NeTrung ươngork - Công nghệ DSL

giới. Nhận định rõ trách nhiệm của mình Tổng cơng ty Bưu chính Viễn thơng Việt Nam đã quyết tâm xây dựng một mạng lưới viễn thơng hiện đại trong đĩ đặc biệt ưu tiên cho phát triển Internet. Để đạt được mục tiêu này chúng ta khơng cịn cách nào khác là “đi tắt đĩn đầu cơng nghệ” và ADSL là một trong những cơng nghệ được lựa chọn. Thực tế xDSL là một họ cơng nghệ tiên tiến đã xuất hiện khá lâu và được nhiều nước trên thế giới áp dụng . Cơng nghệ này cho phép truy nhập tốc độ cao qua mạch vịng thuê bao cáp đồng truyền thống, nếu so với các cơng nghệ truy nhập tiên tiến khác thì đây là một cơng nghệ khá đơn giản và tiết kiệm. Tuy nhiên nhiều lúc sự đơn giản đĩ lại làm cho người ta nghi ngại về khả năng tồn tại lâu dài của nĩ. Sự thực là ngay từ buổi đầu chào đời cơng nghệ này đã cho thấy những ưu điểm vượt trội của nĩ, nhưng nhiều nước trên thế giới trong đĩ cĩ Việt Nam vẫn dường như khơng quan tâm lắm vì chúng ta cho rằng cuộc cách mạng tồn quang nhanh chĩng sẽ làm cho bất cứ một dự án đầu tư nào vào cơng nghệ này đều trở nên lãng phí. Thời gian vừa qua chúng ta đã bị chỉ trích rất nhiều về tốc độ, chất lượng và giá thành, cĩ rất nhiều người đã cho rằng sự hạn chế về phát triển hạ tầng Internet của nghành đã ảnh hưởng nhiều đến sự phát triển của các doanh nghiệp, cơ quan, ban nghành liên quan cũng như sự hấp dẫn của mơi trường đối với các nhà đầu tư trong và ngồi nước. Thời gian luơn luơn là cơng cụ tốt nhất để chứng minh tính đúng đắn của bất cứ một sự dự dốn nào. VDC cũng nhanh chĩng nâng cấp đường truyền đi quốc tế lên nhiều lần. Hệ thống truyền số liệu tốc độ cao qua mạch vịng thuê bao truyền thống sử dụng cơng nghệ ADSL được hy vọng là chìa khố cho mọi sự thành cơng. Kỹ thuật xDSL Giới thiệu tổng quan kỹ thuật xDSL Mạng viễn thơng phổ biến trên thế giới hay nước ta là hiện nay là mạng số liên kết (IDN-Integrated Digital Network). Mạng IDN là mạng viễn thơng truyền dẫn số, liên kết các tổng đài số và cung cấp cho khách hàng các đường dẫn thuê bao tương tự. Trong xu hướng số hố mạng viễn thơng trên tồn thế giới, mạng liên kết số đa dịch vụ ISDN (Intergrated Services Digital Network) và đường dây thuê bao số DSL (Digital Subcriber Line) đã đáp ứng được nhiệm vụ số hố mạng viễn thơng đến tận phía khách hàng. Cĩ thể nĩi rằng ISDN là dịch vụ DSL đầu tiên cung cấp cho khu dân cư giao diện tốc độ cơ sở BRI (Basic Rate Interface) 144 Kbit/s, được cấu thành từ hai kênh B 64 Kbit/s và một kênh D 16 Kbit/s. Ngày nay, đi đơi với mạng ISDN một cơng nghệ mới cĩ nhiều triển vọng với tên gọi chung là xDSL, trong đĩ x biểu thị cho các kỹ thuật khác nhau. Mục đích của các kỹ thuật này là cung cấp cho khách hàng các loại hình dịch vụ chất lượng cao và băng tần rộng. Phân biệt các kỹ thuật này dựa vào tốc độ hoặc chế độ truyền dẫn. Kỹ thuật này cĩ thể cung cấp nhiều dịch vụ đặc thù truyền khơng đối xứng qua modem, điển hình loại này là ADSL và VDSL và truyền đối xứng cĩ tốc độ truyền 2 hướng như nhau như HDSL và SDSL. Riêng với kỹ thuật VDSL (Very High-speed DSL) cĩ thể truyền cả đối xứng và khơng đối xứng với tốc độ rất cao. Các đặc trưng chính họ cơng nghệ xDSL hiện tại được mơ tả trong bảng 1.1 Bảng 1.1: Các đặc trưng của họ cơng nghệ xDSL Kỹ thuật ý nghĩa Tốc độ dữ liệu Mode Ghi chú HDSL High data rate DSL 2.048 Mbit/s đối xứng Sử dụng 1-3 đơi sợi 1.544 Mbit/s đối xứng Sử dụng 2 đơi sợi SDSL Single Line DSL 768 kbit/s đối xứng Sử dụng 1 đơi sợi ADSL Asymmetric 1.5 -8 Mbit/s 16-640 Kbit/s Down * Sử dụng Down thay cho Downstream (Hướng từ tổng đài tới thuê bao) Sử dụng Up thay cho Upstream (Hướng từ thuê bao tới tổng đài) Up Sử dụng 1 đơi sợi CDSL Consumer DSL Lên tới 1 Mbit/s 16 640 Kbit/s Down Up Sử dụng 1 