

cung cấp NAP có thể phát triển thêm các khả năng lớp 3 hoặc có khả năng

mở rộng cung cấp các dịch vụ qua mạng lõi.

58

Hình 3.1: Kiến trúc mạng ADSL chuẩn

CEP có thể là các PC hoặc Workstation, ATU-R hoặc Router. Ví dụ: một

khách hàng ở nhà riêng có thể sử dụng một modem ADSL tích hợp gắn trên PCI

card, hoặc một PC với một giao tiếp Ethernet hay giao tiếp USB (Universal Serial

Bus) để kết nối đến một modem ADSL bên ngoài (ATU-R). Ngược lại đối với

các khách hàng là các công ty thương mại thường kết nối nhiều PC từ các USER

đầu cuối vào một router với một modem tích hợp hoặc một router và một ATU-R

bên ngoài. Tại ADSL POP, NAP triển khai một hoặc nhiều thiết bị DSLAM kết

nối cáp đồng mạch vòng nội hạt giữa POP và CEP. Khi được cấu trúc theo kiểu

mở rộng Subtending, các DSLAM có thể kết nối mắt xích với nhau để tối ưu hóa

đường ATM uplink. Các DSLAM kết nối trực tiếp hoặc gián tiếp qua mạng WAN

đến một thiết bị tập hợp truy nhập LAC (Local Access Concentrator), thiết bị này

làm nhiệm vụ cung cấp ATM grooming, PPP tunneling và các layer 3 termination

để kết nối khách hàng đến các Local centent hoặc Cached Centent. Cổng lựa chọn

dịch vụ SSG (Service Selection Gateway) có thể được đặt tại LAC vì thế khách

hang tự lựa chọn nơi đến theo yêu cầu. Từ LAC/SSG các dịch vụ sẽ được mở

rộng qua ATM lõi đến NSP hoặc IP lõi mạng.

59

Hình 3.2: Cấu trúc mạng ADSL thực tế

Trên đây là các mô hình tổng quát về các thành phần hệ thống, kiến trúc

đó bao gồm:

ATM point to point: dùng để kết nối chéo (cross connect) các thuê

bao đến các nguồn của họ như ISP, Enterprise. Kết nối được thực

hiện bằng các mạch ảo cố định PVC (Permanent Virtual Circuit) từ

CPE đến nguồn.

Bộ tập hợp truy cập: tập hợp các mạch VC từ các thuê bao vào trong

một vài trung kế PVC nhằm giảm thiểu số lượng VC kết nối qua

mạng lõi. Thay vì mỗi thuê bao sẽ chiếm một VC, bộ tập hợp truy

cập sẽ sử dụng chung một VC cho nhiều thuê bao khác nhau với

một đích đến giống nhau. Mạch chuyển mạch ảo SVC (Switched

Virtual Circuit) mà MPLS sử dụng các SVC để tự động cấp phát các

kết nối cho các CPE. Các SVC từ CPE đi xuyên qua DSLAM và kết

thúc tại các router chuyển mạch Label (Edge LSR) và thâm nhập

vào mạng lõi MPLS.

Mạng xDSL bao gồm các thành phần sau:

60

Thiết bị phía nhà cung cấp dịch vụ:

Bộ tập hợp truy cập - Aggregator

Bộ ghép kênh truy cập - DSLAM (Digital Subscriber Line Access

Multiplexer)

Kênh truyền

POTS spliter hay CO spliter

Thiết bị phía khách hàng:

Thiết bị đầu cuối DSL (DSL CPE)

PC/LAN

CPE spliter

3.1.2 Mô hình cung cấp dịch vụ ADSL

Cần phải lưu ý rằng giao diện đấu nối giữa thiết bị DSLAM và bộ tập

hợp truy cập thông thường phải là ATM qua STM-1 (STM-4) hoặc OC-3, do

nền tảng công nghệ truyền dẫn xDSL là ATM. Tuy nhiên, qua tham khảo một

số mô hình thiết kế trong trường hợp chưa triển khai qua mạng ATM thì tạm

thời có thể sử dụng kết nối đường dây thuê bao với phương pháp trọn gói

ATM nếu các thiết bị trên có hỗ trợ.

