1. Trang Chủ
  2. Điện-Điện tử-Viễn thông
  3. Đề tài

Đề tài

Cách đây hơn một trăm năm, loài người đã chứng kiến sự ra đời của chiếc máy điện thoại đầu tiên trên thế giới. Từ đó đến nay, điện thoại luôn đóng một vị trí quan trọng trong cuộc sống của con người và ngày càng trở thành một phương tiện không thể thiếu được trong mỗi gia đình. Theo dự báo của tổng công ty Bưu chính Viễn thông Việt nam, số máy điện thoại của Việt nam năm 2000 đến năm 2010 sẽ đạt bình quân từ 20 đến 22 máy trên 100 dân. Ngoài mục đích đàm thoại, đã từ lâu đường dây... Thực hiện k

Thể loại Tài liệu miễn phí Điện-Điện tử-Viễn thông

Số trang 1

Ngày tạo 8/29/2018 4:59:46 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước

Tên tệp

Tải Đề tài (.pdf)

Xem mẫu

  1. Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. Mục lục Mục lục .................................................................................................................1 Lời nói đầu ............................................................................................................2 Chương I: Tổng quan về công nghệ đường dây thuê bao số xDSL ................4 1. Sự ra đời của đường dây thuê bao số xDSL ................................................4 2. So sánh công nghệ DSL với một số công nghệ truyến dẫn tốc độ cao khác .7 2.1. So sánh DSL với phương pháp truy nhập quang ................................7 2.2. So sánh DSL với Cáp đồng trục...........................................................8 2.3. So sánh DSL với truyền dẫn không dây ..............................................9 2.3.1. Vô tuyến mặt đất ..........................................................................9 2.3.2. Các dịch vụ vệ tinh.......................................................................9 3. Mô hình tổng quát của một hệ thống DSL....................................................10 4. Kết luận .........................................................................................................11 5. Ứng dụng của DSL trên thế giới và tại Việt nam .........................................11 Chương II: Mạch vòng thuê bao và vấn đề nhiễu .............................................14 1. Sự hình thành một mạch vòng thuê bao........................................................14 2. Đôi dây xoắn .................................................................................................15 2.1. Tín hiệu mode chung và tín hiệu vi sai .................................................16 2.2. Cân bằng................................................................................................16 2.3. Cầu rẽ ....................................................................................................16 3. Nhiễu trên mạch vòng thuê bao ....................................................................17 3.1. Xuyên âm ..............................................................................................17 3.1.1. Các loại xuyên âm.......................................................................17 3.1.1.1. Xuyên âm đầu gần (NEXT) ............................................. 3.1.1.1.1. NEXT suy giảm và NEXT được khuếch đại ..... 3.1.1.1.2. Tự xuyên âm đầu gần (sefl-NEXT) ................... 3.1.1.2. Xuyên âm đầu xa (FEXT)................................................ 3.1.1.2.1. FEXT đồng mức (EL-FEXT)............................. 3.1.1.2.2. FEXT không đồng mức (Unequal Lever-FEXT) 3.1.2. Các kết quả thống kê về xuyên âm ............................................. 3.1.2.1. 1% trường hợp xấu nhất của NEXT ................................ 3.1.2.2. 1% trường hợp xấu nhất của FEXT ................................. 3.2. Nhiễu tần số Radio. 3.3. Nhiễu xung ............................................................................................ 4. Các phương pháp song công ........................................................................ 4.1. Song công 4 dây.................................................................................... 4.2. Song công triệt tiếng vọng .................................................................... 4.3. Song công phân chia theo tần số ........................................................... 4.4. Song công phân chia theo thời gian ...................................................... 4.5. Các phương pháp song công hỗn hợp................................................... Chương III: Công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL và lí thuyết đa tần rời rạc I - Tổng quan về công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL........ 1. Mô hình tổng quát và nguyên lí hoạt động của ADSL.................................. 2. Điều chế tín hiệu trong ADSL....................................................................... 1 SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A
