Công nghệ đường dây thuê bao số ADSL & ứng dụng

12 2.1 Một số vấn đề khi truyền dẫn tín hiệu trên mạng PSTN...............................12 2.1.1 Sự suy giảm............................................................................................12 2.1.2 Môi trường tạp âm..................................................................................13 2.1.3 Một số đặc điểm mạng PSTN................................................................15 2.2 Các kỹ thuật tiên tiến của công nghệ xDSL...................................................16 2.2.1 Các kỹ thuật điều chế.............................................................................16 2.2.2 Các phương thức truyền dẫn...................................................................24 2.2.3 Kỹ thuật sửa lỗi trước.............................................................................25 2.2.4 Kỹ thuật ghép xen..................................................................................27 2.2.5 Kỹ thuật ngẫu nhiên hoá........................................................................29 Chương III: Kiến trúc ứng dụng công nghệ xDSL...........................30 3.1 Kiến trúc mạng xDSL....................................................................................30 3.1.1 Mô hình kiến trúc ứng dụng công nghệ xDSL.......................................30 3.1.2 Các thiết bị sử dụng trong mạng............................................................32 3.2 Các dịch vụ ứng dụng công nghệ xDSL........................................................33 3.2.1 Dịch vụ N´64 over DSL.........................................................................34 3.2.2 Dịch vụ Frame Relay over DSL.............................................................34 3.2.3 Dịch vụ TCP/IP over DSL......................................................................36 3.2.4 Dịch vụ ATM over DSL.........................................................................39 3.3 Cấu hình hổ trợ cho ATM............................................................................41 3.3.1 Mô hình tham chiếu ATM over ADSL.................................................41 3.3.2 Khối ATU-C và ATU-R .......................................................................43 3.3.3 Hội tụ truyền dẫn trên ADSL................................................................44 Chương IV : Công nghệ ADSL.......................................................................45 4.1 Đặc điểm......................................................................................................45 4.2 Hiện trạng chuẩn hoá ADSL........................................................................45 4.3 Mô hình tham chiếu mạng ADSL.................................................................46 4.3.1 Mô hình tham chiếu toàn hệ thống.......................................................46 4.3.2 Mô hình tham chiếu ATU-C.................................................................47 4.3.3 Mô hình tham chiếu ATU-R.................................................................49 4.3.4 Hoạt động và chức năng các khối ATU-C và ATU-R...........................50 4.4 Tạo khung và ngẫu nhiên hoá......................................................................60 4.4.1 Cấu trúc khung của ADSL...................................................................60 4.4.2 Các chế độ phân phối ADSL................................................................63 4.4.3 Ngẫu nhiên hoá....................................................................................65 4.5 Khởi tạo và vận hành...................................................................................66 4.5.1 Tiêu đề ADSL.......................................................................................66 4.4.2 Khởi tạo hoạt động hệ thống.................................................................67 4.6 ADSL. Lite....................................................................................................72 4.7 Một số khó khăn khi triển khai công nghệ ADSL.........................................74 4.7.1 Tương thích phổ....................................................................................74 4.7.2 Chất lượng đường truyền......................................................................76 4.8 Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống ADSL..............................................77 Chương V: Khả năng ứng dụng công nghệ ADSL trong mạng truy nhập Việt Nam......................................................................................79 5.1 Hiện trạng mạng viễn thông Việt Nam.........................................................79 5.1.1 Cấu trúc mạng viễn thông Việt Nam.....................................................79 5.1.2 Hiện trạng mạng truy nhập Việt Nam...................................................80 5.2 Nhu cầu dịch vụ viễn thông Việt Nam giai đoạn 2000-2010.......................83 5.3 Khả năng ứng dụng công nghệ xDSL cho mạng truy nhập Việt Nam..........85 5.3.1 Kỹ thuật HDSL......................................................................................86 5.3.2 Kỹ thuật ADSL......................................................................................86 5.4 Một số phương pháp triển khai kỹ thuật ADSL............................................87 5.5 Kết luận........................................................................................................92 Các thuật ngữ viết tắt.................................................................................................94 Tài liệu tham khảo................................................................................................... .96 Lời nói đầu Trong những năm gần đây, các dịch vụ Internet bùng nổ ngày càng mạnh mẽ do nhu cầu truyền thông số liệu tăng nhanh. Mặc dù các modem tương tự vẫn còn được sử dụng phổ biến để truy cập dữ liệu được truyền qua mạng PSTN. Tuy nhiên, càng ngày các yêu cầu của khách hàng càng cao hơn và các modem tương tự với tốc độ thấp không đáp ứng được. Hơn nữa, các mạng PSTN được xây dựng để phục vụ các dịch vụ thoại truyền thống phải đối mặt với tình trạng tắc nghẽn trầm trọng do việc truyền số liệu chiếm thời gian lớn hàng chục phút. Thực tế này thúc đẩy các nhà nghiên cứu viễn thông phải nhanh chóng tìm ra một giải pháp hiệu quả để cung cấp các dịch vụ băng rộng tới khách hàng. Trong số các giải pháp được đưa ra, công nghệ đường dây thuê bao số DSL (Digital Subscriber Line) nổi bật ở tính khả thi hơn cả. Không những đáp ứng được yêu cầu truyền số liệu tốc độ nhanh hàng chục Mbit/s và đưa thông tin qua mạng truyền số liệu mà công nghệ này còn không đòi hỏi vốn đầu tư ban đầu lớn. Chính vì vậy mà công nghệ DSL đã được lựa chọn như một công nghệ dẫn đầu cho việc xây dựng mạng truy nhập trên toàn thế giới. Trong giai đoạn 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. Trên thế giới các nhà khai thác và quản lý viễn thông cũng đã đưa công nghệ DSL vào mạng của mình và dự đoán số thuê bao DSL sẽ tăng nhanh từ 18,7 triệu thuê bao năm 2002 tới trên 200 triệu thuê bao vào năm 2005. Do những ưu điểm và sự phù hợp của công nghệ xDSL đối với chiến lược phát triển của mình, Việt Nam đã và đang tiến hành ứng dụng một số công nghệ xDSL vào mạng truy nhập của mình, đặc biệt là công nghệ ADSL nhằm đáp ứng được những nhu cầu ngày càng cao hiện nay của đất nước. Theo dõi quá trình phát triển công nghệ DSL cho mạng truy nhập, đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu công nghệ đường dây thuê bao số ADSL và ứng dụng cho các dịch vụ truy cập băng rộng ” trình bày tổng quan về công nghệ ADSL. Ngoài ra đề tài xem xét đến khả năng triển khai một số kỹ thuật của công nghệ xDSL nói chung và ADSL nói riêng nhằm cung cấp một số dịch vụ tiềm năng đặc biệt là dịch vụ truy cập INTERNET tốc độ cao và dịch vụ truyền hình cáp dựa trên mạng viễn thông của nước ta. Nội dung đề tài chia làm 5 chương : Chương 1 : Giới thiệu chung về các phương thức truy nhập mạng băng rộng, các ưu nhược điểm của các phương thức truy nhập. Ngoài ra chương này còn giới thiệu một số các công nghệ xDSL cũng như tình hình phát triển của công nghệ xDSL trên thế giới. Chương 2: Trình bày cơ sở kỹ thuật của công nghệ xDSL nói chung và ADSL nói riêng. Tại sao công nghệ này lại có thể đạt được tốc độ cao đến như vậy? Trong đó nêu lên một số vấn đề khi truyền dẫn tín hiệu trên mạng PSTN như sự suy giảm, môi trường tạp âm cũng như một số các kỹ thuật tiên tiến của công nghệ xDSL. Chương 3: Trình bày một số kiến trúc ứng dụng công nghệ xDSL, mô hình tham chiếu và một số các dịch vụ ứng dụng công nghệ xDSL. Chương 4: Giới thiệu về hiện trạng chuẩn hoá công nghệ ADSL, mô hình tham chiếu hệ thống, hoạt động và chức năng các khối trong mô hình. Chương này còn giới thiệu một phiên bản mới của ADSL là ADSL.Lite. Chương 5: Phân tích cấu trúc và hiện trạng mạng viễn thông Việt Nam, dự đoán các nhu cầu dịch vụ viễn thông trong những năm tới, trên cơ sở đó đánh giá khả năng ứng dụng công nghệ này cho mạng truy nhập Việt Nam. Ngoài ra chương này còn nêu lên một số các phương pháp triển khai kỹ thuật ADSL để có thể cung cấp các dịch vụ tốc độ cao tới khách hàng. