Nghiên cứu công nghệ ADSL

ã đắp ứng được nhiệm vụ số hoá mạng viễn thông đến tận phía khách hàng. Có thể nói rằng ISDN là dịch vụ DSL đầu tiên cung cấp cho khu dân cư giao diện tốc độ cơ sở BRI (Basic Rate Interface): 44 Kbit/s, được cấu thành từ hai kênh B 64 Kbit/s và một kênh D 16 Kbit/s. Ngày nay đi đôi với mạng ISDN một công nghệ mới có nhiều triển vọng với tên gọi chung là xDSL, x biểu thị cho các kỹ thuật khác nhau. Mục đích của kỹ thuật này là cung cấp cho khách hàng các loại hình dịch vụ chất lượng cao và băng tần rộng. Các kỹ thuật này được phân biệt dựa vào tốc độ và chế độ truyền dẫn. Kỹ thuật này có thể cung cấp nhiều dịch vụ đặc thù truyền không đối xứng qua modem, điển hình loại này là ADSL và VDSL và truyền đối xứng có tốc độ truyền hai hướng như nhau như HDSL và SDSL. Riêng với kỹ thuật VDSL (Very High speed DSL) có thể truyền đối xứng với tốc độ rất cao. Các đặc trưng chính của họ công nghệ xDSL hiện tại được mô tả trong bảng 1.1 Kỹ thuật Tốc độ dữ liệu Số đôi dây sử dụng Giới hạn khoảng cách Ứng dụng 56 Kbit/s 56 Kbit/s downlink Không giới hạn Email, truy nhập LAN từ xa. Analog modem 28,8 hoặc 33,6 Kbit/s uplink Truy nhập Internet, intranet ISDN 128 Kbit/s (Không nén) Đối xứng 5 Km (thêm thiết bị có thể mở rộng khoảng cách) Hội nghị truyền hình, Dự phòng leased line. Các hoạt động thương mại truy cập Internet/ intranet. Cable modem 10– 30Mbit/s Downstream 0,128 - 10 Mbit/s Upstream 50Km trên cáp đồng trục (thêm thiết bị phụ trợ có thể tới 300 Km) Truy cập Internet ADSL Lite 1 Mbit/s Downstream 512 Kbit/s Upstream Sử dụng 1 đôi dây 5 Km Truy cập Internet/ Intranet, duyệt Web, thoại IP, thoại video. Full rate ADSL 1,5 Mbit/s Downstream 1,544 Mbit/s Upstream Sử dụng 1 đôi dây 5 Km (khoảng cách càng ngắn tốc độ càng cao hơn) Truy nhập Internet/ intranet, video theo yêu cầu, truy cập mạng LAN từ xa, VoIP. ISDL 144 Kbit/s đối xứng 5 Km (Có thể mở rộng tới 300 Km) Truy nhập Internet/ intranet, video theo yêu cầu, truy cập mạng LAN từ xa, VoIP. HDSL 1.544 Mbit/s (T1) đối xứng 2.048 Mbit/s (E1) đối xứng Sử dụng 1-3 đôi dây. Sử dụng 2 đôi dây. 3,6 Km – 4,5 Km Nội hạt, thay thế trung kế T1/E1 có dùng bộ lặp. Kết nối các PBX vớinhau.Tập trung lưu lượng Frame Relay, kết nối các mạng LAN SDSL 10544 Mbit/s full duplex (T1) 2.048 Mbit/s full duplex (E1) Sử dụng 1 đôi dây 3 Km Nội hạt, thay thế trung kế T1/E1 có dùng bộ lặp, kết nối các PBX với nhau, kết nối các mạng LAN. VDSL 13-52 Mbit/s Downstream 1.5-2.3 Mbit/s Upstream (Đối xứng đạt tới 34 Mbit/s ) Sử dụng 1 đôi dây 300- 1.5 Km (phụ thuộc vào tốc độ) Truy cập Multimedia Internet, quảng bá các chương trình TV. Nói chung kỹ thuật xDSL là kỹ thuật truyền dẫn cáp đồng, nó giải quyết những vấn đề tắc nghẽn giữa những nhà cung cấp các dịch vụ mạng và những khách hàng sử dụng những dịch vụ mạng đó. Kỹ thuật xDSL đạt được những tốc độ băng rộng trên môi trưòng mạng phổ biến nhất trên thế giới là đường dây cáp điện thoại thông thường. 1.2 Uu nhược điểm của công nghệ xDSL 1.2.1 Đặc điểm của công nghệ xDSL Tốc độ truyền dữ liệu thay đổi tuỳ theo từng phiên bản của công nghệ xDSL và độ dài của mạch vòng thuê bao Đối với ADSL, chuẩn ADSL của ITU-T xác định tốc độ hướng truyền xuống là 6.1 Mbit/s và 640 Kbit/s hướng lên. Trong thực tế tốc độ tối đa 6.1 Mbit/s chỉ có thể đạt được nếu khoảng cách dưới 2,7 Km và giảm tới 1,5 Mbit/s hoặc thấp hơn nữa ở khoảng cách 4,5 Km. Phiên bản có tốc độ cao nhất là VDSL, hỗ trợ tối đa đường xuống là 55 Mbit/s ở khoảng cách 300 m và 13 Mbit/s nếu khoảng cách là 1,4 Km. Tốc độ hướng lên nằm trong khoảng 1,6 – 2,3 Mbit/s. Mỗi người sử dụng có một đường riêng kết nối với DSLAM đặt tại tổng đài hoặc tại RT (trạm thiết bị tập trung thuê bao). Các dịch vụ hỗ trợ: Truyền số liệu và VoDSL (với voice gateway). ADSL chia sẻ cùng đường cáp đồng với thoại tương tự. VDSL có thể hỗ trợ cho chuyển mạch truyền hình. Yêu cầu kỹ thuật Đường cáp đồng “sạch”, không có cuộn cảm kéo dài (loading coil), không rẽ nhánh (bridge tap). Hạn chế khoảng cách đường truyền khoảng dưới 4,5 Km. Không sử dụng các thiết bị DLC trong mạch thuê bao, nếu có DLC thì DSLAM phải đặt tại các RT. Thiết bị khách hàng ngoài xDSL modem ● Voice gateway nếu dùng VoDSL. 1.2.2 Ưu điểm của công nghệ xDSL. Công nghệ đã được kiểm nghiệm với nhiều triệu line hoạt động trên khắp thế giới. Ở Châu Á Hàn Quốc là nước có mật độ thuê bao ADSL cao nhất. Chuẩn hoá bởi ITU-T. Sử dụng hệ thống cáp đồng đã được triển khai rộng khắp ở các nhà khai thác. Trong điều kiện thuận lợi, đầu tư cho mạng DSL không lớn đối với nhà khai thác. 1.2.3 Những thách thức chính của công nghệ xDSL Khó khăn khi triển khai mạng lưới, do mạng truy nhập không đồng bộ. Chăm sóc khách hàng, tính cước. Triển khai các dịch vụ gia tăng. Hạn chế bởi khoảng cách và những hệ thống tập trung thuê bao công nghệ cũ đã triển khai. Triển vọng doanh thu tương đối tốt đối với các nhà khai thác chủ đạo, có cơ sở hạ tầng viễn thông rộng khắp như VNPT, nhưng sẽ rất khó khăn cho các nhà khai thác cạnh tranh. Điều này đã được kiểm nghiệm trên thị trường viễn thông Mỹ. Trong những năm qua nhiều nhà khai thác nhỏ đã liên tục bị thua lỗ và phải đóng cửa. Công nghệ xDSL hướng tới thị trường chính là tư nhân và các doanh nghiệp vừa và nhỏ. Dịch vụ này có thể không tương thích với nhiều doanh nghiệp lớn, do chất lượng phục vụ không thường xuyên được đảm bảo. Dự kiến trong một vài năm tới, ở Việt Nam, con số thuê bao ADSL sẽ lên tới hàng nghìn. Tại Việt Nam, những vấn đề về chất lượng cáp, chất lượng đầu nối trong mạng truy nhập cũng như một số thiết bị tập trung thuê bao gồm nhiều chủng loại khác nhau, sử dụng các công nghệ khác nhau trong những yếu tố kỹ thuật quan trọng cần lưu ý khi phát triển thuê bao xDSL. 1.3 Kỹ thuật ADSL 1.3.1 ADSL là gì ? ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) - đó là đường thuê bao số không đối xứng, kỹ thuật truyền được sử dụng trên đường dây từ modem của thuê bao tới Nhà cung cấp dịch vụ. Hiểu một cách đơn giản nhất, ADSL là sự thay thế với tốc độ cao cho thiết bị Modem hoặc ISDN giúp truy nhập Internet với tốc độ cao và nhanh hơn. Các biểu đồ sau chỉ ra các tốc độ cao nhất có thể đạt được giữa các dịch vụ cung cấp. Asymmetric: Tốc độ truyền không giống nhau ở hai chiều. Tốc độ của chiều xuống (từ mạng tới thuê bao) có thể nhanh gấp hơn 10 lần so với tốc độ của chiều lên (từ thuê bao tới mạng). Ðiều này phù hợp một cách tuyệt vời cho việc khai thác dịch vụ Internet khi mà chỉ cần nhấn chuột (tương ứng với lưu lượng nhỏ thông tin mà thuê bao gửi đi) là có thể nhận được một lưu lượng lớn dữ liệu tải về từ Internet. Digital: Các modem ADSL hoạt động ở mức bít (0 & 1) và dùng để chuyển thông tin số hoá giữa các thiết bị số như các máy tính PC. Chính ở khía cạnh này thì ADSL không có gì khác với các Modem thông thường. Subscriber Line: ADSL tự nó chỉ hoạt động trên đường dây thuê bao bình thường nối tới tổng đài nội hạt. Ðường dây thuê bao này vẫn có thể được tiếp tục sử dụng cho các cuộc gọi đi hoặc nghe điện thoại cùng một thời điểm thông qua thiết bị gọi là 'splitters' có chức năng tách thoại và dữ liệu trên đường dây. Mạch ADSL tạo nên 3 kênh thông tin trên đôi 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). Một kênh thoại hoặc một kênh N- ISDN. Tốc độ đơn vị mà ADSL có thể cung cấp là 1,5 hoặc 2 Mbit/s trên một kênh từ tổng đài đến thuê bao và 16 Kbit/s trên một kênh hai 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. Bảng