đơi sợi ISDL ISDN DSL ISDL BRI (2B+D) đối xứng Sử dụng 1 đơi sợi VDSL Very high data rate DSL 13- 55 Mbit/s 1.5-6 Mbit/s 13- 55 Mbit/s Down Up Ðối xứng Sử dụng 1 đơi sợi HDSL thường sử dụng 1-3 đơi sợi. Ví dụ để truyền tốc độ 2.048 Mbit/s ở khoảng cách 4.5Km cần dùng 3 đơi sợi cịn để truyền tốc độ 1.544 Mbit/s cũng với khoảng cách này chỉ cần dùng 2 đơi sợi. SDSL nếu nĩi cơng nghệ xDSL cĩ ưu điểm tận dụng các đường thuê bao cáp đồng thì cĩ lẽ đây là kỹ thuật tốt hơn do chỉ dùng 1 đơi sợi như sử dụng cho điện thoại tương tự. Kỹ thuật SDSL truyền với tốc độ 768 Kbit/s được khoảng cách 4 Km. ADSL truyền tin bất đối xứng rất nhiều các dịch vụ băng rộng khoảng cách đạt được là 5.5 Km CDSL gần giống ADSL cĩ tốc độ và khoảng cách truyền vừa phải, cơng nghệ này cĩ ưu điểm là khơng cần bộ chia tại phía khách hàng IDSL mang 2B+D kênh thơng tin của ISDN BRI chủ yếu chỉ truyền ở tốc độ 144 Kbit/s. VDSL là kỹ thuật mới nhất, cĩ tốc độ cao nhất nhưng khoảng cách truyền ngắn từ 0.3 Km đến 1.5 Km trên 2 đơi dây với tốc độ cĩ thể lên tới 52 Mbit/s. Nĩi chung kỹ thuật xDSL là kỹ thuật truyền dẫn cáp đồng, nĩ giải quyết những vấn đề tắc nghẽn giữa những nhà cung cấp dịch vụ mạng và những khách hàng sử dụng những dịch vụ mạng đĩ. Kỹ thuật xDSL đạt được những tốc độ băng rộng trên mơi trường mạng phổ biến nhất trên thế giới là đường dây cáp điện thoại thơng thường. Kỹ thuật xDSL đưa ra những cải tiến đột phá về tốc độ (lên tới hơn 7Mbit/s) và nĩ đã được so sánh với những phương pháp truy nhập mạng khác, mặt mạnh thực sự của những dịch vụ dựa trên xDSL là những thuận lợi như: Những yêu cầu ứng dụng đa phương tiện của các khách hàng sử dụng mạng. Hiệu suất và độ tin cậy. Tính kinh kế. Kỹ thuật này cĩ các khả năng: Cung cấp những dịch vụ mới được cải tiến cĩ giá trị cao đối với người sử dụng mạng. Cung cấp nhiều dịch vụ với những tốc độ truy nhập và chi phí khác nhau . Cung cấp và quản lý những ứng dụng thương mại quan trọng một cách đáng tin cậy. Một trong số những lợi ích quan trọng nhất của kỹ thuật xDSL là cho phép mạng của nhà cung cấp dịch vụ NPS (Network Provider Services) và người sử dụng dịch vụ tận dụng một số đặc tính của cấu trúc cơ sở hạ tầng hiện nay như những giao thức lớp 2, 3 giống như Frame Relay, ATM, IP và độ tin cậy những dịch vụ mạng. xDSL cĩ thể triển khai những dịch vụ được dựa trên các gĩi tin hoặc tế bào giống như Frame Relay, IP hoặc ATM hay trên những dịch vụ kênh đồng bộ bit. Do cĩ những thay đổi nhanh trong mơi trường mạng, chiến lược đối với sự phát triển dịch vụ được dựa trên xDSL là xây dựng tính mềm dẻo đủ mức cần thiết để hỗ trợ cho các ứng dụng. Tính mềm dẻo thể hiện ở đây là: Khả năng để hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ Khả năng mở rộng để phát triển từ một vài thuê bao tới hàng ngàn thuê bao. Khả năng quản lý tin cậy mạng điểm - điểm trong việc hỗ trợ những ứng dụng quan trọng. Qua những kết quả nghiên cứu, các nhà cung cấp dịch vụ thừa nhận rằng kỹ thuật xDSL khơng phải là thế hệ tương lai của mạng truy nhập mà chỉ là giải pháp hiện tại của truy nhập mạng. xDSL được chia ra làm nhiều loại kỹ thuật như HDSL, SDSL, ADSL và VDSL với mỗi loại kỹ thuật đĩ lại cĩ những tốc độ dữ liệu, băng tần hoạt động và những dụng khác nhau. Kỹ thuật HDSL 1.2.1 Giới thiệu kỹ thuật HDSL. Kỹ thuật HDSL phát triển đầu tiên ở Bắc Mỹ nhằm thay thế những đường T1 đang tồn tại. Kỹ thuật này cho phép truyền dữ liệu tốc độ T1(1,544 Mbit/s) trên cáp 26AWG tới một khoảng cách 4 km. Khả năng chống tạp âm và cải thiện được băng tần sử dụng là những ưu điểm của kỹ thuật HDSL. Trong kỹ thuật HDSL, luồng T1 được truyền trên 2 đơi dây cáp đồng. Mỗi đơi mang 12 kênh thoại 64 kbit/s cùng các thơng tin mào đầu tạo thành tốc độ truyền dẫn là 784 kbit/s. Với khoảng cách truyền như trên, kỹ thuật HDSL theo tiêu chuẩn Châu Âu truyền tải luồng E1 (2.048Mbit/s) trên ba đơi sợi đồng, kỹ thuật này đã được chuẩn hố và đưa vào khai thác. Kỹ thuật HDSL sử dụng mã đường truyền 2B1Q và mang tải trọng T1 hay E1 trên hai mạch vịng thuê bao, mỗi vịng phát và thu một nửa phần tải trọng (768kbit/s hay 1.128kbit/s), sự hoạt động song cơng hồn tồn đạt được nhờ sử dụng kỹ thuật khử tiếng vọng (echo cancellation) để tách tín hiệu phát lẫn trong tín hiệu thu. Ðến đầu thu hai nửa tải trọng này được kết hợp lại thành tải trọng T1 hay E1 ban đầu. Kỹ thuật HDSL đã cĩ nhiều cải tiến địi hỏi những bộ lặp ở những khoảng cách 1.8 km và quan trọng hơn là kỹ thuật này đã cĩ sự tiến bộ lớn về quản lý phổ tần số. Việc quản lý phổ tần số làm giảm những tín hiệu lẫn vào nhau giữa những đơi dây trong cùng một cáp hay bĩ cáp. Những tín hiệu lẫn vào nhau này cịn được gọi là xuyên âm Crosstalk (hình 1.2) và xuyên âm cĩ thể làm xáo trộn tín hiệu trong hai cách sau: Trong một mạch vịng thuê bao, tín hiệu phát tại một đầu gần của một đơi sợi cĩ thể xen vào tín hiệu thu của đơi sợi khác được gọi là xuyên âm đầu gần hay NEXT ( Near End Crosstalk). Tín hiệu phát tại một đầu xa của một đơi sợi cĩ thể xen vào tín hiệu thu của đơi sợi khác được gọi là xuyên âm đầu xa hay FEXT (Far End Crosstalk). FEXT NEXT Nguồn tín hiệu Nguồn tín hiệu sợi i sợi j sợi i sợi j Hình 1.1: NEXT và FEXT 1.2.2 Phương pháp điều chế Mã đường truyền 2B1Q Hiện nay HDSL phần lớn sử dụng mã đường truyền 2B1Q. Mã truyền 2B1Q là mã điều biên xung tín hiệu (PAM) 4 mức khơng cĩ độ dư. Với HDSL, dịng dữ liệu thuê bao là kết hợp của 24 kênh 64 kbit/s và một số các thơng tin mào đầu. Khi dữ liệu được gửi tới phần phát của HDSL, các chữ số nhị phân được kết hợp thành đơi bít để chuyển đổi thành kí hiệu quat (phần tử bộ bốn). Các bit khác dùng cho bảo dưỡng cũng kết hợp thành đơi bít và được chuyển đổi thành quat. Bít đầu trong 1 quat gọi là bit dấu, bít thứ 2 là bit biên độ. Bảng 1.2 dưới đây biểu thị quan hệ giữa mỗi đơi và ký hiệu quat tương ứng. Bảng 1.2 :Ký hiệu quat Bit dấu Bít biên độ Quat 1 0 + 3 1 1 +1 0 1 -1 0 0 -3 Từ đây, các quat được xem là tên ký hiệu, khơng mang giá trị số. ở máy thu, mỗi quat được chuyển đổi thành bit, khử ngẫu nhiên, tạo mẫu dịng bit bằng một quá trình ngược với bên phát nĩi ở trên. Mã tuyến xuất hiện ở đầu ra máy phát. Hình 1.2 minh hoạ nguyên lý này. Các giá trị bit trên hình đã ngẫu nhiên hố. Các xung vuơng đã được lý tưởng hố, cịn dịng bit thực được truyền đi là những nét đứt. 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 +2,4V 0V -2,4V -3,8V +3,8V Giá trị nhị phân Giá trị quat Ðầu vào Ðầu ra +3 -3 -1 +1 Dạng sĩng phát Hình 1.2: Ðầu ra ký hiệu quat HDSL 1.2.3 Cấu hình kết nối Cấu hình kết nối HDSL đối với E1. Những thành phần HDSL được tập hợp lại thành những khối kết cuối đường (LTU) khác nhau tại phía cung cấp dịch vụ hay các khối kết cuối mạng (NTU) tại phía khách hàng (hình1.3). Mỗi khối kết cuối bao gồm bốn thành phần chính sau: Phần thứ nhất là bộ thu phát HDSL. Phần thứ hai là một vài mạch chung được sử dụng trong tất cả các hệ thống HDSL: như hệ thống sử dụng một, hai hay ba đơi sợi. Phần thứ ba là một module sắp xếp để sắp xếp những bit khung E1 vào trong cấu trúc khung HDSL và ngược lại. Cuối cùng là một module giao tiếp để kết nối chuẩn với luồng E1. HDSL truyền tải E1 bằng những đường riêng khơng thơng qua chuyển mạch kênh của nhà cung cấp dịch vụ mà được định tuyến thơng qua bộ đấu nối chéo -DCS ( Digital Cross Connect) tới một mạng trung kế. Dạng đơn giản nhất của kết nối HDSL giữa LTU (Line Termination Unit) và NTU (Network Termination Unit) là một đơi sợi đồng. Chúng cĩ thể