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã truyền đạt kiến thức và chỉ bảo cho em trong những năm học vừa qua. Em xin cảm ơn thầy giáo TS. Trần Văn Cúc đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình làm đồ án cùng tất cả bạn bè, người thân, những người đã động viên và giúp đỡ em trong thời gian qua. Do có sự hạn chế về thời gian và năng lực cho nên nội dung của đồ án tốt nghiệp không thể tránh khỏi những sai sót, em mong được thầy cô và các bạn quan tâm góp ý thêm. Chương I : tổng quan các công nghệ xdsl 1.1 TổNG QUAN Về CáC PHƯƠNG THứC TRUY NHậP MạNG 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 0,3á3,4 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 : 1.1.1 Truy nhập mạng thông qua cáp đồng 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 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 như 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 tổng 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.Ví dụ ở Mỹ, một trong các lý do phát triển nhảy vọt của thị trường DSL 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. Hình 1.1 Cấu trúc hệ thống truy cập mạng sử dụng công nghệ DSL 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 xDSL do tổ chức viễn thông quốc tế ITU và nhiều tổ chức tiêu chuẩn, nhóm làm việc khác đưa ra. 1.1.2 Kỹ thuật truy nhập mạng thông qua cáp quang Công nghệ truy nhập cáp trên môi trường cáp sợi quang có các ưu điểm mạnh so với cáp đồng. Sợi cáp quang cho phép tín hiệu truyền qua có cự ly xa hơn, khả năng chống nhiễu và xuyên âm tốt, băng tần truyền dẫn rất lớn đảm bảo việc cung cấp các dịch vụ băng rộng tới khách hàng. Như vậy mạng truy nhập cáp quang là đích cuối cùng của các nhà quản lý và khai thác viễn thông. Tuy nhiên việc xây dựng một mạng truy nhập sử dụng cáp quang đòi hỏi sự đầu tư ban đầu rất lớn. Việc thay thế toàn bộ cơ sở hạ tầng sẵn có gồm hàng ngàn đôi dây đồng cùng các hệ thống cống bể chưa sử dụng hết khấu hao sẽ phải tính vào giá thành cho các dịch vụ mới cung cấp. Hơn nữa nhu cầu sử dụng của mỗi thuê bao không tận dụng hết khả năng của 1 đôi sợi cáp quang nên sẽ gây lãng phí. Do vậy, phương án lắp đặt cáp quang tới từng cụm dân cư (FTTC) hoặc tới các toà nhà (FTTB), các trụ sở cơ quan lớn (FTTO) có ý nghĩa hơn. Tín hiệu số từ các nhà cung cấp dịch vụ truyền qua các tuyến trục chính tới các tổng đài trung tâm. Từ đây tín hiệu đi theo phần mạng quang tới điểm phân phối để chuyển đổi sang tín hiệu điện rồi được truyền trên đôi dây cáp đồng tới thuê bao. Công nghệ VDSL phù hợp với đoạn dây đồng ngắn cho phép truyền tải luồng thông tin từ phần mạng quang tới mỗi thuê bao là 52 Mbit/s và luồng lên là 2,3Mbit/s/thuê bao. Như vậy, việc tồn tại đoạn cáp đồng cuối lại là một yếu tố thúc đẩy sự phát triển của công nghệ xDSL. Phương án sử dụng cáp đồng trục để truyền tín hiệu từ phần kết cuối mạng quang ONU tới thuê bao trong cấu hình HFC cũng được sử dụng ở nhiều nước . Mạng lai ghép quang/cáp đồng trục này sử dụng băng tần từ 0-50 MHz cho hướng lên và 50-750 MHz cho hướng xuống cung cấp gần một trăm kênh truyền dẫn tốc độ cao (6 MHz mỗi kênh) phân phối các luồng video tương tự, số, thoại, dữ liệu tới người sử dụng. Tuy nhiên HFC phân phối dữ liệu quảng bá tức là cáp đồng trục có thể phân phối nhiều kênh video tới một vùng dân cư nhưng cùng một thông tin. Khi dùng chung cho nhiều người sử dụng thì băng thông của mỗi kênh trong HFC không cao bằng DSL. DSL phân phối dữ liệu riêng tới từng người sử dụng nên linh hoạt hơn. Hơn nữa ở các nước chưa có sẵn mạng cáp đồng trục thì việc xây dựng hệ thống này cũng đòi hỏi chi phí đầu tư cao. 1.1.3 Kỹ thuật truy nhập mạng thông qua môi trường vô tuyến Kỹ thuật truy nhập vô tuyến cung cấp dịch vụ băng rộng có nhiều loại khác nhau. LMDS - hệ thống phân bố đa điểm nội hạt là một kỹ thuật cung cấp các dịch vụ đa phương tiện hai hướng gồm cả thoại và số liệu tốc độ cao. Hệ thống này cho phép những nhà cung cấp dịch vụ ở xa, không có cơ sở hạ tầng có thể cung cấp một cách truy nhập có hiệu quả kinh tế tới khách hàng. LMDS sử dụng dải tần 1 GHz trong băng tần từ 27,5á28,35 GHz, phạm vi phục vụ trong vòng bán kính 3á6 km. MMDS - hệ thống phân bố đa điểm đa kênh cũng là một loại mạng băng rộng tương tự LMDS nhưng hoạt động ở tần số 2,4 GHz. Hệ thống này có thể cung cấp 33 kênh TV tương tự tới các thuê bao trong bán kính 40-48 km từ trạm phát. Nếu tín hiệu video được số hoá và nén thì số kênh cung cấp có thể lên tới 100 hoặc 150 kênh. Cũng như LMDS, MMDS yêu cầu anten thu tại nhà thuê bao phải trong tầm nhìn thẳng với trạm phát. DBS - hệ thống quảng bá trực tiếp từ vệ tinh là thế hệ tiếp theo của các dịch vụ truyền hình quảng bá nhờ vệ tinh. Hệ thống DBS sử dụng kỹ thuật nén MPEG-2 cho tín hiệu video số làm tăng hiệu quả sử dụng băng tần. Kích thước anten tại nhà khách hàng giảm đi, chất lượng âm thanh và hình ảnh tốt hơn. Bộ set-top box tại nhà khách hàng ngoài việc chuyển đổi tín hiệu số sang analog còn được trang bị nhiều tính năng thông minh cung cấp nhiều dịch vụ mới như truyền hình tương tác và thông tin theo yêu cầu. Mạch vòng thuê bao vô tuyến WLL cũng là một giải pháp được sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới. WLL có ưu điểm là lắp đặt triển khai nhanh chóng, dễ thay đổi cấu hình lắp đặt lại ở phía thuê bao, dễ triển khai ở những khu vực có địa hình hiểm trở. Tuy nhiên chi phí cho một thuê bao vẫn cao hơn so với cáp đồng và dung lượng bị hạn chế theo dải tần được cung cấp bởi cơ quan quản lý tần số. Những nhược điểm mà kỹ thuật truy nhập vô tuyến không được lựa chọn làm giải pháp mạng truy nhập hiện nay là : khó đáp ứng yêu cầu truyền thông 2 chiều, khó triển khai trong vùng đô thị. Các hệ thống LMDS/MMDS thì chịu nhiều ảnh hưởng của thời tiết dễ hư hại do mưa, bão, sấm, sét... Để tăng vùng phủ sóng của hệ thống DBS yêu cầu phải tăng số vệ tinh tuy nhiên vị trí của chúng là một vấn đề khó khăn cho các nhà cung cấp dịch vụ, giá thành vệ tinh cao. Các hệ thống này còn thiếu các chuẩn chung nên không thể mua một đĩa vệ tinh của một hãng để sử dụng với một hệ thống khác. Thậm chí với cùng một hãng cũng phải mua các đĩa vệ tinh khác nhau cho các dịch vụ số liệu và truyền hình quảng bá. WLL chỉ đem lại nhiều ưu điểm khi triển khai ở những vùng dân cư thưa thớt, tận dụng được những trạm gốc đã có sẵn. 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. 1.2 Công nghệ xDSL 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. Bảng 1.1 sẽ liệt kê các loại công nghệ và tính chất của từng loại. Nói chung thì những công nghệ xDSL có thể được phân loại theo tính đối xứng, số đôi dây cáp xoắn được sử dụng, chồng phổ hay không chồng phổ băng tần thoại, có bộ chia hay không có bộ chia và tốc độ biến đổi hay cố định. Ví dụ khi phân loại theo tính chất của công nghệ là đối xứng hay không đối xứng thì có thể phân thành 3 nhóm chính như sau : ỉ 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. ỉ 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, ỉ Công nghệ VDSL cung cấp cả dịch vụ truyền dẫn đối xứng và không đối xứng. Công nghệ Tốc độ Khoảng cách Truyền dẫn Số đôi dây đồng sử dụng Hổ trợ đồng thời POTS IDSL 144 Kb/s đối xuqngs xưbf xứng 5km 1 đôi Không HDSL 1,544Mb/s đối xứng 2,048Mb/s đối xứng 3,6 km – 4,5 km 2 đôi 3 đôi Không HDSL2 1,544Mb/s đối xứng 2,048 Mb/s đối xứng 3,6 km – 4,5 km 1 đôi Không SDSL 768kb/s đối xứng 1,544Mb/s hoặc 2,048 Mb/s một chiều 7 km 3 km 1 đôi Có thể 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 Có 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 Có Bảng 1.1: Các công nghệ DSL 1.3 Tình hình triển khai xDSL trên thế giới Trên thế giới hiện nay có khoảng trên 725 triệu đường truy nhập là đôi dây đồng kết nối tới các hộ gia đình cũng như các khách hàng thương mại. Cơ sở hạ tầng này là điều kiện để các công ty viễn thông triển khai công nghệ xDSL và mở ra một kỹ nguyên mới cho truy nhập băng rộng trên toàn thế giới. 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. Trong cuộc họp của DSL Forum tại Rome vào tháng 3/2002 cho thấy DSL đã được chấp nhận như một kỹ thuật truy nhập băng rộng dẫn đầu trên thế giới với tổng số thuê bao lên tới 18,7 triệu khách hàng (bảng 1.2). Người ta dự đoán số thuê bao này còn tăng nhanh và đạt tới 200 triệu thuê bao vào năm 2005. Bảng 1.2 Số lượng thuê bao DSL trên thế giới năm 2002 Khu vực Tổng số thuê bao DSL Số lượng thuê bao nhà riêng % thuê bao nhà riêng so với tổng số người dùng Số lượng thuê bao là doanh nghiệp % doanh nghiệp so với tổng người dùng Châu á-Thái bình dương 7,949,000 6,970,000 87.7 979,000 12.3 Bắc mỹ 5,510,000 4,267,000 77.4 1,242,000 22.6 Tây âu 4,232,000 3,523,000 83.2 709,000 16.8 Đông Nam á 499,000 374,000 75 125,000 25 Châu Mỹ latinh 380,000 271,000 71.3 110,000 28.7 Đông Âu 53,000 32,000 60.4 21,000 39.6 Khu vực Trung Đông và châu Phi 48,000 37,000 77 11,000 23 Toàn thế giới 18,671,000 15,473,000 82.9 3,196,000 17.1 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 E1của 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. Đầu tháng 4/2002 , hệ thống ADSL đầu tiên đã được thử nghiệm tại Hải Phòng với đường truyền 8Mbps/2Mbps. Tuy nhiên tốc độ download xấp xĩ 5Mbps và tốc độ upload xấp xĩ 400 kbps. Đầu tháng 5/2002 hệ thống này đã được tiếp tục triển khai tại Hà Nội và thành phố Hồ Chí Mính và theo kế hoạch sẽ đưa vào sử dụng vào tháng 7/2002. Tuy nhiên cho đến nay thì hệ thống này mới chỉ được thử nghiệm một cách hạn chế đối với một số thuê có khoảng cách đến tổng đài nhỏ hơn 1km. CHƯƠNG 2 : CƠ Sở Kỹ THUậT Xdsl 2.1 Một số vấn đề khi truyền dẫn tín hiệu trên mạng PSTN 2.1.1 Sự suy giảm tín hiệu do khoảng cách Cũng giống như trong bất cứ một môi trường truyền dẫn nào, tín hiệu truyền trên sợi dây đồng cũng bị suy giảm về độ lớn. Khoảng cách càng dài thì tín hiệu tại đầu thu bị suy giảm càng mạnh. Do đó vấn đề làm sao để có thể thu lại được tín hiệu mong muốn ban đầu ở bộ thu, điều này phụ thuộc vào tỷ số tín hiệu trên tạp âm (S/N). Khi tỷ số này giảm mạnh thì bộ thu sẽ khó phân biệt được chính xác tín hiệu. Loại dây và tần số tín hiệu cũng là hai trong nhiều nhân tố ảnh hưởng mạnh đến sự suy giảm này. Do đó dung lượng (tốc độ cực đại) của một kênh có độ rộng băng tần B(Hz) cũng bị ảnh hưởng và được tính theo công thức : Định lý Nyquist chỉ rõ khả năng truyền Rs ký hiệu độc lập trong 1 giây không có giao thoa giữa các ký hiệu đi qua bộ lọc thông thấp lý tưởng có băng thông Rs/2 nghĩa là: Độ rộng băng B ³ (Hz) Trong hệ thống PCM , tốc độ truyền các ký hiệu bằng số lượng bit trong một từ mã được tạo ra (b) từ xung lượng tử nhân với tần số lấy mẩu fs. Số bit trong một từ mã : b=log2Q với Q là số mức lượng tử Độ rộng băng tần của hệ thống PCM sử dụng mã nhị phân: BPCM ³ (Hz) Để giảm bớt băng tần trước khi truyền trên kênh thì phải sử dụng các phương pháp điều chế M trạng thái như (BPSK, QPSK,QAM.....)trong đó thay các xung nhị phân bằng dãy xung dãy xung M mức: Do đó băng tần truyền dẫn lú này :B³ (kHz) Hiệu suất sử dụng phổ tần : (bit/s/Hz) Khi sử dụng điều chế :Hz với a là hệ số điều chế và thường có giá trị nằm trong khoảng (0.5á0.7) Rs (tốc độ bit)= (b/s) với T là tốc độ ký hiệu tính bằng baud Chú ý một điều rằng khi mức điều chế càng cao (M càng cao) thì hiệu suất sử dụng băng thông càng lớn (do a nhỏ_lý tưởng a=0).Băng tần giảm nên sẽ tiết kiệm được băng tần. Tuy nhiên khi M làm cho số mức tăng, khoảng cách giữa các mức giảm xuống làm. Do đó nhiễu tác động lên chúng làm càng khó phân biệt các mức hơn và do vậy cho lỗi trong quá trình hoạt động tăng. 2.1.2 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 khó khăn cho việc xác định chính xác tín hiệu ở đầu thu. Mạch vòng dây đồng có một số nguồn tạp âm sau: ỉ Tạp âm trắng(nhiễu nhiệt độ):Tạp âm nhiệt gây ra do chuyển động của các electron trong đường dây có thể coi như tạp âm trắng có phân bố Gausian được gọi là tạp âm trắng Gausian cộng 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. Nhiễu này là nhiễu không thể tránh được và được tính như sau: No=kT No : Độ nhạy nguồn nhiễu k : Hằng số boltzman (k=1,38*10-23 J/K) T : Nhiệt độ Kenvin Nhiễu này cũng không phụ thuộc vào tần số do đó nó được tính bằng Watt trong toàn băng thông B N=kTB hay được tính bằng decibel-watt N = 10logk + 10logT+10logB = -228,6dBW + 10logT + 10logB ỉ 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. ỉ Nhiễu tần số vô tuyến : Các đường dây xoắn đôi cân bằng ban đầu 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 560á1600 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. ỉ 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 ms tới vài ms. Truyền dẫn số liệu cũng bị suy yếu mạnh do các cầu nối rẽ (bridge tap) trên đường dây. 