  2. Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. 3. Song công và sử dụng tần số ......................................................................... 3.1. Song công phân chia theo tần số ........................................................... 3.2. Song công triệt tiếng vọng..................................................................... 4. ADSL Lite ..................................................................................................... 5. Truyền tải qua ADSL .................................................................................... 6. Các ưu và nhược điểm của ADSL ................................................................. 6.1. Các ưu điểm của ADSL......................................................................... 6.2. Các nhược điểm của ADSL................................................................... II – Các phương pháp điều chế ........................................................................... 1. Điều chế đa tần rời rạc................................................................................... 1.1. Điều chế đa sóng mang.......................................................................... 1.2. Điều chế QAM....................................................................................... 2. Điều chế đa tần rời rạc (DMT) ...................................................................... 2.1. Nguyên lí của điều chế đa tần rời rạc .................................................... 2.2. DMT và DFT ......................................................................................... 2.3. Hệ thống DMT và các tham số của nó ................................................. 2.3.1. Kênh truyền và ảnh hưởng của kênh truyền.................................. 2.3.2. Hệ thống đơn sóng mang............................................................... 2.3.3. Xấp xỉ QAM vuông ....................................................................... 2.3.4. Phân tích đa sóng mang ................................................................. 2.3.4.1. Các giả thiết ..................................................................... 2.3.4.2. Tính tốc độ hoặc độ dự phòng......................................... 2.3.4.3. Tổng kết các bước tính toán hoạt động của một hệ thống DMT 2.3.5. DMT với khối chiều dài hữu hạn ................................................. 2.3.6. Phân chia tải bit (Bit Loading) ..................................................... 2.3.6.1. Các thuật toán tải bit....................................................... 2.3.6.2. Thuật toán tối ưu “rót nước” .......................................... 2.3.7. Cân bằng cho DMT ...................................................................... 2.4. Sơ đồ tổng thể một hệ thống DMT........................................................ 2.4.1. Máy phát DMT ............................................................................. 2.4.2. Máy thu DMT............................................................................... 3. Mã sửa lỗi Reed – Solomon .......................................................................... 3.1. Giới thiệu về mã Reed – Solomon......................................................... 3.2. Các đặc điểm của mã RS ....................................................................... 3.2.1. Cấu tạo mã RS .............................................................................. 3.2.1.1. Đa thức trường................................................................. 3.2.1.2. Đa thức sinh..................................................................... 3.2.2. Khả năng sửa sai của mã RS ........................................................ 3.2.3. Tăng ích điều chế (coding gain) của mã RS................................. 3.3. Mã hóa và giải mã các mã RS .............................................................. 3.3.1.Mã hóa RS và kiến trúc bộ mã hóa RS.......................................... 3.3.2. Giải mã RS và kiến trúc bộ mã RS............................................... Chương IV: Kiến trúc ADSL ứng dụng kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT 1. Mô hình tham chiếu của hệ thống ADSL ...................................................... 2. Sơ đồ máy thu phát ADSL............................................................................. 2 SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A