hoạt động cùng với các cầu nối rẽ và nếu khoảng cách truyền dẫn lớn thì cĩ thể hoạt động cùng với các bộ lặp tín hiệu nhưng chúng đều phải tuân theo những tiêu chuẩn quốc tế đối với những mạch vịng thuê bao . Mã đường mà chúng sử dụng là 2B1Q và hoạt động tại tốc độ là 2.320Mbit/s giữa các bộ thu phát HDSL. I T E R F A C E M A P P I N G C O M M O N I T E R F A C E M A P P I N G C O M M O N HDSL HDSL HDSL HDSL HDSL HDSL 1 đơi, 2B1Q E1 E1 Tới DCS Tới CPE Line Termination Unit (LTU) Network Termination Unit (NTU) HDSL tuỳ chọn tuỳ chọn Hình 1.3: Cấu hình kết nối HDSL đối với E1. Với hệ thống sử dụng hai đơi sợi thì mỗi đơi hoạt động tại tốc độ đối xứng 1.168Mbit/s đối với hai hướng từ thuê bao tới tổng đài và từ tổng đài tới thuê bao. Tổng tốc độ bit bây giờ cao hơn so với E1 là do cĩ thêm vào các bit mào đầu. Khi sử dụng hệ thống ba đơi, do cĩ thêm một vài mào đầu cho nên mỗi đơi hoạt động tại tốc độ đối xứng là 784kbit/s vì vậy mà tốc độ truyền tải 3x784kbit/s=2.352Mbit/s. Trong hệ thống sử dụng phương pháp truyền dẫn ba đơi sợi do mỗi đơi hoạt động tại tốc độ bit thấp cho nên khoảng cách truyền dẫn cĩ thể đạt được xa hơn so với hai phương pháp truyền dẫn trên. Ngồi khả năng cung cấp tốc độ E1, kỹ thuật HDSL cịn cĩ khả năng cung cấp tốc độ T1 với cấu hình tương tự. 1.2.4 Kỹ thuật HDSL-2 Kỹ thuật HDSL-2 là kỹ thuật cải tiến của kỹ thuật HDSL. số 2 ở phía sau cĩ ý nghĩa là thế hệ thứ 2. Kỹ thuật này giải quyết được một số hạn chế của kỹ thuật HDSL thơng thường. Ðĩ là chỉ sử dụng một đơi sợi mà vẫn truyền tải được tốc độ như HDSL thơng thường. Trong HDSL cĩ thể dùng mã đường truyền 2B1Q hoặc sử dụng phương pháp CAP cho điều chế tín hiệu đồng thời sử dụng kỹ thuật ghép kênh theo tần số hoặc kỹ thuật xố tiếng vọng để phân bố băng tần hoạt động trên mạch vịng thuê bao cáp đơng. Tuy nhiên các nhà cung cấp thiết bị vẫn nghiêng về giải pháp cử dụng CAP kết hợp với kỹ thuật xố tiếng vọng để giảm thiều băng tần hoạt động của HDSL-2 trong khoảng từ 0 tới 230 kHz. Nhờ đĩ phạm vi phục vụ của kỹ thuật này cĩ thể lên tới 3,6 km. 0 30 200 230 Tần sơ (kHz) Băng tần cho cả đường lên và xuơng sử dụng kỹ thuật xố tiếng vong. 0 30 200 230 Tần sơ (kHz) Ðường lên (FDM) Ðường xuống (FDM) Hình 1.4: Băng tần HDSL-2 sủ dụng phương pháp điều chế CAP kết hợp với ghép kênh theo tần số hoặc kỹ thuật xố tiếng vọng 1.2.5 Các ứng dụng của kỹ thuật HDSL Những ứng dụng chính của kỹ thuật HDSL là: Truy cập Internet với tốc độ cao Sử dụng cho những mạng riêng Mở rộng trung tâm PBX (Private Branch Exchange) tới những vị trí khác. Mở rộng mạng LAN và kết nối đến các vịng ring quang. Sử dụng cho Video hội nghị và giáo dục từ xa. Ngồi ra nĩ cịn được sử dụng cho các hệ thống vơ tuyến hoặc tốc độ truy nhập cơ bản (PRA) đối với ISDN. Hiện nay, rất nhiều cơng ty và các chi nhánh của nĩ đã sử dụng HDSL cho truy nhập Internet tốc độ cao vào máy chủ. Ðối với phương thức truyền DSL khơng đối xứng sẽ hạn chế lưu lượng từ các máy truy nhập tới máy chủ so với hướng ngược lại, vì vậy việc xác định vị trí những máy chủ tại các cơng ty hay các chi nhánh gặp rất nhiều khĩ khăn khi sử dụng phương thức truyền này. Xu hướng phát triển mạng riêng hiện nay trên thế giới là rất phổ biến (Ví dụ: mạng trong các cơng ty, cơng sở, các trường đại học...). Tuy nhiên, việc truyền tải nhiều kênh 64 kbit/s trên mỗi đơi dây trong mạng riêng của các khu vực này là rất khĩ khăn và cĩ chi phí cao. Kỹ thuật HDSL cĩ thể khắc phục được hạn chế này. Việc sử dụng HDSL cho trường hợp mở rộng mạng (thêm các trung tâm PBX mới) là rất dễ dàng và đơn giản. Dung lượng cĩ thể mở rộng tới 24 hoặc 30 kênh thoại. Hơn nữa, kỹ thuật này cịn cĩ thể áp dụng cho việc mở rộng mạng LAN và các kết nối tới vịng Ring quang