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 (hình 2.7). 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. Nhiễu này thực tế là do sự không kết hợp trở kháng trên đường truyền. 2.1.3 Một số đặc điểm mạng thoại PSTN ỉ Truyền dẫn tương tự : Mặc dù sự phát triển của ISDN đang diễn ra mạnh, mạng truy nhập PSTN vẫn chiếm ưu thế dựa trên truyền dẫn tương tự với tất cả những vấn đề cố hữu của nó về việc dò và phát lại tín hiệu một cách chính xác. ỉ Băng thông hẹp : Mạng truy nhập PSTN được thiết kế để truyền dẫn những kênh thoại tương tự trong phạm vi dải tần hẹp 4kHz, vì vậy tại tổng đài có các bộ lọc để giảm ảnh hưởng của đường truyền và các tần số cao trên 4kHz do đó làm giới hạn băng tần có thể để mang dữ liệu. ỉ Những cầu nối : Đường điện thoại thường có những cầu nối (bridged taps) cái giúp cho các nhà cung cấp sự năng động hơn trong việc cung cấp dịch vụ cho nhiều người . Bidged taps ban đầu được thiết kế dùng cho duy nhất mạng thoại không phải cho mạng truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao, nó cung cấp một dịch vụ thoại truyền thống POTS năng động nhưng lại có ảnh hưởng tiêu cực trong việc truyền dữ liệu. ỉ Những cuộn cảm (load coils): Những vòng thuê bao dài thường có những cuộn tải trên nó để làm phẳng đáp ứng tần số của băng tần thoại. Nhưng không may nó hoạt động như những bộ lọc thông thấp vì vậy nó ngăn cản việc sử dụng các tần số cao hơn để truyền dẫn dữ liệu. Vì vậy nó không phù hợp với công nghệ DSL ỉ Điều kiện vòng thuê bao : Những vòng thuê bao thường không cùng một loại . Ví dụ ở Mỹ, ở 10 Kft đầu tiên kể từ CO tới thuê bao thường là loại 26 American Wire Gause (AWG) và theo sau đó là loại nặng hơn (như 24 AWG) để giử cho điện trở vòng thuê bao thấp hơn 1.300W(1,3kW). Giống như trong trường hợp cầu nối sẽ xuất hiện tín hiệu phản xạ do sự không kết hợp trở kháng và điều này cũng xãy ra thậm chí đối với một vòng thuê bao có nhiều đoạn dây cùng loại ghép với nhau. Ngoài ra ảnh hưởng của điều k._.iện ngoại cảnh dẫn đến sự oxit hoá vòng thuê bao làm cho trong thực tế việc giữ cho điện trở vòng dây đồng thấp hơn 1,3kW là rất khó. ỉ Các bộ chuyển đổi số sang tương tự : Tín hiệu thoại của con người bản chất là tín hiệu tương tự, trong khi đó tín hiệu gửi đi từ máy tính là tín hiệu số, do đó để truyền được trên mạng PSTN thì nó cần phải được chuyển đổi từ số sang tương tự và ngược lại. 2.2 Các kỹ thuật tiên tiến của công nghệ xDSL 2.2.1 Các kỹ thuật điều chế đối với cáp xoắn trong dải tần MHz Có ba phương pháp điều chế thường được sử dụng trong xDSL là phương pháp điều chế biên độ cầu phương QAM, phương pháp điều chế biên độ và pha không sóng mang CAP và phương pháp điều chế đa tần rời rạc DMT a.Phương pháp điều chế biên độ cầu phương QAM QAM là một phương pháp điều chế tín hiệu nhiều mức, kết hợp sự thay đổi pha và biên độ sóng mang. Chùm tín hiệu của M-QAM gồm một mạng các điểm bản tin hình chữ nhật như hình 2.9 cho trường hợp M=16 (16-QAM). Dạng tổng quát của QAM-M trạng thái được xác định bằng tín hiệu phát : (2.6) trong đó : xác định một điểm 4 bit đầu vào Định nghiã một dạng sóng Gửi qua một kênh và được nhận Tái tạo một điểm Tìm điểm gần nhất 4 bit đầu ra Bộ điều chế Bộ giải điều chế y-sine magnitude y-sine magnitude x-cosine magnitude x-cosine magnitude Hình 2.8. Sơ đồ quá trình điều chế của hệ thống 16 QAM T là thời gian của một ký hiệu Eo là năng lượng của tín hiệu có biên độ thấp nhất xi, yi là cặp số nguyên độc lập được chọn tuỳ theo vị trí của điểm bản tin. Tín hiệu si(t) gồm hai thành phần sóng mang có pha vuông góc được điều chế bởi một tập hợp tín hiệu rời rạc nên được gọi là “điều chế biên độ vuông góc”, si(t) có thể phân tích thành cặp hai hàm cơ sở : (2.7) thành phần tín hiệu lệch pha 90 0 và : (2.8) thành phần tín hiệu đồng pha. Sơ đồ khối của bộ điều chế M-QAM như hình 2.10. Bộ biến đổi nối tiếp/song song nhận luồng nhị phân 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=log2M) 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. Bộ giải điều chế có sơ đồ khối như hình 2.11. 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 nhị phân được tách ra ở trên sẽ được kết hợp với nhau ở bộ biến đổi song song/ nối tiếp để khôi phục lại chuỗi bit ban đầu. Cơ sở toán học của QAM: Cosine wave generator Sine wave generator Intergrate Intergrate x.Est y.Est Find Closest Point Received Wave A B C D E Hình 2.12 Quá trình xử lý điều chế Nhờ sử dụng tính chất trực giao của hàm cosine và hàm sine Trong đó t : Chu kỳ của tín hiệu sóng sine và cosine Tín hiệu tại A : VA(t)=Xicos(wt)+Yisin(wt) Tín hiệu tại B: VB(t)=Xicos2(wt)+Yisin(wt) Tín hiệu tại C: VC(t)=Xicos(wt)+Yisin2(wt) Tín hiệu tại D: VD(t)= = = = Tín hiệu thu được tại E: VE(t)= = = = Chú ý rằng do tính trực giao của hàm cosine và hàm sine Các giá trị này ở dầu ra của bộ giải điều chế sau đó được đưa qua bộ so sánh ngưỡng để chọn được điểm tin trên chùm bản tin QAM. Sự phân tích này giả sử xung băng cơ bản trong bộ điều chế được sử dụng để định dạng cho các ký hiệu trước khi điều chế bằng sóng sine và cosine có biên độ không đổi trong suốt chu kỳ của ký hiệu. Nói chung, một bộ lọc định dạng có thể được sử dụng để định dạng xung trước khi điều chế nhằm giảm độ rộng băng tần truyền dẫn bằng cách loại bỏ các thành phần tần số cao, nếu đáp ứng xung của bộ lọc này là p(t) thì tín hiệu truyền dẫn cho ký hiệu i sẽ có dạng : VA(t)=Xip(t-it)cos(wt)+Yip(t-it)sin(wt). b. Phương pháp điều chế pha và biên độ không sử dụng sóng mang CAP: Các bít đầu vào Sắp xếp vào điểm (X,Y) Xung giá trị Xi Xung giá trị Xi h(t) hÙ(t) Nhánh Q Nhánh I Sóng ra A B C D E Phương pháp CAP tương tự như QAM , sử dụng một chùm các điểm tin để mã hoá các bít ở bộ phát và giải mã ở bộ thu. Các giá trị x và y từ quá trình mã hoá được sử dụng để kích thích bộ lọc số. Hình 2.13.Sơ đồ khối bộ điều chế CAP Sự điều chế CAP được thực hiện với các bộ lọc số thay cho các bộ nhân đồng pha và vuông pha. Để so sánh với bộ điều chế QAM, chúng ta sẽ xem xét điện áp ở các điểm khác nhau trên sơ đồ. Giả sử bộ điều chế sử dụng cùng kích thước bộ mã hoá chùm tin. Tín hiệu tại các điểm chỉ ra có dạng: VA(t)=Xid(it) VB(t)=Yid(it) Chúng là các xung rời rạc dùng để kích thích bộ lọc số. Với đáp ứng xung như trên thì đầu ra của các bộ lọc sẽ là : VC(t) = Xid(it)*h(t) = = Xih(t-it) Tương tự tín hiệu tại điểm D có dạng VC(t) = Yih(t-it) Tín hiệu đầu ra có dạng : VE(t) = Xih(t-it) + Yih(t-it) Tín hiệu được tổng hợp lại đi qua bộ chuyển đổi A/D, qua bộ lọc thông thấp (LPF- Low pass filter) và tới đường truyền. Sơ đồ khối bộ giải điều chế CAP: Hình 2.14 Sơ đồ khối bộ giải điều chế CAP ở đầu thu tín hiệu nhận được qua bộ chuyển đổi A/D, bộ lọc và đến phần xử lý sau đó là 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 bị méo. CAP được thiết kế hoạt động trong băng tần (35 đến 191,4)kHz theo hướng lên và (240 đến 1491,2 )kHz. Băng tần này có nghĩa là tín hiệu không hoạt động ở tần số thấp hơn, tránh được ảnh hưởng của nhiễu. c. Phương pháp điều chế đa âm tần rời rạc DMT-Discrete Multi-Tone Modulation: DMT được xây dựng trên cơ sở của QAM, nhưng nó sử dụng nhiều bộ mã hoá chùm tin khác nhau. Tập hợp bit vào được phân kênh và đưa vào các bộ mã hoá chùm bản tin này. Phát sóng sine và cosine ở tần số f1 Phát sóng sine và cosine ở tần số f2 Phát sóng sine và cosine ở tần số fn Dòng bít vào Dòng bít vào Dòng bít vào Biên độ sóng Biên độ sóng Biên độ sóng Sóng đầu ra Đầu ra của các bộ mã hoá bản tin là các biên độ (dấu và độ lớn) của các sóng sine và cosine. Sóng sine và cosine dùng để điều chế các ký hiệu này có các tần số khác nhau. Do đó DMT là kỹ thuật điều chế đa sóng mang. Quá trình điều chế có thể biểu diễn như sau: ở bộ thu, tập hợp các sóng này được phân tách ra theo các tần số khác nhau và được giải mã giống như QAM. Hình 2.15. Quá trình điều chế của DMT Các tần số sóng mang này là một số nguyên lần của một tần số cơ bản. Để đảm bảo không có giao thoa giữa các kênh với nhau thì sóng sine và sóng cosine từ bất kỳ kênh nào cũng đều phải trực giao với sóng sine và sóng cosine của bất kỳ một kênh khác. (1) (2) (3) Trong đó : n,m là các số nguyên dương w là tần số góc cơ bản Ta nhận thấy biểu thức (2) luôn thoả mãn nghĩa là nó trực giao với ngay cả m=n. Còn biểu thức (1) và (3) thì luôn thoả mãn với m ạn. Tín hiệu trên một kênh có dạng: sn(t) = với 0Ê t Ê t 0 với t còn lại Trong đó n là số thứ tự của bộ mã hoá chùm bản tin. Nếu s(t) được lấy mẫu ở tần số 2Nf ta có : sk(t) = = với 0Ê k Ê 2N với N là số kênh lớn nhất Chuyển đổi Fourier rời rạc của sk(t) với 2N điểm có dạng: Sm = N(Xn-jYn) với m=n = N(Xn+jYn) với m=2N-n 0 với m còn lại Phương trình trên minh hoạ tính trực giao của hàm cosine và hàm sine ở những tần số khác nhau cũng như giữa hàm cosine và hàm sine cùng tần số. Sơ đồ khối một hệ thống truyền dẫn DMT được đưa ra ở hình 2.17. 