  3. Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. 3. Cấu trúc kênh thông tin trong ADSL ............................................................ 4. Mào đầu ADSL.............................................................................................. 4.1. Kênh EOC............................................................................................... 4.2. Kênh AOC và Bit swapping ................................................................... 4.3. Các bit chỉ thị (indicator bits) ................................................................. 5. Vấn đê chuẩn định thời mạng (NTR) ............................................................ 5.1. Sự cần thiết của chuẩn định thời mạng................................................... 5.2. Việc truyền NTR .................................................................................... 5.3. Khôi phục định thời ................................................................................ 6. Chi tiết các khối............................................................................................. 6.1. Máy phát ................................................................................................. 6.1.1. Tạo khung ...................................................................................... 6.1.2. Tạo mã kiểm tra CRC.................................................................... 6.1.3. Ngẫu nhiên hóa (Scrambler).......................................................... 6.1.4. Mã sữa lỗi tiến FEC (mã hoá Reed-Solomon) .............................. 6.1.5. Cài xen (Interleaving).................................................................... 6.1.6. Âm chuẩn (Pilot Tone) .................................................................. 6.1.7. Sắp xếp tone (tone ordering) và mã hoá chòm sao........................ 6.1.7.1. Tone ordering ..................................................................... 6.1.7.2. Mã hoá chòm sao................................................................ 6.1.8. Điều chế DMT (IFFT) .................................................................. 6.1.9. Thêm Cyclic Prefix ...................................................................... 6.1.10. Biến đổi số - tương tự và xử lí tín hiệu tương tự ........................ 6.2. Máy thu.................................................................................................... 6.2.1. Biến đổi tương tự - số .................................................................. 6.2.2. Cân bằng miền thời gian (TEQ) ................................................... 6.2.3. Giải điều chế DMT và cân bằng miền tần số (FEQ) .................... 6.2.4. Giải mã chòm sao và tách bit ....................................................... 6.2.5. Giải cài xen................................................................................... 6.2.6. Giải mã sửa lỗi tiến và giải ngẫu nhiên hoá ................................. 6.2.7. Giải mã CRC và phân khung (deframe) ....................................... 7. Khởi tạo kết nối truyền thông........................................................................ 7.1. Kích hoạt và xác nhận ............................................................................. 7.2. Huấn luyện bộ thu phát............................................................................ 7.3. Phân tích kênh truyền .............................................................................. 7.4. Trao đổi.................................................................................................... Phụ lục A: Các thuật ngữ và từ viết tắt Phụ lục B: Các tổ chức, các khuyến nghị và các chuẩn về xDSL Phụ lục C: Tài liệu tham khảo 3 SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A
  4. Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. Lời mở đầu Cách đây hơn một trăm năm, loài người đã chứng kiến sự ra đời của chiếc máy điện thoại đầu tiên trên thế giới. Từ đó đến nay, điện thoại luôn đóng một vị trí quan trọng trong cuộc sống của con người và ngày càng trở thành một phương tiện không thể thiếu được trong mỗi gia đình. Theo dự báo của tổng công ty Bưu chính Viễn thông Việt nam, số máy điện thoại của Việt nam năm 2000 đến năm 2010 sẽ đạt bình quân từ 20 đến 22 máy trên 100 dân. Ngoài mục đích đàm thoại, đã từ lâu đường dây điện thoại được sử dụng cho mục đích truyền số liệu, nhất là từ khi Internet ra đời thì việc truy cập Internet bằng Modem thoại ngày càng phổ biến. Ban đầu, người ta chỉ có nhu cầu truyền và nhận thông tin dưới dạng những kí tự hay hình ảnh tĩnh nên tốc độ của những Modem băng thoại dường như đã đáp ứng đủ. Thế nhưng, trong những năm gần đây khi mà Internet trở thành một mạng toàn cầu với số lượng thông tin khổng lồ, những dịch vụ hấp dẫn với âm thanh và hình ảnh sống động, đòi hỏi thời gian thực thì những Modem băng thoại không còn đủ khả năng truyền tải nữa bởi băng thông cho những dịch vụ đó quá lớn lên đến hàng chục, hàng trăm Mbps trong khi Modem thoại chỉ truyền tối đa vài chục Kbps. Hơn thế