Các loại DSL và công nghệ xDSL. Công nghệ ADSL sử dụng phương pháp điều chế DMT và triển khai ADSL tại VDC

lắp đặt mới này phải mất một khoảng thời gian dài với chi phí rất cao và độ rủi ro cho đầu tư là rất cao. Đường dây điện thoại, di sản phát minh của Graham Bell được đưa vào sử dụng rộng rãi trên mạng điện thoại từ khi điện thoại được đưa vào sử dụng trên thế giới. Đôi dây đồng này có thể chuyển tải lượng dữ liệu nhiều hơn ngoài các cuộc thoại. Việc sử dụng đôi dây này chỉ để truyền tiếng nói thật sự mới chỉ khai thác được một phần khả năng của cáp đồng, Công nghệ đường dây thuê bao số DSL sẽ sử dụng được phần khả năng còn lại của dây điện thoại mà không hề làm gián đoạn việc thực hiện các cuộc thoại. Kỹ thuật DSL ra đời đã tạo ra một bước ngoặt mới cho việc sử dụng đường dây điện thoại. Đường dây thoại trước đây chỉ dùng để truyền 1 kênh điện thoại băng tần từ 400 Hz đến 3400 Hz, thì giờ đây có thể truyền ở các băng tần lên tới hàng triệu Hz. Để truyền dẫn với tốc độ cao, băng tần sử dụng lớn thì cần phải có các bộ xử lý số tốc độ cao tiên tiến. Cùng với sự phát triển của công nghệ vi điện tử kỹ thuật DSL sẽ đáp ứng được các yêu cầu về tốc độ cũng như về chất lượng truyền dẫn. Với cơ sở hạ tầng sẵn có, công nghệ DSL đã cho phép đường dây điện thoại truyền tải các ứng dụng đa phương tiện mà trước đây chỉ có cáp quang mới thực hiện được. Đường dây điện thoại bây giờ là một phưong tiện kinh tế nhất để truyền tải nhiều loại hình dịch vụ viễn thông tới hàng triệu khách hàng. Trong bài viết này sẽ giới thiệu tổng quan về công nghệ DSL cùng với những ứng dụng của nó trong thực tiễn. Trong họ công nghệ xDSL thì ADSL với những ưu điểm của mình như cho phép sử dụng đôi dây điện thoại có sẵn để truyền tải những dịch vụ băng rộng như Video, truyền hình, internet tốc độ cao …Công nghệ ADSL hiện nay đã được chuẩn hoá và sử dụng rộng rãi trên thế giới, ở Việt Nam hiện nay ADSL cũng đang được đưa vào sử dụng cho nên chúng ta đi vào nghiên cứu cụ thể công nghệ này và đặc biệt là công nghệ ADSL sử dụng phương thức điều chế DTM ( Discrete MultiTone Modulation ). Đồ án này bao gồm 5 chương : Chương 1 : Giới thiệu về công nghệ xDSL Chương 2 : Các loại DSL Chương 3 : Công nghệ ADSL sử dụng phương pháp diều chế DMT Chương 4 : Triển khai ADSL ở Việt Nam của VDC Chương 5 : Chương 1 : Giới thiệu về công nghệ xDSL 1. Nguyên tắc và ý tưởng Nhu cầu về các dịch vụ và thông tin tốc độ cao, độ tin cậy lớn đã có từ trước đây, nhưng những nhu cầu này chỉ được đáp ứng được một phần rất nhỏ do các dịch vụ sử dụng trên cáp đồng thông thường rất hạn chế về tốc độ ( 64 Kb/s ) Cáp đồng là một mạng có sẵn đầy tiềm năng nhưng những tiềm năng này chưa dược khai thác do công nghệ trước đây phát triển chưa đủ mạnh. Để cung cấp các dịch tốc độ cao yêu cầu phải lắp đặt các môi trường truyền dẫn mới như : Cáp quang, cáp đồng trục …Việc lắp đặt đường truyền dẫn mới cần phải mất một khoảng thời gian dài với một chi phí lớn mà ít người có thể chấp nhận được. Để truyền dẫn với tốc độ cao, băng tần sử dụng lớn thì cần phải có các bộ xử lý số tốc độ cao tiên tiến. Ngày nay với sự phát triển của ngành công nghệ vi điện tử các bộ vi xử lí tốc độ cao được sản xuất với giá thành rẻ được mọi người chấp nhận và nó đáp ứng được các yêu cầu về tốc độ cũng như về chất lượng truyền dẫn. Đây là nền tảng cho công nghệ xDSL ra đời. Công nghệ xDSL đầu tiên xuất hiện là HDSL khái niện ban đầu về HDSL bắt đàu từ năm 1986 trong phòng thí nghiệm của hãng Bellcore để thay thế cho luồng E1 và T1, tiếp đó hãng Bellcore nghiên cứu đến SDSL, ADSL và VDSL. Kỹ thuật DSL ra đời đã tạo ra một bước ngoặt mới cho việc sử dụng đường dây điện thoại. Đường dây thoại trước đây chỉ dùng để truyền 1 kênh điện thoại băng tần từ 400 Hz đến 3400 Hz, thì giờ đây có thể truyền ở các băng tần lên tới hàng triệu Hz để cung cấp các dịch vụ và thông tin tốc đô cao mà trước đây chỉ có cáp quang mới thực hiện được. Theo thống kê không chính thức (1999) trên thế giới có hơn 750 triệu đường dây điện thoại thông thường đây thật sự là một cơ sở hạ tầng đầy tiềm năng để ta có thể khai thác các dịch vụ xDSL. Trong họ xDSL thì ADSL được coi là công nghệ có triển vọng nhất hiện nay vì nó hầu như không yêu câù thay đổi đường cáp đồng hiện có và không yêu cầu thiết bị đầu cuối đắt tiền. Kể từ năm 1989 khi khái niệm ban đầu về ADSL xuất hiện nó đã phát triển một cách nhanh chóng với tốc độ ngày càng tăng từ 1,5 Mb/s lên 8 Mb/s ở đường xuống , đường lên lên tới 1.5 Mb/s (640 Kb/s đối với ADSL Lite) và giá thành ngày càng hạ. Hiện nay công nghệ ADSL đã được chuẩn hoá bởi hầu hết các tổ chức viễn thông trên thế giới và được các nhà sản xuất lớn sản xuất hàng loạt trên thị trường với giá thành thấp kích thước vật lý và công suất tiêu hao nhỏ. Công nghệ xDSL nói chung và công nghệ ADSL nói riêng đã và đang nhận được sự hỗ trợ mạnh mẽ từ phía những nhà sản xuất phần cứng và phần mềm trên thế giới. 2. Tổng quan về công nghệ xDSL Trước khi đi vào giới thiệu cụ thể từng công nghệ DSL ta sẽ trình bày các vấn đề chung của toàn bộ công nghệ DSL như môi trường truyền dẫn đôi dây xoắn, phương pháp tận dụng băng tần, và nâng cao hiệu suất sử dụng phổ tần, các chỉ tiêu và ứng dụng của các công nghệ xDSL. 2.1 Đôi dây xoắn Như chúng ta đã biết công nghệ xDSL dựa trên nền tảng là mạng dây đồng có sẵn, Trong quá trình nâng cấp từ mang truy nhập cáp đồng lên mạng truy nhập số chúng ta sẽ gặp một số khó khăn nhất định . Dịch vụ điện thoại xuất hiện vào năm 1877 khi Alexander Bell nối điện thoại qua một đường dây đơn (Ground return) lấy đất làm đường về của mạch điện. Phương pháp này tránh được chi phí cho dây thứ hai nhưng truyền dẫn kém và không đủ tin cậy khi thời tiết khô. Những vấn đề này được giải quyết sau đó bằng cách sử dụng đôi dây song song (metallic return) cách nhau vài cm phương pháp này cung cấp đường về của tín hiệu đáng tin cậy hơn. Tuy nhiên hiện tượng xuyên âm (crosstalk) nhanh chóng được phát hiện đó là hiện tượng tín hiệu từ một đôi dây gần nó bị lẫn vào trong quá trình giao tiếp. Người ta phát hiện ra xuyên âm có thể giảm theo chu kỳ bằng cách thay đổi vị trí bên phải và bên trái của dây dẫn. Bell đã phát minh ra đôi dây xoắn (tiwsted pair) năm 1881 đó là đôi dây dẫn gồm hai dây riêng cách điện và được xoắn với nhau. Với bước xoắn vừa đủ năng lượng điện từ trường trên mỗi phần nhỏ của dây sẽ bị triệt tiêu bởi năng lượng bao quanh phần nhỏ dây tiếp theo. Cáp điện thoại ngày nay dược thiết kế sao cho mật độ xoắn trên mỗi đôi dây là khác nhau để đảm bảo xuyên âm là tối thiểu. Mặt khác đôi dây xoắn cũng có thể làm giảm bớt một chút suy hao tín hiệu điện vì diện cảm cuẩ dây xoắn có tác dụng bù diện dung của dây. Tuy nhiên đối với khoảng cách thuê bao lớn thì suy hao cũng rất lớn. Đối với các mạch vòng dài quá 5,5 km (18 kft) thì suy hao tín hiệu ở tần số lớn hơn 1 KHz vượt quá mức cho phép làm cho truyền dẫn thoại không chấp nhận được. Để giải quyết vấn đề này các cuộn gia cảm (Loading coil) sẽ được thêm vào đường dây nhằm tăng điện cảm của dây để cân bằng với dung kháng của dây. Giá trị điện cảm của cuộn gia cảm được tính toán phù hợp với điện dung của đường truyền, cuộn cảm có tác dụng nâng cao chất lượng của tín hiệu trong khoảng tần số truyền thống (0,3 tới 3,4 KHz) đồng thời triệt tiêu hầu hết tín hiệu nằm ngoài khoảng này. Đây là một khó khăn lớn cho việc mở rộng dải tần số sử dụng trên đường dây đồng thông thường và đối với công nghệ xDSL thì cuộn gia cảm này không được sử dụng. Sau đây là hình minh họa suy giảm trên cáp đồng và tác dụng của cuộn gia cảm. Suy hao ( dB/km ) 2 Đường dây không bù Cuộn gia cảm H-88 Cuộn gia cảm Cuộn gia cảm 0,4 D-66 B-44 0,2 0 1 2 3 4 5 (Km) Hình 1.1 Suy hao dây đồng và tác dụng cuộn gia cảm Trong công nghệ xDSL có nhiễu xuyên âm bởi vì mỗi dây trong cáp của đôi dây xoắn phát ra điện từ các trường điện từ này tạo ra dòng điện chạy trong các đôi dây bên cạnh dẫn đến tín hiệu xuyên âm không mong muốn trên các đôi dây này. Xuyên âm (crosstalk) là yếu tố chính hạn chế khả năng hoạt động của các hệ thống số sử dụng cùng băng tần số cho truyền dẫn thu và phát. Có hai kiểu xuyên âm thường gặp trong xDSL : Xuyên âm đầu gần ( NEXT-Near end crosstalk ) và xuyên âm đầu xa ( FEXT - Far end crosstalk ). Xuyên âm đầu gần NEXT là xuất hiện ở các bộ thu ở cùng đầu cáp với các bộ phát nhiễu ( từ bộ phát tới bộ thu đầu cuối gần ). Xuyên âm đầu xa FEXT là nhiễu gây ra bởi các đôi dây cho một đôi dây ở đầu bên kia của đường truyền ( từ bộ phát tới bộ thu đầu xa ). NEXT ảnh hưởng tới các hệ thống truyền trên cả hai hướng trong cùng một dải tần cùng một lúc và tại đầu gần, và nó luôn lớn hơn FEXT. NEXT có thể tránh được nếu như tín hiệu theo hai chiều được truyền trong những khoảng thời gian khác nhau hay ở những khoảng tần số khác nhau ( Đó là hai kỹ thuật song công phân chia tần số và phân chia thời gian mà ta sẽ xét kỹ hơn ở phần sau) Thu đầu Thu đầu Gần Xa NEXT FEXT Phát Xuyên âm Hình 1.2 Minh hoạ xuyên âm Ngoài ra đôi dây xoắn còn chịu nhiều loại nhiễu từ bên ngoài tác động vào như : nhiễu vô tuyến, nhiễu do các đường dây điện, máy hàn, đèn neon …Các nhiễu này thường không thể định trước một cách rõ ràng nhưng khi thiết kế lắp đặt chúng ta lại cần phải tính toán đến các loại nhiễu này. 2.2 Các giải pháp công nghệ chung trong xDSL Để nâng cao tốc độ và chất lượng truyền dẫn, các công nghệ xDSL phải áp dụng nhiều phương thức khác nhau nhằm mở rộng băng tần sử dụng và tăng hiệu suất sử dụng băng tần. Như thay vì sử dụng dải tần truyền thống ( 0.3 - 4.3 KHz ) loại bỏ các cuộn gia cảm, đường dây điện thoại có thể hoạt động với tần số hàng MHz. Ngoài ra người ta còn đưa ra các phương thức thực hiện song công để sử dụng băng tần một cách có hiệu quả, các phương pháp điều chế sao cho phổ tín hiệu tương thích với đường truyền để giảm méo và nâng cao hiệu suất sử dụng phổ ( Mỗi symbol sẽ mang thông tin của nhiều Bits ), Các phương pháp mã hoá để chống lỗi nâng cao chất lượng truyền dẫn. 2.2.1 Các phương thức thực hiện song công Hầu hết các dịch vụ DSL đòi hỏi song công trong việc truyền dữ liệu các phương thức song công để tách biệt tín hiệu trên các hướng ngược nhau. Có 4 phương thức thực hiện song công khác nhau : song công 4 dây, triệt tiếng vọng, song công phân chia tần số, song công phân chia theo thời gian. Ba phương pháp cuối cùng sử dụng trên cùng một đôi dây xoắn cho cả hai hướng truyền dẫn. Đối với mỗi trường hợp cụ thể thì chúng ta sẽ lự chọn phương thức song công nào hoặc sử dụng kết hợp các phương thức để phù hợp với hệ thống cần thiết kế. v Song công 4 dây Sử dụng 2 đôi dây xoắn, mỗi đôi cho một