I- 2 đưa ra khoảng cách tối đa cho phép mà vẫn đảm bảo chất lượng truyền dẫn ở một số tốc độ nhất định. Tốc độ (Mbps) Loại dây Kích thước dây (mm) Khoảng cách truyền (m) 1,5 – 2,0 24 AWG 0,5 5500 1,5 – 2,0 26 AWG 0,4 4600 6,1 24 AWG 0,5 3700 6,1 26 AWG 0,4 2700 1.3.2 Ứng dụng của ADSL ADSL xác lập cách thức dữ liệu được truyền giữa thuê bao (nhà riêng hoặc công sở) và tổng đài thoại nội hạt trên chính đường dây điện thoại bình thường. Chúng ta vẫn thường gọi các đường dây này là ‘local loop'. Thực chất của ứng dụng ADSL không phải ở việc truyền dữ liệu đi/đến tổng đài điện thoại nội hạt mà là tạo ra khả năng truy nhập Internet với tốc độ cao. Như vậy, vấn đề nằm ở việc xác lập kết nối dữ liệu tới Nhà cung cấp dịch vụ Internet. Mặc dù chúng ta cho rằng ADSL được sử dụng để truyền dữ liệu bằng các giao thức Internet, nhưng trên thực tế việc thực hiện điều đó như thế nào lại không phải là đặc trưng kỹ thuật của ADSL. Hiện nay, phần lớn người ta ứng dụng ADSL cho truy nhập Internet tốc độ cao và sử dụng các dịch vụ trên Internet một cách nhanh hơn. 1.3.3 Cơ chế hoạt động ADSL tìm cách khai thác phần băng thông tương tự còn chưa được sử dụng trên đường dây nối từ thuê bao tới tổng đài nội hạt. Ðường dây này được thiết kế để chuyển tải dải phổ tần số (frequency spectrum) chiếm bởi cuộc thoại bình thường. Tuy nhiên, nó cũng có thể chuyển tải các tần số cao hơn dải phổ tương đối hạn chế dành cho thoại. Ðó là dải phổ mà ADSL sử dụng. Thoại cơ bản sử dụng dải tần số từ 300Hz tới 3,400Hz. Bây giờ chúng ta sẽ xem xét, thoại và dữ liệu ADSL chia xẻ cùng một đường dây thuê bao ra sao. Trên thực tế, các splitter được sử dụng để đảm bảo dữ liệu và thoại không xâm phạm lẫn nhau trên đường truyền. Các tần số mà mạch vòng có thể chuyển tải, hay nói cách khác là khối lượng dữ liệu có thể chuyển tải, sẽ phụ thuộc vào các nhân tố sau: Khoảng cách từ tổng đài nội hạt. Kiểu và độ dầy đường dây. Kiểu và số lượng các mối nối trên đường dây. Mật độ các đường dây chuyển tải ADSL, ISDN và các tín hiệu phi thoại khác. Mật độ các đường dây chuyển tải tín hiệu radio. 1.3.4 Ưu điểm của ADSL so với PSTN & ISDN (1) PSTN và ISDN là các công nghệ quay số (dial-up) ADSL là 'liên tục/ always-on" tức kết nối trực tiếp. (2) PSTN và ISDN cho phép chúng ta sử dụng fax, dữ liệu, thoại, dữ liệu tới Internet, dữ liệu tới các thiết bị khác. ADSL chỉ chuyển tải dữ liệu tới Internet. (3) PSTN và ISDN cho phép chúng ta tuỳ chọn ISP nào mà ta muốn kết nối. ADSL kết nối chúng ta tới một ISP định trước. (4) ISDN chạy ở tốc độ cơ sở 64kbps hoặc 128kbps. ADSL có thể tải dữ liệu về với tốc độ tới 8Mbps. (5) PSTN ngắt truy nhập tới Internet khi chúng ta thực hiện cuộc gọi. ADSL cho phép vừa sử dụng Internet trong khi vẫn có thể thực hiện cuộc gọi đồng thời. (6) Kết nối internet qua đường PSTN và ISDN bằng phương thức quay số có tính cước nội hạt. ADSL không tính cước nội hạt. Ghi chú: Mặc dù modem ADSL luôn ở chế độ kết nối thường trực, nhưng vẫn có thể cần phải thực hiện lệnh kết nối Internet trên máy PC. Các dịch vụ như fax và thoại có thể được thực hiện cũng trên kết nối dữ liệu ADSL tới Internet. Trên thực tế, tốc độ download tiêu biểu đối với dịch vụ ADSL gia đình thường đạt tới (up to) 400kbps Dùng bao nhiêu, trả bấy nhiêu. Cấu trúc cước theo lưu lượng sử dụng (Hoặc theo thời gian sử dụng) Không hạn chế số người sử dụng khi chia sẻ kết nối Internet trong mạng nội bộ. 1.3.5 Các thành phần của ADSL Trong phần này chúng ta sẽ lần lượt mô tả chức năng của từng thành phần của ADSL, bắt đầu từ Modem ADSL tới Nhà cung cấp dịch vụ Internet. Chúng ta cũng xem xét ở phía ISP để lọc ra những thành phần cơ bản mà họ sử dụng để cung cấp dịch vụ ADSL. (1) Modem ADSL là gì? Modem ADSL kết nối vào đường dây điện thoại (còn gọi là local loop) và đường dây này nối tới thiết bị tổng đài nội hạt. Modem ADSL sử dụng kết hợp một loạt các kỹ thuật xử lý tín hiệu tiên tiến nhằm đạt được tốc độ băng thông cần thiết trên đường dây điện thoại thông thường với khoảng cách tới vài km giữa thuê bao và tổng đài nội hạt. (2) Modem ADSL làm việc như thế nào? ADSL hoạt động bằng cách vận hành cùng lúc nhiều modem, trong đó mỗi modem sử dụng phần băng thông riêng có thể. Sơ đồ trên đây chỉ mô phỏng một cách tương đối, nhưng qua đó ta có thể nhận thấy ADSL sử dụng rất nhiều modem riêng lẻ hoạt động song song để khai thác băng thông tối đa và cung cấp một tốc độ rất cao. Mỗi đường kẻ sọc đen ở trên thể hiện một modem và chúng hoạt động tại các tần số hoàn toàn khác nhau. Trên thực tế có thể tới 255 modem hoạt động trên một đường ADSL. Ðiểm đặc biệt ở chỗ ADSL sử dụng dải tần số từ 26kHz tới 1.1MHz trong 10MHz của băng thông thoại. Tất cả 255 modems này được vận hành chỉ trên một con chíp đơn. Lượng dữ liệu mà mỗi modem có thể truyền tải phụ thuộc vào các đặc điểm của đường dây tại tần số mà modem đó chiếm. Một số modem có thể không làm việc một chút nào vì sự gây nhiễu từ nguồn tín hiệu bên ngoài chẳng hạn như bởi một đường dây (local loop) khác hoặc nguồn phát vô tuyến nào đó. Các modem ở tần số cao hơn thông thường lại truyền tải được ít dữ liệu hơn bởi lý ở tần số càng cao thì sự suy hao càng lớn, đặc biệt là trên một khoảng cách dài. (3) Mạch vòng / Local Loop là gì ? 'Local loop' là thuật ngữ dùng để chỉ các đường dây điện thoại bình thường nối từ vị trí người sử dụng tới công ty điện thoại. It is only on the local loop that ADSL communications actually take place. Nguyên nhân xuất hiện thuật ngữ local loop - đó là người nghe (điện thoại) được kết nối vào hai đường dây mà nếu nhìn từ tổng đài điện thoại thì chúng tạo ra một mạch vòng local loop. 1.3.6 Các thành phần ADSL từ phía Nhà cung cấp dịch vụ Bây giờ chúng ta sẽ tìm hiểu xem các ISP thực hiện cung cấp ADSL như thế nào. Phạm vi Nhà cung cấp dịch vụ gồm có ba thành phần quan trọng : DSLAM - DSL Access Multiplexer BAS - Broadband Access Server ISP - Internet Service Provider 1.3.6.1 DSLAM là gì? DSLAM (Digtal Subscriber Line Access Multiplexer) - Bộ dồn kênh truy nhập đường thuê bao số - là một 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 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. Một thiết bị DSLAM có thể tập hợp nhiều kết nối thuê bao ADSL - có thể nhiều tới hàng trăm thuê bao - và tụ lại trên một kết nối cáp quang. Sợi cáp quang này thường được nối tới thiết bị gọi là BAS - Broadband Access Server, nhưng nó cũng có thể không nối trực tiếp tới BAS vì BAS có thể được đặt tại bất cứ đâu. DSLAM là thiết bị đặt ở phía tổng đài, là điểm cuối của kết nối ADSL. Nó chứa vô số các modem ADSL bố trí về một phía hướng tới các mạch vòng và phía kia là kết nối cáp quang. 