Hình 3.3: Mô hình cung cấp dịch vụ ADSL

61

Mạng ADSL được xây dựng ít nhất đáp ứng được các chuẩn phổ biến

dùng cho các loại hình khách hàng. Thiết bị đầu cuối khách hàng cần hỗ trợ

một trong các chuẩn do DSLAM cung cấp:

ANSI T1.413 Issue2 (ADSL over POTS).

ITU G992.1 Annex A.

ITU G992.2 (Glite).

ITU G994.1 (G.hs).

3.2 Các cấu trúc mạng ADSL

3.2.1 Mạng truy nhập trên cơ sở định tuyến

Mạng truy nhập trên cơ sở Router, ở mỗi trung tâm chuyển mạch CO

một loạt các modem ADSL (ATU-C) được kết nối tới một bộ định tuyến IP

thông qua một Ethernet hub hoặc Switch thực hiện tập trung ở lớp MAC. Mỗi

hub được hỗ trợ bởi một cổng của bộ định tuyến, bộ tập trung có thể hỗ trợ

cho nhiều thuê bao sử dụng mạng hơn là mặc định số cổng bộ định tuyến.

Hình 3.4: Mạng truy nhập trên cơ sở Router

Việc tách biệt các kết nối Ethernet tới mỗi modem CO switch hoặc

hub. Do tích hợp chức năng ghép kênh tại trung tâm chuyển mạch, các

62

modem CO kết hợp nối trực tiếp được dùng chung các đường tốc độ cao.

Các bộ định tuyến có thể nằm ở trung tâm chuyển mạch hay các trung

tâm. Ta cũng có thể tích hợp trong các thiết bị chuyển mạch trung tâm hỗ

trợ ADSL (ATU-C). Hình 3.4 minh họa các giao thức hỗ trợ mạng truy

nhập trên cơ sở định tuyến.

Với cấu trúc này các khách hàng xuất hiện tại bộ định tuyến IP ở

trung tâm như là các thiết bị chủ kết nối với mạng thông qua LAN

Ethernet. Việc sử dụng ADSL cho phép LAN được mở rộng đến đầu cuối

khách hàng từ trung tâm chuyển mạch. Các máy tính của người sử dụng sẽ

hoạt động như là nó được kết nối trực tiếp với bộ định tuyến thông qua

mạng LAN. Đa kết nối trong một PC được hỗ trợ TCP/IP như là một máy

chủ kết nối với mạng LAN/WAN truyền thống. Cấu hình này xuất hiện

trong môi trường hẹp, chẳng hạn như trong các trường đại học trang bị

cho các phòng làm việc từ xa và các giáo viên hay học viên tại nhà với

khả năng truy nhập tốc độ cao tới mạng của nhà trường. Bởi vì việc

chuyển đổi giao thức không yêu cầu trong mạng và nó được sử dụng các

giao thức của Internet và điều đó đơn giản cho việc thực hiện và khai thác

trong môi trường này. Kiểu cấu hình này có một số hạn chế sau: nó không

thể hỗ trợ cho thị trường lớn, cho các hộ gia đình sử dụng băng thông

rộng. Cũng không thể hỗ trợ phân chia theo khía cạch quản lý và dịch vụ

giữa các nhà cung cấp truy nhập bởi một nhà khai thác và nhà cung cấp

dịch vụ mạng chẳng hạn như một nhà ISP hoặc một mạng của doanh

nghiệp. Điều đó không thật phù hợp cho việc triển khai bởi các công ty

điện thoại hay các nhà khai thác, không dễ dàng cho hỗ trợ đa dịch vụ của

người sử dụng. Việc truy cập tới một ISP và một mạng LAN của một

người sử dụng là không thể. Chính vì những nhược điểm này mà các nhà

khai thác đều không sử dụng cấu hình này, mà dựa trên ATM để kết nối

người sử dụng ADSL với nhà cung cấp dịch vụ.