hướng truyền. Song công 4 dây còn gọi là truyền dẫn “ đơn công đôi ”, bởi vì có hai kênh truyền dẫn đơn công ( một hướng ). Bất lợi của song công 4 dây là cần hai đôi dây xoắn thay vì một đôi như các phương pháp song công khác. Nhưng song công 4 dây là phương pháp song công với chi phí ít nhất nếu cáp đồng bổ sung là sẵn có. Tuy nhiên cáp đòng bổ sung thường là đắt, do vậy chi phí toàn bộ hệ thống là rất cao, mặc dù chi phí điện tử có thể ít hơn.Việc chi phí điện tử để tiết kiệm cáp đồng là vấn đề chung thường xảy ra trong kỹ thuật DSL. Thuê bao 1 Thuê bao 2 Luồng T1 hoặc E1 4 Dây Luồng T1 hoặc E1 Hình 1.3 Song công bốn dây v Song công phân chia theo tần số Đối với những hệ thống thực hiện song công ghép kênh phân chia tần số FDD ( Frequency Division Duplex ) thì quá trình thu và phát ở nằm ở 2 dải tần số khác nhau : Biên độ(dB) Đường lên Đường xuống (KHz) Hình 1.4 Song công FDD Do phương thức song công FDD quá trình thu và phát ở nằm ở 2 dải tần số khác nhau do đó tránh được xuyên âm ở đầu gần (NEXT) nhưng vẫn phải tính đến nhiễu xuyên âm ở đầu xa (FEXT). Phương thức này có ưu điểm hệ thống sử dụng nó đơn giản cho nên giá thành thấp nhưng phương thức FDD lại có nhược điểm là tần số không được sử dụng một cách triệt để do băng tần thu phát nằm tách biệt do vậy phương thức song công này thường không dùng đơn lẻ trong hệ thống mà thường được sử dụng kết hợp với những phương thức khác. v Song công phân chia theo thời gian Song công phân chia theo thời gian TDD ( Time Division Duplex ) là tại một thời điểm chỉ truyền theo một hướng. Việc điều khiển các đường liên kết thường được luân phiên tại các khoảng đều đặn giữa các hướng truyền. Do quá trình phát và thu nằm ở hai thời điểm hoàn toàn khác nhau nên TDD loại bỏ được nhiễu xuyên âm đầu gần NEXT. Nhưng TDD gây ra tổn thất là làm lỡ thời gian truyền dẫn. Lên Lên Lên Lên Xuống Xuống Xuống Xuống t Trễ Hình 1.5 Song công TDD v Song công triệt tiếng vọng Thu EC Hybrid Phát Đôi dây Å Tiếng vọng Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống triệt tiếng vọng Phương thức song công triệt tiếng vọng EC ( Echo Canceller ) đây là dạng phổ biến nhất của DSL hiện đại, kỹ thuật triệt tiếng vọng EC thì dải tần phát được đặt trong dải tần thu và phải dùng một bộ triệt tiếng vọng để phân tách đường thu và đường phát. Việc thực hiện song công ở cùng một băng tần số tại một thời điểm cho nên băng tần được sử dụng một cách có hiệu quả bù, nhưng phương thức song công triệt tiếng vọng thì các thiết bị lại rất phứ tạp và đắt tiền. Biên độ(dB) Thu và phát KHz Hình 1.7 Song công triệt tiếng vọng 2.2.2 Các phương pháp điều chế Các tín hiệu truyền trên đường dây điện thoại đều là tín hiệu Analog. Điều chế nhằm biến đổi tín hiệu số đầu vào thành các tín hiệu Analog có dạng phổ phù hợp với đặc tuyến truyền dẫn của đường truyền để tín hiệu truyền trên nó sẽ hạn chế được méo, và sử dụng băng tần hiệu quả hơn.Các phương pháp điều chế thường được sử dụng là trong công nghệ xDSL là : 2B1Q, QAM, PAM, DMT. v Điều chế 2B1Q Điều chế 2B1Q ( 2 Binary 1 Quartery ) được sử dụng nhiều trong công nghệ xDSL trước đây. Đây là phương pháp điều biên bốn mức, phương pháp này chỉ sử dụng một hàm cơ bản là: Trong đó hàm sinc : sinc(x) = sin(x)/x Trong 2B1Q mỗi nhóm bit để mã hoá là b=2 bit cho nên sẽ có m=4 bản tin tương ứng sẽ có 4 symbol, mỗi symbol sẽ mang thông tin của 2 bit +3d/2 (10) +d/2 (11) - d/2 (01) - 3d/2 (00) Hình 1.8 Giản đồ mã hoá 2B1Q Dưới đây là mô hình điều chế và giải điều chế 2B1Q : Mã hoá Phát hiện & Giải mã Kênh x x(t) y(t) Điều chế Giải diều chế Hình 1.9 Sơ đồ điều chế và giải điều chế 2B1Q v Điều chế biên độ cầu phương QAM Điều chế biên độ cầu phương QAM ( Quadra Amplitude Modulation ) đây là phương pháp điều chế hai chiều sử dụng một sóng dạng (sin) và một sóng dạng (cos) có cùng tần số để truyền dữ liệu. Các bít sẽ được hợp nhóm tạo thành các bản tin để điều chế làm thay đổi biên độ và pha của sóng sin và sóng cos. Mỗi nhóm bit sẽ tương ứng với một sóng cos và sin có biên độ và pha cố định và khi sắp xếp trên mặt phẳng toạ độ cực ta được một mô hình điều chế. Biên độ sóng sin ã ã ã ã ã ã ã ã Biên độ ã ã ã ã Sóng cos ã ã ã ã Hình 1.10 Mô hình mã hoá QAM_16 QAM sử dụng hai hàm cơ bản để điều chế là : ; Trong đó : j(t) là hàm điều chế băng gốc như dạng sin lồi hoặc cos lồi căn bình phương. Cos(2pfct) j(t) j(t) Encoder xm1 xm x(t) xm2 -Sin(2pfct) Hình 1.11 Sơ đồ điều chế QAM v Điều chế biên độ pha không sóng mang CAP Điều chế biên độ pha không sóng mang CAP ( Carrierless Amplitude and Phase Modulation ) Phương pháp điều chế này tương tự như QAM nhưng do lựa chọn khôn ngoan hai hàm cơ bản không có thành phần một chiều DC. Sự khác biệt giữa CAP và QAM là phương pháp thực hiện. QAM thực hiện bằng cách tạo ra hai tín hiệu thành phần khi trộn nó với hai sóng mang dạng cos và sin sau đó kết hợp trong miền Analog để tạo nên tín hiệu QAM. Còn việc thực hiện CAP thì không cần tạo ra hai sóng mang cos và sin mà ta tiến hành bằng cách cho chúng đi qua 1 cặp bộ lọc Hilbert có hai hàm đặc tuyến trực giao với nhau sau đó tổng hợp lại ta được tín hiệu đã điều chế CAP. Ngày nay người ta thường dùng các bộ lọc số thông dải, dùng 1 cặp có đặc tuyến biên độ bằng nhau nhưng pha lệch nhau 900 ( cặp Hilbert ), hai tín hiệu sau bộ lọc sẽ được đưa vào bộ biến đổi DAC rồi qua một bộ lọc nữa ta thu được tín hiệu đã điều chế. Sinh mã Encoder Lọc đồng pha Lọcngược pha 900 DAC LPF xm1 xm Output xm2 Hình 1.12 Sơ đồ diều chế CAP v Điều chế đa tần rời rạc DMT Điều chế đa tần rời rạc DMT ( Discrete MultiTone Modulation ) là phương pháp điều chế đa sóng mang trong đó băng tần sử dụng được chia thành nhiều băng tần nhỏ mỗi băng tần sẽ được sử dụng để truyền dẫn một sóng mang điều chế các chuỗi bit tốc độ thấp. DMT có mối quan hệ mật thiết với thuật toán biến đổi Fourier nhanh FFT ( Fasr Fourier Transform ) Thuật toán mà DMT sử dụng để thực hiện điều chế và giải điều chế. Trên đây chỉ là những khái niệm cơ bản về DMT phương pháp thực hiện cụ thể và những ưu điểm của phương pháp này sẽ được nghiên cứu ở chương sau. Một biến thể của DMT là phương pháp điều chế đa tần sóng rời rạc DMWT ( Discrete Multiwavelet MultiTone Modulation ) trong đó toán tử Fourier được thay thế bằng toán tử sóng. Kỹ thuật này được sử dụng trong công nghệ VDSL. 2.2.2 Các phương pháp mã hoá Do môi trường truyền dẫn thông tin của đôi dây đồng chịu ảnh hưởng của nhiều nguồn nhiễu như xét ở trên làm số liệu thu có thể bị lỗi nên cần đưa thêm các bit phát hiện và sửa lỗi. Nhược điểm của việc đưa thêm các bit là giảm dung lượng thực và gây trễ trong quá trình truyền số liệu. Càng nhiều bit phát đi để phát hiện và sửa lỗi thì càng ít các bit mang thông tin. Thời gian trễ thông thường từ vài ms tới nhiều giây.Có hai phương pháp cơ bản để phát hiện và sửa lỗi được sử dụng trong truyền dẫn DSL là mã khối và mã xoắn. Trong mã khối, luồng thông tin được chia thành các khối có độ dài bằng nhau được gọi là các khối bản tin, các bit dư được bổ xung vào các khối theo một thuật toán nhất định phụ thuộc vào loại mã được sử dụng. Mã khối có thể phát hiện và sửa một hay nhiều bit thông tin. Mã xoắn được tạo ra bằng cách cho một chuỗi bit thông tin đi qua các tầng nhớ thường là các thanh ghi dịch tuyến tính hạn chế trạng thái. Điểm khác biệt cơ bản với mã khối là bộ lập mã phải có bộ nhớ để lưu giữ thời điểm trước. Ví dụ bộ mã hoá xoắn tốc độ 1/ 2 tạo ra 2 bit cho mỗi bit đầu vào. Quan hệ giữa đầu ra và đầu vào bộ mã hoá càng lớn, các bit dư càng lớn thì chống lỗi càng tốt. Ví dụ, bộ mã hoá xoắn tốc độ 1/ 4 có khả năng chống lỗi tốt hơn bộ mã xoắn tốc độ 1/ 2. Tuy nhiên, bộ mã xoắn 1/ 4 tạo ra 4 bit cho mỗi bit đầu vào của số liệu người sử dụng nên nếu dung lượng kênh truyền là 40 kbit/s thì người sử dụng chỉ gửi số liệu với tốc độ 10 kbit/s. Do đó phát hiện và sửa lỗi làm giảm dung lượng hệ thống. Những kiểu phát hiện và sửa lỗi khác nhau được sử dụng trong hệ thống xDSL tuỳ thuộc loại dịch vụ của khách hàng. Ví dụ lỗi xảy ra trong các dịch vụ truyền thoại số hoặc truyền hình quảng bá có thể chấp nhận được nhưng không chấp nhận lỗi khi truyền tải các file chương trình phần mềm. Do vậy, khách hàng có thể sẵn sàng chấp nhận tốc độ lỗi cao hơn trong các ứng dụng truyền thông gần thời gian thực để có băng thông cao hơn. Để thoả hiệp giữa thời gian trễ và hao phí băng thông, hầu hết các kỹ thuật xDSL đều đưa ra ít nhất hai loại kênh truyền thông nhanh và chậm. Các kênh nhanh thường tránh lỗi ít nhưng truyền tải các bản tin có trễ ngắn. Các kênh chậm có thể chống lỗi tốt nhưng trễ vài giây. 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. Chương 2 : các công nghệ DSL 1. Công nghệ HDSL / HDSL2 1.1 Sự hình thành và phát triển Khái niệm về HDSL ( High bit rate Digital Subcriber Line ) xuất hiện vào năm 1986, được nghiên cứu ở phòng thí nghiệm, nó là giải pháp để thay thế cho các đường truyền T1 ở Mỹ. Thiết bị HDSL đầu tiên được đưa vào hoạt động năm 1992 ở Mỹ. Tháng 10 năm 1998, ITU thông qua khuyến nghị G991.1 cho HDSL thế hệ thứ nhất. ITU bắt đầu nghiên cứu xây dựng khuyến nghị thế hệ 2 (HDSL2) gọi là G991.2 Sự cần thiết của HDSL: Khi mà luồng E1 (ở Châu Âu) và luồng T1 (ở Bắc Mỹ) không chỉ sử dụng để nối liên đài mà còn được dùng để nối từ trung tâm chuyển mạch đến khách hàng cho các dịch vụ khác(ngoài thoại).Hệ thống truyền dẫn E1/T1 như thế thì giá thành rất đắt, và việc lắp đặt, bảo dưỡng rất khó. Vì vậy người ta cần phải tìm một hệ truyền dẫn tiện lợi và rẻ tiền hơn và HDSL ra đời. 1.2 Mô hình hệ thống HDSL I N T E R F A C E I N T E R F A C E M A P P I N G C O M M O N HDSL M A P P I N G C O M M O N HDSL HDSL HDSL HDSL HDSL 1 đôi 2BQ1 E 1 tuỳ E 1 chọn HDSL lõi LTU (line terminal unit ) NTU (network terminal unit) Hình 1.13 Mô hình hệ thống HDSL 1.3 Kỹ thuật cơ bản Các nhà sản xuất và cung cấp dịch cụ HDSL thường sử dụng phương pháp điều chế 2B1Q có mạch hỗn hợp triệt tiếng vọng cho hầu hết các hệ thống HDSL trên thế giới. Một số nước ở Châu Âu sử dụng hệ thống đa tần rời rạc DMT, và AM/PM không sóng mạng (CAP). Việc thực hiện truyền dẫn song công trong hệ thống HDSL có thể thực hiện theo một số giải pháp sau: + Song công đơn : Chỉ dùng một đôi dây và một cặp thiết bị thu phát ở mỗi đầu của đường dây. Hai hướng có thể tách biệt bằng ghép kênh theo tần số (FDM) hoặc có mạch hỗn hợp triệt tiếng vang (giải pháp này cho HDSL thế hệ 2) + Song công đôi : Dùng hai dây đôi, mỗi đôi thì truyền toàn bộ tải theo một hướng (giải pháp này thực hiện đơn giản nhưng có nhược điểm là truyền tín hiệu có băng tần lớn cho nên suy hao lớn và xuyên âm ở tần số cao + Song công kép : Truyền dẫn