nữa, trong thời kì này các dịch vụ băng rộng phi thoại như đào tạo từ xa, truyền hình theo yêu cầu… cũng bắt đầu phát triển mạnh dẫn đến nhu cầu của mạng truy nhập thuê bao ngày càng tăng. Trong khi việc cáp quang hoá hoàn toàn chưa thực hiện được vì chi phí khá cao mà những đối tượng như gia đình hay văn phòng nhỏ khó có thể đáp ứng được nên việc tồn tại song song cả cáp quang và cáp đồng là điều tất yếu. Thực tế này thúc đẩy các nhà nghiên cứu Viễn thông phải nhanh chóng tìm ra một giải pháp hiệu quả để cung cấp các dịch vụ băng rộng tới khách hang. Trong số các giải pháp được đưa ra, công nghệ đường dây thuê bao số xDSL (Digtal Subscriber Line) nổi bật tính khả thi hơn cả. Công nghệ xDSL không những đáp ứng được yêu cầu truyền số liệu một cách nhanh chóng đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của khách hàng mà nó còn không đòi hỏi vốn đầu tư ban đầu lớn do tận dụng cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng điện thoại truyền thống. Mặc dù đã phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây trên thế giới nhưng ở Việt nam xDSL còn khá mới mẻ. Tuy nhiên, trong tương lai không xa chắc chắn xDSL và đặc biệt là sự phát triển của ADSL trên cơ sở kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT đã được chuẩn hoá sẽ có một ví trí quan trọng trong thị trường Viễn thông Việt nam. Qua quá trình tìm hiểu với những kiến thức ban đầu về công nghệ xDSL, em đã chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp của mình là “Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT với công nghệ ADSL” Đồ án được chia làm 4 chương: Chương I: Tổng quan về công nghệ đường dây thuê bao số xDSL. Trong chương này sẽ trình bày sự ra đời của công nghệ và triển vọng của nó. Chương II: Mạch vòng thuê bao và vấn đề nhiễu. Trong chương này sẽ trình bày sẽ trình bày một mạch vòng thuê bao và vấn đề nhiễu trên mạch vòng thuê bao. 4 SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A
  5. Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. Chương III: Công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL và lí thuyết đa tần rời rạc AMT. Trong chương này sẽ trình bày tổng quan về hệ thống ADSL và phương pháp xử lí tín hiệu DMT trong ADSL. Chương IV: Kiến trúc ADSL dùng kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT. Chương này sẽ trình bày sơ đồ máy thu phát ADSL và cấu trúc khung thông tin ADSL và các vấn đề khác có liên quan. Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng do hạn chế về mặt thời gian cũng như về trình độ nên đồ án của em chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự phê bình, hướng dẫn và giúp đỡ của thầy cô và các bạn. Cuối cùng, em xin bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc tới cô Nguyễn Thuý Anh – giáo viên đã tận tình hướng,dẫn chỉ bảo, cung cấp tài liệu cho em trong suốt thời gian thực hiện. Em xin cảm ơn thầy Nguyễn Hữu Trung - người đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án này. Em cũng xin được cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô khác trong khoa Điện tử - Viễn thông, trường đại học Bách Khoa Hà nội. Hà nội, tháng 5 năm 2005 Sinh Viên: Cù Thị Hạnh 5 SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A
  6. Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. Chương I: Tổng quan về công nghệ đường dây thuê bao số xDSL. 1. Sự ra đời của đường dây thuê bao số xDSL. xDSL, viết tắt của cụm từ Digital Subscriber Line (đường dây thuê bao số) trong đó chữ “x” thể hiện các kĩ thuật khác nhau, là thuật ngữ để chỉ công nghệ truyền số liệu tốc độ cao đi và đến trên đôi dây điện thoại truyền thống. Như ta biết, đường dây điện thoại từ tổng đài đến mỗi thuê bao thường là một đôi dây đồng, hai sợi trong một đôi dây được xoắn lấy nhau tạo nên một đôi dây xoắn. Với dịch vụ điện thoại thông thường người ta chỉ lấy khoảng tần số từ 0,3 đến 3,4 Khz của tiếng nói và truyền tín hiệu trong khoảng tần số đó trên mạch vòng thuê bao. Trong khi đó, bản chất của sợi dây đồng có khả năng truyền tải các tần số lớn hơn rất nhiều. Nghĩa là, còn một khoảng băng thông rất lớn của đường dây thuê bao điện thoại tương tự chưa được sử dụng. Công nghệ DSL ra đời chính là để khai thác khoảng băng thông đó. Sự ra đời của DSL đã tạo ra một bước ngoặt cho việc sử dụng đường dây điện thoại. Các nhà giả kim đã phải thốt lên rằng DSL đã biến đồng thành vàng. Tùy thuộc vào độ dài của các mạch vòng, các công nghệ DSL có thể cung cấp băng thông từ 128Kbps đến 52Mbps. Băng thông của các công nghệ DSL có thể là đối xứng (Symmetric) hoặc bất đối xứng (Asymmetric). Các công nghệ DSL đối xứng cung cấp băng thông bằng nhau cho cả hai hướng: hướng lên (Upstream) là hướng từ khách hàng đến mạng và hướng xuống (Downstream) là hướng từ mạng đến khách hàng trong khi các công nghệ DSL bất đối