mặc dù vẫn chưa cĩ sự phân kênh trong luồng 1,5 Mbit/s hoặc 2 Mbit/s. Kỹ thuật HDSL rất phù hợp cho giáo dục từ xa và Video hội nghị. Do tính đối xứng về tốc độ truyền dẫn nên vị trí của máy truy nhập và máy chủ khơng cần quan tâm. Kỹ thuật HDSL là một kỹ thuật truyền dẫn đường thuê bao số tốc độ bit cao, nĩ truyền những dịch vụ với tốc độ cao T1 và E1 giữa những nhà cung cấp dịch vụ và những khách hàng sử dụng những dịch đĩ. ưu điểm đầu tiên của kỹ thuật này là nĩ tận dụng những đường thoại đang tồn tại trong giai đoạn cáp quang chưa được lắp đặt mà vẫn đáp ứng được những dịch vụ tốc độ cao. Hầu hết các lợi ích của kỹ thuật này là ở bên phía nhà cung cấp dịch vụ nhưng những khách hàng cũng cĩ những lợi ích gián tiếp như: Ðiều đáng chú ý nhất đĩ là chỉ cần 1 card tổng đài (ví dụ như HTU-C đối với T1 hay LTU đối với E1) và card khách hàng (HTU-R đối với T1 hay NTU đối với E1) là cĩ thể cung cấp một dạng đơn giản nhất của dịch vụ HDSL. HDSL cho phép truyền những dịch vụ trên luồng T1 hay E1 bằng những mạch vịng thuê bao nội hạt mà khơng cần sử dụng những bộ lặp. Ví dụ HDSL cho phép truyền những dịch vụ trên luồng T1 hay E1 trên cáp 24AWG (0.5mm) lên tới 3.6 km và trên sợi 26AWG (0.4mm) là 2.7 km. Thường thường kỹ thuật HDSL cho phép sử dụng 2 cầu rẽ nếu như khoảng cách truyền dẫn nhỏ hơn 1.525 km. Một khía cạnh khác của kỹ thuật này đĩ là nhiều lợi ích kỹ thuật mà hầu hết các khách hàng khơng thấy được như hiệu suất tốt hơn và giảm được chi phí trong khi vẫn cung cấp đầy đủ các dịch vụ T1 hay E1 cho khách hàng. Tuy nhiên kỹ thuật đường thuê bao số tốc độ bit cao (HDSL) vẫn cịn cĩ nhiều nhược điểm, chẳng hạn thứ nhất là: với những khoảng cách truyền dẫn lớn 3.6 km thì nĩ vẫn cần thiết phải sử dụng các bộ lặp; thứ hai là: về mã đường sử dụng, trong kỹ thuật này sử dụng mã đường truyền dẫn 2B1Q, đối với loại mã đường này thì nĩ cĩ hạn chế về băng tần hoạt động và khoảng cách. Hơn nữa kỹ thuật này địi hỏi phải sử dụng nhiều đơi sợi, tuy đã nĩi ở phần trên nĩ cĩ ưu điểm là tận dụng những đường thoại đang tồn tại, nhưng đối với hệ thống sử dụng ba đơi sợi thì vấn đề về chi phí lắp đặt, bảo dưỡng cần phải quan tâm hay nĩi đúng hơn là giá thành sẽ cao. 1.2.6 Các vấn đề cịn tồn tại. Trong kỹ thuật truyền dẫn sử dụng kỹ thuật đường thuê bao số tốc độ bit cao HDSL tồn tại hai vấn đề chính sau: Suy hao năng lượng tín hiệu phát khi truyền trên những đơi sợi đồng. Xuyên âm. Ðối với vấn đề thứ nhất: chúng ta đã biết những tín hiệu điện được phát trên một đường sợi đồng mà sử dụng những tần số cao để hỗ trợ những dịch vụ tốc độ cao thì sẽ đạt được những khoảng cách truyền dẫn ngắn hơn so với những tín hiệu điện sử dụng những tần số thấp, bởi vậy mà những tín hiệu sử dụng tần số cao được truyền trên những vịng kim loại sẽ suy yếu năng lượng nhiều hơn so với những tín hiệu điện sử dụng tần số thấp. Một phương pháp phổ biến nhất hiện nay và đem lại tính kinh tế nhất để giảm tối thiểu sự suy hao năng lượng khi truyền dẫn trên những đơi sợi đồng đĩ là đĩ là sử dụng những sợi cĩ trở kháng thấp. Chúng ta đã biết do điện trở suất của sợi đồng tỷ lệ nghịch với đường kính của sợi, bởi vậy mà những sợi cĩ đường kính lớn sẽ cho trở kháng nhỏ hơn so với những sợi cĩ đường kính nhỏ hay cĩ nghĩa là suy hao tín hiệu sẽ nhỏ hơn bởi vậy mà cĩ thể truyền tín hiệu với khoảng cách xa hơn mà khơng phải sử dụng bộ lặp. Ðối với vấn đề thứ hai: ở trên chúng ta đã trình bày về hai hiện tượng xuất hiện xuyên âm. Nếu những ảnh hưởng của suy hao hay xuyên âm khơng đến mức quan trọng thì những hệ thống HDSL cĩ thể thành lập lại chính xác những tín hiệu phản hồi thành dạng số. Khi một trong hai hiện tượng đĩ xuất hiện và trở nên quá mức cho phép thì khi đĩ sẽ xuất hiện những