1.3.6.2 BAS là gì? BAS (Broadband Access Server) là thiết bị đặt giữa DSLAM và POP của ISP. Một thiết bị BAS có thể phục vụ cho nhiều DSLAM. Các giao thức truyền thông được đóng gói để truyền dữ liệu thông qua kết nối ADSL, vì vậy mục đích của BAS là mở gói để hoàn trả lại các giao thức đó trước khi đi vào Internet. Nó cũng đảm bảo cho kết nối của bạn tới ISP được chính xác giống như khi bạn sử dụng modem quay số hoặc ISDN. Như chú giải ở trên, ADSL không chỉ rõ các giao thức được sử dụng để tạo thành kết nối tới Internet. Phương pháp mà PC và Modem sử dụng bắt buộc phải giống như BAS sử dụng để cho kết nối thực hiện được. Thông thường ADSL sử dụng hai giao thức chính là : PPPoE - PPP over Ethernet Protocol PPPoA - Point to Point Protocol over ATM 1.3.7 Kết nối mạng Dưới đây sẽ trình bày về những giao thức truyền thông được sử dụng trên kết nối ADSL. Khi kết nối vào Internet, bạn sử dụng các giao thức chạy ở tầng vận chuyển TCP/IP (chẳng hạn như HTTP - giao thức được sử dụng bởi các web-browser). Quá trình này là giống nhau với các kiểu truy nhập quay số qua PSTN, ISDN và ADSL. 1.3.7.1 Các giao thức được sử dụng giữa Modem và BAS Khi quay số PSTN/ISDN để truy nhập vào Internet, chúng ta sử dụng giao thức gọi là PPP để vận chuyển dữ liệu TCP/IP và kiểm tra cũng như xác thực tên và mật khẩu người truy nhập. Trong ADSL, PPP cũng thường được sử dụng để kiểm tra tên và mật khẩu truy nhập và ATM thì luôn được sử dụng ở mức thấp nhất. Kết nối điển hình như dưới đây : 1.3.7.2 Vai trò của ATM ATM - Asynchronous Transfer Mode - được sử dụng như là công cụ chuyển tải cho ADSL ở mức thấp. Lý do vì đó là cách thuận tiện và mềm dẻo đối với các công ty thoại muốn kéo dài khoảng cách kết nối từ DSLAM tới BAS giúp họ có thể đặt BAS ở bất cứ đâu trên mạng. Các tham số thiết lập cấu hình ATM Có hai tham số cần phải thiết lập cấu hình một cách chính xác trên modem ADSL để đảm bảo kết nối thành công tại mức ATM với DSLAM: VPI - the Virtual Path Identifier VCI - the Virtual Channel Identifier 1.3.8 Cấu trúc của ADSL PPP là giao thức dùng để vận chuyển lưu lượng Internet tới ISP dọc theo các kết nối modem và ISDN. PPP kết hợp chặt chẽ các yếu tố xác thực - kiểm tra tên/mật khẩu - và đó là lý do chính mà người ta dùng PPP với ADSL. Mặc dù BAS thực thi giao thức PPP và tiến hành việc xác thực, nhưng thực ra việc đó được thực hiện bằng cách truy nhập vào các cơ sở dữ liệu khách hàng đặt tại ISP.  Bằng cách đó, ISP biết được rằng các kết nối do BAS định tuyến tới - đã được xác thực thông qua giao dịch với cơ sở dữ liệu riêng của ISP. 1.3.9 Modem ADSL trên thực tế Modem ADSL thông minh bản thân nó đã tích hợp sẵn các giao thức truyền thông cần thiết (Như thiết bị modem ADSL Router hoặc modem được sử dụng kết nối qua cổng Card Ethernet 10/100Mb) nên chỉ việc lựa chọn và khai báo VPI/VCI cho modem. Còn modem ADSL thụ động thì phải hoạt động dựa trên hệ điều hành của máy tính để cung cấp các giao thức cần thiết. Các loại modem này bắt buộc phải cài đặt phần mềm điều khiển modem và thiết lập các giao thức PPP, VPI/VCI. Việc cấu hình như vậy phức tạp và đòi hỏi thời gian nhiều hơn. Chỉ có Windows 98SE, Windows Me, và Windows 2000/XP là có cài sẵn cơ chế thực thi ATM, vì thế người ta ít sử dụng các modem thụ động trên thực tế. Mặc dù các modem thông minh có hỗ trợ các giao thức cần thiết nhưng chúng vẫn có thể được dùng cho các hệ điều hành nói trên. Các modem thụ động có thể nối với PC thông qua giao diện USB, hoặc có thể được sản xuất dưới dạng PCI card để cắm thẳng trên bảng mạch chủ của PC. Lưu ý là việc khai thác giao thức ATM không có nghĩa là cần phải có card mạng ATM cho PC - đó chỉ là cơ chế hỗ trợ bằng phần mềm trong hệ điều hành. 1.3.10 Mối tương quan giữa thoại và ADSL ADSL cho phép cùng lúc vừa truy nhập Internet tốc độ cao lại vừa có thể thực hiện cuộc gọi cũng trên đường dây đó. Thiết bị chuyên dụng Splitters được sử dụng để tách riêng các tần số cao dùng cho ADSL và các tần số thấp dùng cho thoại. Như vậy, người ta thường đặt các Splitters tại mỗi đầu của đường dây - phía thuê bao và phía DSLAM. Thoại và ADSL cùng chung sống ra sao? Tại phía thuê bao, các tần số thấp được chuyển đến máy điện thoại còn các tần số cao đi đến modem ADSL. Tại các tổng đài, các tần số thấp được chuyển sang mạng thoại PSTN còn các tần số cao đi đến ISP. Tốc độ đa dạng Tốc độ của kết nối giữa modem ADSL và DSLAM phụ thuộc vào khoảng cách đường truyền và tốc độ tối đa được cấu hình sẵn trên cổng của DSLAM. Còn tốc độ kết nối vào Internet lại còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nữa như dưới đây : Số người dùng kết nối vào cùng một DSLAM và thực tế có bao nhiều người dùng đang khai thác kết nối. Tốc độ kết nối giữa DSLAM và BAS Bao nhiêu card DSLAM cùng nối vào một BAS và bao nhiêu người dùng đang khai thác thực tế kết nối. Tốc độ kết nối giữa BAS và ISP Bao nhiêu BAS kết nối vào ISP và bao nhiêu người dùng thực tế đang khai thác. Tốc độ của kết nối từ ISP tới mạng Internet toàn cầu. Bao nhiêu thuê bao của ISP đang khai thác (qua các giao tiếp khác nhau như quay số PSTN/ ISDN và ADSL). ISP tổ chức caching và proxy ra sao, liệu thông tin mà bạn cần khai thác đã được lưu trữ trên Cache chưa hay phải tải về từ Internet. CHƯƠNG 2 MÔI TRƯỜNG CÁP ĐÔI DÂY XOẮN Trong chương này chúng ta sẽ đề cập những vấn đề sau: Lịch sử phát triển của cáp đôi dây xoắn. Tính chất về điện và tính chất về lý của cáp đôi dây xoắn. Các tham số đường truyền. Nguồn gốc cơ bản của các phương trình nhiễu xuyên âm. 2.1 Tóm lược lịch sử của cáp đôi dây xoắn Quá trình hình thành và phát triển của đường dây điện thoại đã diễn ra từ những thế kỷ trước, ban đầu thì phần lớn chúng chỉ được dùng để truyền thông tin từ các bàn điện thoại hay tín hiệu điện báo. Vào năm 1844, Samuel F. B. Morse là người đâu tiên xây dựng tuyến điện báo chạy ngầm dưới đất với mục đích thương mại giữa Baltimore, Maryland và Washington. Tuy vậy dự án này đã không thành công chỉ vì Morse đã nhận ra rằng sự suy giảm tín hiệu do ảnh hưởng của môi trường là rất lớn. Morse đã không nản chí, ông tiếp tục quyết định theo đổi ý tưởng của mình, lần này ông cho xây dựng tuyến trên không vì ông nghĩ như thế sẽ tốt hơn. Trên đoạn đường trải dài 40 dặm, Ông cho lắp đặt 700 cột bằng gỗ với khoảng cách giữa các cột là 300 feet (» 92 m), và dây sẽ được chạy trên đỉnh của các cột. Đây chính là tiền thân của mạng điện thoại ngày nay. Sau khi điên thoại ngày càng được phát triển rộng khắp thì nhu cầu về dây dẫn tăng lên rất nhanh từ đó xuất hiện các tuyến cáp (một tuyến cáp bao gồm rất nhiều dây đơn cách điện chạy chung trong một ống cáp). Tuy nhiên một vấn đề đầu tiên gặp phải khi sử dụng cáp đó là nhiễu xuyên âm giữa các dây bên trong cáp. Trong nhiều năm sau có rất nhiều dự án nghiên cứu cố gắng làm giảm nhiễu xuyên âm trên cáp, song chủ yếu là phân chia với các lớp vỏ bọc các sợi cáp đơn hoặc là tiếp đất tại những khoảng nhất định. Nhưng đến cuối năm 1881 một phát minh vĩ đại ra đời, đó là phát minh của Alexander Graham Bell. Ông dùng đã dùng hai dây kim loại xoắn vào nhau tạo thành cái gọi là mạng đôi dây xoắn và sau này chúng ta hay gọi là cáp đôi dây xoắn. Cáp đôi dây xoắn bắt đầu phát triển từ đó, với nhiều loại với nhiều kích cỡ khác nhau. 2.2 Tín hiệu mode chung và tín hiệu mode riêng Một khái niệm quan trọng để hiểu về cáp đôi dây xoắn đó là sự khác nhau giữa tín hiệu mode chung và tín hiệu mode riêng. Tín hiệu mode riêng được tạo ra giữa hai dây cấu thành đôi dây xoắn còn tín hiệu mode chung là tín hiệu được tạo ra giữa hai dây đơn của đôi dây xoắn và đất. Tín hiệu mode riêng đôi khi được gọi là tín hiệu kim loại (metallic signals), tín hiệu mode chung đôi khi được gọi là tín hiệu dọc (longitudinal signals). Hình dưới đây sẽ chỉ ra sự hình thành của tín hiệu mode chung và tín hiệu mode riêng. Hình 2.1 - Sự khác nhau giữa tín hiệu mode riêng và mode chung. Tín hiệu dữ liệu và tín hiệu thoại trên đôi dây xoắn luôn luôn được truyền như các tín hiệu đơn. Tín hiệu mode chung là một dạng điển hình của sự ảnh hưởng ra bên ngoài chẳng hạn như sự cảm ứng tại tần số 60 Hz từ các tuyến gần nguồn, nhiễu RF từ các trạm phát sóng Radio và trên các băng đang hoạt động từ đó dẫn đến sự suy giảm tín hiệu