Phân tích và mô phỏng hệ thống adsl

  • Số trang: 86 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 50 |
  • Lượt tải: 0
nganguyen

Đã đăng 34173 tài liệu

Mô tả:

Phân tích và mô phỏng hệ thống ADSL CHƯƠNG I MẠNG TRUY NHẬP 1.1 Tổng quan: Điện thoại được nhà khoa học người Mỹ Alexander Graham Bell phát minh từ năm 1876. Tuy nhiên, phải khoảng từ năm 1890 mạng điện thoại mới bắt đầu được triển khai tương đối rộng rãi. Cùng với sự xuất hiện của mạng thoại công cộng PSTN là sự đột phá của các phương tiện thông tin liên lạc thời bấy giờ. Như vậy, có thể coi mạng truy nhập ra đời vào khoảng năm 1890. Trong suốt nhiều thập kỷ đầu thế kỷ 20 mạng truy nhập không có sự thay đổi đáng kể nào, mặc dù mạng chuyển mạch đã thực hiện bước tiến dài từ tổng đài nhân công đến các tổng đài cơ điện và tổng đài điện tử. Mạng truy nhập thuê bao truyền thống được mô tả trên hình I.1 Tổng đài nội hạt Giá đấu dây chính backbone Tủ/ hộp cáp Phân phối Thuê bao Lối vào Mạng truy nhập Hình I.1: Cấu trúc mạng truy nhập thuê bao truyền thống Mạng truy nhập nằm giữa tổng đài nội hạt và thiết bị đầu cuối của khách hàng, thực hiện chức năng truyền dẫn tín hiệu. Tất cả các dịch vụ khách hàng có thể sử dụng được xác định bởi tổng đài nội hạt (chính là nút dịch vụ). Mạng truy nhập có vai trò hết sức quan trọng trong mạng viễn thông và là phần tử quyết định trong mạng thế hệ sau. Mạng truy nhập là phần lớn nhất của bất kỳ mạng viễn thông nào, thường trải dài trên vùng địa lý rộng lớn. Theo đánh giá của nhiều chuyên gia, chi phí xây dựng mạng truy nhập chiếm ít nhất là một nửa chi phí xây dựng toàn bộ mạng viễn thông. Mạng truy nhập trực tiếp kết nối hàng nghìn, thậm chí hàng chục, hàng trăm nghìn thuê bao với mạng chuyển mạch. Đó là con đường duy nhất để cung cấp các dịch vụ tích hợp như thoại và dữ liệu. Chất lượng và hiệu năng của mạng truy nhập ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng cung cấp dịch vụ của toàn bộ mạng viễn thông. 1.1.1 Các vấn đề của mạng truy nhập truyền thống: Sau nhiều thập kỷ gần như không có sự thay đổi đáng kể nào trong cấu trúc cũng như công nghệ, mạng truy nhập thuê bao đang chuyển mình mạnh mẽ trong nhiều năm gần đây. Với sự phát triển nhanh chóng của các công nghệ và dịch vụ viễn thông, -1- Phân tích và mô phỏng hệ thống ADSL những tồn tại trong mạng truy nhập truyền thống ngày càng trở nên sâu sắc hơn. Các vấn đề này có thể tạm phân loại như sau: Thứ nhất, với sự phát triển của các mạch tích hợp và công nghệ máy tính, chỉ một tổng đài duy nhất cũng có khả năng cung cấp dịch vụ cho thuê bao trong một vùng rất rộng lớn. Thế nhưng “vùng phủ sóng”, hay bán kính hoạt động của mạng truy nhập truyền thống tương đối hạn chế, thường dưới 5 km. Điều này hoàn toàn không phù hợp với chiến lược phát triển mạng là giảm số lượng, đồng thời tăng dung lượng và mở rộng vùng hoạt động của tổng đài. Thứ hai, mạng truy nhập thuê bao truyền thống sử dụng chủ yếu là tín hiệu tương tự với giải tần hẹp. Đây là điều cản trở việc số hoá, mở rộng băng thông và tích hợp dịch vụ. Thứ ba, theo phương phức truy nhập truyền thống, mỗi thuê bao cần có một lượng khá lớn cáp đồng kết nối với tổng đài. Tính trung bình mỗi thuê bao có khoảng 3 km cáp đồng. Hơn nữa bao giờ cáp gốc cũng được lắp đặt nhiều hơn nhu cầu thực tế để dự phòng. Như vậy tính ra mỗi thuê bao có ít nhất một đôi cáp cho riêng mình nhưng hiệu suất sử dụng lại rất thấp, do lưu lượng phát sinh của phần lớn thuê bao tương đối thấp. Vì vậy mạng truy nhập thuê bao truyền thống có chi phí đầu tư cao, phức tạp trong duy trì bảo dưỡng và kém hiệu quả trong sử dụng. 1.1.2 Mạng truy nhập hiện đại dưới quan điểm của ITU-T: 1.1.2.1 Định nghĩa: Theo các khuyến nghị của ITU-T(Liên minh viễn thông quốc tế phát triển các tiêu chuẩn quốc tế), mạng truy nhập hiện đại được định nghĩa như trên hình I.2. Theo đó mạng truy nhập là một chuỗi các thực thể truyền dẫn giữa SNI (Service Node Interface – Giao diện nút dịch vụ) và UNI (User Network Interface – Giao diện người sử dụng mạng). Mạng truy nhập chịu trách nhiệm truyền tải các dịch vụ viễn thông. Giao diện điều khiển và quản lý mạng là Q. Q Thực thể mạng PSTN ISDN DDN ... POTS ISDN V.24 V.35 Leased Mạng truy nhập Thuê bao SNI – Giao diện nút dịch vụ UNI – Giao diện người sử dụng mạng Hình I.2:Kết nối mạng truy nhập với các thực thể mạng khác -2- Phân tích và mô phỏng hệ thống ADSL Thiết bị đầu cuối của khách hàng được kết nối với mạng truy nhập qua UNI, còn mạng truy nhập kết nối với nút dịch vụ (SN – Service Node) thông qua SNI. Về nguyên tắc không có giới hạn nào về loại và dung lượng của UNI hay SNI. Mạng truy nhập và nút dịch vụ đều được kết nối với hệ thống TMN (telecom management network) qua giao diện Q. Để giải quyết các vấn đề tồn tại trong mạng truy nhập truyền thống, một trong những giải pháp hợp lý là đưa thiết bị ghép kênh và truyền dẫn vào mạng truy nhập. 1.1.2.2 Mạng truy nhập ngày nay: Sự thay đổi của cơ cấu dịch vụ là yếu tố then chốt ảnh hưởng đến sự phát triển của mạng truy nhập. Khách hàng yêu cầu không chỉ là các dịch vụ thoại/ fax truyền thống, mà cả các dịch vụ số tích hợp, thậm chí cả truyền hình kỹ thuật số độ phân giải cao. Mạng truy nhập truyền thống rõ ràng chưa sẵn sàng để đáp ứng các nhu cầu dịch vụ này. Từ những năm 90 mạng truy nhập đã trở thành tâm điểm chú ý của mọi người. Thị trường mạng truy nhập đã thực sự mở cửa. Cùng với những chính