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 tốc độ cao ban đầu. So sánh các phương pháp điều chế và ứng dụng: Ưu điểm của CAP so với QAM ở chổ nó thực hiện điều chế số sẽ tốt hơn điều chế trong miền tương tự , hơn nữa do không gửi sóng mang nên nó trở nên tiết kiệm hơn. Tuy nhiên giá phải trả cho việc không gửi sóng mang là với QAM , chùm bản tin hình sao là cố định , trong khi đó với CAP chùm bản tin hình sao là tự do xoay vì không có sóng mang để giử cho nó một giá trị cố định. Để khắc phục điều này, trong bộ thu phải có chức năng dò xoay để dò chùm bản tin hình sao. Trái ngược với DMT, CAP sử dụng toàn bộ băng tần có thể (trừ băng thoại), vì vậy không có những kênh con trong CAP. Đối với DMT, do có nhiều ưu điểm về khả năng điều chỉnh tốc độ để tương thích với nhiều loại tốc độ và điều kiện đường truyền khác nhau nên hiện nay nó là phương pháp điều chế được sử dụng phổ biến nhất trong các công nghệ DSL hiện nay. 2.2.2 Các phương thức truyền dẫn song công Hai phương thức truyền dẫn song công được sử dụng phổ biến trong xDSL là song công phân chia theo tần số FDM và khử tiếng vọng EC. Trong FDM, dải tần số sử dụng được chia làm 3 phần riêng biệt cho tín hiệu thoại, đường truyền lên và đường truyền xuống được phân cách bằng dải tần bảo vệ (guard band). Phương pháp này đòi hỏi dành riêng 7 kênh đầu tiên trong cả hai hướng nhằm sử dụng làm dải tần bảo vệ. Việc này được thực hiện bởi việc đặt đầu ra của các bộ mã hoá Zi=0 và sử dụng các bộ lọc ở điểm đầu của bộ phát để lọc bỏ những tần số này. Mặt khác nó đòi hỏi bộ phát hướng xuống không sử dụng các kênh 8 đến 32 vì các kênh này đã được dành cho bộ phát hướng lên. Phương pháp FDM có ưu điểm là hạn chế được NEXT do hệ thống không thu cùng một dải tần với dải tần phát của hệ thống kề nó tuy nhiên nó yêu cầu một dải tần lớn. Phương thức khử tiếng vọng EC sử dụng một kênh duy nhất cho cả phát và thu nên cần một bộ khử tiếng vọng tại phía thu. Kỹ thuật này cho phép hai modem sử dụng toàn bộ băng thông có sẵn trên cả hai hướng do đó nó làm tăng tốc độ truyền dẫn đáng kể. Cấu trúc hệ thống sử dụng phương pháp khử tiếng vọng để tách riêng tín hiệu lên và xuống được chỉ ra ở hình 2.17. Khi tín hiệu truyền qua mạch sai động (hybrid), một phần tín hiệu vòng lại đầu thu do mạch hybrid không hoàn hảo. Bộ lọc số đáp ứng ADF được sử dụng có chức năng tạo ra một bản sao của tín hiệu vọng và tiếng vọng bị triệt hoàn toàn bằng cách trừ bản sao này với tín hiệu vọng thực tế. Nhược điểm của phương pháp này là bị ảnh hưởng của NEXT do chồng lấn giữa băng tần lên và xuống và cấu trúc phức tạp của bộ lọc ADF. Ngoài ra còn có phương thức truyền song công phân chia theo thời gian TDD hay còn gọi là kỹ thuật truyền dẫn ping-pong được sử dụng trong VDSL. Tín hiệu hướng lên và xuống được thu, phát luân phiên không chồng lấn trên đường truyền nên mạch thực hiện tương đối đơn giản. Kỹ thuật này yêu cầu phải đồng bộ tín hiệu giữa các đường dây TDD trong cùng một cáp nghĩa là tín hiệu truyền trên cáp được thu, phát trong cùng chu kỳ nên tránh được NEXT. 2.2.3 Phát hiện và sửa lỗi 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 xDSL là mã hoá khối chu kỳ Reed-Solomom và mã chập Trelliss-coded modulation . Mã Reed-Solomon tạo ra những từ mã được làm từ một số lượng nhất định các byte dữ liệu và một số lượng các byte kiểm tra. Khi hoạt động trong galois field GF(256) tổng số byte trong một từ mã phải nhỏ hơn 255 bytes. Sử dụng những từ mã khác nhau có thể làm biến đổi số lượng các byte dữ liệu và các byte kiểm tra trong một từ mã . Trong một hệ thống xDSL tiêu biểu, một từ mã là 240 byte được tạo ra từ 224 bytes dữ liệu và 16 bytes kiểm tra và nó só thể sửa được 6 byte lỗi. Mã chập (mã mắt cáo): Các bit kiểm tra được phân phối vào luồng dữ liệu trong quá trình mã hoá dữ liệu. Các bit dữ liệu được dịch vào trong bộ mă hoá theo chiều từ trái sang phải, mỗi bit dữ liệu đã dịch vào trong bộ mã tạo ra 2 bit dữ liệu đầu ra thông qua một phép cộng module 2, hai đầu ra này được định nghĩa trước bởi hai đa thức sinh. Bộ mã hoá đơn giản này được gọi là bộ mã hoá tốc độ 1/2 với độ dài không đổi là 2.(Hình 2.19) Hai vị trí đầu tiên là trạng thái của bộ mã hoá, giả sử rằng ban đầu tất cả trạng thái của bộ mã hoá là 0. Khi tín hiệu vào là 1100010100 thì đầu ra sẽ như sau: in out 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 x x2 1 x2 Dòng bit đầu vào Dòng bit ra Dòng bit ra 0 0 0 1100010100 Hình 2.19. Sơ đồ bộ mã hoá Sơ đồ chuyển đổi trạng thái : 00 10 11 01 1/11 1/01 0/00 0/01 0/11 1/00 0/10 1/10 Hình 2.20 Sơ đồ chuyển đổi các trạng thái Trong sơ đồ trên : Giá trị trong ô là giá trị tương ứng của T0 và T1, trạng thái cả T0 và đầu ra tương ứng Y0 và Y1 được biểu thị trên đường mũi tên (ví dụ 1/11). Sử dụng sơ đồ chuyển trạng thái ta vẽ được sơ đồ lưới như hình 2.21. Trên cơ sở đó người ta thực hiện quá trình giải mã theo các bít nhận được. Trong trường hợp có một bít nhận được không đúng thì tại mỗi nút (ứng với 1 trong 4 trạng thái) sẽ không có một đường nào được lựa chọn. Thuật toán viterbi được sử dụng để lựa chọn đường giống nhất khi có lỗi đồng thời loại bỏ các đường khác bằng cách so sánh khoảng cách mã Hamming, nếu đường nào có khoảng cách Hamming ngắn nhất sẽ được lựa chọn, các đường còn lại sẽ bị loại bỏ. Khoảng cách Hamming được tính bằng số bit khác nhau giữa hai cặp bit phát và thu. Đầu ra 0: 00 00 00 00 00 00 00 11 11 11 11 11 11 11 10 10 10 10 10 10 01 01 01 01 01 01 11 11 11 11 11 10 10 10 10 10 00 00 00 00 00 T0T1 00 10 01 11 Đầu ra 1: 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Hình 2.21. Quá trình giải mã 2.2.4 Kỹ thuật ghép xen Tuy là FEC có nhiều tác dụng trong sửa lỗi nhưng chúng ta không thể sửa được các lỗi xảy ra quá nhiều và liền nhau vì vậy mà đưa ra đan xen để trộn lẫn thứ tự của các từ mã. Đan xen được thực hiện ở bộ phát và giải đan xen được thực hiện ở bộ thu. Có hai kiểu đan xen đó là đan xen khối và đan xen xoắn. Phổ biến đối với DSL là đan xen xoắn. Đan xen khối các bit số liệu được viết vào theo hàng và được đọc ra theo cột và thường thì một hàng chứa một từ mã FEC. Bên thu lại làm ngược lại là viết theo cột, đọc ra theo hàng. Ví dụ của đan xen khối như hình vẽ 2.22. Viết vào (từ FEC) N = 7 đọc ra (gửi tới kênh) D = 3 Thứ tự trên kênh 1,8, 15, 2,9 16... 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Hình 2.22: Nguyên lý thực hiện đan xen Nhờ đan xen mà lỗi được phân đều ra trong khoảng thời gian truyền và điều này giúp cho FEC có hiệu quả hơn. Đan xen gây ra độ trễ trong truyền số liệu từ đầu cuối đến đầu cuối đồng thời nó yêu cầu bộ nhớ là ND với độ trễ khoảng 2DN bit với N là kích thước từ mã và D là độ sâu đan xen. Đan xen xoắn có hiệu quả hơn so với đan xen khối trong các yêu cầu về bộ nhớ và giảm độ trễ truyền dẫn, nó không liên quan đến cách sử dụng của FEC. Nó có thể Đọc ra Viết vào ã : từ các từ mã trước hoạt động với cả FEC khối và xoắn. Một bộ đan xen xoắn với kích thước từ mã N = 7 và độ sâu D = 3 như hình vẽ 2.23. B11 B12 B13 B14 B15 B16 B17 B41 B42 B43 ... ã B11 B12 B13 B14 B15 B16 B17 B41 B42 ... ã ã B11 B12 B13 B14 B15 B16 B17 B41 ... Hình 2.23: Nguyên lý đan xen xoắn Trong thí dụ này, con số ghi phía trên của B tương ứng với số thứ tự từ mã, con số ghi bên dưới tương ứng số thứ tự của bit trong từ mã đó. Các từ được viết vào trong bộ đan xen theo hàng và được đọc ra theo cột. Sự khác nhau giữa đan xen xoắn và đan xen khối là ở chỗ với đan xen xoắn các từ mã không được bắt đầu trong cùng một cột như chúng làm trong bộ đan xen khối, thêm vào đó các hàng không có điểm cuối. Chiều dài và chiều sâu của bộ đan xen (chính là kích thước của bộ nhớ) quyết định từ mã tiếp theo nên được viết vào trong hàng tiếp theo hay trong hàng đầu tiên ngay sau từ mã đã được viết ở đó. Viết vào Đọc ra ã : từ các từ mã trước B11 B12 B13 B14 B15 B16 B17 B41 B42 B43 ... ã B11 B12 B13 B14 B15 B16 B17 B41 B42 ... ã ã B11 B12 B13 B14 B15 B16 B17 B41 ... Hình 2.24: Nguyên lý giải đan xen xoắn Bộ giải đan xen chỉ phải đọc 1 từ mã từ mỗi hàng và sau đó chuyển tới hàng tiếp theo cho đến khi hàng cuối được đọc ra. Sau khi đọc hàng cuối cùng, bộ giải đan xen quay trở lại hàng đầu tiên và đọc từ vị trí chưa đọc tiếp theo. Đan xen xoắn có thể phân phát một từ mã có độ dài N trên khoảng thời gian là ND, tạo ra trễ truyền là ND bit. Trên thực tế, người ta đan xen ở cấp độ byte hay symbol. Như mã hoá Reed - Solomon thực hiện trong GF (256) là ở mức độ byte. Nếu FEC thực hiện ở mức byte hay symbol thì đan xen cũng thực hiện ở mức Byte hay Symbol. Lúc đó độ trễ cũng được tính theo đơn vị tương ứng. 2.2.5 Ngẫu nhiên hoá Hầu hết DSL gồm 1 bộ ngẫu nhiên hoá trong bộ phát và giải ngẫu nhiên trong bộ thu. Nó có tác dụng giảm xác xuất các chuỗi bit 0 hay chuỗi bit 1 liên tiếp được chuyển qua bộ điều chế. Nó có ích cho các mạch vòng khoá pha để khôi phục định thời và cân bằng thích ứng. Chú ý ngẫu nhiên hoá không được dùng cho mật mã hoá số liệu vì nó quá đơn giản. Một bộ ngẫu nhiên hoá và giải ngẫu nhiên hoá được cho như hình vẽ 2.24 Cả bộ ngẫu nhiên hoá và giải ngẫu nhiên được đặc trưng bởi đa thức sinh g(x)= 1+x5 +x23 Đây là trường hợp ngẫu nhiên hoá tự đồng bộ nghĩa là bộ giải ngẫu nhiên có thể bắt đầu trong một trạng thái tuỳ ý(các giá trị khởi tạo nằm trong bộ ngẫu nhiên hoá) sau khoảng thời gian hạn chế, cho ra số liệu được giải mã chính xác. z-1 z-1 z-1 z-1 z-1 Đầu vào (1) (2) (5) (23) Đầu ra bộ phát Bộ trộn bộ phát z-1 z-1 z-1 z-1 z-1 Đầu vào (1) (2) (5) (23) Đầu ra bộ thu Bộ giải trộn từ kênh Hình 2.25: Bộ trộn và giải trộn Trong đó: z-1 là khối làm trể 1 bit, các bộ cộng là cộng module2 Khi có một lỗi xẩy ra ở đầu vào thì sẽ tạo ra 3 lỗi ở đầu ra của bộ giải trộn, do đó nhược điểm khi sử dụng bộ trộn và giải trộn là làm tăng bit lỗi trên kênh. Chương 3: Kiến trúc ứng dụng Công nghệ xDSL 3.1. Kiến trúc mạng Hiện nay, một yêu cầu quan trọng được đặt ra khi sử dụng các công nghệ mới là phải tận dụng và phối hợp tốt với các công nghệ và thiết bị sẵn có của mạng viễn thông đang tồn tại, đồng thời thích hợp cho nhiều loại hình dịch vụ phong phú như thoại, hình ảnh, dữ liệu. Để giải quyết các khó khăn này khi áp dụng công nghệ mới DSL cho mạch vòng thuê bao, người ta đã xây dựng được một kiến trúc tổng quan truy nhập DSL giữa người sử dụng và