xứng cung cấp băng thông không bằng nhau cho mỗi hướng (thông thường hướng xuống có băng thông cao hơn hướng lên). DSL bất đối xứng rất thích hợp cho những ứng dụng mà các thuê bao có nhu cầu nhận dữ liệu nhiều hơn là gửi dữ liệu như truy cập Internet hay truyền hình theo yêu cầu (Video On Demand) Họ xDSL có những thành viên sau đây: IDSL-ISDN DSL: DSL đa dịch vụ. Ngay từ đầu những năm 1980, ý tưởng về một đường dây thuê bao số cho phép truy nhập mạng số đa dịch vụ (ISDN) đã hình thành. DSL cho phép sử dụng tốc độ 144 Kbps của mạch vòng 2B+D ở cả hai chiều. Trong ISDN, một đầu đấu nối tới tổng đài trung tâm bằng một kết cuối đường dây LT (Line Termination), đầu kia nối tới tổng đài trung tâm bằng một kết cuối mạng NT (Network Termination). Để cho phép truyền song công người ta sử dụng kĩ thuật khử tiếng vọng. ISDL có thể đáp ứng được các dịch vụ như: Hội nghị truyền hình, đường dây thuê riêng (Leased Line), các hoạt động thương mại như truy cập Internet… HDSL-High bit Rate DSL: DSL tốc độ bit cao. Truyền song công sử dụng kĩ thuật mã hoá 2B1Q có khử tiếng vọng. Đây là loại DSL đối xứng, cung cấp tốc độ đường truyền tương đương với đường T1 hoặc 6 SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A
  7. Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. E1. Đây là loại DSL đối xứng, cung cấp tốc độ đường truyền tương đương với đường T1 hoặc E1 (1,536 Mbps, sử dụng hai đôi dây và 2,048Mbps sử dụng 2 hoặc 3 đôi dây). Mục đích chính của HDSL là để thay thế các đường T1 và E1. Tuy nhiên, loại này đòi hỏi đường dây riêng, không sử dụng chung đường dây với đường dây điện thoại. HDSL có tầm hoạt động tối đa không có trạm lặp là 1200 feet. HDSL- 2 là một phiên bản của HDSL được các cơ quan tiêu chuẩn thông qua năm 1999, có tốc độ giống như HDSL nhưng chỉ cần một đôi dây. Các ứng dụng của HDSL: - Với tốc độ truyền 2 Mbit/s, HDSL có thể sử dụng để kết nối các tổng đài. HDSL cung cấp các giao diện kết nối G703 hoặc G704 sử dụng cáp 0,5 mm trên khoảng cách dài hơn. HDSL cho thấy đây là một giải pháp kết nối sử dụng cáp đồng truyền luồng 2Mbit/s với giá tương đối rẻ so với cáp quang, dễ lắp đặt và tin cậy. Một khi các mạng PABX phát triển mạnh với các nhu cầu về truyền dữ liệu và kết nối tăng lên, HDSL sẽ là giải pháp rất tốt để kết nối. - Các dịch vụ truy nhập chung. - Lắp đặt các PABX đầu xa. - Hội nghị truyền hình. - Các dịch vụ đường dây thuê riêng (nx64 Kbit/s đến 2048 Kbit/s). - Các dịch vụ truyền số liệu: phần lớn các sản phẩm HDSL cung cấp giao diện V35/V36/X21. Ngoài ra các giao diện n x 64 Kbit/s tạo ra khả năng cung cấp mềm dẻo cho các dịch vụ truyền số liệu. HDSL cũng có khả năng sử dụng để kết nối các mạng máy tính LAN-LAN, truyền các dịch vụ ISDN, truyền các dịch vụ hội thoại Video... MSDSL - Multirate Symmetric DSL: DSL đối xứng đa tốc độ. Là loại DSL có tốc độ dữ liệu ở hai chiều bằng nhau và có thể cung cấp nhiều mức tốc độ khác nhau do nhà cung cấp dịch vụ qui định. RADSL - Rate Adaptive DSL: DSL tốc độ thích nghi. RADSL thừa hưởng ưu điểm của mã hoá Discrete Multitone (DMT) của công nghệ ADSL để cung cấp băng thông tối đa trên các mạch vòng khác nhau. Tùy theo từng điều kiện chiều dài và chất lượng dây, RADSL sẽ cho phép modem tự động điều chỉnh băng thông cho thích hợp trên cả hai hướng. SDSL - Symmetric DSL: DSL đối xứng. Là các hệ thống chưa được chuẩn hoá, truyền song công trên một đôi dây. Tốc độ đạt được dưới 1,536 Mbps. SDSL thích hợp cho các ứng dụng hội nghị truyền hình hoặc truy nhập vào các mạng LAN từ xa. ADSL - Asymmetric DSL: DSL bất đối xứng. Gọi là bất đối xứng vì tốc độ tải xuống thuê bao lớn hơn tốc độ tải lên. Chuẩn ANSI T1.413 định nghĩa một hệ thống ADSL có tốc độ hướng xuống (downstream) và hướng lên (upstream) lần lượt là 8 và 0,64 Mbps trong vòng bán kính 12kft từ CO (gọi là vùng phục vụ: CSA) và tốc độ 1,544 và 0,176 Mbps trong phạm vi bán kính 18kft (gọi là vùng phục vụ mở rộng: ECSA). Khuyến nghị G.992.1 của ITU định nghĩa một hệ thống dựa trên phần xương sống là T1.413 nhưng mở rộng thông qua 3 phụ lục để thoả mãn nhu cầu của từng vùng riêng biệt. G.992.2 định nghĩa một hệ thống đơn giản hơn với nhiều tốc độ hơn so với G.992.1, được gọi là ADSL.Lite. ADSL.Lite là loại ADSL không có bộ tách tín 7 SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A