63

3.2.2 Mạng truy nhập ATM

Cấu trúc mạng truy nhập ATM, mức đường kết nối trên mạch vòng

ADSL được dựa trên ATM và mạng ATM kết nối các thiết bị ADSL tại

trung tâm chuyển mạch CO tới mạng của nhà cung cấp dịch vụ. Việc kết

nối giữa người sử dụng và nhà cung cấp dịch vụ bằng các kênh ảo ATM.

Các nhà cung cấp dịch vụ có thể được kết nối đồng thời với một người sử

dụng. Các kênh ảo khác nhau có thể cho các hợp đồng dịch vụ ATM khác

nhau, các kết nối ảo có thể đảm bảo chất lượng dịch vụ để hỗ trợ cho các

yêu cầu ứng dụng. Các mạch vòng ADSL được chỉ định cho những người

sử dụng cụ thể, như là kết nối kênh ảo ATM giữa trung tâm chuyển mạch

và nhà cung cấp dịch vụ, các kết nối ATM có tính an toàn cao hơn so với

việc truy nhập ADSL dựa trên bộ định tuyến hoặc phương pháp luân

phiên của truy nhập băng rộng như modem cáp. Việc cung cấp cấu trúc

ADSL dựa trên đầu cuối tới đầu cuối ATM sẽ sử dụng các kênh ảo cố

định ATM (PVC) để cung cấp các kênh ATM giữa đầu cuối người sử

dụng và nhà cung cấp dịch vụ như ISP hoặc cổng của mạng LAN. Các

ATM PVC được định hình bởi nhà quản trị mạng và không thể thay đổi

bởi nhà sử dụng. Nó đòi hỏi các nhà khai thác phải mở rộng đáng kể

nguồn tài nguyên để cho khách hàng tự định cấu hình, như kích hoạt hay

thay đổi dịch vụ của họ. Nếu như kênh ảo được kết nối Internet hay kết

nối tới Intranet thì các kênh ATM sẽ mang lưu lượng IP giữa một bộ định

tuyến trong mạng của nhà cung cấp dịch vụ và môi trường của người sử

dụng. Một người sử dụng có thể truy cập tới nhiều nhà cung cấp dịch vụ

qua nhiều kênh ảo. Nếu như một lưu lượng không phải là IP cần được

mang thì một kênh ảo sẽ được tối ưu hóa chất lượng cho lưu lượng này.

Song khi mang truy nhập được phát triển thì không thể cấu hình trước các

PVC để kết nối người sử dụng tới nhà cung cấp dịch vụ.

64

Hình 3.5: Mạng truy nhập ATM

Việc thực hiện chuyển mạch kênh ảo ATM giữa người sử dụng và nhà

cung cấp dịch vụ cho phép thiết lập kết nối theo thời gian thực. Tín hiệu từ phía

người sử dụng cho phép yêu cầu kết nối với các yêu cầu chất lượng của dịch

vụ. Chuyển mạch kênh ảo SVC sẽ cho phép giảm tối đa các nỗ lực cần thiết để

cung cấp dịch vụ cho các khách hàng mới và cho phép các khách hàng có thể

tự do lựa chọn giữa các nhà cung cấp dịch vụ. Mặc dù vậy việc phát triển mạng

truy nhập ADSL dựa trên chuyển mạch kênh ảo đòi hỏi phát triển các tính năng

mà hiện chưa đáp ứng được trong hệ thống chuyển mạch ATM.

Thiết bị ADSL có hỗ trợ tiêu chuẩn báo hiệu ADSL Q2981.

Hệ thống chuyển mạch ATM với khả năng hỗ trợ cho thiết lập cuộc

gọi theo yêu cầu từ mạng truy nhập ADSL nằm trong một thành phố.

Thiết bị tại phía nhà cung cấp dịch vụ có thể kết nối mạng hiện tại

của nhà cung cấp dịch vụ tới mạng truy nhập ATM của nhà khai thác.