song công kép cải tiến độ dài mạch vòng và độ tương thích phổ bằng cách gửi nửa thông tin trên mỗi dây, mặt khác phương pháp này lại truyền tín hiệu bằng cách sử dụng mạch hỗn hợp triệt tiếng vọng (EC). Do đó băng tần của tín hiệu giảm và suy hao cùng với xuyên âm cũng giảm. Một ưu điểm khác của song công kép là nếu sử dụng một đôi dây thì cung cấp hệ thống truyền dẫn nửa tốc độ. đường lên đường xuống 0 30 200 230 f (KHz) Hình 1.14 Song công phân chia tần số trong HDSL Băng tần dùng Cho cả đường lên và Xuống 0 30 200 230 f(KHz) Hình 1.15 Song công triệt tiếng vọng trong HDSL Công nghệ HDSL dùng mã điều chế Trellis truyền thống kết hợp với tiền mã hoá cân bằng kênh. Tiền mã hoá cân bằng kênh có chức năng gần giống như bộ lọc nối tiếp của bộ cân bằng nối tiếp sử dụng trong HDSL. Dữ liệu trong tiền mã hoá có chiều rộng từ 12 đến 16 bit. Điều này làm tăng độ phức tạp của bộ triệt tiếng vọng theo một cách tương tự. 3.1.4 Khả năng và ứng dụng HDSL là đường dây thuê bao số tốc độ cao và đối xứng nó có thể truyền dẫn song công các luồng 1,544 Mbit/s (T1) và 2,048 Mbit/s (E1) theo cả hai hướng trên đường dây điện thoại dài đến 3,7 km với dây là 24AwG (là dây có đường kính = 1/24 inch = 0,5 mm) mà không cần bộ lặp trung gian. Nhưng khi cần truyền đi xa thì vẫn có thể dùng các bộ lặp trung gian. Hiện nay thì hơn 95% đường dây HDSL không có bộ lặp. Ban đầu HDSL được phát triển ở Mỹ và sử dụng 2 cặp dây đồng cho tốc độ T1 với các chip xử lý tốc độ song công 786 Kbit/s (786 Kbit/s tải hiệu dụng ngoài ra còn có16 Kbit/s là phần mào đầu dùng để đóng khung và các thông tin khai thác trên mỗi hướng) cho mỗi chiều. Do vậy để cung cấp tốc độ E1 và tận dụng cùng chip xử lý đó thì đường truyền E1 yêu cầu phải dùng 3 cặp dây đồng. Ngày nay các chip mới dành riêng cho tốc độ E1 đã ra đời cho phép truyền dữ liệu trên 2 cặp dây đồng. Đường dây thuê bao riêng cấp 1 (1,544 M hoặc 2,048 M) từ người sử dụng đến mạng thường dùng các ứng dụng HDSL nhiều nhất. HDSL là phương tiện chủ yếu để nối tổng đài cơ quan (PBX) và thiết bị dữ liệu gói hoặc ATM tới mạng công cộng. HDSL cũng dùng để nối các trạm vô tuyến trên mặt đất hoặc nối các trạm DLC (Digital Loop Carrier) tới Trung tâm chuyển mạch CO (Centre office). Mặc dù với những ưu điểm của mình như giá thiết bị thấp, giá thành bảo dưỡng thấp, độ tin cậy cao, các khả năng chuẩn đoán lỗi cải tiến nhưng HDSL vẫn không thể thay thế được đường dây T1/E1 truyền thống do các đường dây T1/E1 là có sẵn còn các đường dây HDSL thì phải lắp đặt mới với giá thành khá cao. Bởi vậy HDSL chỉ được sử dụng ở những điểm lắp đặt mới và được sử dụng chủ yếu bởi các nhà khai thác nội hạt. Trong một số trường hợp người ta dùng để nối các đường tốc độ cao giữa các toà nhà trong một khu trường hay công sở. Phiên bản đầu của HDSL truyền dẫn luồng T1 dùng hai đôi dây và luồng E1 dùng ba đôi dây cho nên khá tốn kém. Tiêu chuẩn cho công nghệ HDSL thế hệ 2 xuất hiện vào năm 1995 có tốc độ bit và độ dài mạch vòng giống như như HDSL thế hệ thứ nhất những chỉ sử dụng duy nhất một đôi dây. HDSL2 có kỹ thuật mã hoá cao và điều chế phức tạp hơn cũng như việc lựa chọn kỹ tần số thu và phát để chống lại xuyên âm. Các phiên bản mới của HDSL mượn nhiều ý tưởng của ADSL, HDSL 2 đã được thiết kế “tương thích phổ” với một số đường truyền tốc độ cao khác. Tuy nhiên tốc độ (theo chuẩn ANSI) là cố định cho nên ITU đã cải thiện vấn đề này trong chuẩn mới. Mới đây nhất là phiên bản SHDSL (tiêu chuẩn của ITU). Nó thuộc dạng MSDSL với khả năng cung cấp tốc độ khác nhau từ 192 Kbit/s; 256 Kbit/s; 384 Kbit/s; 1,536 Kbit/s; 2,048 Mbit/s; 2,032 Mbit/s. Và tính chất thay đổi tốc độ là hoàn toàn tự động. 3.2 Công nghệ ADSL 3.2.1 Sự hình thành và phát triển Khái niệm ban đầu về ADSL xuất hiện vào năm 1989 và được nghiên cứu trong các phòng thí nghiệm, mẫu ADSL đầu tiên ra đời vào năm 1992 tại phòng thí nghiệm Bellcore, sản phẩm đầu tiên được thử nghiệm vào năm 1995. Ban đầu thì ADSL được nghiên cứu ở tốc độ 1,5 Mbps đường xuống và 16 Kbps đường lên ứng dụng cho hội thảo video, đây là phiên bản đầu tiên của ADSL. ADSL xuất hiện ngoài việc thực hiện được các dịch vụ viễn thông cũ (thoại , fax …) và các dịch vụ của ISDN, HDSL. ADSL còn nhanh chóng được áp dụng cho các dịch vụ viễn thông có yêu cầu bất đối xứng đòi hỏi tốc độ xuống cao như Internet và bất kể dịch truyền số liệu bất đối xứng nào (mà đa phần các dịch vụ viễn thông đều xem tải xuống nhiều hơn là tải lên). Tháng 10 năm 1998, ITU đã đưa ra khuyến nghị G992.1 cho ADSL theo khuyến nghị này thì ADSL có thể truyền các dịch vụ bất đối xứng trên một đôi dây xoắn tối đa như sau: _ Đường xuống 8 Mbps _ Đường lên 1,5 Mbps có thể truyền xa 5,5 Km mà không cần bộ lặp với độ tin cậy và tính bảo mật cao Năm 1999 cho ra đời ADSL không cần bộ tách (ADSL lite hay Uversal ADSL). Sự ra đời của ADSL lite xuất phát từ nhu cầu thực tế là không cần bộ chia tại thuê bao, khách hàng có thể tự lắp modem ADSL một cách dễ dàng như thế sẽ làm giảm chi phí cho các thiết bị đầu cuối cũng như chi phí lắp đặt. Tuy nhiên trong trường hợp này dải tần của tín hiệu trùng với dải tần của thoại và sẽ làm giảm tốc độ cũng như độ dài mạch vòng, đồng thời cũng xảy ra hiện tượng ADSL nhiễu sang tín hiệu thoại gây nên tiếng rít khi nghe. Nhưng khắc phục nhược điểm này hết sức đơn giản ta chỉ việc thêm các bộ lọc thông thấp cho mỗi điện thoại (thực hiện đơn giản, rẻ tiền). ITU đã đưa ra khuyến nghị G992.2 cho ADSL lite: _ Đường xuống tối đa 1,5 Mbps _ Đường lên tối đa 512 Kbps RADSL (Rate Adaptive ADSL) là một dạng khác của ADSL nó có khả năng cung cấp các tốc độ khá nhau tuỳ thuộc vào chất lượng của đường dây hay nhu cầu của khách hàng. ADSL có khả năng truyền được tốc độ cao hơn 10Mbps hướng phát và hơn 1,5 Mbps hưóng thu. Nhưng hướng di này bị dừng lại do có sự xuất hiện của công nghệ VDSL. Hiện nay nhười ta tập trung vào cải thiện phạm vi của mạch vòng thuê bao ở các tốc độ gần 1 Mbps như: giá thành thấp, tiêu thụ năng lượng thấp và giảm xuyên âm. Các hệ thống ADSL đang được phát triển để truyền đa mạch thoại số ngoài việc truyền dữ liệu tốc độ lớn. 3.2.2 Mô hình hệ thống ADSL U-C 2 U-R 2 ATU-R Splitter R HFT LFT ATU-C Splitter C HFT LFT Thiết bị thoại Hoặc Modem Tương tự V-C Mạng Băng rộng U-C U-R PSTN POTS Mạng Mạch Băng hẹp Vòng Hình 1.16 Mô hình hệ mạng ADSL Trong đó: AUT-C : Khối truyền dẫn ADSL phía tổng đài AUT-R : Khối truyền dẫn ADSL phía thuê bao Splitter : Bộ chia làm nhiệm vụ phân tách thoại và số liệu. Nó bao gồm bộ lọc thông thấp LPF và bộ lọc thông cao HPF Mạng băng rộng : là hệ thống chuyển mạch với tốc độ trên tốc độ luồng T1/E1 Mạng băng hẹp : là hệ thống chuyển mạch với tốc độ dưới tốc độ luồng T1/E1 3.2.3 Kỹ thuật cơ bản ADSL sử dụng hai phương pháp điều chế chính là : Điều chế biên độ pha không sóng mang CAP và điều chế đa tần rời rạc DMT. Phương pháp điều chế CAP phát triển trên cơ sở kỹ thuật điều chế QAM nhưng không có sóng mang do sự lựa chọn hai hàm cơ bản đặc biệt để điều chế. Điều này làm đơn giản hoá việc thực hiện của máy phát nhưng tính phức tạp của bộ thu vẫn cao như trong QAM. Khó khăn chủ yếu của kỹ thuật CAP dùng trong ADSL là khắc phục can nhiễu xuyên âm đầu gần đối với tín hiệu. Nhưng chúng ta có thể khắc phục bằng cách sử dụng bộ triệt tiêu xuyên âm đầu gần (hoặc bộ cân bằng xuyên âm đầu gần) để giải quyết vấn đề này. Cho đến nay thì vẫn chưa có chuẩn hoá cho hệ thống dùng CAP, nhưng một vài nhà sản xuất đã sử dụng theo cách thức phù hợp. Nguyên lý chủ yếu của kỹ thuật điều chế DMT là phân chia dải tần truyền dẫn thành nhiều kênh nhỏ. DMT sẽ làm tăng khả năng của modem nhờ điều chế mỗi kênh con một số bit khác nhau thường thì phần băng thấp mang nhiều bit hơn. Mỗi kênh con sẽ tương ứng với một sóng mang riêng dùng để điều chế các bít, hệ thống đa sóng mang sử dụng biến đổi FFT để tạo và giải điều chế cho từng sóng mang. Các modem DMT được chế tạo phức tạp và đòi hỏi năng lực xử lý của DSP (DSP là một con vi xử lý chuyên dụng) khá cao. Bù lại DMT có thể hạn chế được các loại nhiễu xuyên âm, nhiễu kí tự liền kề ISI (InterSymbol Iterference), nhiễu liền kênh ICI (InterChannel Iterfrence), tín hiệu radio AM và HAM ảnh hưởng đến tín hiệu truyền trên dây do DTM sử dụng các phần phổ có suy hao và nhiễu nhỏ. ADSL sử dụng hai kỹ thuật truyền song công là Triệt tiếng vọng EC (Echo Can._.celler) và phương pháp ghép kênh phân chia tần số FDM. Trong đó mỗi phương thức có những ưu nhược điểm riêng, bởi vậy xu hướng hiện nay là các nhà sản xuất sử dụng kết hợp cả hai phương thức trên. _ Phương thức FDM trong công nghệ ADSL: Đối với hệ thống ADSL sử dụng kỹ thuật FDM thì quá trình thu và phát ở nằm ở 2 dải tần số khác nhau do đó tránh được tự xuyên âm ở đầu gần (self NEXT) nhưng vẫn phải tính đến nhiễu xuyên âm ở đầu xa (FEXT). Ngoài ra phải có dải tần bảo vệ đủ lớn đẻ giúp cho các bộ lọc có thể lọc được tạp âm từ POST can nhiễu vào truyền dẫn số. Phương thức này có ưu điểm là hệ thống đơn giản nhờ đó mà giá thành cũng rẻ, do không có tự xuyên âm ở đầu gần nên làm việc ở hướng phát lên tốt hơn nhiều so với triệt tiếng vọng EC. Nhưng phương thức FDM lại có nhược điểm là tần số không được sử dụng một cách triệt để do băng tần thu phát nằm tách biệt ngoài ra cần có dải bảo vệ. Hay với cùng một tốc độ truyền dẫn thì hệ thống FDM ADSL phải dùng một băng tần lớn hơn EC ADSL, do sử dụng băng tần lớn hơn cho nên tương ứng với mạch vòng ngắn hơn. Mức tín hiệu Post Lên Xuống 4 30 138 160 1104 f( KHz) Hình 1.17 ADSL ghép kênh phân chia tần số _ Kỹ thuật triệt tiếng vọng EC trong công nghệ ADSL : Mức Truyền xuống Tín hiệu post Lên 4 30 138 1104 f( KHz ) Hình 1.18 ADSL dùng kỹ thuật triệt tiếng vọng EC Đối với hệ thống ADSL sử dụng kỹ thuật triệt tiếng vọng EC thì dải tần phát được đặt trong dải tần thu và phải dùng một bộ triệt tiếng vọng để phân tách đường thu và đường phát. Trong phương thức này thì dải tần bảo vệ giữa số liệu và thoại vẫn tồn tại nhưng có sự chồng tần (dải phát nằm trong dải thu) cho nên tổng băng tần có thể giảm do đó có thể truyền xa hơn. Tuy nhiên trong phương thức triệt tiếng vọng EC thì khó có thể tránh được tự xuyên âm (self NEXT) bởi vậy để hạn chế xuyên âm thì khi thực hiện cần có xử lý số phức tạp hơn do đó giá thiết bị cao hơn so với FDM ADSL. Bởi vậy trên thực tế hiện nay, các giải pháp trung gian kết hợp giữa FDM và EC được sử dụng để nâng cao hiệu suất sử dụng tần số và đạt được chất lượng tốt hơn. Mã hoá nhằm mục đích nâng cao chất lượng truyền dẫn cũng như bảo mật thông tin. Số liệu sau khi được đóng khung sẽ được gắn thêm mã kiểm tra lỗi vòng dư CRC sau đó sẽ được ngẫu nhiên hoá tiếp đến