  8. Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. hiệu thoại với tín hiệu số liệu ở phía khách hàng. Yếu điểm chủ yếu của ADSL.Lite là tốc độ dữ liệu có thể giảm do các nguồn nhiễu. Các ứng dụng của ADSL: - Các dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao. ADSL rất phù hợp với Internet vì đa phần người sử dụng đều xem và tải xuống dữ liệu nhiều hơn là tải lên. - Truyền hình theo yêu cầu (Video on Demand). - Đào tạo từ xa. - Âm nhạc chất lượng cao theo yêu cầu. VDSL - Very high bit-rate DSL: DSL có tốc độ bit rất cao. Là loại DSL không đối xứng, có tốc độ rất cao (tốc độ gửi dữ liệu lên tối đa có thể đạt 16Mbps, tốc độ tải xuống tối đa là 52Mbps). Tuy nhiên, cự li làm việc của loại này ngắn. VDSL được xem như là một công nghệ cuối cùng của DSL, nó khai thác khả năng băng thông tối đa có thể đạt được trên Local Loop. VDSL được sử dụng chủ yếu trong các hệ thống lai cáp quang - cáp đồng để kết nối các đơn vị mạng quang (ONUs) tới thiết bị của thuê bao. Trong các hệ thống sợi quang đến tổng đài (FTTE - Fiber To The Exchange) thì các ONU là các CO và chúng ta gọi các bộ thu phát VDSL là các VTU-C. Trong các hệ thống khác như cáp quang tới khu dân cư (FTTN: Fiber To The Neighborhood), cáp quang tới vỉa hè (FTTC: Fiber To The Curb) và cáp quang tới tòa nhà (FTTB: Fiber To The Building) thì các ONU sẽ nằm ngoài các CO. Điểm khác biệt duy nhất giữa các hệ thống này là độ dài của mạch vòng từ ONU đến thiết bị của thuê bao: đạt đến 6kft với các hệ thống FTTN và 1,5kft đối với các hệ thống FTTB. Chúng ta gọi chung các hệ thống này là FTTC (Fiber To The Cabinet) và gọi các máy thu phát là các VTU-O. Cự ly của VDSL từ 1 đến 6 kft, phụ thuộc vào vị trí của ONU và tổng tốc độ bit của hướng lên và hướng xuống thay đổi từ khoảng 4,6 đến 58 Mbps. Các ứng dụng của VDSL: - Truyền hình theo yêu cầu (Video on Demand). - Hội thoại, hội nghị video. - Truy nhập Internet tốc độ cao - Các dịch vụ điện thoại bình thường Trong các công nghệ DSL trên đây thì hiện nay được sử dụng rộng rãi nhất là ADSL bởi vì nó rất phù hợp với nhu cầu sử dụng Internet đang bùng nổ, không đòi hỏi đường dây riêng và cho phép sử dụng điện thoại bình thường trong khi đang kết nối Internet. Hơn nữa, đầu tư cho ADSL tương đối rẻ. Một công nghệ nữa cũng đang rất có triển vọng là VDSL, công nghệ này phát triển cùng với sự phát triển của các mạng cáp quang lai cáp đồng với khả năng cung cấp tốc độ đường truyền rất lớn. Có thể tóm tắt những đặc điểm của các công nghệ DSL nêu trên trong bảng sau: 8 SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A
  9. Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. Bảng1.1: Các công nghệ DSL. Loại Chế độ Tốc độ gửi Tốc độ Khoảng Số đôi Hỗ trợ DSL truyền tối đa nhận tối cách tối dây yêu điện (Mbps) đa (Mbps) đa (m) cầu thoại Đối xứng 1,54 hoặc 2 1,54 hoặc 2 3.650 2 Không HDSL Đối xứng 0,144 0,144 10.700 1 Không IDSL Đối xứng 2 2 8.800 1 Có MSDSL Đối xứng 2,3 2,3 6.700 1 Không SDSL Bất đối xứng 1 7 5.500 1 Không RADSL Bất đối xứng 0,64 8 5.500 1 Có ADSL Bất đối x ứng 15 52 1.200 1 Có VDSL 2. So sánh công nghệ DSL với một số công nghệ truyền dẫn tốc độ cao khác. DSL cho phép truyền các tín hiệu trên băng thông rộng đến khách hàng bằng đôi dây xoắn đang tồn tại. Các phương thức cạnh tranh khác trong việc đưa tín hiệu đến khách hàng rất đa dạng, nhưng thường yêu cầu cài đặt các phương tiện mới hoặc dành riêng băng thông. Sau đây chúng ta mô tả ngắn gọn về các điểm mạnh cũng như điểm yếu của các phương tiện truyền dẫn khác với DSL: 2.1. So sánh DSL với phương pháp truy nhập quang Xu hướng phát triển của Việt Nam cũng nh ư của nhiều nước trên thế giới là sẽ mở rộng các dịch vụ băng hẹp sang băng rộng song song với việc phát triển mạng điện thoại hiện nay. Mạng truy nhập quang có thể đảm nhiệm hết các dịch vụ băng rộng và tốc độ cao, cũng như tạo ra các đường truyền dung lượng lớn. Khi so sánh với mạng cáp đồng thì mạng cáp quang có rất nhiều ưu điểm như: - Tốc độ rất cao: tốc độ của cáp quang đối với một khách hàng có thể đạt từ 600 Mbit/s đến 2,4 Gbit/s. - Khoảng cách truyền dẫn lớn hơn. - Không bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ. - Tính bảo mật cao. - Kích thước và khối l ượng nhỏ (cáp). - Dễ dàng song công vì các xung ánh sáng di chuyển theo các hướng khác nhau không xâm lấn nhau. Mặc dù có những ưu điểm nổi trội như vậy nhưng việc thay thế mạng hiện tại bằng một mạng quang băng rộng sẽ rất khó có thể thực hiện được ngay do chi phí rất lớn. Hơn nữa, do tuổi thọ của cáp đồng rất cao nên nếu thay thế ngay bằng cáp quang sẽ dẫn đến tình trạng cáp đồng không được sử dụng nữa nên không sinh ra lợi nhuận, doanh thu đổ dồn vào mạng cáp quang làm cho việc khấu hao của toàn mạng tăng lên. Để có thể tiến tới cáp quang hóa hoàn toàn, đạt hiệu quả kinh tế, chúng ta cần tiến hành cáp quang hóa từng phần, được phân loại theo mạng truy nhập FTTx: - FTTB (Fiber To The Building): Một phần cáp quang chạy từ tổng đài đến chân tòa nhà sau đó cáp đồng sẽ nối tới văn phòng hoặc phòng riêng. - FTTC (Fiber To The Curb): Phần cáp quang chạy từ tổng đài tới cách nhà thuê bao vài trăm met sau đó cáp đồng sẽ nối tới nhà thuê bao. 9 SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A