Các chức năng trên hiện đang được phát triển bởi các nhà cung cấp thiết

bị ATM và ADSL. Cấu trúc ATM đầu cuối tới đầu cuối được mô tả trong

65

hình 3.5 cho thấy mạng truy nhập ATM đơn giản. Các lưu lượng được chuyển

qua trục ATM, điều này mang lại sự linh hoạt cao cho kết nối đa dịch vụ. Mỗi

trung tâm chuyển mạch được trang bị bộ ghép kênh truy nhập DSL

(DSLAM). Thiết bị DSLAM có thể bao gồm việc tích hợp các modem ADSL

cho người sử dụng thông qua mạng cáp đồng nội hạt. Mạng truy nhập ATM

nằm trong sự điều khiển của nhà khai thác. Tại đầu cuối khách hàng, modem

ADSL được tích hợp trong PC, được kết nối với PC thông qua cổng nối tiếp

như USB, được tích hợp bởi modem ADSL trong PC hoặc thực hiện ở đầu

cuối mạng cả Ethernet hoặc ATM.

Những kênh ảo cố định hay chuyển mạch kênh ảo được sử dụng thông

qua mạng truy nhập, vẫn tồn tại để kết nối các ứng dụng người sử dụng với

mạng băng rộng được cung cấp bởi ADSL. Khi người sử dụng dùng máy tính

để truy nhập Internet hay mạng LAN cộng tác, điều cần thiết là người sử dụng

có thể sử dụng chung một công cụ phần mềm trên máy tính để hỗ trợ truy

nhập theo kiểu quay số (Dial up). Trong trường hợp này máy tính nối với

mạng LAN, mà mạng LAN sử dụng truy nhập ADSL để nối với địa điểm

khác, thì người sử dụng không cần phải nhận biết rằng bộ định tuyến trong

mạng LAN sử dụng ADSL. Cả hai trường hợp trên nhà cung cấp dịch vụ cần

yêu cầu tối thiểu hóa các thay đổi trên mạng hiện có để hỗ trợ cho khách hàng

dựa trên ADSL.

3.2.3 Đầu cuối tới đầu cuối qua ATM

Điểm tới điểm qua ATM sử dụng qua quay số kết nối để cung cấp lớp

đường cho IP. Nó hỗ trợ gán địa chỉ IP theo thời gian thực và thỏa thuận về cấp

phép, nhận dạng người sử dụng. Giao thức điểm nối điểm cho phép truyền qua

các kênh ảo ATM. Nó cũng thực hiện được bởi các nhà cung cấp thiết bị

ADSL. Điểm tới điểm đang được hỗ trợ từ các nhà cung cấp dịch vụ Internet

và hầu hết các máy tính cá nhân, nên việc sử dụng điểm tới điểm qua ATM

phải tương thích với các thiết bị hiện có, phần mềm, các thủ tục mạng Internet.

66

PPPqua nhà cung cấp ATM dùng PVC

Hình 3.6: Cấu trúc PPP qua ATM trên PVC

Việc bảo vệ các máy chủ tùy thuộc vào thiết lập điểm tới điểm giữa các

ISP và người sử dụng Internet. Vì việc chấp nhận chung giao thức truy nhập

dịch vụ như quay số tốc độ thấp vẫn còn đang sử dụng, việc hội tụ dịch vụ

được đề cao cho các nhà ISP. Các thuê bao ADSL cũng được truy nhập trên

nền tảng dịch vụ sẵn có thông qua băng hẹp từ viễn cảnh thực hiện dịch vụ mở.

3.2.4 Tập hợp kết cuối đầu cuối tới đầu cuối

Việc thực hiện tập hợp kết cuối qua ATM tại máy chủ truy nhập băng

rộng của nhà khai thác. Lưu lương IP được mang trong các kết nối điểm tới

điểm và sau đó được đưa vào trong mạng IP bởi vì máy chủ truy nhập băng

rộng kết cuối phiên điểm tới điểm, nó gán địa chỉ IP cho người sử dụng và

đảm bảo cho người sử dụng quyền truy nhập mạng. Vì nó sử dụng một lớp

đường ATM để đến người sử dụng cuối, các nhà khai thác có thể dễ dàng phát

triển mạng truy nhập đem lại sự ưu việt về tính linh hoạt được cung cấp bởi

ATM hỗ trợ cho các dịch vụ trong tương lai tại một thời điểm cấu hình này

67

cho phép các nhà khai thác dễ dàng tích hợp các truy nhập của họ với mạng

IP của các nhà cung cấp dịch vụ.