nhà cung cấp dịch vụ, kiến trúc này thích hợp cho các loại hình dịch vụ và công nghệ như POTS, ISDN, frame relay, ATM. 3.1.1 Các thành phần trong kiến trúc mạng DSL Mô hình mạng DSL này gồm 3 phần: Thiết bị tại phía người sử dụng, nhà cung cấp việc truy nhập mạng và nhà cung cấp dịch vụ mạng. DSL Router/ modem DSL line card DSL line card DSL line card Mạng nhà cung cấp dịch vụ Giao diện truy nhập xa Mạng truy nhập DSLAM Mạng nhà cung cấp dịch vụ Mạng nhà cung cấp dịch vụ Giao diện truy nhập xa Giao diện truy nhập xa DSL Router/ modem DSL Router/ modem Mạng nhà cung cấp dịch vụ Mạng truy nhập Thiết bị khách hàng Giao diện nhà cung cấp dịch vụ Giao diện DSL Hình 3.1: Tổng quan kiến trúc mạng DSL. ỉ Nhà cung cấp dịch vụ mạng - NSP (Network Service Provider): Vai trò của NSP là cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu của khách hàng như điện thoại, trang Web, video theo yêu cầu... Nhà cung cấp dịch vụ có thể là: Tổng đài trung tâm thực hiện dịch vụ thoại hoặc ISP - nhà cung cấp dịch vụ Internet - hỗ trợ cho các máy chủ và các ứng dụng mạng mà người sử dụng yêu cầu... ỉ Nhà cung cấp mạng truy nhập - NAP (Network Access Provider): Vai trò của NAP là cung cấp các dịch vụ DSL tới người sử dụng và kết nối lưu lượng người sử dụng với các nhà cung cấp dịch vụ mạng. Trong kiến trúc mạng này, vai trò của nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng giống như trong các mạng truyền thống, nhưng với NAP dịch vụ DSL phải phù hợp với môi trường mà nhà cung cấp dịch vụ đưa ra, ví dụ phải ứng dụng được với các phương pháp truy nhập khác nhau như modem quay số hoặc các đường dây thuê bao riêng (leased-line), truy nhập ISDN BRI, PRI, frame relay, hoặc các phương thức chuyển mạch gói, chuyển mạch kênh, chuyển mạch ATM... Để thực hiện điều này, tại phía nhà cung cấp NAP, các đường dây từ các thuê bao được nối vào các DSL line card tập trung trong thiết bị DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer)- Bộ dồn kênh truy cập đường dây thuê bao số. Đường dây nối từ NAP đến các thuê bao thông thường là đôi dây đồng xoắn, tuy nhiên DSL còn hỗ trợ cho cả đường T1/E1. Trong nhiều trường hợp nhà cung cấp dịch vụ mạng NSP có thể đồng thời thực hiện việc cấp các kết nối tới người sử dụng như NAP mà không phải dựa trên mạng truy nhập của nhà cung cấp khác. ỉ Thiết bị người sử dụng: Công nghệ DSL hỗ trợ việc truyền dẫn tốc độ cao cho hầu hết các dịch vụ người dùng, do đó các thiết bị tại thuê bao sẽ rất đa dạng. Thiết bị này có thể là điện thoại, máy tính cá nhân, mạng LAN công sở hoặc TV... tuỳ thuộc vào môi trường khách hàng và các ứng dụng cần hỗ trợ thông qua giao diện DSL. Tương ứng với DSLAM tại phía nhà cung cấp, đường dây phía người sử dụng được kết nối với DSL modem/ router trước khi đưa vào các thiết bị của người dùng. Để tương thích với nhiều loại thiết bị như đã nói trên, các DSL modem/router có các cấu hình phù hợp. Một vài cấu hình thường thấy là: - Bộ phân tách splitter trong DSLmodem cấp khe cắm RJ11 để nối với điện thoại hỗ trợ việc cung cấp dịch vụ POTS. - Người sử dụng cần truy nhập Internet hoặc xem video bằng máy tính, DSL modem ngoài việc cấp khe cắm RJ-45 nối với card mạng trong máy tính hoặc có thể được tích hợp thành card modem cắm trong máy. - DSL có thể hỗ trợ cho các mạng LAN truy nhập mạng WAN nhờ sử dụng giao thức IP. Trong trường hợp này DSL modem nằm trong một bộ định tuyến, cung cấp giao diện 10base-T, giao diện V35 hoặc giao diện T1/E1... cho mạng LAN. Cấu hình này áp dụng cho các doanh nghiệp nhỏ hoặc các văn phòng chi nhánh của các công ty lớn. 3.1.2 Các thiết bị DSL sử dụng trong mạng a. Bộ dồn kênh truy nhập đường thuê bao số - DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer): DSLAM là thiết bị đầu cuối DSL được đặt tại địa điểm của nhà cung cấp dịch vụ mạng. DSLAM tập trung luồng dữ liệu từ các mạch vòng DSL và tổ hợp lại thành tốc độ cao hơn như tốc độ T1, E1 hoặc tốc độ ATM của OC-3 (155 Mbps)... rồi đưa tới Internet hay mạng dữ liệu. DSLAM giúp cho việc ghép lưu lượng của các ứng dụng gói, tế bào hoặc chuyển mạch kênh một cách hiệu quả. Ngoài ra thiết bị này còn cho phép nhà cung cấp thực hiện chức năng quản trị trên mạng DSL như đưa dịch vụ đến các các khách hàng mới, giải phóng kết nối khi các khách hàng ngừng dịch vụ, kiểm tra và sửa lỗi... Trong một số trường hợp, DSLAM có khả năng mở các gói dữ liệu để xử lý, ví dụ như cung cấp việc chuyển địa chỉ IP động sử dụng giao thức DHCP (Dynamic Host Configurative Protocol) nhằm đưa các gói dữ liệu tới đúng đích...Các DSLAM có thể không cần phải đặt ngay ở vị trí của trung tâm mà có thể đặt ở đầu cuối từ xa nhằm mở rộng vùng phục vụ của nhà cung cấp cho những người sử dụng ở xa. Thông thường mỗi loại hình dịch vụ hoặc loại hình công nghệ xDSL có một loại DSLAM riêng thích hợp với nó. Nhưng hiện nay, một DSLAM có thể được tích hợp đa dịch vụ nhằm phối hợp với các phần tử CPE giúp cho việc thực hiện hiệu quả việc truy nhập Internet tốc độ cao cũng như các ứng dụng thoại và video. DSLAM đa dịch vụ cho phép thực hiện chuyển mạch ATM đầy đủ, quản lý lưu lượng, đảm bảo chất lượng (QoS) cho các dịch vụ: analog, ISDN đồng thời còn hỗ trợ cho các loại hình xDSL: IDSL, SDSL, RADSL- CAP, RADSL-DMT trên cùng một thiết bị. Ngoài ra, thiết bị này có thể được cấu hình để cung cấp thêm các chức năng định tuyến và bảo mật, thực hiện tối ưu hoá dải thông của cơ sở hạ tầng đã tồn tại cũng như phân phối các dịch vụ tích hợp tốc độ cao qua các phương tiện truy nhập vật lý. Bảng 3.1: Các đặc điểm nổi bật của DSLAM đa dịch vụ Đặc tính Tác dụng Đa dịch vụ Hỗ trợ cho hầu hết các loại hình dịch vụ và công nghệ xDSL, đảm bảo QoS Thực hiện mã hoá DSL Cung cấp một số mã DSL (CAP, DMT, 2B1Q) và giao thức đường dây Kiến trúc linh hoạt Có khả năng kết hợp các ưu điểm của ATM và IP để sử dụng cho nhiều mô hình dịch vụ, ứng dụng và mạng Khả năng quản lý Sử dụng các chuẩn tương thích với nhiều hệ thống quản lý mạng (NMS) và quản lý mạng đầu cuối- đầu cuối đáng tin cậy. b. DSL modem/router: Đây là thiết bị đầu cuối DSL đặt tại phía thuê bao để kết nối người dùng với đường truyền DSL. DSL modem/router làm nhiệm vụ nén và mã hoá/giải mã đường truyền, ngoài ra còn có chức năng: hiệu chỉnh lỗi, đo lường hiệu năng (giám sát thực hiện), định tuyến. Khả năng định tuyến cho phép nhiều máy tính cá nhân cùng dùng chung một modem DSL và do đó chung đường truyền DSL. Điểm cuối DSL CPE có thể là nhiều loại cấu hình khác nhau tuỳ thuộc vào thiết bị người sử dụng như: máy tính, mạng LAN, thiết bị FRAD.... Để tương thích với các loại thiết bị và dịch vụ đó, ngoài các chức năng cơ bản, DSL modem còn cung cấp các chức năng như là: cầu nối, định tuyến, ghép kênh TDM, ghép kênh ATM. Các DSL modem/router được lắp đặt thêm vào các đầu cuối của hệ thống cáp đồng và các thiết bị đã có sẵn của khách hàng do đó chúng được thiết kế sao cho đơn giản để người sử dụng có thể tự cài đặt hoặc có đặc tính plug- and- play. c. POTS splitter: Công nghệ DSL dùng phổ tần lớn để truyền tín uptream và downstream nhưng vẫn giữ lại phổ tần từ 0 đến 4 KHz để truyền tín hiệu thoại. Việc sử dụng thiết bị POTS splitter cho phép người sử dụng có thể sử dụng đồng thời dịch vụ điện thoại và các dịch vụ tốc độ cao khác như: video theo yêu cầu, truy nhập Internet tốc độ cao... Để thực hiện điều này, hai khối POTS splitter được đặt tại cả vị trí CO và thuê bao. Splitter có thể nằm trong ngay trong các khối DSLAM (phía nhà cung cấp) và DSL modem/router (phía người sử dụng), hoặc có thể tách rời thành khối riêng. 3.2 Các dịch vụ ứng dụng công nghệ DSL Kiến trúc mạng tổng quát đã đưa ra trong phần 3.1 cho phép tương thích với nhiều loại hình ứng dụng và công nghệ đang tồn tại hiện nay như: các ứng dụng truyền thoại, truyền số liệu, truyền hình ảnh, âm thanh; các công nghệ chuyển mạch ISDN, X25, Frame Relay, ATM... Tuy nhiên, mỗi loại ứng dụng và công nghệ cụ thể lại phù hợp với một loại công nghệ DSL và các thiết bị mạng truy nhập nhất định. Để thấy rõ sự khác biệt giữa các loại hình và thuận lợi cho việc áp dụng chúng, kiến trúc chi tiết của một số dịch vụ cơ bản dựa trên công nghệ DSL sẽ được phân tích cụ thể: Dịch vụ Nx64 over DSL Dịch vụ Frame Relay over DSL Dịch vụ TCP/IP over DSL Dịch vụ ATM over DSL. 3.2.1 Dịch vụ Nx64 over DSL Tốc độ dữ liệu trên các đường trung kế và các đường backbone cần lớn hơn rất nhiều lần tốc độ cơ bản của kênh thoại số là 64 Kbps. Kỹ thuật ghép kênh TDM được sử dụng để đạt được các tốc độ cao Nx64, ví dụ: ghép 24 kênh cơ bản có thể đạt tốc độ T1 (1,544Mbps), ghép 30 kênh cơ bản được kênh E1 (2,048Mbps)... tương tự ta có thể có các tốc độ 8 Mbps, 44Mbps... Các đường truyền T1/E1 hay được sử dụng nhất cho các đường trung kế tốc độ vừa phải. Hạn chế của các đường truyền này là giá thành lắp đặt và bảo dưỡng cao, đặc biệt là khi truyền băng thông rộng thì suy hao lớn dẫn đến khoảng cách truyền dẫn bị giới hạn và phải dùng các bộ lặp. Mạng nhà cung cấp dịch vụ Gateway/Edge Device Cross Connect Transport Node MDF Mạng nhà cung cấp dịch vụ Gateway/Edge Device Mạng nhà cung cấp dịch vụ Gateway/Edge Device Public switch DSL Multiplexer with DM Mux Telephone Fax Router PBX Mạng truy nhập Người sử dụng ILEC Mạng cung cấp dịch vụ HDSL link (dịch vụ nx64) TDM TDM HDSL Modem Application IP/Voice DSL TDM SONET TDM WDM TDM SONET TDM SONET TDM DSL TDM WDM TDM WDM TDM DSL khắc phục các nhược điểm này khi truyền các luồng T1/E1 hoặc T3/E3 với khoảng cách xa hơn mà không cần các bộ lặp trung gian. Kiến trúc của hệ thống Nx64 sử dụng công nghệ DSL như sau: Hình 3.2: Kiến trúc hệ thống Nx64 over DSL Trong các loại hình công nghệ xDSL thì HDSL, HDSL 2 và SDSL đặc biệt thích hợp cho các dịch vụ Nx64. 