trên các đôi dây xoắn khác. Tại phía thu của hệ thống cáp đôi dây xoắn, ở đây chỉ với các tín hiệu có mức điện áp khác nhau mới được xử lý để thu được thông tin còn đối với các tín hiệu mode chung sẽ được loại bỏ bởi các bộ khuếch đại cân bằng biến đổi với kết quả giảm giá trị điện áp trên các dây đơn của đôi dây xoắn. Chẳng hạn ta xét ví dụ sau về quá trình loại bỏ tín hiệu mode chung trên đôi dây xoắn. Hình 2.2 - Mô hình khử tín hiệu mode chung trên cáp đôi dây xoắn 2.3 Hệ thống đôi dây song công Trong trường hợp chúng ta không có kinh nghiệm xử lý các ứng dụng của cáp đôi dây thì chúng ta có thể sử dụng hai dây để gửi thông tin trên cả hai hướng đồng thời hoặc có thể hoạt động trên theo phương thức song công, đây có thể được xem là một trường hợp đặc biệt vì thực ra thì trong các hệ thống song công việc sử dụng cáp đôi dây xoắn là một việc rất đơn giản. Hình dưới đây đưa ra hệ thống hoạt động theo phương thức song công. Hình 2.3 - Mô hình cơ chế hoạt động song công. Từ hình trên ta có, cáp đôi dây xoắn là một phần của cả hệ thống và được gọi là tuyến hai dây, tuyến đảm nhận quá trình phân chia việc nhận và truyền tín hiệu trên mỗi đầu cuối được gọi là tuyến bốn dây. Quá trình chuyển đổi tại mỗi đầu cuối của cáp đôi dây xoắn giữa tuyến hai dây và tuyến bốn dây được gọi là chuyển đổi hai dây bốn dây hoặc có thể được gọi bằng một cách đơn giản là bộ sai động (hybrid). Giả sử ta cần truyền tín hiệu từ side1 sang side2, tín hiệu cần truyền được đưa tới điểm A qua bộ TX1 đến điểm B, sau khi qua bộ sai động tín hiệu được truyền lên đường truyền. Tại điểm B một phần tín hiệu sẽ bị đưa ngược trở về đầu thu của side1 gây ra hiện tượng dội vang và tín hiệu này được gọi là tín hiệu echo. Để triệt echo, ở đây sử dụng bộ lọc cân bằng B1. Tại side2, tín hiệu gốc từ đường truyền sau khi qua bộ biến đổi hai dây bốn dây sẽ được đưa đến đầu thu D của side2. Cũng giống như bên side1, ở đây bộ lọc cân bằng B2 có tác dụng triệt tín hiệu echo. Việc sử dụng bộ sai động (hybrid) ở đây với mục đích là để đạt được khả năng truyền thông song công trên cáp đôi dây xoắn, đây chính là một dạng điển hình của các hệ thống thoại và một số hệ thống huỷ echo như ISDN, HDSL và một vài hệ thống ADSL. Tuy nhiên đối với các hệ thống khác, nhất là đối với các hệ thống có khả năng cung cấp được tốc độ bit cao thì ở đây người ta không sử dụng hệ thống khử echo bởi vì các bộ khử tín hiệu echo này thường yêu cầu các bộ lọc rất phức tạp và phải chuyển đổi tín hiệu từ tương tự sang số tại đầu vào. Do vậy những hệ thống này thường dùng các phương pháp khác như phương pháp phân chia theo tần số (FDM) và phân chia theo thời gian (TDM)... 2.4 Đặc tính vật lý Với một số lượng lớn cáp đôi dây xoắn đã được triển khai trong những năm vừa qua, việc quan tâm đến cáp đôi dây xoắn không chỉ dừng lại ở mức độ xem xét các đặc tính chung của đôi dây mà cần phải phân tích toàn bộ, một cách tổng thể các đặc điểm của tất cả các loại cáp đã được triển khai. Do vậy phần dưới đây sẽ phân tích một vài đặc tính khác nhau của cáp đôi dây xoắn. 2.4.1 Vỏ cáp. Về mặt cấu tạo thì cáp đôi dây xoắn thường bao gồm rất nhiều đôi dây xoắn chứa trong một vỏ cáp. Số lượng đôi dây xoắn trong một sợi cáp có thể là 1 hoặc có thể lên đến 4200 đôi dây. Đối với các loại cáp dùng cho các tuyến thuê bao thì thường có từ 25 đến 100 đôi dây xoắn và chúng được phân biệt theo chỉ thị màu trên mỗi dây. Mỗi dây trong đôi dây xoắn đều được bao bọc bởi một lớp cách điện. Đối với các thế hệ dây trước thì người ta thường dùng giấy làm lớp cách điện và thường được gọi là lớp cách điện bột giấy. Ngày nay chất cách điện thường dùng nhất là plastic bao gồm polyethylen, polypropylen, PVC và thường được gọi là lớp cách điện plastic hoặc là PIC. Ngoài ra một vài tuyến cáp còn chèn thêm một vài chất hoá học chẳng hạn như gel (một loại đặc quánh) để làm tăng thêm khả năng chống ẩm đối với môi trường. Các vỏ cáp thường được bao bọc bởi một lớp kim loại, lớp kim loại này được nối với đất tại đầu cuối của cáp để có tác dụng làm giảm ảnh hưởng từ các nguồn bên ngoài. Đối với các đôi dây xoắn thì bước xoắn là một hằng số và thường là từ 6 đến 18 cm trên dọc chiều dài của đôi dây. 2.4.2 Đặc tính Gauges và đường. Hầu hết các đôi dây xoắn thường được xác định thông qua chỉ số gauge AWG (American Wire Gauge), chỉ số này thường dùng để biểu thị số đo đường kính của lõi đồng cấu tạo nên đôi dây xoắn. Đối với các loại đôi dây xoắn thông dụng thì chỉ số gauges là #19, #22, #24, và #26 với dải đường kính từ 0.912 mm đến 0.404 mm, chỉ số gauges nhỏ tương ứng với giá trị đường kính lớn. Các ứng dụng ADSL thì thường dùng các tuyến có chỉ số Gauges là #24 và #26. Bảng dưới đây đưa ra một vài thông số đặc trưng của đôi dây xoắn: AWG Diameter (mm) DC Resistance 200 (ohms/kft) 19 0.912 16.9 22 0.644 33.8 24 0.511 53.4 26 0.405 85.8 Ngoài ra cáp đôi dây xoắn còn có thể được xác định thông qua độ dung sai về điện của đôi dây và được phân theo các loại riêng. Đối với các hệ thống có tốc độ dữ liệu cao thì loại cáp yêu cầu có thể là từ cáp loại 3 trở lên. Bảng dưới đây đưa ra các loại cáp khác nhau và tốc độ bit tương ứng mà các loại cáp có thể đáp ứng được cũng như ứng dụng của chúng. Loại Tốc độ bit ứng dụng 1 không xác định 2 1 Mbps Mạng dữ liệu tốc độ thấp (DDS) 3 16 Mbps 16 Mbps dùng cho 10BaseT và 4 Mbps dùng cho Token Ring 4 20 Mbps 10BaseT và 16 Mbps Token Ring 5 100 Mbps 10/100BaseT, một số kỹ thuật cáp đồng tốc độ cao Đối với kỹ thuật xDSL thì thường dùng cáp loại 3 hoặc cao hơn. 2.5 Đặc tính điện. Trong hầu hết các tuyến truyền dẫn, các tham số cơ bản chủ yếu được quan tâm nhiều nhất thường là trở kháng, dung kháng, cảm kháng và độ dẫn nạp, các tham số này được gọi là tham số RLCG. Vì trong khuổn khổ đồ án này ta chỉ xét chủ yếu đến kỹ thuật ADSL do vậy ở đây ta chỉ đề cập đến cáp đôi dây xoắn có chỉ số Gauges là #24 và #26. Đối với loại cáp này, trong trường hợp khi xét ở dải băng thoại thì tham số RLCG là hằng số, còn đối với trường hợp xét tại các tần số lớn hơn tần số băng thoại thì các tham số như trở kháng, cảm kháng và độ dẫn nạp thay đổi theo tần số hoặc cũng có thể thay đổi theo chỉ số Gauges. Riêng đối với dung kháng thì thường luôn không bị thay đổi theo cả tần số và chỉ số Gauges. Tuỳ vào từng trường hợp mà ta có thể đưa ra các điều kiện, giá trị của các tham số cho tuyến cáp ta cần xét. Do vậy ở đây chỉ đưa ra hai giả thiết hay được dùng trong quá trình phân tích tuyến. Giả thiết thứ nhất hay còn gọi là mô hình RLCG phân tích, với giả thiết này thì ảnh hưởng của độ dẫn nạp được bỏ qua (giá trị độ dẫn nạp bằng 0 trong mọi trường hợp), giá trị cảm kháng và dung kháng là hằng số tại mọi giá trị tần số còn trở kháng phụ thuộc vào tần số theo hàm mũ. Trường hợp này được dùng chủ yếu khi ta cần tính các thông số trong mô hình nhiễu xuyên âm đầu gần và nhiễu xuyên âm đầu xa. Giả thiết thứ hai còn gọi là mô hình RLCG bằng số, được dùng chủ yếu cho việc tính toán các tham số của cáp đôi dây xoắn, với giả thiết này cho phép ta có thể tính toán một cách chính xác sự ảnh hưởng của tần số đến đặc tính của cáp đôi dây xoắn. 2.5.1 Mô hình RLCG bằng phân tích. Mô hình này đã được chấp nhận và được sử dụng rộng trong nhiều năm qua. Giá trị các tham số được xác định theo các công thức sau: R = R0f 1/2 (2.1) L = L0 (2.2) C = C0 (2.3) G = 0 (2.4) ở đ._.