  10. Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. - FTTH (Fiber To The Home) : cáp quang chạy thẳng đến nhà thuê bao. Trong các bước chuyển dần sang mạng toàn quang thì trong các cấu hình trên sẽ phải sử dụng một phần cáp đồng để chuyển tải thông tin đến tận thuê bao và giảm chi phí mạng. xDSL hoàn toàn có thể cung cấp giải pháp truy nhập cho các dịch vụ tốc độ cao t ừ khối ONU đến thuê bao. Như vậy xDSL là giải pháp trung gian hữu hiệu để cung cấp dịch vụ tốc độ cao tới khách hàng trước khi có thể quang hóa mạng truy nhập. 2.2. So sánh DSL với cáp đồng trục Các nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp dịch vụ như của DSL trên các mạng cáp truyền hình (cáp đồng trục). Tuy nhiên, trung bình khoảng 90% số cáp lắp đặt hiện nay là một chiều. Các công ty cáp đang nâng cấp thành cáp hai chiều tại những nơi ưu tiên. Vì chi phí cho việc nâng cấp này đắt, do vậy tỷ lệ của cáp đồng trục hai chiều đang tăng một cách chậm chạp. Theo sau FTTH là các mạng cáp quang ghép HFC (Hybrid Fiber Coaxial). Người ta cho rằng HFC có thể được triển khai một cách kinh tế hơn là DSL và có băng thông lớn hơn. HFC là loại mạng quang thụ động (PON), cung cấp các băng thông lớn đến các điểm phân tán, và sau đó cáp đồng trục được triển khai đến mạch vòng tới một vài khách hàng. Cáp đồng trục có băng tần từ 500 MHz đến 1000 MHz, theo lý thuyết giới hạn đến 10 Gbit/s hoặc lớn hơn, chia sẻ cho từ vài trăm đến vài nghìn khách hàng trong những vùng mà cáp được triển khai. HFC đã cung cấp các dịch vụ hai chiều. Khi chuyển sang dịch vụ hai chiều, các modem cáp hoạt động bằng việc chuyển thông tin theo hướng đến ở tốc độ từ 384 Kbit/s đến 2 Mbit/s trong hệ thống cáp tại tần số trên 350 MHz đến 500 MHz, phụ thuộc vào người điều khiển. Cáp đồng trục phải được khuếch đại tại các tần số này để truyền dẫn có kết quả tốt. Băng tần chiều đi bị hạn chế trong khoảng 5 và 40 MHz. Trong cuộc cạnh tranh giữa DSL của các công ty điện thoại và cáp đồng trục thì lợi điểm công nghệ của công ty điện thoại là khả năng sử dụng cáp đồng hiện có, do vậy tránh chi phí cho việc xây dựng lại cấu trúc. Mỗi khách hàng cũng có đường truyền dẫn cá nhân và độ an toàn bảo mật cao hơn là chia sẻ trên cùng phương tiện cáp đồng trục. Tuy nhiên, trong tương lai không xa cáp đồng trục sẽ được cải tiến và trở thành một đối thủ tương xứng của DSL. 2.3. So sánh DSL với truyền dẫn không dây. 2.3.1. Vô tuyến mặt đất Trong những năm gần đây, điện thoại đi động đã có sự bùng nổ về thuê bao trên toàn thế giới. Trong khi dịch vụ vô tuyến số ngày nay sử dụng băng tần hẹp (thông thường mỗi khách hàng sử dụng khoảng 8 Kbit/s), đang nổi lên các mạng vô tuyến thế hệ 3 (3G) có khả năng cung cấp đường truyền đến 1 Mbit/s cho các khách hàng sẵn sàng trả tiền cho dịch vụ này. Các dịch vô tuyến số này sẽ có khả năng cung cấp tất cả các dịch vụ như DSL. Người ta tin tưởng rằng truy nhập vô tuyến sẽ có được vị trí đáng kể trong thị trường dịch vụ truyền dữ liệu. Tuy nhiên, đằng sau tất cả những sự sôi động đó là một vài vấn đề kỹ thuật cơ bản cần phải được giải quyết. Đó là: - Triển khai antenna. - Không đủ băng thông. - Độ tin cậy. 10 SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A
  11. Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. Các vấn đề này ở một mức độ nào đó có liên quan với nhau. Việc triển khai anten có thể được sử dụng để giải quyết các vấn đề về độ tin cậy và không đủ băng thông, nhưng làm được việc này đòi hỏi phải có chi phí cao. Ngày nay, các vấn đề về sự khan hiếm băng thông đã được giảm nhẹ thông qua việc sử dụng cấu trúc tế bào trong vùng địa lý. Càng nhiều tế bào nhỏ thì băng thông được tái sử dụng càng nhiều - điều quan trọng là phải tận dụng được sự dung hoà giữa băng thông và khoảng không. Cho đến nay, kết nối vô tuyến vẫn được coi là có độ tin cậy và độ an toàn không cao, tuy nhiên nó chủ yếu được sử dụng để cung cấp dịch vụ điện thoại. 2.3.2. Các dịch vụ vệ tinh Thông tin đại chúng vô tuyến vệ tinh số đang được xem là phát triển nhanh hơn bất kỳ một dịch vụ truyền thông nào, với hàng triệu thuê bao chỉ trong vòng vài năm cung cấp dịch vụ và một lượng lớn khách hàng đang tiếp tục đăng ký sử dụng. Thông tin đại chúng vô tuyến giải trí sẽ thống trị bằng việc cung cấp dịch vụ qua vệ tinh sẽ bắt đầu vào thế kỷ tới. Để tồn tại, các dịch vụ DSL, cáp quang hoặc mạng mạch vòng vô tuyến cần cách biệt với vệ tinh. Ngoài các công nghệ trên, trong thời gian gần đây cũng có một công nghệ truyền thông tốc độ cao khác đang thu hút đ ược sự chú ý đó là truyền dẫn tốc độ cao qua đường dây điện (po w erline). Công nghệ này cho phép truyền tín hiệu với tốc độ cao hơn nhiều loại DSL, tốc độ đường lên có thể đạt 27Mbps và đường xuống là 18Mbps. Tuy nhiên, công nghệ này cũng mới chỉ ở giai đoạn khởi đầu và nhược điểm của nó là cần có nhiều trạm lặp trên đường truyền. Bảng 1.2: So sánh các công nghệ truy nhập nêu trên Công nghệ Ưu điểm Nhược điểm DSL sử dụng đôi Hàng tỉ mạch vòng thuê bao sẵn Khoảng cách bị hạn chế dây đồng có Cáp đồng trục Băng thông cao Số lượng đường (lines) bị hạn chế Không dây Không cần đi cáp Băng thông hạn chế Cáp quang Băng thông không giới hạn Cần đi cáp Đường dây điện Cơ sở hạ tầng dây điện sẵn có Công nghệ chưa phát triển 11 SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A