lỗi bit, những mức ngưỡng này cịn phải tuỳ thuộc vào từng thiết bị, loại cáp được sử dụng, tần số hoạt động hay mơi trường hoạt động. Nhiều hệ thống thường sử dụng những dải tần số tín hiệu phát và thu khác nhau. Những hệ thống được tách riêng tần số phát và tần số thu được đề cập đến đĩ là ghép kênh phân chia theo tần số. ưu điểm của những hệ thống dựa trên FDM nhờ những hệ thống khử tiếng vọng (echo canceled) là loại bỏ được xuyên âm NEXT. Nĩ đạt được bởi vì những hệ thống này khơng tiếp nhận trong cùng một dải tần số mà trong hệ thống bên cạnh đang phát. Kỹ thuật SDSL Kỹ thuật SDSL truyền tin theo phương thức đối xứng, về nguyên tắc nĩ hồn tồn giống như kỹ thuật HDSL nhưng hệ thống SDSL chỉ sử dụng một đơi sợi để truyền những dịch vụ tốc độ cao từ nhà cung cấp dịch vụ tới khách hàng, mỗi đơi hoạt động tại tốc độ 784kbit/s, việc sử dụng một đơi sợi này làm giảm thiết bị trong hệ thống và chi phí đường thuê riêng. Kỹ thuật SDSL cho phép ghép kênh thoại và số liệu trên cùng một đường và cho phép người sử dụng truy cập những trang Web, tải những tệp dữ liệu và thoại tại cùng một thời điểm. Tuỳ theo từng yêu cầu của khách hàng mà SDSL cho phép những nhà cung cấp dịch cung cấp những dịch vụ tốc độ cao dựa trên 3 tham số cơ bản: tốc độ dịch vụ, chi phí và khoảng cách truyền. Dưới đây là những tốc độ truyền dẫn của kỹ thuật SDSL tương ứng với từng khoảng cách mà kỹ thuật cĩ thể đạt được (bảng 1. 3). Bảng 1.3: Tốc độ truyền dẫn của SDSL tương ứng với khoảng cách Tốc độ truyền dẫn Khoảng cách cho phép 128kbit/s 6,71 km 256kbit/s 6,56 km 384kbit/s 4,42 km 768kbit/s 3,97 km 1,024Mbit/s 3,51 km Vì vậy mà tuỳ theo khoảng cách từ tổng đài tới thuê bao và hiệu suất cần thiết mà khách hàng cĩ thể lựa chọn cho mình khả năng tốt nhất Kỹ thuật ADSL 1.4.1 Giới thiệu kỹ thuật ADSL ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) là một kỹ thuật mới, chuyển đổi đường dây điện thoại thơng thường thành một đường truy nhập đa dịch vụ và các đường truyền dữ liệu tốc độ cao. ADSL cung cấp đường truyền tốc độ 6 Mbit/s- 8 Mbit/s tới thuê bao và 640 kbit/s-1Mbit/s theo hướng ngược lại. Mạch ADSL tạo nên 3 kênh thơng tin ở đơi dây thuê bao: một kênh tốc độ cao từ tổng đài tới thuê bao, một kênh tốc độ trung bình 2 chiều (phụ thuộc vào cấu trúc của ADSL) và một kênh thoại hoặc một kênh N-ISDN. Modem ADSL được sản xuất cĩ khả năng cung cấp tốc độ dữ liệu theo cả tiêu chuẩn Mỹ và Châu Âu, cĩ thể thay đổi tốc độ và dung lượng đường truyền. Tốc độ đơn vị mà ADSL cĩ thể cung cấp là 1,5 hoặc 2 Mbit/s trên một kênh từ tổng đài tới thuê bao và 16 kbit/s trên một kênh 2 hướng. Modem ADSL tương thích với truyền dẫn ATM, giao thức IP bằng việc thay đổi tốc độ truyền và phù hợp với các mào đầu của ATM cũng như IP. 1.4.2 Cấu trúc hệ thống ADSL So với tất cả các kỹ thuật DSL thì ADSL là một trong những kỹ thuật được chuẩn hố nhiều nhất. Dưới đây là sơ đồ cấu trúc hệ thống ADSL (hình 1.5). Hình 1.5: sơ đồ cấu trúc hệ thống ASDL ATU-C: ADSL Transmission Unit at the network end - Khối truyền dẫn ADSL phía tổng đài ATU-R: ADSL Transmission Unit at the customer premises end Khối truyền dẫn ADSL phía khách hàng Access point: Ðiểm tập trung cho dữ liệu băng rộng và hẹp B: Ðầu vào phụ của dữ liệu Broadcast: Dữ liệu băng rộng đầu vào một hướng Broadband Network: Hệ thống chuyển mạch cho tốc độ trên 1,5/2 Mbit/s Loop: Ðường điện thoại dùng cáp đồng 2 sợi Narrowband Network Hệ thống chuyển mạch cho tốc độ dưới 1,5/2 Mbit/s. POTS: Plain Old Telephone Service-Dịch vụ điện thoại truyền thống POTS-C: Giao diện giữa mạng điện thoại cơng cộng và bộ chia ở phía tổng đài POTS-R: Giao diện giữa mạng điện thoại cơng cộng và bộ chia ở phía khách hàng SM: Sevice module - Khối dịch