ây R0, C0, L0 là các hằng số và các được xác định trong bảng sau: Parameter #24 Gauge #26 Gauge R0 (ohms/kft) 0.15 0.195 L0 (mH/kft) 0.188 0.205 C0 (nF/kft) 15.7 15.7 2.5.2 Mô hình RLCG bằng số. Với mô hình này, các tham số RLCG được xác định bởi các công thức sau. (Thực tế các tham số này chỉ được xác định trên dải tần từ DC đến 10 MHz) Với các hằng số được xác định theo bảng sau: Parameter #24 Gauge #26 Gauge roe (ohms/km) 174.55888 286.17578 ae (ohms4/km4Hz2) 0.053073481 0.14769620 l0 (H/km) 6.1729593 x 10 - 6 675.36888 x 10 - 6 l¥ (H/km) 478.97099 x 10 - 6 488.95186 x 10 - 6 fm (Hz) 553760.63 806338.63 b 1.1529766 0.92930728 g0 (Siemen/Hz km) 0.23487476 x 10 - 12 4.3 x 10 - 12 gC 1.38 0.70 c ¥ (nF/km) 50 x 10 - 9 49 x 10 - 9 Sự phụ thuộc vào tần số của các tham số RLCG trong cả hai mô hình được biểu diễn trên các đồ thị sau: (hình 2.4 - hình 2.7) Từ các đồ thị trên ta nhận thấy: Đối với trở kháng trong cả hai mô hình thì tại các giá trị tần số lớn hơn 100 kHz, giá trị trở kháng phụ thuộc rõ rệt vào f 1/2, đây chính là do ảnh hưởng của hiệu ứng bề mặt tại tần số cao đối với tuyến cáp đồng. Đối với giá trị cảm kháng trong hình 2.5 ta nhận thấy, trong cả hai tuyến #24, # 26 giá trị cảm kháng bắt đầu giảm mạnh khi tần số tăng lên trên 100 kHz. 2.6 Tham số đường truyền. Từ các tham số RLCG của tuyến truyền dẫn chúng ta xác định được hai tham số chung dùng cho tuyến truyền dẫn đó là giá trị mức điện áp và dòng điện trên tuyến. Dưới đây là công thức tính mức điện áp tại các điểm z trên tuyến truyền dẫn có độ dài L: Trong đó: g :hằng số truyền. Z0(f) : trở kháng đặc tính. V0(f) : điện áp nguồn. GL(f) : hệ số phản xạ, và được xác định theo công thức sau: Ta nhận thấy công suất được truyền đến tải trên đường truyền sẽ là lớn nhất khi trở kháng đặc tính của đường truyền bằng với trở kháng của tải, trường hợp này ta gọi là phối hợp trở kháng. Đối với DSL trường hợp này được coi là lời giải cho bài toán tối ưu, vì trong hệ thống DSL, tải đầu cuối là ở phía trước kênh thu do vậy việc đạt được giá trị công suất tối đa tại đầu thu là một điều quan trọng cho sự hoạt động hệ thống. Từ những điều kiện trên ta rút ra được ZL(f) = Z0(f) hệ số phản xạ GL(f) = 0 thay vào (2.9) ta được: Trong đó hằng số truyền dẫn g được xác định theo công thức sau: thay vào (2.11) ta được: Hàm truyền giữa nguồn với một điểm z trên tuyến truyền dẫn là H(f) và được xác định bởi công thức sau: Từ (2.14) ta nhận thấy, phần thực của hằng số truyền xác định mức điện áp sẽ thay đổi trên chiều dài của tuyến truyền dẫn là bao nhiêu, còn phần ảo xác định sự thay đổi về độ lớn của góc pha. 2.6.1 Hằng số truyền dẫn. Trong phần này chủ yếu đề cập đến công thức xác định hằng số truyền dẫn của cáp đôi dây xoắn tại các thành phần tần số cao. Có hai giả thiết cơ bản về đặc tính của hằng số truyền dẫn được đưa ra ở đây: Giả thiết thứ nhất jwC >> G hoặc tương đương, G = 0. Giả thiết thứ hai jwL >R. Ở đây điều kiện hai ít chắc chắn hơn điều kiện một, các giả thiết trên xét với cáp đôi dây xoắn #24 và #26 tại tần số lớn hơn 100 kHz. Với các giả thiết trên, (2.12) được viết lại như sau: Trong (2.15) giả thiết thứ nhất dùng để khử độ dẫn nạp. Từ (2.15) ta có thể viết lại như sau: Từ (2.12) và (2.16) ta rút ra được giá trị phần thực và phần ảo của hằng số truyền dẫn: Trong đó: a0 và b0 là hằng số. Dưới đây là các đồ thị biểu thị ảnh hưởng của tần số đến các đặc tính của đường truyền: Các hình 2.10 đến 2.13 chỉ ra độ lớn góc pha của hàm truyền đối với tuyến cáp #24 và #26. Từ đó ta nhận thấy sự suy giảm trên cáp tăng không những khi chiều dài cáp tăng mà còn khi tần số làm việc tăng. 2.6.2 Trở kháng đặc tính. Trở kháng đặc tính Z0 của bất kỳ một tuyến truyền dẫn nào đều được xác định theo các tham số RLCG của tuyến truyền dẫn và được cho bởi công thức sau (2.19): Từ (2.19) ta nhận thấy trở kháng đặc tính không phụ thuộc vào chiều dài của tuyến truyền dẫn. Hình (h 2.14) và (h 2.15) dưới đây đưa ra độ lớn biên độ và pha của trở kháng đặc tính trên tuyến cáp đôi dây xoắn #24 và #26 như sau: Hình 2.14 - Độ lớn biên độ của đặc tính trở kháng trên cáp đôi dây xoắn. Hình 2.15 - Độ lớn pha của trở kháng đặc tính trên cáp đôi dây xoắn Từ đồ thị trên ta nhận thấy, mặc dù trở kháng đặc tính phụ thuộc vào tần số, khi tần số càng tăng thì trở kháng đặc tính càng giảm, trở kháng đặc tính giảm đến một mức ngưỡng (giá trị này xấp xỉ 100 Ω) thì không giảm nữa cho dù tần số tiếp tục tăng, giá trị ngưỡng này được gọi là trở kháng thuần trở. Tuy nhiên trong các hệ thống thực tế thì không bao giờ đạt được giá trị này và giá trị này được gọi là giá trị ảo. 2.7 Nhiễu xuyên âm. Phần này chúng ta đưa ra các định nghĩa về nhiễu xuyên âm cũng như các phương trình toán học tính toán các giá trị nhiễu này. Nhiễu xuyên âm được định nghĩa đơn giản là tín hiệu trên đường truyền này bị gây nhiễu bởi bản thân các tín hiệu trên đường truyền khác. Chẳng hạn ta xét đối với các tuyến cáp, về mặt cấu tạo thì trong một sợi cáp bao gồm nhiều dây dẫn riêng biệt, khi ta truyền tín hiệu trên cáp thì khả năng nhiễu tín hiệu lên nhau giữa các dây trong cáp là rất lớn. Dưới đây chúng ta sẽ xét đến các loại nhiễu cũng như các mô hình để khắc phục ảnh hưởng của các loại nhiễu này. Các hình 2.10 đến 2.13 chỉ ra độ lớn góc pha của hàm truyền đối với tuyến cáp #24 và #26. Từ đó ta nhận thấy sự suy giảm trên cáp tăng không những khi chiều dài cáp tăng mà còn khi tần số làm việc tăng. 2.7.1 Các loại nhiễu xuyên âm. Về cơ bản thì có hai loại nhiễu xuyên âm được chú ý nhiều nhất đó là nhiễu xuyên âm đầu gần NEXT (near-end crosstalk) và nhiễu xuyên âm đầu xa FEXT (far-end crosstalk). Hình dưới đây đưa ra mô hình hoạt động của hai loại nhiễu xuyên âm này: Hình 2.16 - Mô hình nguyên lý hoạt động của NEXT và FEXT. Từ sơ đồ trên ta thấy, tín hiệu nhiễu đầu gần NEXT chỉ phải truyền qua một độ dài rất bé (bé hơn đối với trường hợp FEXT) của cáp đôi dây xoắn trước khi gây nhiễu lên các tuyến khác, do vậy nhiễu đầu gần thường gây ảnh hưởng nghiêm trọng hơn so với loại FEXT. Có một chú ý ở đây là nhiễu NEXT và FEXT có thể cùng một lúc được tạo ra trên đôi dây. 2.7.2 Các mô hình bất đối xứng. Giả sử ta xét trường hợp có hai đôi dây xoắn đặt gần nhau, lúc này các thành phần dung kháng và cảm kháng sẽ được tạo ra giữa các dây với nhau và giữa dây với đất. Qua quá trình phân tích ta nhận thấy nhiễu xuyên âm sẽ hình thành khi xuất hiện trạng thái không cân bằng giữa hai thành phần dung kháng và cảm kháng. Thực tế có rất nhiều mô hình không đối xứng, song ở đây do khuôn khổ của đồ án chúng ta chỉ xét đến hai mô hình quan trọng nhất đó là mô hình dung kháng không đối xứng và mô hình cảm kháng không đối xứng. 2.7.2.1 Mô hình dung kháng bất đối xứng. Xét mô hình trong hình 2.17 dưới đây: Hình 2.17 - Mô hình dung kháng trên cáp đôi dây xoắn. Đối với bốn dây đang xét trong mô hình ta có: trên mỗi dây bản thân đều tồn tại cảm kháng nội, độ dẫn nạp và dung kháng so với đất. Ở đây trở kháng giữa các dây là không đáng kể do vậy độ dẫn nạp có thể hoàn toàn là dung kháng và để cho tiện, ta có thể viết Y = jwC. Từ sơ đồ trên ta tính được mức điện áp và cường độ dòng điện trên mỗi dây tại điểm (x+Dx) trên đường truyền và được cho bởi các công thức sau: Từ các công thức trên ta có thể viết dưới dạng ma trận sau (2.28): Trong các biểu thức trên chỉ số 1 và 2 chỉ thị đôi dây xoắn, chỉ số M và L chỉ thị loại tín hiệu: M-Metallic, L-Longitudinal tương ứng. Ví dụ V1M chỉ mức điện áp metallic trên đôi dây xoắn 1. Kết hợp các công thức trên ta có thể chuyển (2.28) thành dạng của tín hiệu