sách tự do hoá thị trường viễn thông của phần lớn các quốc gia trên thế giới, cuộc cạnh tranh trong mạng truy nhập ngày càng gay gắt. Các công nghệ và thiết bị truy nhập liên tiếp ra đời với tốc độ chóng mặt, thậm chí nhiều dòng sản phẩm chưa kịp thương mại hoá đã trở nên lỗi thời. Nhìn từ khía cạnh môi trường truyền dẫn, mạng truy nhập có thể chia thành hai loại lớn, có dây và không dây (vô tuyến). Mạng có dây có thể là mạng cáp đồng, mạng cáp quang, mạng cáp đồng trục hay mạng lai ghép. Mạng không dây bao gồm mạng vô tuyến cố định và mạng di động. Dĩ nhiên không thể tồn tại một công nghệ nào đáp ứng được tất cả mọi yêu cầu của mọi ứng dụng trong tất cả các trường hợp. Điều đó có nghĩa rằng mạng truy nhập hiện đại sẽ là một thực thể mạng phức tạp, có sự phối hợp hoạt động của nhiều công nghệ truy nhập khác nhau, phục vụ nhiều loại khách hàng khác nhau trong khu vực rộng lớn và không đồng nhất. Mạng truy nhập quang (Optical access network - OAN) là mạng truy nhập sử dụng phương thức truyền dẫn quang. Nói chung thuật ngữ này chỉ các mạng trong đó liên lạc quang được sử dụng giữa thuê bao và tổng đài. Các thành phần chủ chốt của mạng truy nhập quang là kết cuối đường dẫn quang (optical line terminal - OLT) và khối mạng quang (optical network unit - ONU). Chức năng chính của chúng là thực hiện chuyển đổi các giao thức báo hiệu giữa SNI và UNI trong toàn bộ mạng truy nhập. Người ta phân biệt ba loại hình truy nhập quang chính: Fiber to the curb (FTTC), Fiber to the building (FTTB), Fiber to the home (FTTH) và fiber to the office (FTTO). Cho tới nay trên thế giới có một khối lượng rất lớn cáp đồng đã được triển khai. Theo một số nghiên cứu về mạng truy nhập, hiện nay cáp đồng vẫn là môi trường truyền dẫn chính trong mạng truy nhập, chiếm tới khoảng 94%. Việc tận dụng cơ sở hạ tầng rất lớn này là rất cần thiết và có lợi. Các công nghệ đường dây thuê bao kỹ thuật số (DSL) chính là giải pháp cho vấn đề này. -3- Phân tích và mô phỏng hệ thống ADSL Ngoài các công nghệ truy nhập có dây, các phương thức truy nhập vô tuyến cũng phát triển rất mạnh. Các mạng di động GSM, CDMA đã có tới hàng trăm triệu thuê bao trên khắp thế giới. Các phương thức truy nhập vô tuyến cố định cũng ngày càng trở nên thông dụng hơn, do những lợi thế của nó khi triển khai ở các khu vực có địa hình hiểm trở hay có cơ sở hạ tầng viễn thông kém phát triển. Ở các đô thị lớn dịch vụ vô tuyến cố định cũng phát triển, đặc biệt khi nhà khai thác cần tiếp cận thị trường một cách nhanh nhất. 1.2 Các phương thức truy nhập mạng dữ liệu (Internet) hiện nay: Lưu lượng dữ liệu, đặc biệt là lưu lượng IP đang tăng trưởng một cách chóng mặt. Trong khi đó lưu lượng thoại có mức độ tăng trưởng khá khiêm tốn, từ 10-25% ở các nước đang phát triển và gần như không tăng trưởng ở các nước tiến tiến. Chính vì vậy, mạng truy nhập ngày nay phải được thiết kế xây dựng để đáp ứng tốt nhất nhu cầu các dịch vụ dữ liệu của khách hàng. ISDN có thể nói là một nỗ lực rất lớn của toàn nghành công nghiệp viễn thông, từ các nhà cung cấp thiết bị đến các nhà khai thác trên toàn thế giới với mục tiêu tích hợp dịch vụ thoại và số liệu. Phổ biến nhất hiện nay vẫn là modem tương tự, truy nhập mạng dữ liệu bằng dialup. Ngoài ra còn có các công nghệ khác, như kênh thuê riêng, luồng E1/T1, modem cáp, MMDS, LMDS và các công nghệ sử dụng vệ tinh như DirectPC... 1.2.1 ISDN và B-ISDN: Tương lai của ISDN đã được dự báo từ bảy năm trước. Thị trường thiết bị ISDN không năng động do giá thành thiết bị quá cao, trong khi đó số lượng bán ra rất hạn chế. ISDN (Integrated Service Digital Network) là mạng (số) đa dịch vụ. ISDN lần đầu tiên được CCITT đề cập đến trong một khuyến nghị của mình vào năm 1977. Năm 1985 AT&T thử nghiệm ISDN lần đầu tiên tại Hoa Kỳ. Tuy nhiên, ISDN phát triển chậm ở Hoa Kỳ do sự không thống nhất trong cách triển khai theo CCITT của AT&T và Nortel. ISDN phá sản ngốn của 20 quốc gia khoảng 50 tỷ đô-la Mỹ. Nguyên lý của ISDN là cung cấp các dịch vụ thoại và số liệu chung trên một đường dây thuê bao kỹ thuật số. Dùng ISDN ở tốc độ giao tiếp cơ sở ( BRI: Basic Rate Interface) cho phép truyền dữ liệu và thoại trên 2 kênh B ( Binary channel) 64 kbps và 1 kênh D ( Digital channel) 16 kbps. Mỗi đường dây ISDN ở BRI có thể bố trí tối đa 8 thiết bị đầu cuối và cùng một lúc có thể thực hiện được nhiều cuộc gọi khác nhau.Dùng ISDN cho phép khách hàng sử dụng các dịch vụ mới như dịch vụ khẩn cấp ( báo trộm, báo cháy,...), dịch vụ ghi số điện -nước –gas, dịch vụ quay số trực tiếp vào tổng đài nội bộ, dịch vụ địa chỉ phụ....Các thiết bị cũ cuả mạng điện thoại PSTN (mạng chuyển mạch thoại công cộng ) vẫn dùng được với ISDN qua một bộ thích ứng đầu cuối TA (Terminal Adaptor). Giao tiếp tốc độ sở cấp (PRI: Primary rate interface) tương đương với các đường truyền T1 và E1 với một kênh D là 64 kbps còn các kênh B còn lại cũng có tốc độ 64 kbps. Ngoài ra người ta còn định nghĩa các kênh H trên PRI với H0 là 6B, H10 là 23B, H11 là 24B và H12 là 30B. -4- Phân tích và mô phỏng hệ thống ADSL Vấn đề lớn nhất của ISDN là sau hơn 20 năm phát triển là nó đáp ứng được hay không kịp nhu cầu của khách hàng. Tại châu Âu ISDN đã phát triển rộng rãi và các văn phòng chi nhánh, những người làm việc xa công ty (telecommuter) đã sử dụng ISDN hiệu quả trong nhiều năm. Dù sao ISDN vẫn không phải là dịch vụ tự động 128 kbps mà nó chỉ là hai kênh 64 kbps. Nếu