3.3 Thiết bị nhà cung cấp dịch vụ

3.3.1 Bộ ghép kênh truy nhập

DSLAM là bộ ghép kênh có chức năng trực tiếp cung cấp cổng kết nối

tới khách hàng. Đây là thiết bị tập trung các đường thuê bao riêng lẻ để đẩy

lên mức trên và ngược lại.

Bộ ghép kênh truy nhập phải đạt được một số yêu cầu sau:

Hỗ trợ MPLS, IP qua WDM routing, QoS cho phép triển khai nhiều

loại ứng dụng qua xDSL.

Hỗ trợ nhiều chuẩn DSL: ADSL, SDSL, IDSL, RADSL, VDSL.

Khả năng tương thích với nhiều loại đầu cuối khách hàng DSL của

nhiều hãng sản xuất mở ra cho khách hàng nhiều khả năng lựa chọn

thiết bị đầu cuối.

Hỗ trợ đa dạng các loại giao tiếp up-link băng rộng DS3/E3,

OC3/STM-1.

Hỗ trợ kết nối đầu cuối người sử dụng E1, nx64kb/s.

Khả năng ứng dụng các kỹ thuật phân nhánh, xếp chồng cho phép

triển khai linh hoạt khi thay đổi cấu trúc mạng.

Cấu hình khe cắm có nhiều lựa chọn.

Vì ADSL kết nối trực tiếp đến các mạch vòng nội hạt và các DSLAM

thường được đặt tại các CO. Do đó các DSLAM không có các nhân viên trực

tiếp quản lý kỹ thuật vì vậy hầu hết các nhà sản xuất phải chế tạo ra các sản

phẩm có khả năng chịu lỗi cao nhằm giảm thiểu lỗi về mạng. Một số tiêu

chuẩn được hỗ trợ cho DSLAM như sau:

ANSI T1.413 Issue2 (ADSL over POTS).

ITU G992.1 Annex A.

ITU G992.2 (Glite).

68

ITU G994.1 (G.hs).

Hiện nay cự li cung cấp dịch vụ của các DSLAM có trên thị trường chỉ

có phạm vi khoảng 3km. Đây là vấn đề rất khó khăn trong khi có khu vực thì

các DSLAM trung tâm bị quá tải trong khi một số khu vực thì không một

DSLAM nào vươn tới được. Để mở rộng phạm vi cung cấp dịch vụ tới nhiều

địa điểm trên địa bàn, đặc biệt là rìa các khu công nghiệp vì các địa điểm này

tới vị trí đặt các DSLAM thường có cự li lớn hơn 3km. Yêu cầu đặt ra là phải

bảo đảm yếu tố hiệu quả kinh tế ngoài ra phải tính tới phát triển ADSL trong

tương lai. Việc kéo dài các đường cáp đồng là không khả thi. Việc bổ sung

các nút DSLAM tiêu chuẩn gặp khó khăn vì tại các HUB hầu như không có

khe trống dự phòng để có thể bổ sung thêm các card IMA. Trong thực tế triển

khai của VNPT thường sử dụng các HUB-DSLAM (ASAM7300) được dùng

với hai mục đích đó là cung cấp cổng kết nối trực tiếp cho người sử dụng và

cung cấp kết nối tới các DSLAM cấp dưới. vì vậy tại các HUB-DSLAM vẫn

còn khá nhiều port 2M trong nhóm IMA là chưa dùng tới. ngoài ra băng

thông thực tế cung cấp cho các mini-DSLAM cấp dưới là thấp hơn so với

thiết kế ban đầu tuy nhiên vẫn đáp ứng được tốc độ truy nhập của người sử

dụng trong giai đoạn hiện nay. Vì vậy VNPT đã chọn giải pháp sử dụng ATM

cho phần truy nhập mạng DSL hiện nay vì nó thỏa mãn đồng thời hai yếu tố:

Hiệu quả băng thông và bảo đảm QoS (Quanlity of Service). Trên cơ sở đó

giải pháp mở rộng phạm vi cung cấp dịch vụ được thực hiện như sau:

Thứ nhất thực hiện tách các nhóm IMA (gồm 4 E1) đi những hướng lưu

lượng thấp (dưới 24 thuê bao, tương đương 1 card ADLT) ra hai nhóm, mỗi

nhóm 2xE1 (hoặc một nhóm 1xE1 và 1 nhóm 3xE1 tùy thực tế) với một E1

được tách ra có thể nối thêm được tới 1 mini-DSLAM tại một vị trí mới và có

khả năng phục vụ thêm 24 thuê bao nữa. Để kết nối tới các mini-DSLAM mới

có thể dùng truyền dẫn cáp quang nối tỉnh, cáp đồng hoặc kết hợp cáp quang

và cáp đồng.

69

Thứ hai sử dụng các mini-DSLAM với giao tiếp đường lên IMA/4E1

nhỏ gọn dễ lắp đặt, cài đặt cấu hình nhanh. Khi có sự triển khai mới các bộ

DSLAM này có thể được dời đi các khu vực khác, để bổ sung dung lượng cho

các nút cũ hoặc tiếp tục kéo dài cho các nút lớn.

Thứ ba để bảo đảm chất lượng cung cấp dịch vụ, việc kết nối các

DSLAM-HUB và các mini-DSLAM mới nên thực hiện trên các modem

SHDSL với việc sử dụng các modem SHDSL có thể kéo dài thêm cự ly

khoảng 3-5km.

3.3.2 Bộ tập hợp truy nhập

Bộ tập hợp truy nhập là thiết bị có nhiệm vụ tập trung các kết nối về

trung tâm theo phương thức giảm thiểu kết nối logic. Bộ tập hợp truy nhập tập

trung các kết nối logic (các PVC) đến từ các DSLAM rồi tổng hợp lại thành

một hoặc một vài PVC để truyền tải qua mạng trục tới kết cuối thứ hai của

các kết cuối logic đó (ISP, Headquarter, offices). Nếu không sử dụng bộ tập

hợp truy nhập thì với nxPVC đến từ n thiết bị đầu cuối sẽ chiếm nxPVC trên

mạng đường trục. Thông qua bộ tập hợp truy nhập, nhà cung cấp dịch vụ sẽ

cung cấp cho khách hàng các dịch vụ DSL như truy nhập internet tốc độ cao,

kết nối, mạng riêng ảo, Video theo yêu cầu, Video băng rộng, ethernet-

learning.

Yêu cầu đặt ra cho các bộ tập hợp truy nhập là:

Hỗ trợ đa dạng các loại giao tiếp LAN/WAN để thuận tiện cho việc

kết nối với các router, DSLAM: ethernet/Fast/Gigaethernet, Serial,

HSSI, ISDN, T3, E3, OC3/STM-1, OC-12/STM-4.

Khả năng xử lý cao tương xứng với vai trò là bộ tập trung, chấp

nhận được hàng ngàn kết nối tới từ khách hàng.

Hỗ trợ ATM, MPLS, IP qua WDM, QoS, CoS, L2PT.

Hỗ trợ khả năng xếp chồng, phân nhánh cho phép triển khai linh

hoạt cấu hình mạng khi cần thiết.

70

Khả năng tương thích với các dòng sản phẩm của các hãng khác.