3.2.2 Dịch vụ Frame Relay over DSL Chuyển tiếp khung được coi như là một dịch vụ chuyển mạch gói mở rộng với những ưu điểm hơn hẳn so với chuyển mạch gói truyền thống, đó là tăng tốc độ và băng thông truyền dẫn, giảm chi phí và giảm nguy cơ tắc nghẽn. Có thể coi Frame Relay như một công nghệ chuyển tiếp giữa công nghệ chuyển mạch gói X25 và công nghệ ATM. Application IP Physical LAPD DSL LAPD WDM ATM SONET ATM SONET ATM DSL LAPD WDM ATM WDM ATM AAL5 AAL5 Kiến trúc của dịch vụ Frame Relay dùng công nghệ DSL như sau: Hình 3.3: Kiến trúc Frame Relay over DSL Các ưu điểm của chuyển tiếp khung là: Giảm thời gian trễ và tăng dải thông: Người sử dụng có thể yêu cầu một dải thông cho kết nối của mình (bandwidth on demand). Dải thông chia sẽ giữa nhiều người sử dụng. Giảm đáng kể chi phí cho kết nối và duy trì bảo dưỡng Nhờ các ưu điểm của mình, Frame Relay phù hợp cho các mạng riêng của các doanh nghiệp, các trường đại học, các công ty lớn, đặc biệt khi cần truy nhập từ các mạng này vào Internet hoặc khi mở rộng kết nối WAN với chi phí thấp. Frame Relay còn là giải pháp đáng chú ý cho việc thay thế những kết nối leased- line mà các mạng riêng vẫn sử dụng hiện nay. Các kết nối leased- line nối trực tiếp người dùng tới các ISP toàn bộ thời gian (always on) nên chi phí cao trong khi dải thông được cung cấp thường nhỏ, khó đáp ứng yêu cầu của cả một mạng lớn. Với các đặc điểm tốc độ của mình, Frame Relay phù hợp với công nghệ HDSL, HDSL2 hoặc SDSL. 3.2.3 Dịch vụ ATM over DSL a. Công nghệ ATM: Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng tăng nhanh và đa dạng hoá của xã hội đòi hỏi phải cấp bách bổ sung các dịch vụ ._.âng cấp với hệ thống báo hiệu số 7 và dịch vụ ISDN, 100% các tổng đài cấp huyện và 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. 5.1.1 Cấu trúc mạng viễn thông Việt Nam Theo phân cấp của ban viễn thông để thuận tiện cho việc quản lý và điều hành, cấu trúc mạng viễn thông Việt Nam hiện tại được chia thành 3 cấp: ỉ Cấp quốc tế: Bao gồm các trạm vệ tinh mặt đất và các tổng đài Gateway do VTI quản lý, vận hành và khai thác. ỉ Cấp quốc gia: Bao gồm các tuyến truyền dẫn đường trục, các tổng đài Transit quốc gia do VTN quản lý, vận hành và khai thác. ỉ Cấp nội tỉnh: Bao gồm các tuyến truyền dẫn nội tỉnh, các tổng đài HOST,các tổng đài vệ tinh và các tổng đài Tandem nội tỉnh do các bưu điện tỉnh, thành phố quản lý, vận hành và khai thác. Gateway quốc tế Gateway quốc tế Transit Transit Tandem Tổng đài HOST Tổng đài HOST VTI VTN P&T Hình 5.1 Cấu trúc mạng viễn thông Việt Nam 5.1.2 Hiện trạng mạng truy nhập Việt Nam Hiện nay, do mạch vòng thuê bao chủ yếu được sử dụng để truyền dẫn tín hiệu tiếng nói (dịch vụ thoại) nên cáp xoắn được sử dụng phổ biến. Mặt khác trên mạng viễn thông Việt Nam, các tổng đài nội hạt đã được chuyển 100% sang các tổng đài số tự động nên điện trở cực đại từ MDF tới thuê bao khoảng 1000W. Trong trường hợp thuê bao ở xa tổng đài điện trở cực đại cho phép lên tới 1200W. ở các thuê bao là vùng nông thôn giá trị điện trở này thường đại đến giới hạn cho phép, trong khi đó ở các vùng đô thị của Việt Nam, do mật độ tập trung thuê bao khá cao nên trên 90% số mạch vòng thuê bao có độ dài nhỏ hơn 4km và điện trở mạch vòng trung bình chỉ vào khoảng 800W. Ví dụ ở Hà Nội, khu vực có các khu thương mại lớn và mật độ tập trung dân cư cao như khu công nghiệp chế xuất Gia Lâm, khu côngnghiệp Đông Anh, Yên Viên... khoảng cách từ tổng đài tới thuê bao khoảng trên dưới 2km. Các khu phố cổ có khoảng cách thuê bao khoảng 1 km còn các khu khác ở Hà Nội thường có khoảng cách trung bình 3km. ở Hải Phòng khoảng cách từ tổng đài tới thuê bao lớn nhất là khoảng 4km, 70% độ dài dây thuê bao từ tổng đài tới thuê bao trong khoảng 1000-2500m. Để có đánh giá cụ thể ta xem xét một ví dụ là thực trạng mạng truy nhập tại Hà Nội theo một số chỉ tiêu đánh giá việc ứng dụng công nghệ ADSL bao gồm: ỉ Độ dài trung bình của mạch vòng thuê bao ỉ Việc sử dụng các cuộn cảm bù không ỉ Việc sử dụng các cầu nối rẽ nhánh Độ dài trung bình của mạch vòng thuê bao tại Hà Nội: Trên địa bàn Thành phố Hà Nội hiện nay có khoảng - Trên 4000 km cáp các loại, với khoảng 560.000 km đôi cáp. - Tổng số thuê bao hiện nay khoảng 400.000 thuê bao. - Vậy chiều dài trung bình của mạch vòng thuê bao là 560.000/400.000= 1,4 km. Trong đó chiều dài trung bình thuê bao tại khu vực nội thành Hà Nội khoảng 1 km, tại ngoại thành lớn hơn khoảng 2,5- 3km. - Loại cáp thường dùng hiện nay là loại có đường kính 0,4 mm. Phương pháp tổ chức: Mạng cáp ngoại vi thành phố Hà Nội được tổ chức theo 3 cấp: - Cấp 1 từ MDF đến các tủ cáp, được gọi là cáp chính. - Cấp 2 từ tủ cáp đến hộp cáp, được gọi là cáp phụ. - Cấp 3 là dây thuê bao từ hộp cáp đến nhà thuê bao. Như vậy, đường dây đến nhà thuê bao sẽ qua 3 cấp nối: tại MDF, tại tủ cáp và hộp đầu dây. Cáp chính của Bưu điện Hà Nội được đi ngầm trong hệ thống cống cáp, cáp phụ hầu hết là cáp treo. Dây thuê bao cũng đi treo. Chất lượng mạng cáp: Hệ thống mạng cáp hiện nay nhìn chung đáp ứng được yêu cầu chất lượng mạng. Tỷ lệ hư hỏng, giảm chất lượng của mạng cáp Bưu điện Hà Nội hiện nay trung bình khoảng 1% tổng số đôi trong 1 tuần. Tiêu chuẩn chất lượng mạng: Hiện nay vì chưa có tiêu chuẩn cho các thông số của mạng cáp, nên Bưu điện Hà Nội vẫn dùng các ngưỡng kỹ thuật theo chỉ tiêu của thiết bị đo trong các tổng đài của các hãng Alcatel, NEC, SIEMENS như sau: - Điện áp xoay chiều dây a,b với đất (L1, L2): 0±2V - Điện áp một chiều dây a, b với đất (L3, L4): 0±3V - Điện dung toàn mạch (L8): 0,3- 2mF - Điện trở cách điện dây a, b với đất (L5, L6) ³ 10 MW với hệ thống Siemens và NEC ³ 1016 kW với hệ thống Alcatel - Điện trở cách điện giữa 2 dây a, b (L7): ³ 10MW với hệ thống Siemens và NEC ³ 1016 kW với hệ thống Alcatel Trên mạng cáp xoắn đôi của Thành phố Hà Nội hoàn toàn không dùng các cuộn cảm bù dung kháng đường dây, không sử dụng các cầu nối rẽ nhánh (bridged tap). Các vấn đề của mạng truy nhập hiện nay: Mặc dù mạng truy nhập nói riêng cũng như mạng viễn thông nói chung đã có những tiến bộ vượt bậc tuy nhiên hiện nay vẫn còn có một số vấn đề đáng quan tâm sau: ỉ Hệ thống cáp ngoại vi của mạng viễn thông được xây dựng từng phần theo nhu cầu, không đồng bộ với xây dựng và phát triển của thành phố, nhu cầu cần đến đâu thì xây dựng đến đó. Hay nói cách khác là công tác quy hoạch chưa được tốt, do đó dẫn đến mạng cáp đồng được tổ chức chưa hợp lý, chổ thừa chổ thiếu, chổ vừa đào đường để đi một tuyến cáp ngầm nay lại phải đi thêm một tuyến cáp treo để đáp ứng nhu cầu...Đây cũng chính là nguyên nhân dẫn đến hệ số sử dụng cáp ngoại vi còn chưa cao dẫn đến hiệu quả đầu tư thấp, chi phí bảo dưỡng cao. Nguyên nhân chính của công tác quy hoạch còn chưa tốt là do hiện nay chưa có một hệ thống quản lý mạng ngoại vi tốt để cung cấp thông tin cho công tác quy hoạch dự báo nhu cầu cáp. Với một hệ thống quản lý thông tin ngoại vi tốt, dựa trên cơ sở hệ thống thông tin địa lý GIS, người làm công tác quy hoạch, đề xuất cáp sẽ có đủ thông tin về dung lượng, khả năng của hệ thống cáp hiện tại, số hộ có điện thoại...từ đó sẽ có những dự đoán chính xác nhu cầu trong một số năm nhất định trong tương lai làm cơ sở cho việc lên kế hoạch xây dựng đường cáp mới. ỉ Thiết bị chưa đồng bộ : Các thiết bị cơ bản như cáp, cống... thì đủ nhưng những thiết bị phụ kiện, như phụ kiện lắp đặt cáp hay phụ kiện cống cáp hoặc phụ kiện nhập đài ...để xây dựng mạng thì thiếu. Nguyên nhân chính không phải là do các thiết bị này không có hoặc không mua được mà do chưa có những tiêu chuẩn hoặc hướng dẫn cụ thể về quy cách lắp đặt và ứng dụng những thiết bị trên. ỉ Chưa có những tiêu chuẩn đầy đủ, thống nhất về chất lượng hoặc quy cách của những thiết bị trên. Một số thiết bị có độ bền kém hoặc không phù hợp với điều kiện môi trường Việt Nam Đánh giá tổng thể mạng viễn thông Việt Nam: Nói chung mạng viễn thông Việt Nam đã dần dần đạt tới các tiêu chuẩn chất lượng quốc tế. Việc kết nối với các tuyến cáp quang biển quốc tế đi qua Việt Nam đã nâng cao khả năng trao đổi thông tin với nước ngoài. Để đảm bảo cho việc truyền tải tínhiệu trong suốt, tuyến đường trục Bắc Nam đóng vai trò rất quan trọng, theo dự báo nhu cầu các dịch vụ viễn thông, tuyến đường trục này trong một vài năm tới sẽ sử dụng hết dung lượng hiện tại và mạng viễn thông của chúng ta đã có các phương án nâng cấp dung lượng từ 2,5Gbps hiện nay lên 20Gbps trong vòng 10 năm tới. Liên kết với các tuyến trục Bắc Nam là các tuyến truyền dẫn nhánh và nội tỉnh dần được cáp quang hoá, thay thế bằng các thiết bị hiện đại để tăng dung lượng và nâng cao chất lượng dich vụ đáp ứng nhu cầu khi sử dụng các dịch vụ băng rộng như Video, B-ISDN... Nhu cầu lắp đặt mạng cáp đồng vẫn còn lớn, hàng năm các tỉnh vẫn còn phải tiêu thụ một lượng cáp đồng với số lượng lớn để đáp ứng nhu cầu liên lạc trong tỉnh. Ngoài ra cho tới nay, chúng ta không thể dỡ bỏ mọi loại cáp đồng đang tồn tại và phục vụ có hiệu quả này...Có thể thấy rằng trong thời gian tới, cáp đồng vẫn là môi trường chủ yếu cung cấp các dịch vụ một cách có hiệu quả đặc biệt khi áp dụng công nghệ xDSL. Như vậy, với những đặc điểm của mạng viễn thông Việt Nam thì việc áp dụng công nghệ xDSL vào mạng truy nhập trong điều kiện hiện nay là một giải pháp rất có tính khả thi nhằm đáp ứng cho các nhu cầu về dung lượng và chất lượng dịch vụ sẽ phát triển trong tương lai. Vấn đề còn lại là chúng ta sẽ phát triển mạng truy nhập như thế nào cho có hiệu quả nhất. 5.2 Nhu cầu dịch vụ viễn thông Việt Nam trong giai đoạn 2000-2010 Các dich vụ viễn thông của Việt Nam hiện nay chủ yếu là các dịch vụ truyền thống đã có từ trước như điện thoại điện báo, chuyển fax, thuê kênh, nhắn tin...và một số các dịch vụ mới được đưa vào sử dụng là Internet, thương mại điện tử, các dịch vụ dùng thẻ..Trong những năm tới đây, nhu cầu về các dịch vụ viễn thông ở nước ta sẽ tăng mạnh cả về mặt số lượng cũng như chất lượng. Do tính đa dạng của dịch vụ càng tăng dẫn đến nhu cầu của khách hàng đối với việc phân bổ băng tần và tốc độ truyền dẫn hết sức khác nhau. Nhu cầu thông tin đối với từng loại khách hàng là công sở nhà nước, thương mại, hàn riêng hay công cộng như sau: * Nhu cầu dịch vụ đối với khu vực dân cư: - Video theo yêu cầu - Các trò chơi tương tác - Âm nhạch theo yêu cầu - Chăm sóc y tế - Mua bán từ xa Nhu cầu dịch vụ đối với các khu vực công cộng: - Trung tâm thông tin * Nhu cầu dịch vụ đối với khu vực hành chính thương mại: - Trao đổi điện tử - Tạo dịch vụ - Mậu dịch điện tử - Điều hành dịch vụ * Nhu cầu dịch vụ chung giữa khu vực công cộng và hành chính thương mại là chuyển tiền điện tử tại điểm bán hàng: * Nhu cầu dịch vụ chung giữa khu vực công cộng và khu vực dân cư là: - Thông tin đại chúng - Dịch vụ tài chính - Truyền hình quảng bá - Biểu quyết từ xa * Nhu cầu dịch vụ chung giữa khu vực