muốn sử dụng đầy đủ dung lượng 128 kbps của đường dây ISDN thì phải mua thêm phải mua thêm một bộ thích ứng đầu cuối để nhập 2 kênh 64 kbps lại. ISDN không phải là công nghệ có thể ứng dụng riêng cho thuê bao mà toàn bộ tổng đài phải được lắp đặt thiết bị ISDN. Yêu cầu đầu tiên là tổng đài phải sử dụng kỹ thuật chuyển mạch số. Nếu tổng đài sử dụng kỹ thuật tương tự sẽ không có ISDN. Như đã nói có 3 phần tư tổng đài ở Mỹ là tổng đài số và dĩ nhiên là sẵn sàng cho ISDN. Các tổng đài tương tự cũ hơn đang đuợc chuyển đổi sang kỹ thuật số khi nó giảm giá nhưng đối với giá thành một vài triệu đô-la cho một tổng đài kỹ thuật số như hiện nay thì việc chuyển đổi bị ràng buộc bởi nguồn tài chính đầu tư của các công ty khai thác điện thoại. Ngay cả khi đã có tổng đài kỹ thuật số thì các phần cứng và phần mềm thêm vào để nâng cấp lên ISDN rất đắt tiền. Điều này thực là một một sự đánh cược của các công ty điện thoại trên sự chấp nhận của các thuê bao để điều chỉnh đầu tư. Thiết bị ISDN có thể kết nối trực tiếp vào đường dây ISDN Switch Switch ET V LT U NT-T funct funct TE1 S/T TA Switch Thiết bị ở chuyển mạch của công ty điện thoại Được sử dụng để kết nối các thiết bị TE2 với đường dây ISDN TE1 R TE2 Thiết bị ISDN không thể kết nối trực tiếp với đường dây ISDN Thiết bị PSTN tiêu chuẩn có một giao tiếp R Hình I.3: Cấu hình giao tiếp ISDN BRI. ISDN cũng phải trải qua bài toán con gà và quả trứng. Để khắc phục giá thành chuyển đổi ISDN để đối mặt với sự chấp nhận không mấy ấn tượng của khách hàng -5- Phân tích và mô phỏng hệ thống ADSL ISDN đã trở nên rất đắt tiền. Và dĩ nhiên một dịch vụ đắt tiền không thể dễ dàng phổ biến trên diện rộng. Cho tới năm 1997, chỉ có khoảng hơn một triệu đường dây thuê bao tại Hoa Kỳ. Vì ít được sử dụng nên thiết bị ISDN như bộ thích ứng đầu cuối để kết nối máy tính cá nhân với mạng trở nên rất đắt tiền. Kết quả là ISDN cần một sự đầu tư tài chính lớn làm cho hầu hết các người sử dụng đều thờ ơ. Trong trường hợp ISDN dành cho các người làm việc xa công ty hay từ các chi nhánh thì chi phí có thể chấp nhận được nhưng với các văn phòng gia đình hay các văn phòng nhỏ (SOHO: Small Office Home Office) thì ISDN quá đắt. Càng ngày ISDN càng trở nên không có lối thoát. Trong thời đại mà modem tương tự chỉ đạt tới tốc độ 1200 bit/s thì tốc độ dữ liệu 64 kbps cho mỗi kênh ISDN quả thật rất ấn tượng. Ngày nay, khi mà tốc độ dữ liệu của modem tương tự lên đến 56 kbps với giá thành không quá 10 USD thì giá thành thiết bị ISDN lên đến hàng ngàn USD trở nên không đáng để đầu tư. Một sự kiện nữa đang ngày càng cho ISDN ra rìa là Internet. ISDN là dịch vụ có chuyển mạch cho phép thực hiện các kết nối 64 kbps qua quay số như gọi điện thoại. Trong những năm đầu của thập kỷ 80 thế kỷ trước, lúc đang phát triển ISDN tất cả các cuộc gọi số liệu đều chỉ cho mục đích chuyển dữ liệu giữa các máy tính qua việc kết nối bằng cách quay số gọi nhau. Trong khi đó khi đó hiện nay với một kết nối Internet có thể chuyển dữ liệu cho bất cứ máy tính nào khác chỉ bằng cách đơn giản là gởi E-mail. Điều này được thực hiện mà không cần mạng chuyển mạch. Internet thực hiện e-mail bằng định tuyến. Mặt khác ISDN là một dịch vụ có giá phụ thuộc vào đường dài trong khi modem dial-up chỉ quay số đến một ISP nội hạt và tốn cước phí thuê bao Internet. Vấn đề cuối cùng của ISDN trong thời kỳ suy thoái là ISDN góp phần tăng thêm gánh nặng vào sự quá tải của mạng PSTN. Khi ISDN mới xuất hiện thì chưa có công nghệ Web và các nhà thiết kế nghĩ là người sử dụng chỉ đơn thuần gọi một máy tính, chuyển dữ liệu rồi gác máy, chẳng có gì khác so với một cuộc gọi điện thoại thông thường. Tuy nhiên, Web và Internet đã thay đổi cơ bản việc truyền số liệu. Sử dụng Web không chỉ đơn thuần là chuyển file mà còn khám phá , tận hưởng theo thời gian thực chuỗi thông tin bất tận về dữ liệu, giải trí. Những cuộc gọi Internet không còn là các cuộc gọi với thời lượng vài phút mà đã trở thành các cuộc gọi kéo dài nhiều tiếng đồng hồ. Thời lượng sử dụng Internet trung bình hàng tuần đã hơn 6 giờ mỗi tuần trong khi hầu hết các gia đình đều không nói chuyện điện thoại quá 6 giờ mỗi tháng. PSTN được thiết kế để đáp ứng vài cuộc gọi tương đối ngắn của các thuê bao. Một lưu lượng người sử dụng không bình thường và những cuộc gọi chiếm giữ đường dây dài sẽ gây ra tắc nghẽn thường xuyên ở một số khu vực trên mạng và thuê bao sẽ nhận được tín hiệu báo bận khi mạng quá tải, một hiện tượng ở Hoa Kỳ rất thường gặp trong ngày các bà mẹ (Mother’s day). Càng về sau, khi ngày càng nhiều nhà cung cấp dịch vụ đưa ra cước phí truy xuất bao tháng làm cho các cuộc gọi thay vì kéo dài vài phút lại kéo dài nhiều tiếng đồng hộ thì mọi ngày đều trở thành ngày của các bà mẹ. Về viễn cảnh mạng thì một cuộc gọi ISDN không khác gì mấy cuộc gọi modem qua điện thoại thông thường. Cả hai đều chiếm dụng khả năng chuyển mạch số, truyền dẫn số 64 kbps ở cả phía nội đài lẫn liên đài. Chuyển đổi khách hàng sang sử dụng ISDN có thể cải thiện một ít về tốc độ truy xuất nhưng không đủ để rút ngắn đáng kể -6- Phân tích và mô phỏng hệ thống ADSL thời gian kết nối khi người sử dụng chỉ cần thông tin nào đó rồi log off. Còn đối với người sử dụng dùng tất cả thờì gian kết nối cho mục đích giải trí thì ISDN không có tác dụng gì ngoài việc truy xuất thông tin hơn một phút. Các công ty khai thác điện thoại đang dần nhận ra rằng giải pháp lâu dài duy