vụ Splitter: Bộ chia T-SM: Giao diện giữa ATU-R và mạng phân bố tới khách hàng T: Giao diện giữa mạng phân bố tới khách hàng và khối dịch vụ U-C: Giao diện giữa mạch vịng và bộ chia phía tổng đài U-C2: Giao diện giữa bộ chia và ATU-C U-R: Giao diện giữa mạch vịng và bộ chia phía khách hàng U-R2: Giao diện giữa bộ chia và ATU-R VA: Giao diện giữa ATU-C và điểm truy nhập VC: Giao diện giữa điểm truy nhập và mạng Như đã nĩi ở trên, ADSL cĩ khả năng cung cấp truyền kênh thoại tương tự (POTS) và các dịch vụ băng rộng khác. Ðối với dịch vụ thoại tương tự, một bộ chia đặc biệt sẽ mang kênh tương tự 4 kHz từ tổng đài tới thuê bao trên băng tần số của đường truyền ADSL. Với các dịch vụ như quảng bá, dịch vụ băng rộng số (Video hoặc truy nhập Internet) hoặc quản lí mạng sẽ được truy nhập từ ngồi tổng đài trung tâm (CO) hoặc nội hạt (LE), để giải quyết vấn đề nghẽn chuyển mạch và trung kế. Một nút truy nhập ADSL nằm trong CO (hoặc LE) phục vụ cho một số đường ADSL. Nút này thường được gọi là khối truy nhập DSL (DSLAM). Mặc dù một DSLAM cĩ thể cung cấp khả năng truy nhập dịch vụ cho nhiều đường ADSL nhưng một kiến trúc đầy đủ của DSLAM phức tạp hơn rất nhiều so với cấu trúc thể hiện trên hình Trên hình vẽ, giao diện B là một đầu vào phụ sử dụng cho các luồng tín hiệu khác chẳng hạn cho tín hiệu từ vệ tinh. Trong một vài trường hợp, giao diện T-SM giữa ATU-R và khối dịch vụ cũng giống như giao diện T (đặc biệt khi khối dịch vụ được tổ hợp trong ATU-R). Nếu khơng cĩ giao diện T-SM thì thay vào đĩ sẽ là các giao diện ATU-R (cĩ nhiều kiểu giao diện này). Ví dụ ATU-R cĩ cả 2 cổng 10Base-T Ethernet và V.35. Cũng vậy, nếu thiết bị đầu cuối tích hợp với ATU-R trong một số cấu trúc đặc biệt thì sẽ khơng cĩ giao diện T giữa mạng phân bố và thiết bị đầu cuối. Trong sơ đồ này, các giao diện U trên hình 1.10 sẽ khơng cĩ khi bộ chia được chế tạo như một phần tích hợp của bộ ATU hoặc chẳng cĩ bộ chia nào. Cũng như vậy, nếu nút truy nhập ADSL hoặc DSLAM thực hiện một số nhiệm vụ tập trung hoặc chuyển mạch thì sẽ khơng cĩ giao diện V, đặc biệt với ngay với cả giao diện VA. Giao diện VC cho phép tạo nên một loạt các dạng giao thức tương ứng với TCP/IP, ATM và các mạng dịch vụ khác. 1.4.3 Các phương pháp điều chế Trong sản phẩm ADSL, các mã đường truyền CAP, QAM, DMT là được sử dụng phổ biến nhất, ngồi ra cịn cĩ một số loại mã khác đang trong quá trình thử nghiệm. Phương pháp điều chế biên độ cầu phương QAM- Quadrature Amplitude Modullation QAM - điều chế biên độ cầu phương là một dạng điều chế pha sử dụng điều chế đa mức. Tín hiệu cầu phương sử dụng mã hố đa mức trên một định nghĩa chung như tất cả các tín hiệu điều chế đa mức: R=D/N (1) Trong đĩ: R là: báo hiệu hoặc tốc độ điều chế D là: tốc độ dữ liệu tính bằng bit/s N là: số bit trong mỗi thành phần báo hiệu. Sử dụng biểu đồ pha cho điều chế cầu phương trong đĩ thuật tốn sử dụng là sự kết hợp giữa hàm sin và cos. Lúc đĩ tín hiệu cầu phương được đưa ra theo cơng thức sau: cos(2pf ct+j)=cosj.cos2pfct-sinj.sin2pfct (2) Q I Hình 1.6: Biểu đồ pha QAM Tín hiệu cos(2pf ct) là tín hiệu đồng pha hoặc gọi là tín hiệu I Tín hiệu sin(2pf ct) là tín hiệu lệch pha 900 hoặc gọi là tín hiệu Q. j là độ lệch pha. Hệ thống QAM khơng địi hỏi tín hiệu I và Q đồng thời, chúng độc lập với nhau. Trong khi các kênh bị giới hạn băng tần, truyền dẫn đa mức cĩ thể thực hiện khi áp dụng theo cơng thức sau: R=log2L(1/T) (3) Trong đĩ: R là: tốc độ dữ liệu (bit/s) L là: số mức mã hố (bit mỗi ký hiệu) T là: chiều dài của thời gian báo hiệu. Bằng cách sử dụng tín hiệu I và Q như miêu tả như ở trên, bộ thu cĩ thể nhận và phân biệt 8 giá trị mỗi tải. Như vậy sẽ cĩ 64 trạng thái (8x8) được thiết lập tương đương với giá trị tốc độ symbol