đưa vào mã hoá Reed Solomon, mã hoá xen và mã hoá TCM (Trellis Code Modulation: Điều chế và mã hoá kết hợp) rồi mới đưa vào FFT để điều chế DMT. Hiện nay DMT ADSL đã được chuẩn hoá bởi ANSI, ETSI, ITU. 3.2.4 Khả năng và ứng dụng Công nghệ ADSL có khả năng truyền số liệu bất đối xứng trên 1 đôi dây thoại, đồng thời nó cũng hỗ trợ được cho các dịch vụ viễn thông cũ (POTS). Do tính chất bất đối xứng tốc độ và dải tần phát bé hơn nhiều so với phía thu làm cho nhiễu xuyên âm đầu gần giảm ,việc áp dụng ADSL để cung cấp các dịch vụ sẽ cho ta những lợi ích sau: Do có hỗ trợ cho các dịch vụ viễn thông cũ POTS, cho nên chúng ta có thể vừa sử dụng Internet tốc độ vừa sử dụng viễn thông cũ như thoại chẳng hạn (Thoại ở băng tần 0-4 KHz , ADSL ở băng tần 30-1104 KHz). Dịch vụ ADSL không yêu cầu thay đổi cấu trúc mạng thoại thông thường như trong mạng ISDN, không yêu cầu đầu tư mới, mở rộng ngoại vi và giảm đáng kể đầu tư ban đầu ADSL cung cấp khả năng sử dụng các dịch vụ mới có yêu cầu truyền bất đối xứng, dịch vụ thời gian thực cũng như dịch vụ Video chất lượng cao tương đương với truyền hình quảng bá như: Hội thảo truyền hình, Giáo dục từ xa, Video theo yêu cầu. ADSL có thể cung cấp các dịch vụ có tốc độ thay đổi tuỳ theo chất lượng đường truyền hay yêu cầu cuả dịch vụ. Tốc độ truyền dẫn cao hơn 140 lần so với modem tương tự V90 (56Kbps). Do đó thời gian kết nối Internet cũng rất nhanh . ADSL cung cấp cho chúng ta một đường kết nối riêng (Không có trường hợp đường dây bị bận) với tốc độ cao đáng tin cậy và bảo mật cao (đường dây được sử dụng duy nhất cho một thuê bao cho nên đảm bảo được tính bảo mật của thông tin). Tốc độ truyền không bị thay đổi khi có thêm thuê bao truy nhập vào mạng. ADSL rất thích hợp cho việc truyền tải thông tin ATM. Với những ưu điểm của mình (cung cấp đường truyền tốc độ cao, đáng tin cậy, chỉ sử dụng một đôi dây thoại , không thay đổi cấu trúc mạng thoại thông thường, cũng như yêu cầu đầu tư mới là thấp). ADSL hiện nay là công nghệ đường dây thuê bao số có được những ứng dụng quan trọng nhất, cũng như được triển khai rộng rãi nhất trong nhiều lĩnh vực trên thế giới trong các công nghệ về đường dây thuê bao số DSL. 3.3 Công nghệ VDSL 3.3.1 Sự hình thành và phát triển Khái niệm ban đầu về VDSL được thảo luận trong các uỷ ban tiêu chuẩn vào cuối năm 1994. VDSL là đường dây thuê bao số tốc độ rất cao truyền trên 1 đôi dây thoại, VDSL là sự mở rộng của công nghệ ADSL nhưng tốc độ thì cao hơn nhiều lần. Nó có thể đạt tới tốc độ 52 Mbps ở đường lên và 13 Mbps ở đường xuống. Sở dĩ VDSL đạt được tốc độ này là do nó sử dụng băng tần rộng hơn ADSL. VDSL phát triển dựa trên cơ sở ADSL nên cũng giống như ADSL VDSL sử dụng băng tần riêng biệt với băng tần cơ bản cho nên nó có thể hỗ trợ cho các dịch vụ viễn thông cũ POTS (thoại, fax…). Do truyền ở tốc độ cao, băng tần sử dụng lớn cho nên suy hao sẽ lớn bởi vậy cự ly truyền dẫn sẽ bị giảm rất nhiều bởi vậy người ta thường phải dùng kết hợp với cáp quang để nâng cao cự ly truyền dẫn. Để có thể sử dụng kết hợp được cáp quang người ta sử dụng các đơn vị mạng quang ONU (Optical Network Unit ), cáp quang được nối từ trung tâm chuyển mạch CO tới ONU, thông thường ONU được đặt cách nhà thuê bao dưới 1 Km (Có rất ít mạch vòng VDSL nối trực tiếp với CO). Truyền dẫn VDSL trên đôi dây xoắn được sử dụng cho vài nghìn fít cuối cùng gắn từ thuê bao tới CO, khoảng cách tối đa này phụ thuộc vào tốc độ truyền dẫn.VDSL có thể cung cấp cho các dịch vụ yêu cầu truyền đối xứng cũng như bất đối xứng một cách hiệu quả. Cho đến hiện nay thì VDSL vẫn chưa được chuẩn hoá, nhiều vấn đề kỹ thuật vẫn còn trong giai đoạn tranh cãi và nghiên cứu. Và giá cả modem VDSL hiện nay trên thị trường vẫn còn rất đắt. 3.3.2 Mô hình hệ thống _ Mô hình VDSL dùng hub thụ động ONU VDSL Splitterr PSTN VDSL Splitter VDSL VDSL Thoai or modem Mạch vòng Hub thụ động Mô hình này dựa trên cấu trúc NT thụ động, cho phép nối nhiều bộ thu phát VDSL ở đầu cuối đường thuê bao. Trên thực tế cấu trúc NT thụ động yêu cầu ONU đặt cách các đơn vị VDSL của thuê bao tối đa 100 m. _ Mô hình VDSL dùng hub tích cực Mạch vòng ONU VDSL Splitterr PSTN VDSL Splitter Thoai or modem Hub Tich Cuc POST 3.3.3 Kỹ thuật cơ bản Đối với các phương pháp điều chế tín hiệu của kỹ thuật VDSL hiện nay chưa có chuẩn qui định . Có 4 phương pháp điều chế thường được sử dụng trong kỹ thuật VDSL là : Đơn sóng mang : CAP và SLC Đa sóng mang : DMT và DWMT _Phương pháp điều chế đơn sóng mang : CAP thì được sử dụng tương tự như trong ADSL mạc dù cần có sự điều chỉnh thích hợp để bù phần méo tín hiệu truyền dẫn. Cấu hình NT thụ động sử dụng điều chế CAP nên sử dụng phương pháp điều chế QPSK và phương pháp ghép kênh TDM đối với chuỗi tín hiệu ngược từ thuê bao tổng đài . SLC (simple line Code): Mã đường đơn giản, nó là dạng báo hiệu băng tần gốc có 4 mức. SLC lọc băng tần cơ bản và lấy lại nó ở đầu thu. Đối với cấu hình NT thụ động mã SLC chủ yếu được dùng với kỹ thuật ghép kênh TDM ở phía ngược từ thuê bao đến tổng đài . _Phương pháp điều chế đa sóng mang: DMT: Phương pháp này đã được sử dụng trong kỹ thuật ADSL. Nhưng với dải tần lớn hơn, hệ thống DTM có thể hoạt động với tốc độ cố định hoặc biến đổi. Tuy nhiên DTM lại chịu ảnh hưởng về sự cách ly tối ưu các kênh Do sử dụng biến đổi Fourier nên phổ tín hiệu của DMT có chứa thêm các hài tự tạo thành (DMWT sẽ giải quyết được vấn đề này). Các cấu hình NT thụ động sử dụng cơ chế điều chế DTM nên sử dụng phương pháp ghép kênh FDM cho chuỗi bit từ phía thuê bao đến tổng đài. Phương pháp này dựa trên cùng một ý tưởng với phương pháp DTM, có nghĩa là chia băng tần thành các kênh nhỏ để sử dụng các thành phần phổ không bị nhiễu ảnh hưởng.Trong khi DTM sử dụng biến đổi Fourier nhanh để mã hoá bit trong các kênh nhỏ thì phương pháp DMWT sử dụng biến đổi sóng. Điều này giúp cho DMWT tránh được các hài có công suất lớn không chứa thông tin trong phổ tín hiệu. Phương pháp DWMT chỉ tạ ra các hài có công suất nhỏ và vì vậy dễ dàng phát hiện ở đầu thu, SNR của DMWT có thể đạt cỡ 43 dB trong khi DMT là 13 dB. DMWT cũng sử dụng ghép kênh FDM trong chuỗi bit từ phía thuê bao đến tổng đài như DMT. VDSL truyền dẫn song công kết hợp cả hai kỹ thuật song công phân chia tần số FDD và song công phân chia thời gian TDD. Cả hai kỹ thuật này đều hết sức quen thuộc với chúng ta. _Kỹ thuật FDD trong VDSL : Mức Tín hiệu Post ADSL VDSL 4 30 1104 20000 f (KHz) _Kỹ thuật TDD trong VDSL : Len Len Len Len xuong xuong xuong xuong CO User Trễ 3.2.4 Khả năng và ứng dụng Kỹ thuật VDSL sử dụng phương thức truyền dẫn giống như ADSL nhưng có khả năng cung cấp số liệu với tốc độ cao gần gấp 10 lần so với ADSL. VDSL có thể sử dụng phương thức truyền dẫn dịch vụ đối xứng lẫn không đối xứng, đối với dạng truyền dẫn không đối xứng thường dùng tỷ lệ tốc độ chiều đi và chiều về là 10:1, phương thức này rất phù hợp để cung cấp dịch vụ tốc độ cao từ phía tổng đài đến thuê bao. ứng dụng đối xứng của VDSL có thể cung cấp tốc độ 2 chiều lên tới 26 Mbps Ngoài việc có khả năng cung cấp tốc độ cao hơn nhiều so với tốc độ truyền dẫn của kỹ thuật ADSL kỹ thuật VDSL còn yêu cầu khoảng động nhỏ hơn kỹ thuật ADSL nên kỹ thuật truyền dẫn VDSL không phức tạp bằng kỹ thuật ADSL. Mặc dù có nhiều ưu điểm như vậy nhưng kỹ thuật VDSL vẫn chưa được sử dụng rộng rãi đó là chưa lựa chọn được cơ chế điều chế, băng tần, phương pháp ghép kênh thích hợp. Hơn nữa hiện nay Modem VDSL vẫn còn rất đắt. Nhưng đây sẽ là kỹ thuật quan trọng để ứng dụng trong tương lai khi mà có những dịch vụ yêu cầu tốc độ cao nhưng không có cáp quang dẫn đến nhà. VDSL được ứng dụng như một phần của mạng đa dịch vụ, dự kiến sẽ thiết kế để hỗ trợ đồng thời tất cả các ứng dụng (Thoại, dữ liệu, Video…) và cũng như các kỹ thuật xDSL khác kỹ thuật VDSL được sử dụng để cung cấp các dịch vụ số liệu yêu cầu băng thông rộng cho các thuê bao dân cư và kinh doanh trong lúc chưa lắp đặt được mạng cáp quang đến tận nhà thuê bao: ã Các kênh Tivi ã Truy nhập dữ liệu với tốc độ cao ã Hội nghị Video ã Truyền hình có độ nét cao ( HDTV ) ã Truyền tổ hợp dữ liệu và tín hiệu video trên cùng một đường dây ã Truy nhập Internet tốc độ cao ã Các ứng dụng trên máy tính tiên tiến Tiêu chuẩn kỹ thuật dạng DAVIC VDSL sử dụng điều chế biên độ pha không sóng mang (CAP) cho tốc độ 13; 25.92; và 51 Mbps ở phía thu và 1.6 Mbps ở phía phát qua đôi dây xoắn. Tiêu chuẩn DAVIC VDSL dựa trên cấu trúc NT thụ động, cho phép nối nhiều bộ thu phát ở đầu cuối đường dây thuê bao. Trên thực tế cấu trúc NT thụ động yêu cầu ONU đặt gần hơn 100 mét từ các đơn vị VDSL của thuê bao. v Ưu nhược điểm của công nghệ DSL Các công nghệ DSL tận dụng đường dây đồng có sẵn giảm chi phí đầu tư mạng lưới ban đầu. Nhà cung cấp dịch vụ tiến hành khi thuê bao yêu cầu dịch vụ mà chỉ cần một khoảng đầu tư nhất định cho phần trung tâm mà thôi. Công nghệ này không yêu cầu thay đổi phần mềm của các thiết bị chuyển mạch, làm giảm bớt chi phí nâng cấp mạch trung tâm. Một số công nghệ (ADSL ,VDSL) có khả năng giao tiếp với một loạt các thiết bị ở phía thuê bao CPE (Customer’s Premise Equiment) khác nhau nhằm cung cấp dịch vụ một cách linh hoạt. ADSL và VDSL có khả năng tương thích với ATM. Đây là nhân tố đảm bảo lâu dài cho các công nghệ này. Nhược điểm của công nghệ xDSL là tính quảng bá thấp, khả năng di động Bảng tiêu chuẩn công nghệ DSL Công nghệ Chuẩn Tốc độ dữ liệu Số đôi dây Dịch vụ Khoảng cách ISDN – DSL ANSI T1 219-1991 160kbit/s (up +down) 1 Thoại , số liệu 5,5km HDSL ANSI-ETSI DTR/DM-3017 1,544Mbit/s(up +down) 2,048Mbit/s(up +down) 2 T1/E1 LAN, Internet 4km SDSL Không có 1,544Mbit/s(up +down) 2,048Mbit/s(up +down) 1 T1/E1 LAN, Internet 3km CAP-ADSL Chưa có 6,144Mbit/s (down) 640 kbit/s (up) 1 Internet , VoD ,Video quảng bá , LAN , đa phương tiện 4km DMT-ADSL ANSI T1 413-1995 6,144Mbit/s (down) 640 kbit/s (up) 1 Internet , VoD ,Video quảng bá , LAN , đa phương tiện 4km RADSL Không có 32kbit/s-9Mbit/s (down) 32kbit/s-1,5Mbit/s (up) 1 Internet , VoD ,Video quảng bá , LAN , đa phương tiện Phụ thuộc tốc độ VDSL ANSI đang nghiên cứu 2,96 Mbit/s 25,92Mbit/s 51,84 Mbit/s 2Mbit/s –20Mbit/s 2 Internet , VoD ,Video quảng bá , LAN , đa phương tiện 1,5km 1km 0,3km Chương 3 : công nghệ DMT ADSL 1. Điều chế đa tần rời rạc dmt 1.1 Giới thiệu về điều chế đa tải tin Điều chế đa tải tin là phương pháp sử dụng nhiều sóng mang ở các tần số khác nhau để điều chế những dòng bit tốc độ thấp rồi truyền đi đồng thời để có được một dòng bit tốc độ cao. Theo phương pháp này thì băng tần truyền dẫn được chia thành các băng con hẹp hơn có quan hệ với nhau và hầu như không bị ảnh hưởng bởi