nhất cho tình trạng quá tải mạng là chuyển lưu lượng Internet ra khỏi mạng PSTN càng nhiều càng tốt. Cố găng tăng cường mạng hiện hữu để đáp ứng số lượng bùng nổ các cuộc gọi chiếm giữ thời gian lớn giống như là xây dựng thêm nhiều xa lộ để giải toả tắc nghẽn giao thông. Chi phí sẽ thật khủng khiếp và sẽ chẳng bao giờ đạt được hiệu quả kinh tế. Các nhà cung cấp dịch vụ có thể có được giải pháp nào hiệu quả để giải quyết tắc nghẽn không? Thực tế có một khả năng thành công lớn khi tách rời truy xuất Internet khỏi PSTN nhà cung cấp dịch vụ sẽ gỡ bỏ được cổ chai kềm giữ tốc độ truy xuất ở 64 kbps. Với cấu hình mạng mới nhà cung cấp dịch vụ có thể thiết kế thích nghi với tốc độ thông tin dữ liệu hiện đại và người sử dụng sẽ không ngần ngại từ bỏ modem cũng như các thiết bị thích ứng đầu cuối để chạy theo mạng truy xuất mới. 1.2.2 Modem tương tự: Trong những năm đầu của kỷ nguyên máy tính, cách đây chừng hơn 30 năm về trước, kết nối mạng hoạt động ở tốc độ khoảng 300 đến 600 bit/s đã là khá đủ. Khoảng 10 năm trước thì modem 9.6 Kbps được xem là công cụ liên lạc tốc độ khá cao. Modem 9.6 Kbps thực tế đã đáp ứng nhiều ứng dụng liên quan đến đồ họa và video, tuy chưa thực tốt lắm. Ví dụ, một người sử dụng vào mạng để tải về một bản đồ thời tiết với tốc độ truyền dữ liệu 9.6 Kbps phải mất 40 giây để tải về bản đồ trắng đen chất lượng kém. Với bản đồ màu độ phân giải cao thì phải chờ đến vài phút. Ngày nay thì cả modem 28.8 Kbps hay 33.6 kbps cũng không đáp ứng được về tốc độ của nhiều ứng dụng. Thời gian download một hình ảnh JPEG trung bình là 120 giây. Nền kỹ thuật máy tính thay đổi rất nhanh, các kênh thông tin, máy tính đang biến đổi để đáp ứng yêu cầu đạt được dung lượng cao ngày càng tăng. Khi các dịch vụ hình ảnh màu, thoại và video càng hấp dẫn khách hàng thì hạ tầng thông tin hàng megabit càng trở nên thiết yếu. Liệu người ta có thể trông chờ ở modem tương tự những bước tiến ở các tốc độ cao hơn cỡ tốc độ đường truyền T1 (1544 kbps) hay E1 (2048 kbps) không ? Thật không may, câu trả lời là không. Tốc độ 33.6 kbps của modem tương tự đã chạm trần tốc độ dữ liệu của modem truyền trên kênh thoại Tất cả các modem tương tự đều phải truyền dữ liệu trong kênh 300-4000 Hz dành cho âm thoại trong mạng điện thoại. Tốc độ 33,6 kbps cần dải thông lớn hơn nhiều. Tuy nhiên, các modem hiện đại thay vì gửi dòng bit chưa qua xử lý lại gởi đi các ký hiệu (symbol), mỗi ký hiệu đại diện cho một số bit liên tiếp của dòng bit. Mọi khách hàng sử dụng modem đều rất quan tâm đến tốc độ và độ tin cậy của modem. Các nhà cung cấp đều cố gắng tiến gần tới giới hạn của Shannon. Cho tới tiêu chuẩn V.32 thì mọi modem đều còn cách xa giới hạn dung lượng này khi mức S/N từ 9 tới 10 dB. Nếu giải thông từ 2400 Hz lên đến 2800 Hz và tỷ số S/N từ 24 dB đến 30 dB thì dung lượng kênh khoảng 24000 bit/s. Để lấp đầy khoảng cách còn lại cần phải ứng dụng kỹ thuật sửa sai. -7- Phân tích và mô phỏng hệ thống ADSL Vào những năm 1950 các modem FSK (Frequency Shift Keying) có tốc độ từ 300 bit/s tới 600 bit/s. Tiêu chuẩn quốc tế của modem bắt đầu từ thập kỷ 60 thế kỷ trước. Năm 1964 tiêu chuẩn modem đầu tiên cảu CCITT là V.21 xác định đặc tính của modem FSK tốc độ 200 bit/s và bây giờ là 300 bit/s. Kỹ thuật điều chế đã thay đổi sang QAM 4 trạng thái vào năm 1968 và 16 trạng thái vào năm 1984 bởi V.22bis. Vào lúc đó, một tiêu chuẩn modem ứng dụng tiến bộ công nghệ mới là V.32 thêm phần đặc tính triệt tiếng dội (echo cancellation) và mã hoá trellis. Mã trellis được tiến sỹ Gottfred Ungerboeck đề cập lần đầu tiên và ứng dụng vào modem và thực hiện lấp được một phần ba khoảng cách còn lại so với giới hạn Shannon. V.32bis được xây dựng trên cơ sở đó và đạt được tốc độ dữ liệu lên đến 14400 bit/s. Sau đó tốc độ dữ liệu của các modem đã có những tiến bộ nhanh chóng từ 19200 bit/s lên đến 24000 bit/s rối 28800 bit/s. Modem mới hơn là V.34 ra đời năm 1996 đã đạt tới tốc độ dữ liệu 33600 bit/s và thực hiện 10 bit trên mỗi tín hiệu. Digitaldata Modem Local loop Digitaldata Telephone exchange (Centraloffice) analogue encoding PSTN Telephone Local loop exchange Modem (Centraloffice) analogue encoding Analogueencoding Hình I.4 Modem tương tự qua mạng điện thoại tương tự. D igita lda ta M odem L o cal l o o p analogue enc oding D igita lda ta A /D D/A Exchange PS TN D i g i t al en co d i n g Exchange A /D D/A L o cal l o o p analogue enc oding Hình I.5 Modem tương tự qua mạng điện thoại IDN -8- M odem Phân tích và mô phỏng hệ thống ADSL Vào những năm cuối thế kỷ trước đã xảy ra tình hình không thống nhất của các tiêu chuẩn modem 56 kbps do hai hãng sản xuất danh tiếng là U.S.Robotics (bây giờ là một bộ phận của hãng 3COM) sử dụng chipset X2 cũa hãng Texas Instrument và Rockwell có tiêu chuẩn K56flex. Dĩ nhiên là hai tiêu chuẩn này không tương thích với nhau và ngành công nghiệp sản xuất modem nhanh chóng bị phân cực theo một trong hai tiêu chuẩn trên. Lúc này người sử dụng tại Hoa Kỳ chờ đợi tiêu chuẩn nào sẽ được ISP của mình chấp nhận rồi mới mua modem theo tiêu chuẩn đó. Nhiều ISP đã chờ đợi tiêu chuẩn nào sẽ chiến thắng và tiêu chuẩn nào sẽ về vườn. Trong thời gian này một số ISP mở ra 2 số điện thoại , mỗi số điện thoại cho một tiêu chuẩn và điều này đã làm cho người sử dụng thấy yên tâm mà mua sắm modem 56 kbps. Internet Internet connection Client compute (Internet user) Servercomputer (ISP ) Digital data