metallic và longitudinal như sau: Trong đó: S: vectơ ma trận cột của điện áp và dòng điện. T: ma trận hàm truyền đạt. Kết hợp với (2.28) ta có thể viết lại dưới dạng sau: Trong đó các toán tử aij được xác định theo các công thức sau: a11 = C1G + C2G + 4C12 + C13 + C14 + C23 + C24 a21 = a12 = 2C1G - 2C2G + 2C13 + 2C14 - 2C23 - 2C24 a31 = a13 = -C13 + C14 + C23 - C24 a41 = a14 = -2C13 - 2C14 + 2C23 + 2C24 a22 = 4C1G + 4C2G + 4C13 + 4C14 + 4C23 + 4C24 a23 = a32 = - 2C13 + 2C14 - 2C23 + 2C24 a24 = a42 = - 4C13 - 4C14 - 4C23 - 4C24 a33 = C3G + C4G + C13 + C14 + C23 + C24 + 4C34 a34 = a43 = 2C3G - 2C4G + 2C13 - 2C14 + 2C23 - 2C24 a44 = 4C3G + 4C4G + 4C13 + 4C14 + 4C23 + 4C24 Trong những biểu thức trên, dung kháng được sử dụng thay cho độ dẫn nạp, thêm nữa chúng còn dùng để nhấn mạnh trở kháng giữa tất cả các dây đều đóng vai trò là dung kháng. Trong môi trường nhiễu xuyên âm, chúng ta chủ yếu đưa ra ảnh hưởng, liên quan giữa tín hiệu metallic của đôi dây nhiễu này lên tín hiệu metallic của đôi dây nhiễu khác. Sự liên quan này được biểu diễn thông qua tham số a31, điện áp metallic trên đôi dây nhiễu (V1M) sẽ gây ra một dòng metallic trên đôi dây nhiễu (I2M) đó. Tham số a31 được xem như là trạng thái không cân bằng dung kháng của cáp đôi dây xoắn và a31 được gọi là CM1M2. Do vậy kết quả nhiễu xuyên âm từ mô hình không cân bằng dung kháng được cho bởi công thức sau: 2.7.2.2 Mô hình cảm kháng bất đối xứng. Sự ảnh hưởng của nhiễu xuyên âm trong mô hình cảm kháng bất đối xứng sẽ dễ dàng hơn so với trong môi trường dung kháng bất đối xứng. Hình dưới đây chúng ta xét một phần nhỏ của tuyến cáp đôi dây xoắn. (Hình 2.18) Hình 2.18 - Mô hình cảm kháng trên cáp đôi dây xoắn. Có sự ảnh hưởng lẫn nhau của các cảm kháng trên đôi dây hoặc trên các dây của tuyến cáp đôi dây xoắn, kết quả tại mỗi đầu cuối của đôi dây xoắn là trở kháng đặc tính. Ở đây hiện tượng nhiễu xuyên âm sẽ không xảy ra khi sự quan hệ giữa các dây là cân bằng. Chẳng hạn như nếu các giá trị M1 và M3; M2 và M4 ngược dấu với dòng trong đôi dây nhiễu thì tổng các dòng sẽ là 0, do vậy sẽ không tồn tại nhiễu xuyên âm trên tuyến. Qua biến đổi toán học chúng ta dễ dàng đưa ra được sơ đồ mạch tương đương với mạch trên và được biểu diễn tại hình (Hình 2.19) sau: Hình 2.19 - Sơ đồ mạch tương đương của mô hình cảm kháng bất đối xứng trên cáp đôi dây xoắn. Trong đó MM1M2 là hệ số ghép hỗ cảm và được tính bởi công thức sau: MM1M2 = M1 + M2 + M3 + M4 (2.52) ở đây MM1M2 có thể nhận giá trị 0 khi các hệ số hỗ cảm thành phần cân bằng. Trong hình 2.19 ta có DI2M là dòng được tạo ra trên đôi dây nhiễu, áp dụng phương pháp dòng điện vòng cho cả hai vòng ta tính được: 2Z I1M - MDxI2M = V1M (2.53) - MDxI2M + 2Z I2M = 0 (2.54) Từ (2.53) và (2.54) ta rút ra được I2M Vì M và Dx thường rất bé do đó: (M.w.Dx)2 ta có thể bỏ qua. Vậy (2.55) có thể được viết lại dưới dạng sau: Ta nhận thấy kết quả trong mô hình cảm kháng bất đối xứng tương tự như trong mô hình dung kháng khi ta thay giá trị I bởi V. Dưới đây ta xét công thức tổng quát đối với mô hình bất đối xứng. 2.7.3 Công thức chung cho mô hình bất đối xứng. Từ công thức (2.51) và (2.56) ta có thể viết dưới dạng tổng quát như sau: Từ (2.57) ta nhận thấy trường hợp nếu trở kháng đặc tính của tuyến là hằng tại mọi giá trị tần số thì I2M sẽ tỉ lệ thuận với tần số cho bởi giá trị điện áp V1M. 2.7.4 Nhiễu xuyên âm đầu gần (NEXT). Xét mô hình ví dụ sau: Hình 2.20 - Mô hình tính toán nhiễu xuyên âm đầu gần NEXT. Giả sử tín hiệu trên đôi dây nhiễu là V0, vậy tín hiệu tại điểm x1 sẽ là: V1(f, x1) = V0(f) e -g(f) . x1 (2.59) áp dụng (2.58) ta xác định được dòng trên đôi dây nhiễu bởi công thức sau: Tại bên thu, dòng trên đôi dây bị nhiễu là: Biểu thức (2.61) cho ta dòng do hiện tượng nhiễu xuyên âm sinh ra tại điểm không cân bằng trên cáp đôi dây xoắn. Thực ra thì trạng thái cân không cân bằng sẽ được tạo ra tại nhiều điểm trên cáp đôi dây xoắn và hệ số bất đối xứng QM1M2 có thể khác nhau tại mỗi điểm. Do vậy việc tính tổng dòng tại bên thu trên đôi dây bị nhiễu thay vì ta tiến hành cộng tất cả các giá trị tại các điểm không cân bằng thì ta thực hiện bằng cách tìm hàm của hệ số không cân bằng theo các vị trí tồn tại trạng thái không cân bằng trên tuyến sau đó áp dụng (2.61) ta tính được tổng dòng tại bên thu: Với quá trình phân tích tương tự, chúng ta tính được công suất của nhiễu xuyên âm đầu gần NEXT, được xác định theo công thức sau: P(f) = I(f).I*(f).Zterm (2.63) Trong đó: I*(f): là liên hợp phức của I(f) Zterm: là trở kháng tải. Từ (2.63) ta tính được công suất tại phía thu nhiễu là: Để đơn giản cho việc tính tích phân kép, ở đây ta giả thiết rằng trạng thái không cân bằng tại điểm x1 sẽ độc lập với trạng thái không cân bằng tại điểm x2. Với giả thiết này ta có: E[QM1M2(x) QM1M2(y)] = k.d(x - y) (2.66) Trong đó: k: giá trị ngẫu nhiên phụ thuộc vào QM1M2. Thay vào (2.65) ta được: Mặt khác ta lại có d được xác định theo (2.12), vậy (2.68) được viết lại như sau: Vậy kết quả cuối cùng sẽ là: Đối với các tuyến có chiều dài lớn (L lớn) thì hàm mũ trong ngoặc của (2.70) luôn nhỏ hơn 1 do vậy ta có thể bỏ qua. Từ (2.70) ta đem chia cho (|V02| / 2) ta được hàm truyền năng lượng giữa bên phát nhiễu và bên thu nhiễu là HNEXT và được xác định theo công thức sau: Trong đó: KNEXT = k' / a0 ( hằng số ) k' = Z02 P2 k ( hằng số) Tóm lại đối với loại nhiễu NEXT ta nhận thấy chúng không phụ thuộc vào chiều dài của tuyến, các loại nhiễu xuyên âm tại các điểm gần điểm không cân bằng sẽ lớn hơn đối với các điểm ở xa. 2.7.5 Nhiễu xuyên âm đầu xa (FEXT). Quá trình phân tích, tính toán nhiễu xuyên âm đầu xa FEXT được thực hiện hoàn toàn tương tự giống như đối với NEXT. Xét hình vẽ dưới đây, với x1 là điểm không cân bằng. Hình 2.21 - Mô hình tính toán nhiễu xuyên âm đầu xa FEXT Tương tự như NEXT, ta có dòng qua x1 được xác định theo công thức sau: Tại bên thu, dòng ta nhận được là: Tương tự như NEXT, công suất nhiễu xuyên âm đầu xa FEXT được xác định theo công thức sau: Kết hợp với (2.66), (2.74) có thể được viết lại dưới dạng sau: Từ đó ta tính được hàm truyền đối với trường hợp FEXT theo công thức sau: Trong đó KFEXT cũng giống như KNEXT đều là những giá trị ngẫu nhiên. Tuy nhiên ở đây có sự khác biệt giữa NEXT và FEXT đó là, đối với FEXT thì hàm truyền phụ thuộc vào chiều dài tuyến còn NEXT thì không. 2.8 Kết chương. Tóm lại trong chương này chúng ta đã đề cập một cách cơ bản về cáp đôi dây xoắn, các tham số đường truyền, các mô hình phân tích cũng như hệ số truyền dẫn và trở kháng đặc tính. Ngoài ra trong chương này chúng ta còn đề cập đến nhiễu xuyên âm trên cáp đôi dây xoắn, các loại nhiễu xuyên âm cũng như các biểu thức tính toán nhiễu xuyên âm. CHƯƠNG III CÔNG NGHỆ ADSL 3.1 Tương lai của ADSL ADSL sẽ được tích hợp vào hệ thống mạch số (DLC) trên cáp dành cho các mạch vòng không nối trực tiếp từ CO. ADSL rất thích hợp để cung cấp tốc độ bit cao trên mạch vòng DLC, mà hiếm khi dài quá 3,7 Km (12 kft). Mặc dù đã có những tiêu chuẩn công nghiệp cho ADSL (ANSI T1.413), các hệ thống ADSL ban đầu không làm việc với nhau. Nguời ta nhận thấy ngày càng rỡ rằng ADSL là công nghệ truy nhập mà chế độ chuyển giao không đồng bộ cần để mở rộng tới khách hàng gia đình và các văn phòng nhỏ. Trước khi có ADSL, ATM tỏ ra hạn chế cho những khách hàng chịu được giá kết nối đường truyền ở 45 Mbit/s và lớn hơn thường chỉ có tại khu thương mại lớn và mạng đường trục. Người ta nghiên cứu truyền tải ATM trên