nhiễu. Nhiễu ở mỗi tần số khác nhau là khác nhau cho nên các kênh có chất lượng tốt hơn sẽ truyền tải nhiều thông tin hơn các kênh có chất lượng kém. Điều chế đa tải tin được sử dụng để chống lại nhiễu kênh (Channel distortion), tăng hiệu quả về mật độ phổ công suất, tăng tốc độ truyền tin. Do mỗi kênh con chỉ truyền dẫn một luồng số tốc độ thấp nên sẽ tránh được hiện tượng nhiễu do giao thoa giữa các ký hiệu liền kề ISI ( Intersymbol Iterference ) một cách hiệu quả. Và có thể loại hoàn toàn ISI bằng cách sử dụng khoảng thời gian bảo vệ giữa các kí hiệu liên tiếp. Điều chế đa tải tin còn làm giảm độ phức tạp của của quá trình cân bằng kênh khi tăng số lượng các kênh phụ. Bởi vì khi tăng số lượng kênh phụ thì băng tần của mỗi kênh sẽ hẹp đi và nhiễu trong mỗi kênh sẽ nhỏ đi cho nên quá trình cân bằng sẽ đơn giản hơn rất nhiều so với hệ thống đều chế đơn tải tin (một sóng mang) . Phổ của tín hiệu đa tải tin có thể phân bố mềm dẻo để chống lại nhiễu vô tuyến RFI ( Radio Frequency Interference ), RFI tránh được bằng cách không sử dụng các kênh phụ trong dải tần của RFI. 1.2 Mô hình hệ thống 1.2.1 Nguyên tắc thực hiện Để thực hiện việc điều chế đa tải tin, ta sử dụng các tải tin có các tần số fi ( i = 0áN-1). Như vậy, có thể xem quá trình điều chế đa tải tin như quá trình điều chế N kênh độc lập. Mỗi kênh làm việc ở cùng một tốc độ lấy mẫu 1/T , trong đó T là chu kỳ kí hiệu. Dữ liệu ở mỗi kênh được điều chế bằng các sóng mang khác nhau. Về mặt toán học là ta đã sử dụng một cơ sở trực giao: n= 1áN PSD PSD RFI RFI Kênh truyền Kênh con 0 f f1 f2 fn f Hình 2.1 Tính thích nghi của MCM với đặc tính của kênh Phổ của kênh truyền được chia thành N băng con. Hình 2.1 biểu diễn phổ của tín hiệu đa tải tin bao gồm các băng con không chồng lên nhau chỉ mang tính chất minh họa. Thực tế phổ của hệ thống có thể chồng lấn nhau phụ thuộc vào sự tạo xung của mỗi kênh con. Tuy nhiên sự chồng phổ này gây ra nhiễu giao thoa giữa các kênh con liền kề nhau trong một chu kỳ kí hiệu ICI (InterChannel Interference) và giao thoa liên kênh trong một chu kỳ kí hiệu giữa các ký hiệu liên tiếp ISCI (ICI trong một chu kỳ kí hiệu). Trong các hệ thống đơn tải tin không có hiện tượng ICI và ISCI, tuy nhiên ảnh hưởng của hiệu ứng ISI trong hệ thống này là nghiêm trọng và để hệ thống làm việc tốt thì cần phải có các bộ cân bằng kênh khá phức tạp, và trong nhiều trưòng hợp cụ thể thì việc loại bỏ ảnh hưởng của ISI là rất khó khăn. Còn trong các hệ thống đa tải tin, ảnh hưởng của ISI đã giảm đi nhiều so với hệ thống đơn tải tin và ta có thể loại bỏ hoàn toàn bằng cách sử dụng khoảng thời gian bảo vệ giữa các ký hiệu liên tiếp. Ngoài ra tạo dạng xung của các kênh con có thể tránh được hiện tượng ICI. S/P Bộ điều chế I&Q 1 Bộ điều chế I&Q 2 Bộ điều chế I&Q N ồ XN X1 X2 dm Hình 2.2 Bộ phát đa tải tin Chuỗi dữ liệu nhị phân dm đưa vào bộ biến đổi nối tiếp thành song song để tạo ra N ký hiệu mã. N ký hiệu mã này sẽ được phát đồng thời trên N tải tin. Mỗi một ký hiệu mã trong số N ký hiệu mã này lại được chia thành các thành phần đồng pha và vuông góc ( Inphase & Quadrature) đưa đến bộ điều chế I&Q. Trên mỗi tải tin fi đồng thời phát đi hai ký hiệu riêng biệt tương ứng với thành phần đồng pha và vuông góc I&Q này. Dưới đây là sơ đồ bộ điều chế I&Q Lọc tạo dạng xung Lấy phần thực Xi=ai – j ãi Hình 2.3 Bộ điều chế I&Q của tải tần fi Lọc tạo dạng xung Lấy phần thực aicos(2pfi +ji)+ãisin(2pfi +ji) ai - jãi Bộ điều chế I,Q như biểu diễn (hình 2.3) tại tải tin thứ i nhận hai ký hiệu mã riêng biệt (±1) tạo ra tín hiệu tương ứng : Re{( ai – j ãi).ệ2 ej(2pfi +ji)}= Re{( ai- j ãi ).[cos(2pfi +ji) + j sin(2pfi +ji)]} = ai cos(2pfi +ji) + ãi sin(2pfi +ji) Mỗi ký hiệu phức Xi = ai – j ãi của mỗi kênh con thường được xem là tín hiệu QAM ( Quadrature Amplitude Modulation) Phía thu sẽ làm những công việc ngược lại với bên phát : Giải điều chế I&Q 1 Giải điều chế I&Q 2 Giải điều chế I&Q N P/S d^ m r(t) XN X2 X1 Hình 2.4 Bộ thu đa tải tin LPF LPF Quyết định Lọc thông dải i r(t) cos(2pfi +ji) sin(2pfi +ji) t= kT Hình 2.5 Bộ giải điều chế I&Q của tải tần fi ở phía thu tín hiệu thu được là tín hiệu của N kênh con, các kênh con này sẽ được phân tách bằng N bộ lọc thông giải, bộ lọc thứ i có một tần số trung tâm fi nằm trong bộ giải điều chế I&Q thứ i. Sau đó tín hiệu ở mỗi kênh sẽ được nhân với hai sóng cos và sin vuông góc tương ứng, rồi tiến hành lấy mẫu trong từng chu kỳ kí hiệu ta sẽ được hai thành phần đồng pha và vuông góc I&Q. Hai thành phần này sẽ quyết định đây là ký hiệu mã nào (Xi). Sau khi biết được ký hiệu mã trên mỗi kênh con chúng ta tiến hành chuyển đổi song song thành nối tiếp để thu được dòng số giống như ban đầu d^m = dm . Thực tế d^m có thể khác dm nhưng phải đảm bảo tỷ số SNR ( Signal to Noise Ratio ) cho phép. f0 f1 fN-1 f 1.2.2 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) PSD Hình 2.6 Phổ công suất tín hiệu đa tải tin Phổ công suất của tín hiệu đa tải tin được biểu diễn như trên hình vẽ. Tín hiệu này là tổng của N tín hiệu con độc lập, chiếm băng tần bằng nhau và có tần số trung tâm là fi (i = 0áN-1). Trên miền thời gian mỗi tín hiệu tốc độ cao s(t) được chia thành các dòng số tốc độ thấp hơn si(t) ( các dòng số này có thể có tốc độ khác nhau được chia bởi các thuật toán phân tải khác nhau trong từng hệ thống. Bởi vỉ chất lượng mỗi kênh con ở các tần số khác nhau là khác nhau, do đó tải tin được chia trên mỗi kênh con cũng là khác nhau : Sau đó các tín hiệu si(t) được điều chế FDM với các tải tin fi : ở trong hệ thống OFDM các tải tin chiếm các vị trí cách đều trên tòan băng tần W, như vậy các tần số fi sẽ là: Các dòng số si(t) có thể xem như là các ký hiệu phức Xi có biên độ |Xi| và pha là arg(Xi) : Lấy mẫu tín hiệu y(t) sau mỗi T giây: W giả thiết là băng tần hỗ trợ phức, theo Nyquist với L là hệ số quá mẫu (over sampling), bỏ T trong biểu thức trên: Đổi biến : Ta sẽ có : Từ công thức trên ta thấy, tín hiệu OFDM được tổng hợp bằng DFT đảo và giá trị của Xi có thể được khôi phục bằng DFT thuận. Ưu điểm lớn nhất của OFDM là về mặt thực hiện, là ở chỗ ta không cần sử dụng các băng lọc tương tự để đạt được sự phân chia tần số cũng như việc tạo ra các sóng mang với các tần số chính xác mà trên thực tế chỉ cần sử dụng phép biến đổi hiệu quả FFT. Phổ của tín hiệu OFDM trong đó mỗi sóng mang phụ có dạng như biểu diễn trên hình vẽ. Mặc dù phổ của các đơn kênh không phải là giới hạn, tuy nhiên tính trực giao vẫn đảm bảo, vì tại các đỉnh của thì giá trị của các khác bằng không do đó không có giao thoa. Để đảm bảo tính trực giao giữa các sóng mang, các ký hiệu của OFDM sẽ được gắn thêm vào các CP ( Cyclic Prefix) và có độ dài đủ lớn. Cái mà sẽ được bỏ đi ở nơi nhận. CP t Biên độ f1 f2 f3 fN-2 fN-1 f Hình 2.7 Phổ tín hiệu OFDM 1.2.3 Mô hình hệ thống Xét hệ thống OFDM gồm N kênh con trong đó, Nu +1 tải tin tại phổ trung tâm được dùng để truyền dữ liệu và các tải tin còn lại ở cả 2 sườn, tạo ra các dải bảo vệ. Mỗi sóng mang điều chế bởi ký hiệu dữ liệu Xi,n (với i là chỉ số ký hiệu OFDM và n là chỉ số sóng mang). Bộ phát sử dụng biến đổi FFT ngược kích thước N để điều chế. (N thường dùng là lũy thừa của 2), chèn khoảng bảo vệ để tránh ISI gây ra do phadinh. Tín hiệu phát đi sẽ là: gT(t) : đáp ứng xung của kênh truyền D : khoảng bảo vệ Ts: chu kỳ ký hiệu Ts=Tu + D là chu kỳ toàn bộ ký hiệu, gồm cả khoảng bảo vệ. Lập mã kênh Xen Pilot S/P IFFT+ Khoảng bảo vệ Chèn đồng bộ Và Biến đổi P/S D/A Đồng bộ khung Data Hình 2.8 Sơ đồ khối bộ phát DMT Dữ liệu sau khi được đóng khung được đưa vào mã hoá để phát hiện và sửa lỗi ở phía thu, sau đó tín hiệu sẽ được kết hợp với Pilot rồi qua bộ biến đổi nối tiếp thành những dòng số có tốc độ thấp hơn và sẽ được thực hiện thuật toán IFFT để điều chế DMT sau đó sẽ được chèn thêm vào các bit phụ CP ( cyclic prefix ) để chống ISI và đồng bộ khung rồi lại biến đổi thành luồng số nối tiếp qua bộ DAC biến đổi thành tín hiệu tương tự để truyền đi. Do đáp ứng tần số của kênh truyền là thay đổi theo thời gian và cần được đánh giá, để đánh giá được hệ số suy hao và thời gian trễ tại mỗi thời điểm người ta tiến hành chèn vào đó những kí hiệu đặc biệt tại những thời điểm và tần số định trước một cách định kỳ mà cả phía phát và thu đều đã biết, kí hiệu này được gọi là Pilot. Phía thu căn cứ vào độ lớn và khoảng cách giữa các Pilot thu được để đánh giá chất lượng của kênh truyền. Frequency ( subcarries ) Pilot symbol Data symbol Time (symbol) Hình 2.9 Sơ đồ lưới chèn Pilot A/D S/P và tái tạo khung FFT và P/S Đồng bộ khung Đánh giá kênh Giải xen Giải mã kênh Data Hình 2.10 Mô hình thu hệ thống DMT Phía thu được thực hiện nhược lại so với phía phát, tín hiệu thu được sẽ cho đi qua bộ biến đổi ADC rồi biến đổi thành những dòng bit song song đưa vào thực hiện thuật toán FFT và tách lấy kí hiệu Pilot để tiến hành đánh giá kênh để hiệu chỉnh, rồi lại biến đổi thành dòng số nối tiếp, dòng số này được tiến hành giải mã để thu được dòng số ban đầu. 2. công nghệ dmt ADSL 2.1 Các giải pháp cho công nghệ DMT ADSL Công nghệ DMT ADSL hiện nay đã được chuẩn hoá bởi ANSI, ETSI, ITU-T, ADSL sử dụng những phương thức chung của công nghệ xDSL nhằm nâng cao hiệu quả đường truyền trên đường dây thuê bao cáp đồng và những đặc thù riêng của mình. 2.1.1 Phương thức thực hiện song công Trong kỹ thuật DMT ADSL sử dụng băng tần truyền dẫn là 30 KHz á 1104 KHz và thực hiện song công bằng phương thức ghép kênh phân chia tần số kết hợp ( FDD ) với phương thức triệt tiếng vọng ( EC ) để có thể sử dụng tần số một cách có hiệu quả ( bởi sử dụng EC ) đồng thời nâng cao chất lượng truyền dẫn do tránh được xuyên âm ở đầu gần ( NEXT ) bởi sử dụng FDD. Mức Truyền xuống Tín hiệu post Lên 4 30 138 1104 f( KHz ) Hình 2.11 Phương pháp song công sử dụng FDD kết hợp EC Trong DMT ADSL 2.1.2 Phương pháp điều chế DMT Điều chế đa tần rời rạc DMT là kỹ thuật điều chế đa sóng mang. DMT phân chia phổ tần số thành các chu kỳ ký hiệu và 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 30 KHz-1104 KHz được chia thành 256 kênh con FDM, mỗi kênh con có độ rộng 4 KHz, điều chế và mã hoá được áp dụng cho từng kênh. Nếu ở mọi tần số trong dải tần đều có thể hoạt động tốt như nhau thì mỗi kênh Số bit/kênh f con có thể mang một số bit như nhau. Hình 2.12 Nguyên lý diều chế DMT Suy hao f Số bit/kênh f Thực tế 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. Hình 2.13 thể hiện khả năng điều chỉnh số bit trên mỗi kênh theo các tần số khác nhau của DMT. Số bit được gửi qua mỗi kênh con có thể đáp ứng với chất lượng đường truyền ở tần số hoạt động của kênh đó. Hình 2.13 Suy hao của đôi dây xoắn và phân tải trong DMT ADSL Số bit/kênh f Không sử dụng f Mức nhhiễu Xuyên âm RFI ở những tần số thấp đôi dây đồng bị suy hao ít, SNR của mỗi kênh con cao và 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. Việc mỗi kênh con sẽ mang bao nhiêu bit sẽ được thực hiện bằng các thuật toán phân tải và nó căn cứ vào tỷ số SNR của mỗi kênh con. Hơn nữa, DMT có thể tránh phát ở những dải tần số riêng có xuyên âm quá lớn hoặc bị nhiễu RFI mạnh . Hình 2.14 Sử dụng tần số mềm dẻo nhờ DMT Những ưu điểm của phương pháp điều chế DMT 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. 