V.pcmclient- Local loop sidemodem analogue encoding Digital data A/D Exchange D/A PSTN P CMdigital encoding Exchange Digital circuit V.pcmserversidemodem Pcm digital encoding Hình I.6 Modem V.pcm Tháng 9 năm 1998 ITU-T đã ra tiêu chuẩn V.90 để thống nhất trên toàn thế giới về modem 56 kbps. Phần cứng của các loại modem trên không khác nhau mấy nên người sử dụng 2 loại modem cũ có thể chỉ cần mua một con chíp nâng cao cho V.90 để tiết kiệm chi phí còn các modem sản xuất sau đó đều được chú thích là “Ready for V.90”. Trong nhiều trường hợp việc bỏ qua một lần biến đổi là không đơn giản. Khi truy xuất thông tin từ một nhà cung cấp dịch vụ Internet nội hạt thì cơ hội rất cao nếu ISP kết nối với tổng đài nội hạt bằng các đường truyền số. Tuy nhiên khi khoảng cách thì khả năng tín hiệu bị chuyển sang tương tự rồi chuyển trở lại số càng lớn. Khoảng 25 % số tổng đài tại Hoa kỳ là tổng đài chuyển mạch tương tự nên cuộc gọi càng qua nhiều tổng đài thì khả năng gặp phải tổng đài tương tự càng lớn. Những người làm việc các văn phòng chi nhánh xa công ty hay những người làm việc tại nhà riêng nhiều khi than phiền kết nối modem của họ với mạng công ty chỉ đạt được tốc độ tối đa 28,8 kbps. Ngay cả khi mọi việc đều tốt đẹp thì tốc độ 56 kbps vẫn là quá khiêm tốn dù đó là tiến bộ công nghệ cuối cùng của modem tương tự. Chúng ta đã số hoá toàn bộ mạng viễn thông chỉ trừ ra đường truyền dẫn thuê bao nội hạt là phải chuyển tín hiệu thành tương -9- Phân tích và mô phỏng hệ thống ADSL tự để phân phối đến khách hàng nên kênh truyền không thể dung nạp thêm nhiều bit hơn nữa. Nếu muốn tốc độ truyền dữ liệu cao hơn thì phải nghĩ đến các phương pháp khách hơn là sử dụng mạng điện thoại truyền thống. 1.3 Công nghệ truy nhập xDSL ( x Digital Subscriber Line ): Công nghệ đường dây thuê bao số (xDSL ) là phương thức truyền thông tin số với tốc độ hàng triệu bit trên dây qua đường điện thoại truyền thống và sẽ là nền tảng cho việc phân bố dịch vụ băng rộng này đến các thuê bao. Sở dĩ điều này thực hiện được là nhớ ứng dụng các kỹ thuật truyền số phức tạp, đó là sự bù trừ các suy giảm truyền dẫn trên đường dây điện thoại và các bộ xử lý số có năng lực rất lớn. Khi năng lực xử lý của bộ xử lý tín hiệu số tăng lên, thì tốc độ của DSL cũng tăng lên. Công nghệ DSL bắt đầu từ 144 kbit/s ISDN cơ bản (BRI), đã phát triển tới 1,5 đến 2 Mbit/s HDSL, 7 Mbit/s với ADSL, và bây giờ là 52 Mbit/s VDSL. Trong phạm vi đề tài này thì chúng tôi xin chỉ đề cập đến công nghệ ADSL. 1.3.1 Phạm vi thiết kế của DSL: Các DSL được thiết kế ở giới hạn 6 dB tỷ số tín hiệu trên tạp âm SNR. Điều này có nghĩa là DSL có các lỗi bit BER là 10-7 khi năng lượng tín hiệu nhiễu là 6 dB tức lớn hơn mô hình xuyên âm được định nghĩa là "tồi nhất". Trong nhiều trường hợp, mô hình xuyên âm tồi nhất là trong nhóm 50 đôi dây có 49 nguồn nhiễu xuyên âm. Nếu chỉ có nhiễu Gaussian, 6 dB SNR gây ra mức lỗi là 10-24. Tuy nhiên trên thực tế, nhiễu thường là non-Gaussian. Do đó trên thực tế, với mức 6 dB đảm bảo DSLs hoạt động ở BER (Bit Error Rate) tốt hơn 10-9 và DSLs sẽ cung cấp dịch vụ tin cậy thậm chí khi môi trường truyền dẫn kém hơn mức bình thường. Giá trị 6 dB xuất phát từ tiêu chuẩn ANSI ISDN(American National Standards Institude : Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ) cơ bản trong T1D1.3 (trước đó là T1E1.4) vào năm 1985 do Richard McDonald của Bellcore đưa ra. Như mô tả ở T1E1.4/95133, giới hạn 6 dB vẫn là giá trị hợp lý. Giới hạn này áp dụng cho nhiều loại cáp khác nhau (cáp bị lão hoá, cáp nối, cáp ướt), nhiễu bổ sung ở trung tâm chuyển mạch CO (Central Office), dây thuê bao, các nguồn nhiễu khác, thiết kế bộ thu phát không hoàn hảo, lỗi do sản xuất. Mức giới hạn thiết kế là sự kết hợp giữa việc đảm bảo hoạt động tin cậy trong mọi trường hợp và khả năng cho phép độ dài mạch vòng tối đa. Các phương pháp truyền dẫn phức tạp có thể đạt được chất lượng làm việc tốt hơn, nhưng vẫn cần các giới hạn thiết kế. Tuy nhiên, các hệ thống đo giới hạn khi khởi động có thể cung cấp cho người lắp đặt ngay lập tức chỉ số cho biết liệu mạch vòng có giới hạn hay không. Sau đó người lắp đặt phải hiệu chỉnh ví dụ như tìm đôi dây tốt hơn hoặc loại bỏ các cầu rẽ. Có ý kiến cho rằng hệ thống có chỉ số thời gian thực của giới hạn truyền dẫn có thể sử dụng với mức giới hạn là 5 dB. Tuy nhiên, thay đổi giới hạn thiết kế 1 hoặc 2dB chỉ mở rộng phạm vi mạch vòng truy nhập khoảng 1% độ dài mạch vòng). - 10 - Phân tích và mô phỏng hệ thống ADSL 1 kft 52m Tốc độ bit tín hiệu hướng về 3 kft 26m 4 kft VDSL 1 kft 3 kft 13m 6m 9 kft 3m 2m 1.5m ADSL 400k E1-HDSL (7 kft) 12 kft 144k DS1-HDSL (9 kft) BRI (15 kft) 144k 640k 1.5M 2M 13M Tèc ®é bit ph¸t (bit/s tõ kh¸ch hµng) Hình I.8: Tốc độ bit DSL cùng với độ dài mạch vòng cho dây 26 AWG 1.3.2 Tiền sử của DSL : Có người cho rằng trung kế T1, E1 và các đường dịch vụ dữ liệu số DDS (Digital Data Service : dịch vụ số liệu số) là các DSL đầu tiên. Mặc dù hệ thống truyền dẫn T1 (1,544 Mbit/s AMI (Mã đảo dấu luân phiên) sử dụng ở Bắc Mỹ) và E1 (2048 Mbit/s HDB3) ban đầu chỉ sử dụng làm các trung kế giữa các trung tâm chuyển mạch (CO), sau đó được sử dụng rất tốt làm đường nối dữ liệu tốc độ cao từ CO tới khách hàng. T1 đầu tiên được AT&T sử dụng vào năm 1962. Trung kế nối từ CO tới CO ngày nay dựa trên cáp quang và vi ba. T1/E1 ngày nay không sử dụng như mục đích nguyên thuỷ, T1/E1 vẫn được sử dụng