bằng 1/16 tốc độ bit. Mỗi điểm biểu diễn trạng thái cĩ thể được biểu diễn qua giá trị I và Q (hình 3). Khoảng cách giữa các điểm lân cận trong hệ thống điều chế pha được tính như sau: D=2 sin (P/N) (4) Trong đĩ N là số pha Khi giá trị N tăng lên nghĩa là tốc độ bít tăng lên nhưng vị trí các điểm sát lại với nhau làm cho việc phân biệt trở nên khĩ khăn ở đầu thu. Mã hố Dữ liệu từ khách hàng Ðồng pha Lệch pha Kết hợp Lệch 900 Ðầu ra Hình 1.7 .Quá trình xử lý QAM ở đầu phát Hình 1.7 đưa ra quá trình xử lý QAM ở đầu phát. Dịng dữ liệu từ người sử dụng đi vào bộ mã hố. Bộ mã hố chia dữ liệu thành 2 nửa, hai nửa này được điều chế thành 2 phần trực giao với nhau rồi được tổ hợp thành tín hiệu cầu phương và truyền trên kênh truyền dẫn. Ðiều đĩ cĩ nghĩa là các tín hiệu cầu phương là tổ hợp của hai tín hiệu xuất phát từ cùng một nguồn nhưng được làm lệch pha nhau 90 độ. Phương pháp điều chế CAP- Carrierless Amplitude/phase Modulation Phương pháp điều chế pha và biên độ khơng sử dụng sĩng mang này dựa trên phương pháp điều chế biên độ cầu phương QAM. Vì thế phương pháp này hoạt động gần giống với phương pháp điều chế biên độ cầu phương QAM. Bộ thu của phương pháp điều chế QAM yêu cầu tín hiệu tới phải cĩ phổ và hệ thức pha giống như phổ và pha của tín hiệu truyền dẫn. Do các tín hiệu truyền trên đường dây điện thoại thơng thường thường khơng đảm bảo được yêu cầu này nên bộ điều chế của kỹ thuật xDSL phải lắp thêm cả bộ điều chỉnh thích hợp để bù phần méo tín hiệu truyền dẫn Ðiều chế CAP khơng sử dụng kết hợp trục tải trực giao bằng kết hợp sin và cos. Việc điều chế được thực hiện bằng cách sử dụng bộ lọc thơng dải 2 nửa dịng dữ liệu số. Các bít cùng một lúc mã hố vào một symbol và qua bộ lọc, kết quả đồng pha và lệch pha sẽ biểu diễn bằng đơn vị symbol. Tín hiệu được tổng hợp lại đi qua bộ chuyển đổi A/D, qua bộ lọc thơng thấp (LPF- Low pass filter) và tới đường truyền. Ở đầu thu tín hiệu nhận được qua bộ chuyển đổi A/D, bộ lọc và đến phần xử lý sau đĩ là mới giải mã. Bộ lọc phía đầu thu và bộ phận sử 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 6,48 đến 25,92 MHz. Băng tần này cĩ nghĩa là tín hiệu khơng hoạt động ở tần số thấp hơn, tránh đợc ảnh hưởng của nhiễu. Ðồng thời mục đích thiết kế như vậy để giới hạn cơng suất phổ của tần số dưới 30 MHz, do sự tăng suy hao ở tần số cao trong đường truyền. Mã hố Bộ lọc đồng pha Bộ lọc lệch pha 900 D/A LPF A/D Bộ lọc thích ứng I Bộ lọc thích ứng II Bộ sử lý Giải mã Ðường truyền Hình 1.8. Thu phát tín hiệu theo phương pháp điều chế CAP Phương pháp điều chế đa âm rời rạc DMT- Discrete Multi-Tone Modulation Ðiều chế DMT là kỹ thuật điều chế đa sĩng mang. DMT chia phổ tần số thành các chu kỳ ký hiệu. Mỗi chu kỳ ký hiệu cĩ thể mang một số lượng bít nhất định. Phổ từ 26kHz đến 1,1 MHz được chia thành các kênh 4 kHz và DMT mã hố và điều chế tạo thành các kênh phụ 4kHz.Các bít trong mỗi kênh phụ được điều chế bằng kỹ thuật QAM và đặt trong các sĩng mang. Ðối với bất kỳ loại mã đường truyền nào sử dụng một đơi dây cho việc truyền song cơng đều phải chia băng tần hoạt động thành băng tần từ tổng đài tới thuê bao và băng tần từ thuê bao tới tổng đài (đơn giản là kỹ thuật ghép kênh theo tần số - FDM) hoặc phải sử dụng kỹ thuật xố tiếng vọng. Tuy nhiên, trong kỹ thuật ADSL cả FDM và kỹ thuật xố tiếng vọng cĩ thể sử dụng kết hợp đồng thời điều này là do sự khơng đối xứng của băng tần ADSL, các dải tần cĩ thể gối chồng lên nhau nhưng khơng trùng khít vào nhau. Ðây là đặc thù riêng của ADSL so với các kỹ thuật DSL khác. 0-4 kHz 25 kHz 200 kHz ~1,1 MkHz Băng tần đường xuống Băng tần đường lên 0-4 kHz 25 kHz 200 kHz ~1,1 MkHz Băng tần đường xuống Băng tần đường lên Hình 1.9: ADSL sử dụng và khơng sử d._.