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: 1. Khả năng tương thích : 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. 2. 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 thấp và nếu mạch vòng có các nhánh rẽ (bridge tap) thì một phần băng tần không sử dụng được. 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 bit 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 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. 3. Khả năng cung cấp tốc độ thích ứng với chất lượng đường truyền: 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. 4. 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. 5. 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 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. 6. Được hỗ trợ lớn từ các nhà cung cấp nhờ việc được tiêu chuẩn hoá: DMT ADSL đã được ANSI, ETSI, ITU-T thông qua và chuẩn hoá. 2.2 Mô hình tham chiếu của hệ thống ADSL Đánh giá được tính quan trọng của việc chuẩn hoá trong tình trạng thiết bị ADSL được cung cấp từ nhiều nguồn khấc nhau, ADSL Forum tổ chức của những nhà sản xuất thiết bị, khai thác và sử dụng AD._.000111 Chỉnh mức công suất phát ở bin hiện tại -2dB 00001xxx Để dành cho khách hàng đặc biệt Bản tin phúc đáp cũng được gửi 5 lần , nó gồm 3 bytes trong đó byte đầu tiên chứa phần Header , byte thứ hai chứa nội dung của phúc đáp và byte cuối chứa số thứ tự của đa khung mà việc hoán đổi có thể được diễn ra , chỉ số này phải lớn hơn hay bằng 47 đa khung kể từ khi yêu cầu được nhận để đảm bảo bắt đầu từ khung thứ 0 của đa khung đó giá trị bit và công suất mới được thiết lập ở cả bên thu cũng như bên phát (lưu ý rằng sự thay đổi này ảnh hưởng đến cả kích thước contstellation và thuật toán sắp xếp tone). 8 bits Yêu cầu hoán đổi bit sẽ không được thực hiện nếu phúc đáp không được nhận trong vòng 450 ms sau yêu cầu hoặc bên yêu cầu nhận được bản tin thông báo không thể thực hiện hoán đổi . Như vậy nhờ việc tổ chức kênh linh hoạt và khả năng cho phép chèn thêm hay xoá bớt thông tin trên các kênh logic mà khuôn dạng ghép kênh dữ liệu ADSL rất mềm dẻo nên ngoài việc đáp ứng những tốc độ là bội số của 32 kbps như luồng E1 : 2,048 Mbps nó còn cho phép vận chuyển các tốc độ không phải là bội của 32 Kbit/s như luồng T1: 1,544 Mbps . Tốc độ số liệu mạng bằng tốc độ số liệu tổng thể trừ đi phần mào đầu hệ thống ADSL nên việc thay đổi tốc độ số liệu có thể thực hiện bằng việc chèn /xoá phần thông tin mào đầu một cách thích hợp . 3. Chế độ mào đầu rút gọn (Reduced Overhead Mode): Khi mới được phát triển, ADSL chủ yếu được sử dụng trong hệ thốngVoD (Video on Demand) với hướng xuống (thường là AS0) yêu cầu tốc độ cố định và là bội số của 1.536Mbps (tốc độ tải của T1 hay DS1) để truyền dẫn tín hiệu video số (có đặc điểm là không đòi hỏi cao về trễ nhưng lại có yêu cầu giảm ảnh hưởng của nhiễu xung hẹp) thường được truyền trên luồng xen rẽ trong khi hướng lên truyền thông điều khiển hay kênh số liệu song công (đòi hỏi tốc độ không cần chính xác nhưng trễ phải đủ nhỏ) cần được truyền trên luồng nhanh. Khi ấy, hệ thống ADSL cần hỗ trợ các chức năng : luồng nhanh và luồng xen rẽ, quá trình chèn và xoá để hiệu chỉnh tốc độ chính xác so với tín hiệu video server, kênh AOC và EOC . Tuy nhiên hiện nay khi xuất hiện nhiều hơn các ứng dụng mới với những yêu cầu khác nhau thì hệ thống ADSL cũng cần có sự thay đổi một cách thích hợp. Chẳng hạn với dịch vụ truy cập Internet sử dụng một kênh hướng xuống tốc độ cao (AS0) và một kênh hướng lên tốc độ thấp (LS0) và đều không có yêu cầu cao đồng bộ thì thực tế không cần quá trình hiệu chỉnh tốc độ bằng việc chèn/xoá mào đầu. Do vậy hệ thống ADSL có thể được thiết kế để hoạt động ở chế độ mào đầu rút gọn để giảm bớt độ phức tạp nhằm tối thiếu hoá chi phí. ADSL có 2 chế độ mào đầu rút gọn sau : Chế độ mào đầu rút gọn 1: Chế độ này thực hiện loại bỏ các byte AEX/LEX trên cả 2 luồng nhanh và xen rẽ do vậy hệ thống sẽ không hỗ trợ quá trình chèn/xoá và chỉ sử dụng các byte mào đầu là fastbyte( để mang thông tin CRC, ibs, các kênh EOC) trên luồng nhanh và syncbyte(để mang thông tin CRC , các kênh AOC ) trên luồng xen rẽ . Chế độ mào đầu rút gọn 2: Chế độ này chỉ thực hiện truyền dẫn các kênh thông tin trên 1 luồng nên còn được gọi là chế độ hoạt động đơn. Khi ấy hệ thống tiến hành loại bỏ các bytes AEX/LEX và sử dụng một trong 2 byte mào đầu là fastbyte và syncbyte để truyền thông tin của luồng nhanh hay luồng chậm . Để phân biệt dữ liệu nhanh và chậm với nhau thì trong một đa khung thông tin AOC được truyền trên các khung 4 và 5, 8 và 9, 12 và 13, .. ,66 và 67 còn thông tin EOC được truyền trên các khung 2 và 3, 6 và 7, 10 và 11, .., 65 v à 66 còn ibs được truyền trên khung 1, 34 và 35 và thông tin CRC ở khung 0. Mào đầu đầy đủ (Fastbyte và SyncByte) Mào đầu rút gọn 1 (Fastbyte và SyncByte) Mào đầu rút gọn 2 (Fastbyte hoặc SyncByte) Khung Fastbyte SyncByte Fastbyte SyncByte Fastbyte SyncByte 0 Fast CRC Interleaved CRC Fast CRC Interleaved CRC Fast CRC Interleaved CRC 1 ib0 ib7 sync/AOC ib0 ib7 AOC ib0 ib7 ib0 ib7 34 ib8ib15 sync/AOC ib8ib15 AOC ib8ib15 ib8ib15 35 ib16ib23 sync/AOC ib16ib23 AOC ib16ib23 ib16ib23 còn lại sync/EOC sync/AOC EOC AOC AOC/EOC AOC/EOC Như vậy, nhờ vào việc tổ chức kênh logic của mình mà hệ thống ADSLDMT cho phép truyền dẫn nhiều loại số liệu khác nhau với khả năng điều chỉnh tốc độ một cách linh hoạt nhằm đáp ứng đa dịch vụ và đặc biệt là khả năng hỗ trợ cho ATM phù hợp với xu thế hiện nay. 2.4.3 Khởi tạo và kết nối truyền thông Tiến trình khởi tạo cho phép thiết lập thông tin giữa ATU- C và ATU- R. Tiến trình cho phép hai modem nhận dạng được nhau, xác định độ sẵn sàng về trạng thái đường dây để hỗ trợ cho các thông tin, trao đổi các tham số mà được địng nghĩa cho yêu cầu kết nối, chỉ định tài nguyên và các thông tin bình thường. Tiến trình được chia làm 4 giai đoạn : Kích hoạt và xác nhận (Activation and Acknowlegement) Huấn luyện bộ thu phát (Tranceiver Training) Phân tích kênh truyền (Channel Analysis) Trao đổi (Exchange) Kích hoạt và xác nhận : ATU- R bắt đầu tiến trình khởi tạo bởi việc truyền các âm dành riêng tới ATU- C. Khi giai đoạn khởi tạo này được hoàn tất, ATU- R và ATU- C trao đổi về phương pháp điều chỉnh và xác định thiết bị chủ. Tại thời điểm kết thúc thủ tục, ATU- R và ATU-C trong trạng thái có thể phân tích trạng thái đường dây. Các âm tín hiệu sau đây được sử dụng trong giai đoạn khởi tạo : R/C- ATC 1.2.3.4, REVEILLE. Có hai phương thức là T1.413i2 và G.994.1 T1.413i2 : T1.413i2 : Tại ATU-C, sau khi bật nguồn và tự kiểm tra ( tuỳ chọn ) thì Atu-c Atu-r C.idle/ c.quiet1/ c-tone c- acat/ 1-2-3-4 c.quiet2 r-act-req/ r-quiet1 r-act 1-2 chuyển sang chế độ chờ C-QUIET1. Nếu nhận được r-act-req từ ATU- R thì ATU-C chuyển sang trạng thái chủ động ( C-ATC ). Có 4 trạng thái của C-ATC để phân biệt giữa các hệ thống FDD va ECC. Cuối cùng ATU-C chỉ phát đi một trong số đó gọi là C-ACK để quyết định bên nào làm chủ. Thường thì ATU-C làm đồng hồ chủ còn ATU-R bám theo vì điều này thuận lợi trong thực tế. Sau khi xác nhận ATU-C lại về trận thái chờ ( C-QUIET2) R-ACK 1/2 từ ATU-R, sẽ có 1 trong 2 khẳ năng sau : Pha tiếp theo : Huấn luyện bộ thu phát ( nếu nhận được R-ACK ) C-ACK : Nếu không nhận được R-ACK C-QUITE: Nếu ATU không phát hiện đựoc R-ACK và đã trở về C-ACT hai lần. R-ACK1 và R-ACK xác định các khoảng thời gian tuỳ chọn khác nhau cho ATU-R ở trạng thái chờ trước khi sang giai đoạn tiếp theo. Phương thức G.994.1 về cơ bản cũng giống như phương thức trên. Tuy nhiên G.994.1 xác địng các chức năng để bảo đảm sự tương thích giữa 2 phương thức kích hoạt : Đầu thu của ATU-C giám sát sự xuất hiện của R-ATC-REQ ( cho biết rằng ATU-R đang muốn sử dụng T1.413i2 ). Đầu thu của ATU-R giám sát C-ATC1-4 và C-TONE. Phía đầu phát của ATU-R thực hiện luân phiên giữa G.994.1 và T1.413i2 như sau: Phát R-TONE-REQ trong 2 giây (báo hiệu sử dụng G.994.1) Ngừng phát trong 100ms Phát R-ACK-REQ trong 2 giây (báo hiệu sử dụng T1.413i2) Ngừng phát trong 100ms Lặp lại chu trình từ phát R-TONE-REQ Huấn luyện bộ thu phát : Trong tiến trình này, ATU-C và ATU-R gửi các tín hiệu mà cho phép xác định trạng thái đường dây và điều chỉnh cân bằng đầu thu của chúng. Việc huấn kuyện bộ thu phát cũng xho phép xác định ADSL hoạt động theo chế độ ghép kênh phân chia theo tần số FDM hay triệt tiếng vọng ECH. Các âm tín hiệu sau đây được sử dụng trong giai đoạn này là : R/C-REVERB và R/C-SEGUE .Sự đồng bộ của quá trình huấn luyện 2 chiều bắt đầu bằng việc phát tín hiệu R-REVERB1 từ ATU-R. Sau đó ATU-C có thể thực hiện : Đo công suất phát ở hướng lên để điều chỉnh công suất phát hướng xuống. Tự động điều chỉnh hệ số khuyếch đại của bộ thu. Đồng bộ bộ thu và huấn luyện bộ cân chỉnh ( Equallizer ). Phân tích kênh truyền : Thông tin trao đổi giữa các modem trên đường lên và đường xuống các kênh mang yêu cầu kết nối, thời gian chờ tuyến của chúng cũng được đưa vào, và băng thông trên mỗi kênh cũng được đòi hỏi. Sau đó các modem thực hiện kiểm tra xác định chất lượng mạch vòng và tỷ số SNR cho lmỗi âm DMT 4KHz. Âm tín hiệu sau đây được sử dụng trong khi phân tích kênh đó là MEDLY. Trao đổi : Tap hợp các thông tin về chất lượng kết nối và cấu hình theo yêu cầu, các modem định hình lại bản thân chúng và trao đổi thông tin về cấu hình của chúng. Việc chỉ định băng thông để yêu cầu kênh mang sẽ được ấn định, các âm DMT cụ thể vầ lượng dữ liệu mã hoá trong mỗi âm được chỉ ra và ấn định. Việc kết nối và kiểm tra trên cả hai hướng, mỗi modem sẽ thông báo với đầu bên kia rằng nó đã sẵn sàng đẻ nhập thông tin. Các âm tín hiệu sử dụng trong giai đoạn này là : R/C-REVERB và R/C-SEGUE. 