trên đường dây thuê bao, nhưng nó có một số nhược điểm là giá đắt và tốn thời gian lắp đặt và thường tách thành một nhóm các đôi dây tách biệt với các hệ thống truyền dẫn khác. Một đường dây T1 có 4 dây, 2 dây truyền thông tin đến khách hàng và 2 dây kia truyền thông tin từ khách hàng. Để giảm nhiễu xuyên âm đầu gần giữa hai hướng của truyền dẫn, người ta chia thành 2 bó cáp, 1 bó mang tín hiệu đi và 1 bó truyền tín hiệu về. Đường dây T1 được thiết kế với mức suy hao tối đa là 15 dB (nghĩa là từ 2 đến 3 kft) ở 772 kHz cho CO (CO tới bộ lặp đầu tiên), suy hao tối đa 36 dB từ bộ lặp tới bộ lặp và suy hao đường dây 22,5 dB từ bộ lặp cuối cùng đến khách hàng. Đối với khoảng cách nhiều dặm có thể dùng nhiều bộ lặp. Bộ lặp T1 có nguồn điện là ±130v một chiều. Ở đây ta không coi T1/E1 và DDS là các DSL. - 11 - Phân tích và mô phỏng hệ thống ADSL 1.3.3 So sánh các công nghệ truy nhập xDSL: Kỹ thuật Tốc độ Giới hạn khoảng cách ứng dụng E-mail, Truy cập LAN từ xa, 56 Kbps 56 Kbps downslink Không giới hạn 28.8 hoặc 33.6 Kbps Truy cập Internet/intranet. analog uplink modems ISDN <= 128 Kbps (không nén) Song công 5 Km (thêm thiết bị có thể mở rộng khoảng cách) Cable modem 10–30 Mbps Luồng xuống, 128 Kbps–10 Mbps luồng lên (Băng thông dùng chung) ADSL Lite 1 Mbps luồng xuống 5 Km 512 Kbps luồng lên Hội nghị truyền hình, Khắc phục thiên tai, Dự phòng leased line, Các hoạt động thương mại, truy cập Internet/intranet. 50 Km trên cáp đồng Truy cập Internet trục (thêm thiết bị phụ trợ có thể mở rộng tới 300 Km) Truy cập Internet/intranet, duyệt Web, thoại IP, thoại video. ADSL/R- 1.5–8 Mbps luồng 5Km (khoảng cách xuống, 1.544 Mbps càng ngắn tốc độ ADSL luồng lên càng cao hơn) truy cập Internet/intranet, video theo yêu cầu , truy cập LAN từ xa, VPNs, VoIP IDSL 144 Kbps song công 5Km (thêm thiết bị phụ trợ có thể mở rộng tới 300 Km) truy cập Internet/intranet, video theo yêu cầu , truy cập LAN từ xa, VPNs, VoIP HDSL 1.544 Mbps(T1) song công 2.048 Mbps (E1) song công (sử dụng 2–3 đôi dây) 3,6 Km–4,5 Km Nội hạt, Thay thế trung kế T1/E1 có dùng bộ lặp, Kết nối các PBX với nhau, Tập trung lưu lượng Frame Relay, kết nối các mạng LAN. SDSL 1.544 Mbps full duplex (T1) 2.048 Mbps full duplex (E1) (uses 1 wire pair) 3Km Nội hạt, Thay thế trung kế T1/E1 có dùng bộ lặp, Kết nối các PBX với nhau, kết nối các mạng LAN. - 12 - Phân tích và mô phỏng hệ thống ADSL VDSL 13–52 Mbps Luồng 300m–1,5 km xuống (phụ thuộc vào tốc 1.5–2.3 Mbps luồng độ) lên (đối xứng đạt tới 34Mbps ) Truy cập Multimedia Internet, quảng bá các chương trình TV. Nguồn: 3Com, 03/ 1998. Hình I.9 Bảng so sánh các công nghệ - 13 - Phân tích và mô phỏng hệ thống ADSL CHƯƠNG II NHIỄU 2.1 Nhiễu xuyên âm: Nhiễu xuyên âm xuất hiện trong các DSL bởi vì mỗi dây trong cáp đôi dây xoắn phát ra điện từ. Các trường điện và từ tạo ra dòng điện chạy trong các đôi dây bên cạnh dẫn đến tín hiệu xuyên âm không mong muốn trên các đôi dây này. Hình II.1 minh họa kiểu xuyên âm thường gặp phải trong DSL. Xuyên âm đầu gần NEXT (Near End Cross Talk ) là loại xuyên âm xảy ra từ các tín hiệu đi theo hướng ngược lại trên đôi dây xoắn (hoặc là từ bộ phát tới bộ thu đầu cuối gần). Xuyên âm đầu xa FEXT (Far End Cross Talk) có từ tín hiệu đi theo cùng một hướng trên hai đôi dây xoắn (hoặc từ bộ phát tới bộ thu ở đầu xa). §Çu ph¸t next §Çu thu C¸p §Çu ph¸t Fext §Çu thu C¸p Hình II.1 Nhiễu xuyên âm NEXT – FEXT Xuyên âm có thể là nguồn nhiễu ảnh hưởng lớn trên đôi dây xoắn và thường gây giảm tính năng hoạt động của DSL . 2.2 Nhiễu vô tuyến : Nhiễu vô tuyến là phần còn lại của tín hiệu vô tuyến trên đường dây điện thoại. Tín hiệu vô tuyến (RF) ảnh hưởng lên đôi dây điện thoại, đặc biệt là dây trần. Các đường dây điện thoại làm từ đồng tạo thành anten thu sóng điện từ tạo ra dòng điện tích cảm ứng so với đất. Điện áp chung cho đôi dây xoắn là một trong hai dây so với đất - thông thường hai điện áp này trong đôi dây xoắn giống nhau. Đường dây điện thoại cân bằng cao cho thấy sự suy giảm lớn trong tín hiệu RF biến thiên trên đôi dây so với tín hiệu chung. Tuy nhiên sự cân bằng sẽ giảm khi tăng tần số, và ở tần số của - 14 - Phân tích và mô phỏng hệ thống ADSL DSL từ 560 kHz đến 30 MHz, hệ thống DSL có thể chồng lấn lên băng tần vô tuyến và sẽ thu nhận mức nào đó của nhiễu vô tuyến dọc theo các tín hiệu DSL trên cùng một đôi dây thoại. Dạng nhiễu DSL này gọi là RF vào. 2.3 Nhiễu xung: Nhiễu xung là xuyên âm không ổn định từ các trường điện từ tạm thời gần đường dây điện thoại. Ví dụ về bộ phát xung là rất đa dạng như mở của tủ lạnh (mô tơ chạy/tắt), điện áp điều khiển thang máy (các đường dây điện thoại trong các toà nhà thường chạy theo đường giếng thang máy), và rung chuông của các máy điện thoại trong cùng bó cáp. Mỗi hiệu ứng này là tạm thời và gây ra nhiễu xâm nhập vào các đường dây điện thoại qua cùng một cơ chế cơ bản như nhiễu RF, nhưng thường ở tần số thấp hơn nhiều. 