dân cư và hành chính thương mại là: - Làm việc từ xa - Nghiên cứu thị trường - Đo lường từ xa - Thư viện Video - Đào tạo từ xa * Nhu cầu dịch vụ chung giữa 3 khu vực nêu trên là: - Internet - Thư điện tử - Dịch vụ thoại - Dịch vụ môi giới - Nhắn tin diện rộng - Dịch vụ quảng cáo - Nhắn tin hai chiều - Hôi nghị truyền hình - Điên thoại hình - Thông tin đa phương tiện Trong những năm tới, ở Việt Nam các khách hàng là các doanh nghiệp trong các khu chế xuất, văn phòng của các công ty nước ngoài, các cơ quan nhà nước chính phủ và thậm chí là các công ty tư nhân lớn sẽ là các khách hàng tiềm năng sử dụng dịch vụ truyền số liệu, thuê kênh và Internet. Ngoài ra các cơ quan, trung tâm nghiên cứu khoa học sẽ là nơi tập trung và chiếm lưu lượng truyền lớn trên mạng. : DV Phi thoại : DV Thoại Cùng với sự phát triển, nhu cầu của khách hàng ngày càng trở nên đa dạng và phong phú, tính dự án dạng của dịch vụ dẫn đến nhu cầu của khách hàng đối với việc phân bổ băng tần sẽ khác nhau. Bên cạnh đó các loại hình ngày càng có xu hướng tích hợp với nhau với yêu cầu chất lượng dịch vụ đảm bảo và giá thành giảm. Hình 5.2 Nhu cầu lưu lượng các dịch vụ thoại và phi thoại của Việt Nam trong tương lai Trước nhu cầu đó mạng lưới phải có khả năng cung cấp các băng tần khác nhau, đáp ứng các dạng lưu lượng khác nhau, cung cấp các dịchvụ với tính linh động, tiện lợi và mang tính cá nhân hơn. Với các nhu cầu phát triển dịch vụ ở Việt Nam cũng như xu hướng tăng trưởng lưu lượng trên thế giới, dự báo tới năm 2010 các dịch vụ phi thoại ở Việt Nam sẽ có lưu lượng lớn hơn các dịch vụ thoại. ở đây trục tung được biểu diễn theo đơn vị E1, như vậy từ biểu đồ ta thấy trong tương lai khoảng vào năm 2006 các dịch vụ phi thoại sẽ chiếm ưu thế lớn hơn so với dịch vụ thoại. 5.3 Khả năng ứng dụng kỹ thuật xDSL cho mạng truy nhập Việt Nam Như đã nêu ở trên, mạng viễn thông Việt Nam đã số hoá hoàn toàn các tuyến đường trục, cáp quang hoá phần lớn các mạng trung kế. Hiện nay đang bước đầu triển khai sử dụng cáp quang trong mạng truy nhập vì cáp quang có thể cung cấp được các dịch vụ băng rộng một cách linh hoạt và thoả mãn được nhu cầu dịch vụ của xã hội. Tuy nhiên, việc triển khai cáp quang hoá mạng truy nhập cần phải tiến hành từng bước. Trước mắt là liên kết với mạng cáp đồng để cung cấp các dịch vụ cho khách hàng sau đó mới mở rộng dần mạng cáp quang tới gần khách hàng hơn rồi sau đó mới tới cáp quang hoá hoàn toàn. Hiện nay nhu cầu dịch vụ tốc độ cao, băng tần lớn tập trung nhiều ở các trung tâm văn hoá, chính trị, kinh tế ở nước ta. ở những nơi này, các khách hàng có khả năng sử dụng lưu lượng lớn trên mạng là các doanh nghiệp, các công ty nước ngoài, cơ quan nhà nước và các trung tâm công nghệ thông tin. Mạng cáp đồng ở đây đã phát triển rất mạnh và nhiều nơi đã tương đối hoàn thiện. Do đó việc tận dụng mạng cáp đồng sẳn có để truyền tải dịch vụ băng rộng chắc chắn sẽ mang lại hiệu quả cao về mặt kinh tế và quy hoạch đô thị. Mặt khác như đã phân tích ở trên, thực tế mạng viễn thông của chúng ta hoàn toàn có khả năng áp dụng công nghệ xDSL.Việc sử dụng công nghệ xDSL là một giải pháp hữu hiệu đáp ứng các nhu cầu trên trong thời điểm hiện nay. Tuy nhiên, căn cứ vào điều kiện thực tế và đặc điểm kỹ thuật của các công nghệ xDSL, hai công nghệ có thể áp dụng vào Việt Nam hiện nay là ADSL và HDSL vì những lý do sau: ỉ Phù hợp với các nhu cầu về tốc độ và băng tần dịch vụ của Việt Nam hiện nay và trong vài năm tới.(được xác định là giai đoạn cáp quang hoá mạng truy nhập Việt Nam). ỉ Là giải pháp trung giai hữu hiệu trong quá trình cáp quang háo mạng truy nhập. ỉ Đã được thử nghiệm thành công tại nhiều nước trên thế giới. ỉ Đã có tiêu chuẩn cho các kỹ thuật này của ITU và ETSI, điều này tạo nhiều thuận lợi cho việc áp dụng vào mạng lưới ỉ Chế độ làm việc ở các tốc độ phù hợp với hiện trạng mạng truy nhập Việt Nam ( theo tiêu chuẩn Châu Âu). Tuy vậy, tuỳ theo yêu cầu dịch vụ của khách hàng mà chúng ta có thể dùng SDSL và VDSL nhằm đem lại hiệu quả cao hơn. 5.3.1. Đối với kỹ thuật HDSL: Với điều kiện mạng viễn thông Việt Nam hiện nay thì việc áp dụng kỹ thuật HDSL phải đi theo hướng có thể thay thế các luồng E1, như vậy có thể có 3 giải pháp đối với HDSL như sau: - Sử dụng HDSL 3 đôi sợi, mỗi đôi 784 kb/s - Sử dụng HDSL 2 đôi sợi, mỗi đôi 1024 kb/s - Sử dụng HDSL 1 đôi sợi, mỗi đôi 2048 kb/s Trong đó, việc áp dụng loại HDSL sử dụng một đôi dây (HDSL2) có nhiều ưu điểm hơn cả do chỉ sử dụng một đôi dây sẽ giảm được nhiều chi phí, thuận lợi cho việc lắp đặt vận hành và bảo dưỡng hệ thống. Hiện nay, các loại modem HDSL đã được chào bán khá rộng rải trên thị trường Việt Nam, giá các modem này có xu hướng càng ngày càng giảm, kết cấu gọn nhẹ, dễ sử dụng, thích ứng với môi trường và chất lượng đảm bảo. Những ứng dụng chính của HDSL có thể áp dụng tại Việt Nam: - Truy nhập vào mạng Internet. - Tạo các mạng với hệ thống cáp đồng sẵn có. - Tạo mạng PBX. - Tạo kết nối mạng LAN. - Hội nghị truyền hình và giáo dục từ xa. 5.3.2 Đối với kỹ thuật ADSL: Khác với kỹ thuật HDSL, kỹ thuật ADSL là không đối xứng do đó nó có những ứng dụng riêng phù hợp, đặc biệt là truy nhập Internet băng rộng và truyền hình theo yêu cầu. Thông qua ADSL chúng ta có thể cung cấp một số các dịch vụ đã được dự báo là có tiềm năng ở thi trường nước ta trong thời gian tới là: - In ternet băng rộng. - Dạy học từ xa. - Dịch vụ Video theo yêu cầu (VOD). - Thông tin dại chúng. - Truyền dữ liệu tốc độ cao. Ưu điểm của ADSL là sử dụng bộ chia để có thể kết hợp một kênh thoại vào trong cùng một đường truyền mà không ảnh hưởng đến chất lượng truyền số liệu. Do đó đây là một kỹ thuật rất phù hợp cho việc phát triển mạng truy nhập nhằm đáp ứng cho các dịch vụ băng rộng trong thời điểm hiện nay và trong mài năm tới. 5.4. Một số giải pháp triển khai dịch vụ ADSL Như chúng ta đã biết, ADSL là một công nghệ modem mới có khả năng chuyển từ một đôi dây thoại analog thông thường thành đường truyền dẫn số đa phương tiện và tốc độ cao. Với việc kết nối các trang web, dịch vụ Internet cho khách hàng lượng thông tin và hình ảnh phong phú sẽ làm cho ở hai đầu truy nhập sẽ trở nên tắc nghẽn. Thông qua việc sử dụng modem ADSL mạng có thể cung cấp trong phạm vi rộng cả băng tần đối xứng và không đối xứng, đồng thời cung cấp một đường dẫn có thể phát triển trong tương lai với dịch vụ băng tần cao. Card thuê bao ADSL được nối với các ISP qua bộ ghép kênh thuê bao số DSLAM. 5.4.1. Đối với các khách hàng đang thuê bao truy nhập Internet đã kết nối qua modem băng tần thoại thông thường, muông nâng cấp lên tốc độ cao hơn bằng modem ADSL chúng ta có thể có các giải pháp sau: ỉ Giải pháp 1: Lắp modem ADSL cho PC Giải pháp thích hợp để cung cấp dịch vụ Internet qua ADSL tới khách hàng là cung cấp 1 card modem ADSL lắp đặt trong máy PC như phần lớn các modem analog hiện nay vẫn làm. Lắp đặt như vậy sẽ giảm bớt sự phức tạp và vấn đề đi dây giữa các thiết bị ở phía khách hàng. Hình 4.20. Minh hoạ chuyển đổi từ modem Analog sang modem ADSL Sơ đồ minh hoạ quá trình chuyển đổi từ việc sử dụng một modem Băng tần thoại sang modem ASDL được mô tả như hình 4.20. Các nhà khai thác thường không muốn 1 khách hàng thuê 1 modem khi chúng là một card ở trong máy PC bởi vì họ không muốn nhận trách nhiệm cho các hư hỏng của máy tính nên giải pháp này sẽ tạo điều kiện cho khách hàng làm chủ modem ADSL trong máy tính của họ. ỉ Giải pháp 2: Sử dụng ADSL độc lập Giải pháp này cung cấp 1 modem ADSL độc lập được kết nối với máy tính PC qua đường 10Base-T Ethernet hoặc nối qua các cổng nối tiếp thông thường của máy tính. Giải pháp này có thể tạo nên sự phức tạp do modem phải có hộp đựng riêng và phải tự cung cấp nguồng, tuy nhiên lại cho phép thu tiền thêm của khách hàng thông qua cho thuê modem, việc này đơn giản hơn việc triển khai modem theo giải pháp trên. ỉ Giải pháp 3: Cho trường hợp đặc biệt, nếu có hơn 1 máy tính ở nhà hoặc văn phòng nhỏ sử dụng 1 đường ADSL, ta nên dùng 1 bộ định tuyến truy nhập từ xa để cung cấp cho nhiều cổng 10 Base-T, khi đó sẽ giảm được giá thành của một đường thuê bao ADSL. Bộ định tuyến sẽ nối giữa ADSL đầu thuê bao và thiết bị thuê bao khách hàng. Internet Broadband Network ATU-C Splitter Splitter ATU-C Router PC PC PC ATU-C: Đơn vị truyền dẫn ADSL ở đầu cuối của mạng ATU-R: Đơn vị truyền dẫn ADSL ở đầu thuê bao Hình 4.21. Sử dụng bộ định tuyến cung cấp 1 đường truyền ADSL cho nhiều thuê bao 5.4.2. Đối với khách hàng đang thuê bao truy nhập Internet đã kết nối ISDN tốc độ cơ sở muốn nâng cấp lên tốc độ cao hơn bằng ADSL chúng ta có thể đưa ra các giải pháp sau: Broadband Network Internet CO user ISDN 160kb/s Hình 4.22. Minh hoạ chuyển đổi từ kết nối ISDN sang modem ADSL ỉ Giải pháp 1: Cung cấp các giao diện ISDN và ADSL cho khách hàng. Đây là khả năng nâng cấp đơn giản nhất bằng cách thay thế bộ đầu cuối ISDN bằng một bộ chuyển đổi ADSL, điều này có thể thực hiện được khi kết nối trực tiếp vào thiết bị thuê bao của khách hàng CPE. Hầu hết các kết nối này đều lựa chọn giao diện 10Base-T. Do đó giải pháp chỉ có hiệu lực khi các nhà khai thác đều sẵn sàng cung cấp ISDN với giao diện này hay khách hàng phải sử dụng thêm thiết bị chuyển đổi đầu cuối ISDN có thể cung cấp giao diện này cho CPE. Internet ISDN Network IT NT PC Internet ISDN Network ATU-C ATU-R PC ISDN ISDN Bộ chuyển đổi Ethernet 10Base-T Local Loop Hình 4.23. Minh hoạ các giao diện ISDN và ADSL cho khách hàng Một số nhà khai thác cũng cung cấp các chuẩn là giao diện S và giao diện RS-232 cho việc kết nối với CPE (PC hoặc chuyển đổi đầu cuối). Giải pháp này chỉ giải quyết cho vấn đề kết nối vật lý và có thể thành công trong việc kết nối Internet chỉ khi nâng cấp dịch vụ. Tuy nhiên khi ISDN kết nối dịch vụ, có thể ảnh hưởng tới các tín hiệu của ADSL đến CPE, do đó các ứng dụng khác không tương thích sẽ phải được kiểm tra kỹ lưỡng trước khi đưa vào sử dụng. ỉ Giải pháp 2: Sử dụng không đồng thời ISDN và POTS qua ADSL. Chúng ta có thể tận dụng dịch vụ ISDN hoặc POTS có sẵn và cả 1 dịch vụ ADSL được phân chia trên cùng một đường truyền. Giải pháp này đòi hỏi phổ của ADSL dịch chuyển từ tần số hiện tại tới tần số cao hơn phổ của ISDN. Đồng thời tính năng của bộ Splitter phải thay đổi so với hệ thống ADSL ở tần số ban đầu. Xuất hiện