3. ATM trên ADSL ( ATM over ADSL ) Công nghệ ADSL cung cấp một đường truyền khá lý tưởng cho dịch vụ internet tốc độ cao, các dịch vụ băng rộng. Tuy internet là một hình thức dịch vụ tốt cho các thuê bao ADSL, không phải tất cả các loại thông tin băng rộng đều ở dạng TCP/IP. Với chất lượng dịch vụ ( QoS – Quality of Service ) đảm bảo với trễ nhỏ và ổn định cũng như băng tần rộng, ATM hiện đang được coi là phương án tối ưu cho các đường truyền ADSL. Một yếu tố nữa góp phần vào sự phổ biến của phương thức ATM trên ADSL là việc có rất nhiều mạng backbone số liệu trên thế giớihiện đang sử dụng ATM. Để thực hiện việc này, một số tiêu chuẩn cần phải được đưa ra nhằm cung cấp các mô hình tham khảo cho các nhà sản xuất cung như những nhà cung cấp và khai thacs dịch vụ viễn thông. Mới đây, Diễn đàn ADSL đã đưa ra các thông báo kỹ thuật “ Khuyến nghị về ATM trên ADSL ” và “ Cấu trúc dịch vụ băng rộng cho việc truy nhập mạng dữ liệu qua ADSL ” với các khuyến nghị về phương thức xây dựng mạng ADSL cho dịch vụ ATM. Mo hình tham chiếu ADSL với chế độ phân phối ATM được thể hiện trên hình sau : Thiết bị giao diện Core Network-ATM & Vật lý Chuyển đổi VPI/VCI và chức năng lớp cao hơn VP/VC Mux TC-F TC-I ATU-C TC-F TC-I ATU-C TC-F TC-I ATU-C ATM Core Network n 2 1 V Node truy nhập mạng Khối chức năng SAR & PDN hoặc không có TC-F TC-I ATU-R Truy nhập ATM Thiết bị Giao diện PDN/TE ATM& PHY T-R Mạng phân bổ dữ liệu (PDN) & (TE) Thiết bị đầu cuối mạngbăng rộng (B-NT) T, S hay không có S, R hay không có Adapter Đầu cuối (TA) Hình 2.26 Mô hình tham chiếu ADSL với chế độ phân phối ATM Trong mô hình trên, node truy nhập mạng ( AN – Acess Node ) đóng vai trò như một bộ dồn-phân kênh / bộ Tap trung giữa ATM core network và phần mạn truy nhập. Trên chiều xuống, AN có chức năng phân kênh / định tuyến, trong khi trên chiều truyên lên, nó có thể thực hiện chức năng dồn kênh/ Tập trung và các chức năng cấp cao khác. Node truy nhập chứa một thiết bị giao diện Core Network ( Core Network Interface Element ) thực hiện các chức năng ở lớp vật lý và lớp ATM nhằm giao tiếp node truy nhập mạng và ATM core network. Khối chuyển đổi VPI/VCI và chức năng lớp cao hơn ( VPI/ VCI translation and higher- layer function) thực hiện việc dồn/phân kênh các kênh ảo VC giữa thiết bị giao diện mạng truy nhập ( ATU-C ) và thiết bị giao diện Core Network dựa trên các nhận dạng kênh ảo VCI ( Virtual Channel Indentifier ) và nhận dạng đường ảo VPI (Virtual Path Indentifier). Khối này ngoài ra còn thực hiện những chức năng của cá giao thức cấp cao hơn. Đầu tiên là các chức năng của lớp ATM về phía mạng truy nhập nếu có nhằm hỗ trợ cho các ATU-C kết cuối mạng truy nhập trên node truy nhập mạng. Nếu như ATU-C cho phép sử dụng cả hai chế độ dữ liệu nhanh và dữ liệu chậm, cẩ hai chức năng của phân nhóm hội tụ truyền đẫn ATM ( ATM TC – ATM Transmission Convergence sublayer ) cần phải được AN hỗ trợ. Các chức năng quản lý lưu lượng cũng được thực hiện trên AN để hỗ trợ cho việc đồng bộ tốc độ giữa hai giao diện V và U. Khối thiết bị cuối mạng băng rộng ( B-NT Broadband Network Termination) thực thi những chức năng kết cuối tín hiệu ADSL tới nhà thuê bao qua đường dây cáp đồng và cung cấp hoặc giao diện T, S hay R cho mạng phân bổ dữ liệu ở phía nhà thuê bao (PDN) hay thiết bị đầu cuối (TE). Giao diện này có thể không tồn tại nếu khối chức năng này được kết hợp vào trong PDN / thiết bị đầu cuối. ATU-R trong khối B-NT làm nhiệm vụ kết cuối / khởi phát đường dây truyền dẫn và đảm nhiệm các chức năng TC-F – Phân nhóm hội tụ truyền dẫn ATM cho dữ liệu nhanh (ATM Transmission Convergence sublayer for Fast Data) và / hoặc TC-I Phân nhóm hội tụ truyền dẫn ATM cho dữ liệu chậm (ATM Transmission Convergence sublayer for Interleaved Data) trong ATU-R. B-NT có thể gồm cả các chức năng dồn / phân kênh các kênh ảo (VC) giữa ATU-R và thiết bị giao diện PDN/TE dựa trên các nhận dạng kênh ảo (VCI) và nhận dạng đường ảo (VPI). Thiét bị giao diện PDN/TE nếu có thực hiện các chức năng lớp vật lý và lớp ATM để giao tiếp B-NT với PDN/TE. Các chức năng quản lý lưu lượng cũng được thực hiện đẻ hỗ trợ cho việc đồng bộ tốc độ giữa giao diện U và T, S hay R. Giao diện V kết nối ATM Core Network với node truy nhập mạng. Trong node truy nhập mạng, giao diện logic có tên là V-C như được định nghĩa trong tiêu chuẩn T1.413 kết nối các chức năng ATU-C với các chức năng thuộc lớp ATM ( Hình 2.27 ). Trên hình này, PMD là lớp thích ứng môi trường vật lý ( ATM Physical Medium Dependent sublayer ) là phân lớp nằm ngay trên môi trường vật lý. Hình 2.27 Cấu trúc phân lớp ADSL cho ứng dụng ATM ATM TC PMD PDM ATM TC TC V T/S U ATM TC PMD PDM ATM TC TC Giao diện U kết nối các ATU-R trong B-NT ở phía nhà thuê bao với các ATU-C tương ứng trong node truy nhập mạng. Giao diện T hay S nếu có kết nối khối thiết bị đầu cuối mạng ( B- NT ) tới mạng phân bổ dữ liệu ở phía nhà thuê bao (PDN) hay thiết bị đầu cuối (TE). Trong B-NT có giao diện logic T-R, như được định nghĩa trong các khuyến nghị về lớp vật lý ATM, kết nối chức năng ATU-R với chức năng ATM. Giao diện S hay R nếu có kết nối Adapter đầu cuối tới mạng phân bổ dữ liệu phi ATM ở phía nhà thuê bao ( non – ATM PDN) hay thiết bị đầu cuối (TE). Để truyền các tế bào ATM theo các kênh ảo VC và đường ảo VP một yêu cầu đặt ra là đường truyền cần phải có ít nhất một kênh truyền lên và một kênh truyền xuống. Với hai phương thức : dữ liệu nhanh trễ nhỏ nhưng tỷ lệ lỗi lớn và dữ liệu chậm thì trễ lớn và lỗi thấp, có ba cấp độ trễ ( latency class ) được định nghĩa theo các chuẩn ANSI T1.413 và ITU G.992.1 : Trễ đơn, không cần thiết phải giống hệt nhau trên hai hướng. Trễ kép trên đường truyền xuống, trễ đơn trên đường truyền lên. Trễ kép trên cả hai hướng. Trong chuyển vận ADSL dùng cho ATM, tất cả các modem đều cử dụng kênh ATM0 ( tức là kênh mang AS0 theo chiều truyền lên và LS0 theo chiều truyền xuống ) cho trễ đơn. Kênh ATM1 ( tức là kênh mang AS1 theo chiều truyền lên và LS1 theo chiều truyền xuống ) được dùng làm kênh thứ hai trong trường hợp trễ kép. Phương thức chuyển vận ATM trên ADSL còn được tổ chức để đáp ứng với những yêu cầu của việc thay đổi thích ứng với yêu cầu sử dụng cũng như điều kiện đường truyền. Biện pháp đầu tiên là tái phân chia tốc độ động (DRR- Dynamic Rate Repartioning ). Đây là chức năng riêng biệt của ADSL nhằm tái phân bổ băng tần giữa các kênh dữ liệu nhanh và dữ liệu chậm. Tổng băng tần của đường truyền không hề thay đổi trong quá trình điều chỉnh DRR này. Việc tái phân chia tốc độ có thể làm gián đoạn dịch vụ lhông quá 125 ms theo tiêu chuẩn ITU G.992.1. Thiết bị đầu cuối mạng có thể có ảnh hưởng đến quá trình DRR trong giai đoạn thiết lập VC nhưng toàn bộ quá trình lại được điều khiển bởi Node truy cập mạng ( AN ). Để thực hiện chức năng tốc độ đáp ứng với chất lượng đường truyền phương thức ATM trên ADSL sử dụng phương thức thya đổi tốc độ động ( DRC – Dynamic Rate Change ). Nói chung dung lượng truyền ADSL có thể chia làm hai thành phần : Phần đảm bảo và phần không được đảm bảo. Phần không được đảm bảo sẽ có thể được thay đổi nhờ DRC. Nếu như khả năng tốc độ đường truyền nằm dưới tốc độ cần được bảo đảm, node truy nhập mạng sẽ ra một thông báo lỗi kết nối. Trong khi đó đường kết nối vẫn tiếp tục hoạt động ở tốc độ có thể đảm bảo các chức năng quản lý mạng và trong một số trường hợp cung cấp một phần dịch vụ. Nhờ các biện pháp trên và các tính chất đặc trưng của ADSL, các tiêu chí về chất lượng dịch vụ( QoS ) như tốc độ số liệu, tỷ lệ lỗi, trễ và khả năng quản lý lưu lượng cho ATM trên ADSL được hoàn toàn đảm bảo. Chính vì vậy ADSL được coi là phương án khả thi nhất cho việc cung cấp dịch vụ ATM tới các thuê bao, thay vì việc đưa đường dây cáp quang tới gần nhà thuê bao trong các công nghệ FTTx. 4. Hiện trạng chuẩn hoá ADSL: Để triển khai ADSL trên một thị trường rộng lớn cần đưa ra một tiêu chuẩn chung để modem của các hãng sản xuất làm việc tương thích với nhau. Tổ chức viễn thông quốc tế ITU đã đưa ra các tiêu chuẩn modem tổng thể ở tầng vật lý. Cùng tham gia với ITU là những nhóm tiêu chuẩn khác rất quan trọng như Viện tiêu chuẩn quốc gia Mĩ, ANSI và Viện tiêu chuẩn viễn thông châu âu ETSI. Ngoài ra còn có các nhóm làm việc như T1E1.4, diễn đàn ADSL (ADSL forum) và nhóm hoạt động chung ADSL UAWG. T1E1.4 ( là một nhóm thành viên của tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc gia Mỹ (ANSI) chuyên trách trong việc phát triển các tiêu chuẩn và các báo cáo kỹ thuật về các kỹ thuật truyền, các giao diện người sử dụng, chức năng giao diện cho các dịch vụ truyền dẫn ADSL. Đây chính là tổ chức soạn thảo chuẩn T1.413 cho ADSL vào năm 1995. Cuộc họp mới nhất của T1E1.4 cho tới thời điểm này được tổ chức vào tháng 1/1999 nhằm đưa ra bản thứ hai của chuẩn T1.413. So với bản thứ nhất, bản thứ hai này sẽ tập trung kỹ hơn vào các vấn đề như các lớp hội tụ truyền dẫn ATM và STM, mật độ phổ công suất PSD. Ngoài ra, các phụ lục với định nghĩa chi tiết về ADSL-NEXT, bộ lọc thông thấp POTS, phân lớp hội tụ truyền dẫn ATM và phương thức thích ứng tốc độ on-line sẽ được thêm vào bản T1.413 lần này. Mặc dù đây là các khuyến nghị không bắt buộc nhưng với sự hậu thuẫn từ phía khách hàng, ITU-T và nhu cầu về chuẩn, tuyệt đại đa số các nhà sản suất đều tuân thủ theo các tiêu chuẩn này của T1E1.4. Diễn đàn ADSL-ADSL Forum ( ra đời vào cuối năm 1994 với mục đích hỗ trợ các công ty điện thoại và các nhà cung cấp thiết bị trong lviệc hiện thực hoá khả năng to lớn của công nghệ ADSL. Cho tới thời điểm này diễn đàn ADSL hiện có 178 thành viên đầy đủ và 86 quan sát viên gồm hầu hết những nhà sản suất thiết bị, tích hợp hệ thống, khai thác dịch vụ ADSL lớn trên toàn thế giới. Các hoạt động của diễn đàn ADSL bao gồm hai lĩnh vực: trợ giúp về kỹ thuật và các chiến lược marketing cho các thành viên của mình. Các chỉ dẫn về mặt kỹ thuật bao gồm các báo cáo kỹ thuật (TR -Technical Report) nhằm giải quyết những vấn đề kỹ thuật một cách cụ thể để bổ sung các kết quả của các tổ chức chuẩn hoá. Cho tới tháng 9/1999, 19 báo cáo kỹ thuật của diễn đàn ADSL đã được thông qua. Ngoài ra những thông tin marketing, các báo cáo nghiên cứu thị trường và các chiến lược kinh doanh chung cũng được Diễn đàn đưa ra cho các thành viên hợp tác thực hiện. Nhờ những hoạt động này, Diễn đàn ADSL đã góp một phần đáng kể vào việc nâng cao tính cạnh tranh của công nghệ ADSL. Tổ chức viễn thông quốc tế ITU( bắt đầu các hoạt động có liên quan tới công nghệ ADSL từ cuối năm 1996. Vào giữa năm 1997, nhóm nghiên cứu Q4/15 đã ra đời nhằm thúc đẩy sự phát triển của công nghệ ADSL và đưa ra những tiêu chuẩn chung cho công nghệ này. Trong phiên họp tháng 3/1997, nhóm thông báo ITU-T Q4/15 đã chính thức chấp nhận tiêu chuẩn T1.413 và đưa ra khuyến nghị G.994.1 cho công nghệ ADSL thông thường (G.hs). Mới đây, nhóm đã họp vào tháng 10/1998 để đưa ra một phiên bản đề nghị thông qua tiêu chuẩn G.994.2 (hay còn gọi là G.lite) cho công nghệ ADSL.lite, một dạng đơn giản hoá với thông lượng truyền thấp hơn