2.4 Tự can nhiễu: Tự xuyên âm là xuyên âm vào một dịch vụ từ DSL cùng loại. Dạng tương thích phổ này là quan trọng nhất khi một nhà cung cấp dịch vụ chon cung cấp một dịch vụ nào đó trên phạm vi rộng. Sau đó, các DSL cùng loại sẽ xuyên âm vào nhau. Thuật ngữ “không đối xứng” đầu tiên do Joe Lechleider của Bellcore đưa vào ADSL. ADSL truyền trên băng tần thu rộng hơn nhiều so với phát, và do vậy phần lớn tín hiệu thu không có tự xuyên âm. Điều này cho phép tín hiệu thu chạy ở tốc độ lớn hơn nhiều so với truyền dẫn đối xứng có thể (nếu tất cả các điều kiện khác là giống nhau). Bởi vì cả hai dịch vụ giải trí (TV trực tiếp và phim theo yêu cầu) và các băng tần không đối xứng của các ứng dụng Internet phù hơp với tính chất không đối xứng của ADSL, sử dụng truyền dẫn không đối xứng, vì các lý do kỹ thuật, cũng phù hợp nhu cầu thị trường đối với các dịch vụ. Các DSL mới như G.lite (Khuyến nghị của ITU_G.992.2)và VDSL cũng có ít nhất một vài chế độ làm việc không đối xứng. Tự xuyên âm đầu gần (self NEXT) có thể làm giảm hoặc theo tần số (bằng cách sử dụng phổ tần số không chồng lấn) hoặc theo thời gian (bằng cách đồng bộ tất cả các DSL theo đồng hồ mạng vì thế nó truyền thu và phát trên các khe thời gian khác nhau). Tuy nhiên, FEXT sẽ được đưa ra, theo phương pháp riêng rẽ theo thời gian hoặc theo tần số. 2.5 Nhiễu liên ký hiệu ISI (Intersymbol Interference) : Xuyên nhiễu là hiện tượng chủ yếu làm giảm chất lượng đường truyền dẫn ADSL. Suy hao đường truyền nghiêm trọng và trễ biến đổi theo tần số gây ra hiện tượng xuyên nhiễu giữa các ký hiệu gần nhau. Xuyên nhiễu của một ký hiệu có ảnh hưởng đến hàng trăm ký hiệu khác trên đường dây ADSL. Hiện tượng xuyên nhiễu giữa các ký hiệu làm cho việc nhận biết từng ký hiệu không thực hiện được. Một số phương thức truyền dẫn trước đây như AMI (AMI cho T1, E1) hạn chế hiện tượng xuyên nhiễu giữa các ký hiệu nhờ rút ngắn đôi dây đồng xoắn la phương tiện truyền dẫn để giảm sự biến đổi suy hao theo tần số. ISDL 2B1Q sử dụng tốc độ ký hiệu 80kHz để hạn chế sự chồng lấn của các ký hiệu. Mặc đường vậy, ISDL vẫn còn hiện tượng xuyên nhiễu giữa các ký hiệu. Với tốc độ truyền dẫn cao của ADSL, HDSL, VDSL, - 15 - Phân tích và mô phỏng hệ thống ADSL hiện tượng xuyên nhiễu giữa các ký hiệu cần được bù thích đáng. Các phương pháp cân bằng có tác động đến chất lượng nhưng sẽ tốn kém khi tốc độ số liệu và ký hiệu tăng lên. Phương pháp cân bằng tạo ra cấu hình thiết bị thu phù hợp nhằm hạn chế hiện tượng xuyên nhiễu giữa các ký hiệu. Phương thức truyền đa kênh thực hiện ở cả đầu thu và đầu phát sẽ nâng cao được chất lượng. ADSL và một vài dạng VDSL sử dụng phương pháp truyền dẫn đa kênh. 2.6 Tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) : Tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR : Signal to Noise Ratio) là tỷ số năng lượng của tín hiệu mang thông tin ở máy thu so sánh với năng lượng của nhiễu nhận được. Về bản chất SNR mô hình tả chất lượng của kênh truyền dẫn. Trong miền tần số, SNR được tính bằng cách chia mật độ phổ năng lượng (PSD) của tín hiệu mang tin ở máy thu cho mật độ phổ năng lượng ở máy phát. Vì suy hao và nhiễu luôn biến đổi theo tần số nên tỷ số SNR là một hàm theo tần số. Cùng với xác suất dò tín hiệu sai nhầm và dải thông của kênh truyền, SNR xác định vận tốc lớn nhất mà thông tin có thể được truyền qua kênh truyền . - 16 - Phân tích và mô phỏng hệ thống ADSL CHƯƠNG III CÔNG NGHỆ ADSL 3.1 Định nghĩa ADSL và mô hình tham chiếu : Đường dây thuê bao số không đối xứng ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line) là kỹ thuật truyền dẫn mạch vòng nội hạt đồng thời truyền tải trên cùng một đôi dây các dịch vụ sau: • Tốc độ bit thu (về phía thuê bao) lên tới gần 9 Mbit/s. • Tốc độ bit phát (về phía mạng) lên tới 1 Mbit/s. • Dịch vụ điện thoại thông thường phổ thông (POTS, thoại tương tự v.v..) Tốc độ bit truyền về phía khách hàng lớn hơn nhiều lần truyền từ khách hàng đi, do đó có thuật ngữ không đối xứng. Thoại tương tự được truyền ở tần số trong băng cơ sở kết hợp với truyền dữ liệu thông băng qua bộ lọc thông thấp (LPF) mà thông thường được gọi là bộ tách. Ngoài bộ tách, ADSL bao gồm một đơn vị truyền dẫn ADSL ở phía thiết bị trung tâm (ATU-C), một mạch vòng, và một đơn vị truyền dẫn ADSL ở xa (ATU-R). U-C V Mạng băng rộng Mạch vòng nội hạt bằng đôi dây xoắn AUT-C U-R T AUT-R Cho đến 9Mbps Bộ tách LPF POTS-C Cho đến 1Mbps Bộ tách LPF thoại tương tự Tổng đài điện thoại đầu cuối người sử dụng POTS-R Điện thoại Phía khách hàng Hình III.1 : Mô hình tham chiếu ADSL 3.2 ADSL nguyên bản: Định nghĩa khái niệm ban đầu của ADSL xuất hiện từ năm 1989, từ J.W.Lechleider và những người khác thuộc Bellcore. Sự phát triển ADSL bắt đầu ở trường đại học Stanford và phòng thí nghiệm AT&T Bell Lab năm 1990. Mẫu ADSL đầu tiên xuất hiện, vào năm 1992 ở phòng thí nghiệm Bellcore, sản phẩm ADSL đầu tiên được thử nghiệm vào năm 1995. ADSL thu hút các công việc trước kia được thực hiện trên các modem trong băng, ISDN và HDSL. Vào tháng 10 năm 1998, ITU thông qua bộ tiêu chuẩn ADSL cơ bản. Khuyến nghị G922.1 chi tiết ADSL full-rate. Khuyến nghị này gần giống ANSI T1.413 phiên bản 2 với 2 điểm ngoại trừ cơ bản: - 17 - Phân tích và mô phỏng hệ thống ADSL 1. Trình tự khởi tạo dựa trên âm được thay thế bởi quá trình dựa trên bản tin mô tả trong G.994.1, và 2. Chế độ đặc biệt được bổ sung để cải thiện hoạt động khi có xuyên âm từ ghép kênh nén theo thời gian TCM ISDN sử dụng ở Nhật. Khuyến nghị G.992.2 (trước đây gọi là G.lite) chỉ rõ ADSL với cách sử dụng không có bộ phân chia POTS. G.992.2 được dựa trên G.992.1 với những điểm khác biệt sau: 3. Dự trữ bổ sung đối với chế độ tiết kiệm nguồn tại ATU-C và ATU-R, 4. Bổ sung cơ chế cho phép khôi phục nhanh từ các trạng thái nhấc máy/đặt máy. 5. Số lượng âm giảm từ 256 đến 128 6. Số lượng bit trên âm giảm từ 15 đến 8. Khuyến nghị G.994.1 (trước đây gọi là G.hs) mô tả thủ tục bắt tay ban đầu dựa trên gói tin cho phép các bộ thu phát DSL đa chế độ có một chế độ hoạt động chung. Khuyến nghị G.955.1 cung cấp tổng quan họ khuyến nghị DSL. Khuyến nghị G.966.1 mô tả phương pháp đo sự hoạt động của thiết bị DSL. Khuyến nghị G.977.1 mô tả hoạt động của lớp vật lý, các quy định về quản lý và bảo dưỡng cho ADSL, bao gồm kênh eoc và cơ sở quản lý thông tin (MIB). 