việc giảm đáng kể phạm vi hoạt động của ADSL do tín hiệu bị suy hao nhiều ở tần số cao. Khi thực hiện, giải pháp này sẽ tăng lượng dây dẫn ở phía tổng đài do trên thực tế các card của ADSL, ISDN hoặc POTS khác nhau. Các nhà khai thác cũng đưa ra bộ "splitter chung" cho phép khả năng tách tín hiệu POTS hoặc ISDN với độ rộng phổ ADSL cố định. Tuy nhiên sẽ dẫn tới việc khi ADSL hoạt động chỉ sử dụng một vài loại modem ADSL tự động điều chỉnh vùng phổ của tín hiệu truyền dẫn ADSL để thích ứng với hoặc bộ splitter chỉ sử dụng POTS hoặc bộ splitter "POTS hoặc ISDN". Đồng thời với việc sử dụng cả POTS và ISDN qua ADSL trên cùng một đường truyền dẫn sẽ dẫn đến việc phải phân phối phổ, vấn đề dự phòng. IP router Broadband Net ATU-C Splitter Splitter ATU-R IP base dCPE POTS-NT ISDN-NT POTS Line card ISDN-LT Hình 4.24. Sử dụng khônghiệp đồng thời ISDN và POTS qua ISDN Vấn đề phân phối phổ xuất hiện do nguyên nhân xuyên âm đầu gần (NEXT) gây ra. Hệ thống ADSL chỉ sử dụng POTS có thể chấp nhận tín hiệu ADSL bắt đầu từ khoảng (20-40)kHz trongkhi bộ splitter có dùng ISDN thì tín hiệu ADSL chỉ có thể bắt đầu từ tần số 170kHz. Do đó băng tần đường truyền về của modem POTS sẽ phát ra xuyên âm đầu gần trong băng tần của modem ISDN. Vấn đề dùng chung POTS và ISDN trong cùng mạng ADSL sẽ còn được đề cập trong các giải pháp sau. ỉ Giải pháp 3: ISDN qua ADSL Trong giải pháp này bộ splitter chỉ dùng ISDN mà không dùng POTS có thể đơn giản hơn trên. Tuy nhiên giải pháp này đòi hỏi khách hàng có điện thoại số như một phần của dịch vụ ISDN. Điều này luôn thực hiện được trong trường hợp nếu họ đang thuê bao truy nhập Internet ISDN Phổ ADSL bị chuyển từ băng tần thấp (20-40)kHz tới bắt đầu ở băng tần 140kHz. Do đó việc thiết kế các bộ splitter sẽ đặt vùng tín hiệu ADSL lên trên 140kHz hoặc hơn nữa, điều này cho phép sử dụng cả 2 nữa đường truyền ISDN 2B1Q và 4B3T trên dây. Thiết kế splitter đơn giản hơn ở giải pháp 2 do chỉ cần cân bằng trở kháng ISDN không có trở kháng của POTS gây phức tạp cho hoạt động của mạng. Splitter Broadband Net ATU-C POTS Line card ISDN-LT ATU-R IP base dCPE ISDN-NT Thiết bị chuyển đổi Splitter Hình 4.25. Cung cấp ISDN trên ADSL ỉ Giải pháp 4: Ghép ISDN trong ADSL Không có đủ các đường truyền mà phải gắn chung với CPE là điều thường xảy ra đối với các nhà cung cấp dịch vụ ISDN. Tuy nhiên trong trường hợp đó, đường thuê bao thoại vẫn được duy trì tại băng tần POTS. Việc ghép nguyên cả dung lượng ISDN(160kb/s) sẽ không ảnh hưởng đến phạm vi sử dụng xoá tiếng hoạt động của hệ thống ADSL vọng do băng tần cả chiều đi và về có thể chồng lênh nhau và bắt đầu khoảng (10 - 40)kHz phụ thuộc vào bộ splitter. Tuy nhiên việc ghép này lại có thể ảnh hưởng tới bộ ADSL sử dụng FDM khi phát triển kênh đi từ 16kb/s lên 160kb/s cho đủ dung lượng ISDN. Splitter Splitter POTS Line card POTS-NT IP router Broadband Net ATU-C ISDN-LT ATU-R IP base dCPE ISDN-NT Hình 4.26. Cung cấp dịch vụ ISDN qua ADSL Sau khi phát triển kênh hướng đi lớn hơn, đường về sẽ phải chuyển từ khoảng 50kHz tới (85-100)kHz. Nó sẽ suy hao khoảng (2-3)dB(< 300m trên cáp 0,5mm). Dù sao nếu ISDN và truy nhập Internet tốc độ cao đồi hỏi hoạt động đồng thời, dung lượng hướng đi gồm cả dung lượng ISDNvà Internet. Đều này có thể có những ảnh hưởng quan trọng trong phạm vi hoạt động khi sử dụng FDM nhưng sẽ không ảnh hưởng đến hoạt động khi dùng kỹ thuật EC. Giải pháp này cho phép cả dịch vụ thoại băng tần POTS analog và khả năng kênh thoại qua ISDN số. Nếu chỉ cần một đường thoại thì khi đó khả năng có kênh thoại tương tự sẽ được bỏ qua để tăng phổ cho đường truyền ADSL. ISDN trong ADSL sẽ cung cấp cho khách hàng một kênh thoại số 64kb/s. Như vậy có thể làm phổ ADSL giảm xuống và như vậy thì suy hao tín hiệu là cũng giảm xuống. Điều này sẽ làm cho hệ thống ADSL giành lại ít nhiều phần suy hao bị mất do phải gánh cả phần ISDN và điều này cũng tránh việc phải sử dụng bộ splitter cho POTS. Dù sao khi làm việc này cũng làm mất đường POTS . 5.5 Kết luận Trên cơ sở phân tích những nhu cầu viễn thông của Việt Nam trong tương lai cũng như những bước phát triển của các kỹ thuật DSL có thể thấy rõ kỹ thuật này hoàn toàn có khả năng đáp ứng được các nhu cầu truy nhập thông tin băng rộng trong những năm tới ở Việt Nam. Nhờ những ưu điểm là áp dụng trên những đường truyền ngắn nên DSL rất phù hợp khi áp dụng trong mạng truy nhập, do đó tận dụng được lượng cáp đồng lớn hiện nay đang được sử dụng cho các đường thuê bao điện thoại. Kỹ thuật DSL có thể cung cấp các dịch vụ đa dạng về chủng loại, linh hoạt về tốc độ truy nhập, khoảng cách phù hợp với từng tính chất của dịch vụ. Chúng có thể truyền đối xứng (HDSL,SDSL..) cũng như có thể truyền không đối xứng như ADSL hoặc VDSL. Trong điều kiện nước ta hiện nay, kỹ thuật DSL là một giải pháp trung gian vừa nâng cao lợi ích kinh tế, vừa đảm bảo về mặt kỹ thuật trong quá trình cáp quang hoá mạng truy nhập, hơn nữa khoảng cách đường dây trung bình trong mạng truy nhập việt Nam ngắn, sử dụng rất ít các cuộn gia cảm cũng như cầu nối rẽ do đó việc áp dụng các công nghệ xDSL vào mạng truy nhập là hoàn toàn phù hợp, trong điều kiện nước ta hiện nay, để giải quyết các vấn đề tắc nghẽn trong mạng thoại do việc truyền dữ liệu, có thể đáp ứng được nhu cầu truy nhập Internet ngày càng cao và một số các dịch vụ băng rộng khác thì kỹ thuật ADSL được coi là giải pháp tối ưu nhất. Với những tiến bộ của kỹ thuật ngày nay, giá thành thiết bị giảm nhanh chóng, các thiết bị hoạt động một cách tương thích do có các tiêu chuẩn quốc tế và dễ dàng lắp đặt, công nghệ ADSL xứng đáng được coi là ứng cử viên hàng đầu cho việc xây dựng mạng truy nhập mạng băng rộng ở nước ta hiện nay. Chú giải thuật ngữ Từ viết tắt Tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line DSL không đối xứng ANSI American National Standard Institute Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ API Application Programming Interface Giao diện chương trình ứng dụng ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền dẫn không đồng bộ ATU- C ADSL Transceiver Unit at Central Office Khối thu phát ADSL phía trung tâm ATU- R ADSL Transceiver Unit at Remote site Khối thu phát ADSL phía thuê bao AWG American Wire Gauge Cỡ dây tiêu chuẩn của Mỹ BER Bit Error Rate Tốc độ lỗi bit BRI Base Rate Interface Giao diện tốc độ cơ bản CAP Carrierless Amplitude and Phase modulation Điều chế biên độ và pha không có sóng mang CATV Cable TV Truyền hình cáp CBR Constant Bit Rate Tốc độ bit cố định CDSL Customer Digital Subscriber Line DSL cho khách hàng CO Central Office Trung tâm chuyển mạch CPE Customer's Premises Equipment Thiết bị phía khách hàng CRC Cycle Redundancy Check Kiểm tra lỗi dư vòng DACS Digital Access and Cross-connect System Hệ thống truy nhập và đấu chéo số DBS Direct Broadcast Satellite Quảng bá trực tiếp từ vệ tinh DCT Discrete Cosin Transform Chuyển đổi cosin rời rạc DFT Discrete Fourier Transform Chuyển đổi Fourier rời rạc DLC Digital Loop Carrier Mạch vòng số DMT Discrete Multi-Tone Điều chế tín hiệu đa âm sắc rời rạc DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao kỹ thuật số EOD Everything on Demand Các dịch vụ theo yêu cầu ETSI European Telecommunications Standard Institute Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu FDM Frequency Division Multiplexing Kỹ thuật ghép kênh phân chia tần số FEXT Fear End Crosstalk Nhiễu xuyên âm đầu xa FRAD Frame Relay Access Device Thiết bị truy nhập Frame relay FTTC Fiber to the Curb Cáp quang đến nhà HDSL High Digital Subscriber Line DSL tốc độ cao HDTV High Definition TV Truyền hình phân giải cao HFC Hibrid Fiber Coax Mạng lai cáp đồng trục- cáp quang IDSL ISDN Digital Subscriber Line DSL dùng cho ISDN ISDN Intergrated Services Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ IVOD Interactive Video on Demand Video theo yêu cầu tương tác JPEG Joint Picture Expert Group Nhóm chuyên gia hình ảnh liên kết MDF Main Distribution Frame Giá đấu dây MMDS Multichannel, Multipoint Distribution System Hệ thống phân phối đa điểm, đa kênh MOD Movie on Demand Phim theo yêu cầu MPEG Motion Picture Expert Group Nhóm chuyên gia hình ảnh động NEXT Near End Crosstalk Nhiễu xuyên âm gần NID Network Interface Device Thiết bị giao diện mạng NNI Network to Network Interface Giao diện mạng với mạng ONU Optical network unit Khối mạng cáp quang OS Operation System Hệ điều hành PDU Protocol Data Unit Khối giao thức dữ liệu PON Passive Optical Network Mạng cáp quang thụ động PRI Primary Rate Interface Giao diện tốc độ sơ cấp QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương RADSL Rate Adaptive Digital Subscriber Line DSL thích ứng tốc độ STM Synchronous Transfer Mode Mô hình truyền đồng bộ STU Subsciber Terminal Unit Khối đầu cuối thuê bao SVC Switched Virtual Unit Khối chuyển mạch ảo TC Transmission Convergence Hội tụ truyền dẫn TCM Trellis Code Modulation Điều chế mã lưới TDM Time Division Multiplex Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối Một số tài liệu tham khảo: [1] “ADSL & DSL Technology” Walter Goralski- McGraw-Hill, 1998. [2] “The DSL Sourcebook” Paradyne Corporation. [3] “xDSL Architecture” Padman and Warrier BalajiKumar. [4] “ADSL/VDSL Principle” Dr. Dennis J. Rauschmayer, 1999 [5] "Nghiên cứu sử dụng kỹ thuật DSL cho mạng truy nhập Việt Nam" Nguyễn Vĩnh Nam, Nguyễn Bá Hưng.(6/2000). [6] “Mạng truy nhập Công nghệ và giao diện V.5” Trần Nam Bình, Nguyễn Thanh Việt, NXB Bưu điện. [7] “DSL Anywhere” DSL Forum [8] “Dilivering xDSL” Lawrence Harte and Roman Kikta-McGraw-Hill. [9] “Digital Subscriber Line (xDSL) FAQ v200010108” John Kvistoff. [10] “Remote acces networks PSTN, ISDN, ADSL, Internet & Wireless” Chander Dhawan [11] Đề tài “Nghiên cứu sử dụng kỹ thuật DSL cho mạng truy nhập Việt Nam” Mã số 110-99-TCT-AP-VT, Nguyễn Bá Hưng, Nguyễn Vĩnh Nam. [12 ] Báo cáo đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ADSL và VDSL để xây dựng phương án tổ chức dịch vụ Video theo yêu cầu (Video on demand) trên mạng cáp thuê bao hiện có của mạng viễn thông Hà nội” kí hiệu 110-98-TCT-RD Bưu điện TP. Hà nội 5/2001. [13] Một số trang web chuyên ngành như : www.WebProForum.com, www.iec.org, www.xdsl.com, www.tuketu.com, www.dslforum.org... [14] khuyến nghị ITU-T G.992.1, G 992.2, ._.