Vai trò của bộ tập hợp truy cập là tập hợp tất cả các kết nối ảo logic vào

trong một điểm logic, điều này cũng đồng nghĩa với bộ tập hợp truy cập tập

hợp tất cả các phiên PPP vào một điểm sau đó mới dồn lên tới mạng trục. Về

căn bản mỗi thuê bao có một phiên PPP tuy nhiên số lượng kết nối PPP là

không giới hạn trên mỗi kết nối DSL. Với đặc tính này cho phép khách hàng

khác nhau trong cùng một văn phòng chia sẻ cùng một đường xDSL để đi ra

ngoài mạng Internet. Các phiên được xác thực sau đó được kết thúc tại bộ tập

hợp truy cập. Thiết bị bộ tập hợp truy cập có thể thực hiện biệc xác thực, cấp

phép hay tính toán bởi một RADIUS server đặt trên mạng của nhà cung cấp

dịch vụ. Sau khi được xác thực bộ tập hợp truy cập sẽ thiết lập một liên kết

nối từ khách hàng đến nhà cung cấp dịch vụ Internet. Các thiết bị bộ tập hợp

truy cập có thể được đặt bên cạnh thiết bị DSLAM ngay tại các POP cung cấp

dịch vụ hoặc có thể được đặt tại các khu vực trung tâm điều hành cho phép

quản lý AAA cho các khách hàng DSL như phương pháp truy nhập Internet

bình thường.

3.3.3 CO-Spliter (POTS Spliter).

Hình 3.7: Dải tần dùng cho thoại và dịch vụ ADSL

Dịch vụ ADSL cho phép sở dụng dịch vụ truyền dữ liệu tốc độ cao cùng

với dịch vụ thoại truyền thống trên cùng một đôi dây cáp đồng. Để có thể thực

71

hiện được điều này tín hiệu thoại truyền thống và ADSL sẽ được truyền ở các

dải tần số khác nhau. Để đảm bảo các dải tần số này không gây ảnh hưởng

nhiễu lên nhau bộ phân chia được sử dụng. Bộ này được gọi là CO-Spliter và

đặt bên trong DSLAM hoặc bên ngoài đi kèm với DSLAM trong quá trình

cung cấp dịch vụ. Sơ đồ khối của bộ CO-Spliter được mô tả như hình 3.8

dưới đây:

Hình 3.8: Sơ đố cấu tạo CO-Spliter

Bộ lọc thấp cho phép tiếng nói hay dải tần số của tín hiệu thoại truyền

thống 300 đến 3400hz đi qua mà không cần phải điều chỉnh tín hiệu đầu vào.

Khi cung cấp dịch vụ thoại cùng dịch vụ ADSL trên cùng một đôi dây cáp

thoại thì cần phải thiết bị thêm bộ CO-Spliter này. CO-Spliter thiết bị này có

thể được tích hợp vào bên trong DSLAM hoặc rời bên ngoài tùy thuộc vào

nhà sản xuất thiết bị. Bộ CO-Spliter có thể bao gồm nhiều mạch con, tuy

nhiên dự kiến ban đầu sẽ chỉ đầu tư một soos bản mạch ít hơn số cổng tối đa

trên DSLAM. Mỗi bản CO-Spliter sẽ bao gồm ít nhất 03 nhóm cổng giao tiếp

Telco 50pins: Một kết nối đến Localloop, một kết nối với DSLAM và còn lại

dùng để kết nối vời Telephone Switching thuộc mạng PSTN. Dung lượng cho

phép trung bình trên mỗi CO-Spliter trên thị trường hiện tại khoảng 300

đường ADSL.

3.4 Thiết bị đầu cuối khách hàng DSL (CPE)

72

Thiết bị đầu cuối khách hàng bao gồm một loạt các thiết bị, card giao

tiếp thực hiện chức năng chuyển đổi dữ liệu người sử dụng thành dạng tín

hiệu xDSL và ngược lại. CPE tiêu biểu là CP, ADSL modem, CPE Spliter.

PC để đảm bảo khai thác tốt dịch vụ cấu hình tối thiểu của CPU phải là

166MHz hỗ trợ cổng USB hoặc có gắn card mạng cổng RJ45 sử dụng hệ điều

hành Windows, Mac hoặc Linux, giao thức sử dụng TCP/IP, trình duyệt

Explore hoặc Netscpae.

ADSL modem có rất nhiều loại với các hãng khác nhau tùy theo nhu cầu

mà có thể lựa chọn. tất cả các modem này đều hỗ trợ cổng USB hoặc cổng

RJ45. Ngoài ra còn hỗ trợ một số Hub để nối mạng nội bộ.