3.3 Các khả năng của ADSL và ứng dụng : ADSL1, ADSL2, ADSL3 Khái niệm về ADSL xuất hiện vào giữa những năm 1990. Ban đầu ADSL được nghiên cứu ở tốc độ 1,5 Mbit/s thu và 16 kbit/s phát cho ứng dụng MPEG-1 quay số video (VDT). Một số thành viên trong nghành công nghiệp này gọi đây là ADSL1. Sau đó, ngày càng rõ ràng là một số ứng dụng yêu cầu tốc độ cao hơn và nhiều kỹ thuật truyền dẫn tiên tiến hơn cho phép truyền tốc độ cao. 3 Mbit/s thu và 16 kbit/s phát ("ADSL2") được đưa ra cho phép 2 dòng MPEG-1 đồng thời. Vào năm 1993, sự quan tâm hướng về ADSL3 với 6 Mbit/s thu và ít nhất 64 kbit/s phát hỗ trợ video MPEG2. Tiêu chuẩn ADSL ANSI T1.413 phiên bản 1 phát triển vượt ra khỏi khái niệm ADSL3. Thuật ngữ ADSL1, ADSL2, và ADSL3 ít được sử dụng sau khi tiêu chuẩn ANSI T1.413 thông qua. RADSL Đường dây thuê bao số tốc độ điều chỉnh (RADSL) là thuật ngữ áp dụng cho hệ thống ADSL có khả năng xác định dung lượng truyền của mỗi mạch vòng một cách tự động và sau đó hoạt động ở tốc độ cao nhất phù hợp với mạch vòng đó. Tiêu chuẩn ANSI T1.413 cung cấp khả năng hoạt động tốc độ điều chỉnh. Điều chỉnh tốc độ thực hiện khi thiết lập đường dây, với giới hạn chất lượng tín hiệu tín hiệu thích hợp để đảm bảo rằng tốc độ đường dây thiết lập có thể duy trì trong những thay đổi danh định trên - 18 - Phân tích và mô phỏng hệ thống ADSL đặc tính truyền của đường dây. Do đó RADSL sẽ tự động cung cấp tốc độ bit lớn hơn trên mạch vòng có đặc tính truyền dẫn tốt hơn (suy hao ít hơn, nhiễu ít hơn). RADSL hỗ trợ tốc độ thu tối đa trong phạm vi từ 7 đến 10 Mbit/s và tốc độ phát tối đa trong phạm vi từ 512 đến 900 kbit/s. Trên những mạch vòng dài, RADSL có thể hoạt động ở tốc độ thu thấp nhất khoảng 512 kbit/s và 128 kbit/s phát. RADSL mượn khái niệm tốc độ điều chỉnh từ modem trong băng thoại. RADSL có lợi ích của một phiên bản thiết bị có thể đảm bảo tốc độ truyền dẫn cao nhất có thể cho mỗi mạch vòng và cũng cho phép hoạt động trên những mạch vòng dài ở tốc độ thấp hơn. 3.4 Truyền dẫn ADSL: Khái niệm ADSL có hai phần cơ bản: (1) Xuyên âm đầu gần giảm do có tốc độ bit phát và dải tần thấp hơn nhiều tốc bit độ thu và (2) truyền tải đồng thời POST và dữ liệu bằng cách truyền dữ liệu trong dải băng tần trên băng tần thoại. Truyền dẫn hai hướng tốc độ nhiều Mbit/s không dùng trên phần lớn các đường dây điện thoại do hiệu ứng kết hợp của suy giảm mạch vòng và xuyên âm. Như chỉ ra ở hình III.2, năng lượng tín hiệu nhận được giảm đi tương ứng với tần số và nhiễu xuyên âm nhận được tăng theo tần số. Do đó truyền dẫn hai hướng không thể thực hiện được ở những tần số mà nhiễu xuyên âm lấn át tín hiệu nhận. Mức tin Mức tín hiệu nhận được Mức nhiễu xuyên âm nhận được Giới hạn cho truyền dẫn hai hướng Tần số Hình III.2 Truyền dẫn hai hướng bị giới hạn ở các tần số thấp ADSL thực hiện truyền dẫn hai hướng tại những nơi có thể: dưới tần số cắt hai hướng. Tần số cao không thích hợp cho truyền dẫn hai hướng được sử dụng cho truyền dẫn một hướng. Điều này cho phép tốc độ thu vượt xa tốc độ có thể ở truyền dẫn hai hướng. Nhiều hệ thống ADSL sử dụng kỹ thuật truyền dẫn ghép kênh theo tần số, kỹ thuật này đặt truyền dẫn phát ở dải tần số tách khỏi dải tần thu để trách tự xuyên âm. Dải tần bảo vệ là cần thiết giúp cho các bộ lọc ngăn tạp âm POTS (Dịch vụ điện thoại thông thường trong chuyển mạch kênh thoại tương tự) can nhiễu vào truyền dẫn số (Hình III.3).Một số hệ thống ADSL sử dụng kỹ thuật truyền dẫn triệt tiếng vọng ECH, nơi dải tần phát được đặt trong dải tần thu (Xem hình III.4) Bằng cách chồng dải tần, tổng - 19 - Phân tích và mô phỏng hệ thống ADSL băng tần truyền có thể giảm. Tuy nhiên, ECH khó tránh được tự xuyên âm và khi thực hiện cần có xử lý số phức tạp hơn. Có một số băn khoăn là liệu độ phức tạp số được đền bù bằng cách đơn giản hoá tương tự ở đầu trước. Do không có tự xuyên âm ở đầu cuối CO, nên ghép kênh phân chia theo tần số FDM ADSL làm việc theo hướng phát tốt hơn nhiều so với xoá tiếng vọng ECH ADSL. Tuy nhiên dải thông thu của ADSL cho phép làm việc theo hướng thu, đối với các mạch vòng là ngắn hơn. Hoạt động của DSL đối xứng ban đầu bị hạn chế bởi tự xuyên âm đầu gần (selfNEXT). ADSL khắc phục được self NEXT ở đầu cuối khách hàng đơn giản bằng cách giảm nguồn được NEXT. Bằng cách giảm tốc độ bit phát, kênh phát có thể đặt vị trí để xuyên âm vào truyền dẫn thu là ít nhất. Đối với ADSL, sự thu nhận của kênh phát được xếp đặt dễ dàng hơn bằng cách đặt nó ở tần số thấp hơn nơi mà suy hao mạch vòng là thấp và nhiễu xuyên âm cũng thấp hơn. Mức truyền Băng POTS Băng bảo vệ Băng truyền tần số thấp Băng truyền tần số cao T ần s ố Hình III.3 ADSL ghép phân chia theo tần số Mức truyền Băng POTS Băng bảo vệ Băng truyền tần số thấp Băng truyền tần số cao T ần s ố Hình III.4 Truyền dẫn xoá tiếng vọng ADSL Hệ thống ADSL ứng dụng kỹ thuật truyền dẫn tiên tiến để nâng cao hoạt động. Điều chế và sắp đặt tần số của tín hiệu phát được tự làm thích ứng để đạt được mức - 20 -
- Xem thêm -