các đặc tính thống nhất của ADSL: lỗi truyền, độ trễ, không đối xứng và tự động thay đổi tộc độ. Việc lắp đặt dịch vụ ADSL ở phía nhà thuê bao có thể yêu cầu thay đổi toàn bộ đi dây bên trong hoặc sửa đổi. Đối với cấu hình ADSL chuẩn, ADSL kết thúc ở thiết bị giao diện mạng (NID), nơi bộ lọc thông thấp (bộ tách) tách tín hiệu trong băng thoại được gắn với dây đỏ và dây xanh tới điện thoại và tín hiệu băng rộng được nối với dây vàng và dây đen nối tới modem ADSL của khách hàng. Để điều này được thực hiện cần có bộ tách và sử dụng các dây vàng và đen mà không lắp đặt ở một số khách hàng hoặc đã sử dụng cho dịch vụ thoại đường dây thứ hai. Hơn nữa trong một số trường hợp, dây kém tiêu chuẩn được sử dụng làm ảnh hưởng tới hoạt động của ADSL (và thậm chí cả ISDN). Kết quả là thường phải đi dây lại từ NID tới modem của khách hàng. Cấu hình ADSL POST có bộ tách phổ biến nhất đặt bộ lọc thông thấp LPF cho đường dây thoại gần NID và bộ lọc thông cao HPF ở trong ATU-R. Một giải pháp khác, các bộ lọc có thể được tích hợp trong ATU-R. Sử dụng các bộ lọc ở ATU-R có nhược điểm là có thể bị mất dịch vụ POST khi bỏ đi ATU-R và có thể có xuyên âm quá mức khi sử dụng đường dây hiện có. ADSL không bộ tách loại bỏ bộ tách ở cuối đường dây phía thuê bao. Nhiều ngôn ngữ khác được sử dụng để mô tả khái niệm này: ADSL Lite, Consumer DSL (CDSL) hoặc ADSL phổ thông (UADSL). ADSL không có bộ tách được định nghĩa trong khuyến nghị ITU G.992. ADSL modem và các điện thoại được nối trực tiếp tới đường dây đỏ và xanh hiện có, hỗ trợ đồng thời thoại và dữ liệu. Việc lắp đặt ADSL được thực hiện dễ dàng bằng cách cắm ADSL modem vào bất cứ jack nào ở nhà thuê bao, không cần phải đi dây mới cũng như lắp đặt các bộ tách. Bộ lọc ADSL có hai mục đích: Bộ lọc làm suy giảm nhiễu tín hiệu có thể làm hỏng đường truyền dữ liệu ADSL. Bộ kọc làm suy giảm tín hiệu ADSL để tránh nhiễu tạp âm trên đường dây điện thoại. Do trở kháng không tuyến tính của một số điện thoại, mức năng lượng phát ADSL ở các tần số trên băng tần âm có thể điều chế vào băng tần thoại. Tuy nhiên điều này sẽ làm giảm tốc độ dữ liệu ADSL và độ dài mạch vòng. Lỗi bất thường dễ xảy ra khi điện thoại rung chuông và chắc chắn xảy ra trong thời điểm ngắt chuông khi điện thoại đang rung chuông bị nhấc tổ hợp. Tiếng rít khó chịu có thể nghe thấy được trong điện thoại. Một giải pháp cho vấn đề này là đặt một loạt các bộ lọc thông thấp vào mỗi điện thoại. Bộ lọc này thường không đắt và có các đầu nối modun cho nên bất cứ khách hàng nào cũng có thể tự lắp được. Tốc độ dữ liệu ở một chừng mực nào đó thấp hơn cấu hình ADSL tiêu chuẩn do các nguồn nhiễu khác và hiệu ứng tải của các bộ lọc các mẫu dây. Khuyến nghị ITU G.992.1 (G.Lite) hoạt động thấp hơn khuyến nghị ITU G.992.1 (G.DMT) do giảm số âm DMT và số bit trên âm ít hơn. Chất lượng truyền trong băng thoại bị suy giảm có thể xuất phát từ các bộ lọc thông thấp đặt song song nhau. Một trở ngại khác liên quan đến khách hàng quên không lắp đặt LPF trên đường dây nối tới điện thoại của họ. Do những chướng ngại đó mà ADSL không bộ tách chưa được sử dụng nhiều. Một số nhà cung cấp dịch vụ ADSL gợi ý là dịch vụ ADSL của họ có thể làm việc với cả cấu hình có bộ tách và không có bộ tách trong khi sử dụng cùng loại ATU-C ở CO. 3.2 Cấu trúc của hệ thống ADSL 3.3 Các kỹ thuật mã hoá đường truyền trong ADSL Các phương pháp điều chế CAP và DMT là các mã đường truyền sử dụng hữu ích cho vùng tần số cao nằm trên dải tần băng thoại. Hai phương pháp này rất khác nhau về phương pháp thực hiện, do đó bộ thu phát DMT không thể tương thích với bộ thu phát CAP. 3.3.1 Mã hoá đa tần rời rạc DMT 3.3.1.1 Mã hoá đường truyền đa kênh Phương pháp truyền dẫn đa kênh phân chia các đường DSL thành hàng trăm các đường trường nhỏ hơn, dễ truyền hơn. Tốc độ số liệu là tổng tốc độ truyền trên các kệnh nhỏ này. Phương pháp chung nhất của phân chia là truyền dẫn trên các băng tần hẹp không có sự chồng lấn. Mã hoá đường truyền đa kênh có chất lượng cao nhất và cơ bản đã được tối ưu hoá cho kênh bị hiện tượng xuyên nhiễu. Đặc điểm chính của truyền dẫn đa kênh là làm tương thích tín hiệu đầu vào với các đặc trưng riêng của đường dây điện thoại. Điều này cho phép nâng cao đáng kể về cự ly và độ tin cậy, đây là hai tham số chính làm ảnh hưởng đến chi phí khi thiết kế hệ thống. Chính vì vậy mã truyền dẫn đa kênh được sử dụng phổ biến trong các đường truyền DSL. (1) Dung lượng của kênh AWGN: Dung lượng của một kênh truyền dẫn theo lý thuyết là giới hạn trên của tốc độ số liệu có thể truyền dẫn một cách tin cậy. Trong một kênh AWGN không có xuyên nhiễu, tốc độ số liệu cực đại dưới dạng bit/số nguyên thực là: trong đó, SNR là tỷ số năng lượng phát của ký hiệu trên mật độ phổ công suất của nhiễu hoặc SNR = ε/σ2 (cần nhắc lại là các thứ nguyên của nhiễu và tín hiệu là như nhau). Để tính tốc độ số liệu dưới dạng bit/s chỉ cần nhân dung lượng trên với số kí hiệu và tốc độ kí hiệu: Đối với các mã đường truyền để có tốc độ số liệu cực đại với Pe nhỏ nhất, một số kỹ thuật phức tạp đã được sử dụng. Một số phương pháp điều chế/ mã hoá thực tế đựoc đặc trưng bởi xác suất lỗi ký hiệu cố định nào đó nhờ tham số chênh lệch Г đánh giá độ không hiệu quả của tín hiệu/ tạp âm SNR so với dung lượng. Do vậy tốc độ số liệu đạt được khi sử dụng mã là: Giá trị càng nhỏ thì mã hoá càng tốt. Các phương thức QAM và PAM được trình bày ở trên có = 9,8dB với xác suất lỗi 10-7. Các phương thức mã hoá tốt có thể giảm giá trị này từ 3 tới 5 dB. Một vài mã có độ hiệu quả rất cao (mã Turbo và mã liên kết) có thể giảm giá trị này từ 1 đến 2dB. (2) Truyền dẫn đa kênh cơ bản: Phương thức truyền dẫn đa kênh đem lại chất lượng cao được sử dụng trong đường truyền ADSL và VDSL. Các bộ cân bằng chỉ có thể hạn chế một phần hiện tượng xuyên nhiễu và được sử dụng trong sơ đồ tách tối ưu một phần. Khi hiện tượng xuyên nhiễu trở nên nghiêm trọng, các bộ cân bằng trở nên rất phức tạp và giảm chất lượng càng lớn so với chất lượng lý thuyết. Giải pháp sử dụng ở đây là phân chia kênh truyền dẫn thành một số các kênh AWGN nhỏ hơn. Lý thuyết này do Shannon đưa ra trong lý thuyết toán thông tin của ông nhằm chia kênh thành một số lớn các kênh AWGN băng tần hẹp. Các kênh này thường được tách thành các băng tần kế tiếp nhau riêng biệt và gọi là truyền dẫn đa sóng mang hay đa tín hiệu. Nếu các kênh truyền dẫn đa tín hiệu có băng thông đủ hẹp thì xuyên nhiễu sẽ ít hơn hoặc không có và chúng có thể được xem là kênh AWGN. Thay vì sử dụng các bộ cân bằng phức tạp, ta chỉ cần sử dụng các bộ tách/ghép tín hiệu tới và từ các kênh nhỏ. Truyền dẫn đa sóng mang hiện đã được tiêu chuẩn hoá và sử dụng do việc tạo ra các kênh nhỏ đơn giản khi có các bộ xử lý tín hiệu số. Bộ cân bằng các sóng mang rộng có thể được thay thế bằng số ít hơn các bộ cân bằng sử dụng bộ sóng mang hay đa sóng mang theo lý thuyết của Shannon và có thể được sử dụng hay hiểu đơn giản hơn. Dung lượng của kênh sẽ là tổng các kênh độc lập song song với nhau làm cho việc tính toán tốc độ dữ liệu cực đại của kênh theo lý thuyết hay sử dụng độ hiệu quả của SNR tính các tốc độ thực tế sẽ đơn giản hơn. Khái niệm cơ bản về đa tần rời rạc hay đường truyền đa kênh được mô tả trên hình II-1. Trong trường hợp này ta xem xét hai đường truyền DSL có hiện tượng xuyên nhiễu ISI nghiêm trọng, nếu được truyền dưới dạng kênh đơn băng tần rộng. Người ta phân chia phổ của tín hiệu phát thành các băng tần hẹp hơn và các kênh này truyền