của ADSL. Các vấn đề được đề cập trong tài liệu này là chế độ rỗi (idle mode) và việc tiết kiệm công suất, tính hoạt động tương thích của thiết bị. Ngoài ra trong cuộc họp này, quá trình bắt tay (hand shake) của các thiết bị ADSL thông thường cũng được đề cập. Nhóm hoạt động chung ADSL( được thành lập vào năm 1998 với sự thúc đẩy của hãng Compaq, Intel và Microsoft nhằm tăng tốc sự phát triển và ứng dụng ADSL. Đứng đằng sau tổ chức này còn có 13 công ty viễn thông lớn của Anh, Pháp, Đức, Nhật, Singapore và Mỹ. Ngoài ra, còn có 116 hãng viễn thông trên toàn thế giới đứng ra như những tổ chức hỗ trợ cho UAWG. Đây cũng được coi như là tuyên bố hỗ trợ chính thức từ phía các nhà sản suất phần cứng cũng như phần mềm máy vi tính và các nhà khai thác dịch vụ cho công nghệ này. Tháng 9/1998, một tài liệu khung về tổ chức mạch vòng thuê bao, các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng và phương thức kiểm tra, đánh giá đường truyền. Tài liệu thứ hai được thông qua đưa ra các mô hình nhiễu, phương thức kiểm tra đường truyền và cấu hình đi dây trong nhà khác nhau phù hợp với tình trạng chung của Mỹ, châu Âu và Nhật Bản. Các thành viên của UAWG còn tham gia trực tiếp vào những thử nghiệm đo đạc trở kháng dây trong nhà và mức độ nhiễu để có được những kinh nghiệm cụ thể về môi trường truyền dẫn trong nhà thuê bao. 5. Các ưu điểm của công nghệ ADSL: Công nghệ ADSL có những ưu điểm đáng kể nhìn từ phía người sử dụng cũng như nhà cung cấp dịch vụ : ADSL cho phép các công ty điện thoáiử dụng hơn 750 triệu đường dây điện thoại hiện có để cung cấp các dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao, các mạng công ty và các dịch vụ trực tuyến khác với mức giá chấp nhận được trên đường dây cáp xoắn điện thoại thông thường. Dịch vụ ADSL không yêu cầu thay đổi cấu trúc của mạng thoại thông thường như trong dịch vụ ISDN, như vậy tiết kiệm được chi phí và thời gian nâng cấp thiết bị chuyển mạch và mạng để cung cấp dịch vụ. ADSL cung cấp khả năng sử dụng các dịch vụ mới có yêu cầu truyền thông đa phương tiện tương tác, thời gian thực cũng như dịch cụ video chất lượng tương đương với truyền hình quảng bá. Các ứng dụng này bao gồm điện toán tương hỗ ( collaborative computing ), hội thảo truyền hình ( video conferening ), giáo dục từ xa ( distant learning ) và video theo yêu cầu ( video on demand ). Nghành công nghiệp sản xuất linh kiện và thiết bị ADSL đang nhanh chống hội tụ về các tiêu chuẩn chung, đảm bảo tính hoạt động tương thích và mang lại một thị trường lớn và tập trungcho các nhà cung cấp thiết bị và khai thác dịch vụ. ADSL cho phép cung cấp dịch vụ với tốc đảm bảo hay thay đổi tuỳ theo chất lượng đường truyền ở mức : nhanh hơn modem tương tự 56 kb/s 100 lần . Cả các nhà thuê bao doanh nghiệp hay nhà thuê bao riêng trên toàn thế giới đã sử dụng hầu hết các đường dây dự phòng của các mạng dây điện thoại sẵn có. ADSL cho phép cung cấp dịch vụ số liệu nới đồng thời vẫn đảm bảo dịch vụ thoại tren cùng đường dây đó, nâng cao hiệu quả sử dụng mạng hiện có. ADSL cung cấp khả năng thiết lập các kênh truyền riêng đảm bảo giữa các nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng với những ưu điểm nổi bật so với công nghệ khác. ADSL kết nối như một đường dây điện thoại thông thường, không có trường hợp dây bị bận và đường dây được sử dụng duy nhất cho thuê bao, do đó đảm bảo tính bảo mật của thông tin. Tốc độ của đường dây không thay đổi khi có một thuê bao khác truy nhập vào mạng. Hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ lớn trên thế giới đã tiến hành thử nghiệm và kết luận công nghệ này hoàn toàn khả thi. Hiện nay, các nhà khai thác dịch vụ đã xúc tiến cung cấp dịch vụ khắp nơi trên toàn thế giới. Để hỗ trợ cho thị trường này, các nhà sản xuất thiết bị đã cho ra đời các linh kiện và thiết bị thế hệ mới với tính năng tốt hơn và giá thành thấp hơn. Các mạng ADSL rất thích hợp cho việc truyền tải thông tin ÂTm, do đó đảm bảo đầu tư cho ADSL trong tương lai. ADSL không yêu cầu đầu tư mới, mở rộng phần mạng ngoại vi, giảm đáng kể đầu tư ban đầu. Chương 4 : Triển khai ADSL ở việt nam Trong những năm gần đây, mạng viễn thông Việt nam đã phát triển nhanh chóng cả về qui mô và mức độ của mạng, đặc biệt có thể kể đến viễn thông quốc tế với tuyến cáp quang biển TVH, tuyến cáp quang đường trục được nâng cấp từ 34 Mbit/s lên 2,5 Gbit/s với công nghệ SDH. Toàn bộ các tổng đài đi quốc tế và tổng đài chuyển tiếp quốc gia đã được nâng cấp với hệ thống báo hiệu số 7 và dịch vụ ISDN. 100% các tổng đài cấp huyện và cấp tỉnh đã được số hoá, nhiều tuyến cáp quang đã được triển khai đến các tỉnh nhưng chủ yếu là các tỉnh ven đường trục quốc gia. Để triển khai các dịch vụ băng rộng chỉ còn lại vấn đề trong phần mạng truy nhập. thực trạng mạng truy nhập ở việt nam ở Việt nam do mạch vòng thuê bao chủ yếu được sử dụng để truyền dẫn băng tần gốc của tín hiệu thoại nên sử dụng phổ biến cấu trúc cáp xoắn đôi cân bằng. Cấu trúc mạng thuê bao được chia làm 3 phần chính : Cáp phiđơ (cáp sơ cấp): là phần mạch vòng nối từ tổng đài tới điểm nối chính là các tủ cáp. Cáp phân bố (cáp thứ cấp): là phần mạch vòng từ điểm nối chính tới điểm phân bố (hộp cáp). Thông thường tổng số đôi dây phân bố có nhiều hơn số đôi dây phiđơ. Cáp phiđơ và cáp phân bố được liên kết với nhau qua các tủ cáp hay măng sông. Có hai kiểu mối nối cáp phổ biến là hàn cố định thường dùng cho nông thôn hoặc các vùng xa và các tiếp điểm không cố định thường dùng ở thành phố và đô thị. Mặc dù cáp phân bố cải thiện tính linh động cho cáp phiđơ nhưng nó cũng gây trở ngại cho việc baỏ dưỡng và quản lý mạch vòng thuê bao. Cáp được sử dụng hiện nay có dung lượng từ 100-2400 đôi sợi tuỳ thuộc đường kính dây đồng. Các loại cáp phiđơ và phân bố phổ biến ở Việt nam là CCP ( cách điện dây dẫn bằng nhựa Polyethylene được mã hoá theo màu) và FSP (cách điện dây dẫn hai lớp, lớp trong là nhựa xốp, lớp ngoài là nhựa Polyethylene được mã hoá theo màu). Thực tế cỡ dây lớn nhất đang thông dụng hiện nay là loại 600 đôi, đường kính 0,4 mm và 0,5 mm. Về mặt hệ thống có thể phân cáp thành hai loại : cáp treo và cáp ngầm. Cáp treo được sử dụng rộng rãi ở mạng cáp phân bố và thường sử dụng cáp CCP. Nó chiếm khoảng 40% so với tổng số cáp đồng ở vùng đô thị và 90%-100% ở vùng nông thôn hoặc vùng xa. Trong khi đó ở mạng cáp phiđơ hầu hết là cáp cống hoặc cáp trôn trực tiếp. Cáp treo có nhược điểm là quá gần đường dây tải điện, quá tải trên cột, không đủ độ cao khi cắt ngang đường giao thông ... Cáp ngầm có giá thành xây dựng đắt hơn nhưng chống được hư hỏng do thiên tai và không bị xuống cấp. Dây thuê bao là dây dẫn tính từ hộp cáp đến thiết bị đầu cuối đặt tại nhà thuê bao. Dây thuê bao được chia làm hai phần chính : Dây thuê bao ngoài nhà (từ hộp cáp đến nhà thuê bao) : Có độ dài tối đa là 300m ở vùng đô thị và 600m ở vùng thưa dân. Loại cáp này chỉ sử dụng cỡ dây 0,5mm, 0,6mm và 0,65mm. Dây thuê bao trong nhà (phần nối trực tiếp với thiết bị đầu cuối) : sử dụng các loại cáp đôi hoặc nhiều đôi có đường kính dây dẫn đồng là 0,4mm, 0,5mm và 0,6mm. Các vấn đề của mạng truy nhập nước ta hiện nay là khó khăn trong công tác quản lý, bảo dưỡng mạng do quá trình phát triển không có kế hoạch, tổ chức. Thiết bị không đồng bộ, không có tiêu chuẩn đầy đủ, thống nhất. Băng tần của mạng thấp, không có khả năng cung cấp các dịch vụ băng rộng chất lượng cao. Tồn tại nhiễu và xuyên âm trong mạng truy nhập. Ngoài ra, việc sử dụng các modem tương tự tốc độ thấp để truy nhập dịch vụ làm kéo dài thời gian truyền và chiếm kênh ở tổng đài dẫn đến tắc nghẽn đường truy nhập. Vì vậy cần có giải pháp để giải quyết các vấn đề của mạng truy nhập, cải thiện băng thông và tốc độ truyền dẫn, đáp ứng yêu cầu các dịch vụ băng rộng đang gia tăng hiện nay. Kỹ thuật xDSL là một câu trả lời cho vấn đề này. 2. mô hình ADSL đang được triển khai của vdc ở hà nội Kết luận Qua nghiên cứu về quá trình phát triển của công nghệ đường dây thuê bao số xDSL có thể rút ra một số điểm như sau : Về những ưu điểm của công nghệ DSL, trước hết phải kể đến khả năng triển khai trên mạng điện thoại đang sử dụng nên giải quyết được vấn đề đau đầu cho các nhà phát triển viễn thông là kinh phí đầu tư ban đầu cho mạng cáp truyền dẫn. Tiếp theo là những tiến bộ lớn lao trong việc nâng cao tốc độ truyền số liệu tới hơn 50 Mbit/s đáp ứng cho các nhu cầu truy nhập băng rộng phục vụ cho công việc, giáo dục, giải trí... của khách hàng. Chuyển dữ liệu ra khỏi mạng thoại giải quyết được tình trạng tắc nghẽn đang gia tăng trong mạng thoại hiện nay. Ngoài ra còn nhiều tính năng hấp dẫn khác như cung cấp các dịch vụ số tốc độ khác nhau tuỳ theo đặc điểm của khách hàng, các dịch vụ đối xứng hoặc không đối xứng, cung cấp đồng thời dịch vụ thoại và dịch vụ số liệu... Với tiến bộ của kỹ thuật càng ngày giá thành thiết bị càng giảm nhanh chóng, hoạt động tương thích giữa các thiết bị do tuân theo các tiêu chuẩn quốc tế và dễ dàng lắp đặt cho cả người sử dụng nên công nghệ DSL xứng đáng được coi là một trong những ứng cử viên hàng đầu cho việc xây dựng mạng truy nhập băng rộng. Tuy nhiên, vì còn khá mới mẻ nên đang tồn tại nhiều tiêu chuẩn do nhiều tổ chức tiêu chuẩn quốc tế qui định cộng với đặc điểm riêng của nó là tốc độ truyền dẫn phụ thuộc khoảng cách và mức độ tạp âm của môi trường hoạt động nên để triển khai thành công công nghệ xDSL ở Việt nam cần chú ý tới những điểm sau : Thứ nhất, cần ban hành những tiêu chuẩn riêng của ngành cho các thiết bị DSL và quy trình đo kiểm các thiết bị để các sản phẩm DSL có khả năng hoạt động tương thích với nhau tạo thuận lợi cho các khách hàng và cả các nhà sản xuất. Thứ hai, phải xây dựng các quy trình đo kiểm chất lượng đường dây và môi trường nhiễu tác động lên đôi dây trước khi triển khai dịch vụ để có thể triển khai đại trà và lựa chọn công nghệ DSL phù hợp cho từng khu vực khách hàng. Trong giai đoạn chưa có các tiêu chuẩn ngành thì các thiết bị DSL thuộc cùng chủng loại muốn tương thích với nhau phải : Tuân theo cùng một tiêu chuẩn quốc tế (ví dụ ITU-T, ETSI...) hoặc được cung cấp từ cùng một hãng sản xuất. Tóm lại, với đầy đủ các đặc trưng của mình, công nghệ xDSL là sự lựa chọn tốt nhất để triển khai ngay mạng truy nhập băng rộng đáp ứng nhu cầu khách hàng. Mặc dù xây dựng mạng quang hoá hoàn toàn vẫn là mơ ước của các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông nhưng công nghệ xDSL hỗ trợ rất tốt cho mạng truy nhập quang (ví dụ công nghệ VDSL). Các công nghệ xDSL ngày càng tỏ ra hoàn thiện, đã và đang phát triển nhanh trên thế giới chứng tỏ khả năng phát triển lâu dài của công nghệ DSL trong tương lai. ._.