CPE Spliter thực hiện tách tín hiệu dịch vụ thoại truyền thống và dịch vụ

ADSL. Cấu tạo của CPE Spliter và CO Spliter giống hệt nhau chỉ khác một

đặt tại thiết bị đầu cuối người sử dụng và một đặt tại CO. Bộ CPE Spliter này

còn được gọi là Remote POTS Spliter. CPE Spliter phối hợp với CO Spliter

đặt tại DSLAM phân tách tín hiệu thoại truyền thống ra khỏi tín hiệu ADSL.

CPE Spliter được hỗ trợ 3 cổng giao tiếp RJ-11 để kết nối tới Localloop, PC,

và máy điện thoại.

KẾT LUẬN

73

Qua một thời gian nghiên cứu dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo

Mai Văn Quý và các thầy giáo trong khoa Vô tuyến-Điện tử - HVKTQS, tôi

đã hoàn thành tất cả các nhiệm vụ trong đồ án tốt nghiệp của mình.

Đồ án sau khi trình bày tổng quan về công nghệ DSL đã tập trung vào

tìm hiểu về các dạng DSL và một số giải pháp kỹ thuật sử dụng trong DSL,

phần cuối của đồ án có đề cập tới việc mạng truy nhập áp dụng công nghệ

ADSL.

Quá trình làm đồ án đã giúp tôi có thêm kiến thức về công nghệ DSL và

có được cái nhìn tổng quan về lĩnh vực viễn thông nhờ tìm hiểu các vấn đề

liên quan. Quan trọng hơn cả là quá trình làm đồ án đã rèn luyện cho bản thân

tác phong làm việc nghiêm túc, bổ sung và hoàn thiện kiến thức đã được học

tập, giúp ích rất nhiều cho tôi sau khi ra trường.

Tuy vậy, do thời gian làm đồ án có hạn nên nội dung đồ án chỉ tập trung

vào nghiên cứu mang tính tổng quan về công nghệ DSL mà đặc biệt là ADSL.

Công nghệ DSL còn khá mới nên đồ án chắc chắn không thể tránh khỏi

những thiếu sót rất mong được thầy giáo và các bạn đóng góp để đồ án hoàn

thiện hơn.

Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Mai Văn

Quý và các thầy giáo trong bộ môn nhiệt tình chỉ bảo giúp tôi hoàn thành đồ

án tốt nghiệp của mình.

Hà Nội ngày / /20007

Tài liệu tham khảo

74

1. “Understanding Digital Subcriber Line Technology” – Thomas starr.

2. “xDSL Architecture” – McGraw-Hill.

3. “Kỹ thuật và mạng cung cấp dịch vụ ADSL” – Nguyễn Quý Sỹ,

Nguyễn Việt Cường – Tổng công ty Bưu Chính Viễn Thông Việt Nam,

Học Viên Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông, Viện Khoa Học Kỹ

Thuật Bưu Điện.

4. “Kỹ thuật truyền dẫn số” – Nguyễn Quốc Bình.

5. “Cơ sở lý thuyết truyền tin” – Đặng Văn Chuyết, Nguyễn Tuấn Anh.

6. “Digital Subscriber Line (xDSL)” – FAQ v 200010108 – Jonh Kvistoff.

7. Bài báo “Solution for delivering wired-line cable TV service and other

broadband services over the existing copper cable access network in Ha

Noi” – PTS. Nguyễn Minh Dân, ThS. Bùi Thiên Hà, KS. Nguyễn Xuân

Thu trong hội nghị AIC Proceeding lần thứ 26, Hà Nội 11/2001.

8. “DSL confirmed as the world’s leading broadband tecnology” Point

Topic annonced at DSL Forum meeting, 6/3/2002,Rome.

9. Số liệu trong dự án triển khai DSL tại năm tỉnh thành: Hà Nội, TP-

HCM, Đà Nẵng, Đồng Nai, Bình Dương” của VDC.

10. “DSL Anywhere” DSL Forum.

75