qua kênh dự kiến truyền tải thông tin. Cần lưu ý là bộ thu có bộ lọc tương thích với từng bộ lọc băng thông phía phát do đó dễ dàng tạo thành bộ lọc thu giống nhau cực đại (không cần bộ tách mã Viterbi ngay cả kênh có bộ lọc phổ khắt khe). Các kênh có chất lượng tốt hơn sẽ truyền tải nhiều thông tin hơn các kênh còn lại. Nếu các kênh này đủ hẹp thì sẽ không cần đến bộ cân bằng . Bit/kênh Tần số Suy hao Đôi dây xoắn Tần số Bit/kênh Hình III-1: Đa tần rời rạc Tập hợp các tỷ số tín hiệu/ tạp âm là rất cần thiết để tính chất lượng của kênh. Giả thiết có N kênh mỗi kênh có : Số bit trung bình là tổng số bit truyền trên mỗi kênh chia cho số kênh (giả thiết ở đây là N) như sau: Trong đó, SNRgeo là tỷ số tín hiệu/ tạp âm về hình học hay giá trị trung bình nhân của (1+SNR/). Tổng của các kênh độc lập song song được xem là nhiễu trắng Gaussian có SNRgeo bằng giá trị trung bình nhân của các kênh nhỏ SNR. SNRgeo có thể xem như SNR của hệ thống cân bằng băng thông và băng tần cơ bản. Tỷ số nhiễu/ tạp âm SNRgeo có thể được cải thiện đáng kể khi phân bố năng lượng qua tất cả hay một số kênh không đồng đều và cho phép nâng cao chất lượng của hệ thống. Quá trình tối ưu hoá bit và phân bố năng lượng qua tập hợp của các kênh gọi là phân tải. 3.3.1.2 DMT Theo tiêu chuẩn ANSI T1.413, ADSL sử dụng kỹ thuật mã hoá đường truyền đa kênh DMT (Discrete MultiTone) - Mã hoá đa tần rời rạc. Để truyền được các dịch vụ tốc độ cao cần băng thông rộng, nhưng băng thông rộng dễ bị xuyên nhiễu và tốc độ cao bị suy hao đáng kể trên đường truyền. Để hạn chế một phần hiện tượng xuyên nhiễu trên các đường dây truyền thống người ta thường sử dụng các bộ cân bằng. Nhưng khi hiện tượng xuyên nhiễu trở nên nghiêm trọng, các bộ cân bằng trở nên phức tạp và giảm chất lượng rất lớn so với giá trị lý thuyết. Giải pháp cho trường hợp này là sử dụng phương pháp truyền dẫn đa kênh. Phương pháp này phân chia kênh truyền dẫn thành nhiều các kênh truyền nhỏ (subchannel) có băng tần hẹp hơn. Mỗi kênh nhỏ này sau đó được mã hoá bằng các mã đường truyền đơn giản và được truyền dẫn trên các băng tần hẹp sao cho không có hiện tượng chồng lấn giữa các kênh. Do các kênh nhỏ có băng tần hẹp nên xuyên nhiễu sẽ ít hơn hoặc không có. Nhờ đó có thể truyền các tín hiệu có băng tần lớn mà không có hiện tượng xuyên nhiễu giữa các kí hiệu. Với truyền dẫn đa kênh, thay vì sử dụng các bộ cân bằng phức tạp chỉ cần sử dụng các bộ tách/ghép tín hiệu tới/từ các kênh nhỏ. Dung lượng của toàn kênh sẽ là tổng của các kênh nhỏ độc lập song song với nhau. Ưu điểm thứ hai của truyền dẫn đa kênh là làm tín hiệu đầu vào tương thích với đặc trưng riêng của đường dây điện thoại bằng cách điều chỉnh tốc độ riêng của từng kênh. Các kênh có chất lượng tốt hơn sẽ truyền tải nhiều thông tin hơn các kênh khác, kênh nào bị nhiễu sẽ bị loại bỏ hoặc không truyền dữ liệu….Điều này cho phép nâng cao đáng kể về cự ly và độ tin cậy, hai tham số chính làm ảnh hưởng đến chi phí khi thiết kế hệ thống. Do những ưu điểm trên, phương thức truyền dẫn đa kênh thường được sử dụng cho công nghệ ADSL và VDSL. DMT sử dụng nhiều sóng mang (sub-carrier) tạo ra nhiều kênh con (subchannel), mỗi kênh con mang một phần của tổng tin tức. Mỗi kênh con được điều chế độc lập bằng một tần số mang tương ứng với tần số trung tâm của kênh ấy. Số kênh con của hướng lên và hướng xuống là khác nhau. Trong ADSL hướng lên được chia thành 256 kênh con, độ rộng mỗi kênh con khoảng 4 Khz. Kênh hướng xuống được chia thành 32 kênh con với độ rộng khoảng 4 Khz. Các kênh con được điều chế bằng phương pháp mã hoá chùm điểm 32-QAM và có thể mang từ 0 đến tối đa 15 bits/symbol/Hz. Thực tế, không phải tất cả các kênh con đều mang số bit như nhau, số lượng bit thực sự được mang trên mỗi kênh con đựoc tối ưu hoá sao cho phù hợp với đặc tính đường dây. Nếu đường dây tốt, kênh con có thể mang số bit tối đa, nếu gặp nhiễu tại một tần số nào đó thì số bit trên kênh con tương ứng sẽ giảm đi. Thậm chí, một số kênh con có thể bỏ đi không dùng nếu nhiễu tại tần số đó quá lớn. 0 4 1100 Hướng lên Hướng xuống Không được sử dụng do điều kiện đường truyền POST 4 Khz 32 QAM 40 Hình III-2 Điều chế DMT Tần số(KHz) Tính toán tốc độ truyền dẫn theo hai hướng lên và hướng xuống: Trong số 256 kênh con hướng xuống, chỉ có từ 249 đến 250 kênh được sử dụng cho tín hiệu số liệu. Trong hầu hết các trường hợp, các kênh từ 1 đến 6 (khoảng tần số từ 0 đến 25,8 Khz) được sử dụng cho tín hiệu thoại thông thường và dải tần phân cách (guard band), một số kênh được sử dụng cho các mục đích điều khiển riêng. Nếu sử dụng EC thì tín hiệu có là 250 kênh con, còn nếu FDM thì số kênh con này giảm xuống chỉ còn 228 kênh hay thậm chí ít hơn. Tín hiệu ADSL hướng lên dùng 32 kênh con, nhưng chỉ có 25 kênh mang thông tin số liệu và thường bắt đầu từ kênh số 7. Như vậy dải thông hướng lên tối đa theo lý thuyết là : 25 kênh x 15 bit/s/channel/Hz x 4 Khz = 1,5 Mbps Dải thông hướng xuống tối đa theo lý thuyết là: 249 kênh x 15 bit/s/channel/Hz x 4 Khz = 14,9 Mbps Sơ đồ điều chế DMT: Mã hoá Kiểm tra IDFT DAC Kênh thông tin DFT Kiểm tra Giải mã Tín hiệu ra Tín hiệu vào Hình III-3: Sơ đồ điều chế DMT Mã DMT chia băng tần thành các kênh nhỏ. Mỗi kênh nhỏ có một sóng mang riêng, không phụ thuộc vào nhau. Tín hiệu được đưa tới bộ mã hoá phía phát để chia thành các kênh nhỏ có sóng mang riêng, các kênh này được kiểm tra để xem liệu chúng có thể để truyền thông tin hay không, rồi biến đổi Fourier rời rạc ngược để thực hiện chuyển đổi từ tín hiệu phức sang tín hiệu thực và chuyển đến bộ biến đổi D/A. Tại phía thu tín hiệu được xử lý DFT để giải mã chuỗi bit thực thành chuỗi bit phức. Các bộ DFT và IDFT dùng phương pháp biến đổi Fourier nhanh, được trình bày dưới đây: (1) Biến đổi Fourier nhanh cho DMT Phương pháp biến đổi Fourier nhanh giảm khối lượng tính toán trong DFT N điểm từ N2 phép nhân phức, trong đó N là hàm mũ của 2. Các hệ thống DSP hiện đại nhất ngay càng hiệu quả khi sử dụng thuật toán FFT đặc biệt khi các phương thức truyền dẫn đa kênh DMT trở lên phổ biến và đơn giản. Ở đây chỉ xét thuật toán FFT cơ bản. Trong trường hợp của DMT, có thể tối giản FFT cho phần thu vì các đầu vào FFT là thực. Tương tự IFFT cho phần phát có thể tối giản vì đầu ra là thực. Phương pháp đơn giản hoá được mô tả dưới đây: DFT và nghịch đảo của nó được biểu diễn bằng cặp biến đổi: Trong đó hệ số 1/N trong phần nghịch đảo thường được bỏ qua vì tỷ lệ được xác định thường xuyên thông qua điều kiện dải động của bộ vi xử lý. Thuật toán FFT cơ bản lợi dụng cấu trúc của DFT và sử dụng phương pháp đệ quy DFT cỡ N từ hai DFT cỡ N/2 cho phép dùng log2(N) trạng thái đệ quy tạo ra DFT từ hai DFT đơn giản. Để đơn giản ký hiệu : và Là đệ quy mong muốn của DFT theo hai DFT có kích cỡ chỉ bằng 1/2. Quá trình sẽ lặp lại log2N để kết thúc thuật toán FFT. Bản chất vòng lặp được mô tả trên hình : G0 WN N/2 điểm DFT N/2 điểm DFT x0 x2 G1 GN/2 xN-2 x1 chẵn x3 lẻ xN-1 H0 H1 HN/2-1 WN WNN/2-1 WNN/2 XN/2 X0 X1 XN/2-1 WNN/2+1 XN/2+1 XN-1 WNN-1 1 1 WNn -WNn 1 1 -1 -1 WNn Butterfly Hình III-4 Cấu trúc FFT Mỗi DFT có kích thước giảm 1/2 được phân tích thành DFT kích thước 1/4. Các đầu vào theo thời gian sẽ được phân tích ra thành các tập hợp chẵn và lẻ (truyền qua tất cả các “tầng” FTT) tạo nên tất cả các chỉ số theo trật tự về thời gian được xác định thong qua khối N điểm, được đơn giản bằng trị số nhị phân có trình tự bit ngược sử dụng cho các chọn lựa trong DS._.