  12. Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. Hình 1.1: Lịch sử phát triển của một số phương pháp truy nhập số 3. Mô hình tổng quát một hệ thống DSL Hình 1.2: Mô hình tổng quát của một hệ thống DSL Trong mô hình trên: - Kết cuối đường dây (LT) là Modem DSL tại đầu cuối nhà vận hành của mạch vòng nội hạt. Trong các hệ thống xDSL, LT thường đ ược gọi là xTU-C, nghĩa là đơn vị xDSL ở trung tâm. - Kết cuối mạng (NT) đặt tại đầu cuối khách hàng của mạch vòng thuê bao, NT có thể là Modem DSL hay bộ định tuyến (router) v.v...Trong các hệ thống xDSL, NT thường được gọi là xTU-R, nghĩa là đơn vị xDSL ở xa. - Thiết bị đầu cuối (TE) là các thiết bị của người sử dụng như máy tính, máy fax, điện thoại v.v... - Bộ lặp (repeater) là thiết bị tái tạo tín hiệu và thường đặt gần điểm giữa của mạch vòng. Hầu hết đường dây điện thoại ngày nay không cần bộ lặp. 12 SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A
  13. Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. - Mạch vòng nội hạt là đôi dây đồng xoắn nối tổng đài nội hạt (CO) với thiết bị của khách hàng. - Thiết bị chuyển mạch hay ghép kênh trong CO đ ược sử dụng để giao diện giữa các Modem LT và cáp quang của đường trung kế. Một thiết bị ghép kênh có thể giao tiếp với nhiều LT. Trong DSL, thiết bị này được gọi là Bộ ghép kênh truy nhập DSL (DSLAM: DSL Access Multiplexor). Thường thì DSLAM chỉ là một bộ ghép kênh dùng để tập hợp các luồng bit từ các kênh thuê bao vào một luồng bit tổng sau đó chuyển đến mạng băng rộng. Một số nhà cung cấp DSLAM chế tạo các DSLAM bao gồm cả chức năng định tuyến hoặc/và chuyển mạch. Các thiết bị như vậy thường được gọi là các DSLAM thông minh hay các DSLAM có khả năng chuyển mạch. Ở phía thuê bao, DSLAM có thể hỗ trợ nhiều loại DSL trên cùng một Box, với số lượng cổng khác nhau, các DSLAM hiện có trên thị trường hiện nay có thể cung cấp từ 10 đến 1000 kết nối. Ở phía mạng, DSLAM có thể hỗ trợ nhiều phương pháp vận chuyển tốc độ cao khác nhau, tiêu biểu là các giao tiếp ATM SONET/SDH và các giao tiếp 10/100Mb Ethernet. Một số DSLAM cũng hỗ trợ cả các giao tiếp T1/E1, T3/E3. - Đơn vị mạng quang (ONU) đ ược sử dụng cho dịch vụ VDSL. ONU đặt gần nhà thuê bao hơn CO, mạch vòng khi đó bắt đầu từ ONU chứ không phải từ CO vì VDSL đòi hỏi mạch vòng ngắn hơn các dịch vụ DSL khác (d ư ới 3000feet) 4. Kết luận Chúng ta không thể kết luận một cách chính xác phương thức truyền dẫn nào trong các phương thức nêu trên là tốt nhất bởi mỗi phương thức đều có những ưu điểm nhất định trong những điều kiện nhất định. Tuy có những nơi chúng là đối thủ cạnh tranh của nhau nhưng chúng vẫn đang phát triển song song và bổ trợ cho nhau nhằm thỏa mãn nhu cầu của người sử dụng. Nhưng xét trong một phạm vi địa lý hẹp và với những hạn chế về chi phí đầu tư thì việc sử dụng DSL rõ ràng là một phương án phù hợp cho cả các công ty viễn thông và người sử dụng. DSL rất phù hợp với Việt Nam trong giai đoạn hiện nay, giai đoạn mà nhu cầu truyền số liệu tốc độ cao đang phát triển rất mạnh (đặc biệt là truy cập Internet tốc độ cao) trong điều kiện nguồn vốn đầu tư còn còn hạn hẹp. 5. Ứng dụng của DSL trên thế giới và tại Việt nam. Mặc dù mới thực sự phát triển trong vài năm trở lại đây và luôn đứng trước sự cạnh tranh gay gắt của một số phương thức truyền dẫn tốc độ cao khác nhưng do những ưu điểm nhất định về mặt tốc độ và kinh tế nên công nghệ DSL mà chủ yếu là ADSL và VDSL đã có những bước phát mạnh mẽ và đầy hứa hẹn. Hãng tư vấn Ovum có trụ sở tại Anh dự báo số đường dây DSL được lắp đặt trên thế giới sẽ tăng từ 803.000 năm 2000 lên 45,1 triệu năm 2005. Bắc Mỹ sẽ có 23,9 triệu đường DSL vào năm 2005. Tây Âu sẽ có 10,5 triệu và khu vực châu Á - Thái Bình Dương sẽ có 8,5 triệu đường. Trong khi đó tập đoàn Pelorus dự đoán năm 2004 số đường DSL được cài đặt sẽ chiếm 70% số gia đình ở Mỹ và thị trường thiết bị DSL sẽ đạt doanh số 1,2 tỉ đô la. Theo số liệu của Diễn đàn DSL (DSL Forum) thì số thuê bao DSL trên thế giới đã tăng từ 7,6 triệu tháng 12 năm 2000 lên 23,3 triệu vào tháng 3 năm 2002, vượt xa con số 15,8 triệu thuê bao Modem cáp, trong đó khu vực châu Á – Thái Bình Dương có số thuê bao dẫn đầu. Các con số đó chứng tỏ DSL có sức hấp dẫn rất lớn. 13 SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A
  14. Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. Hình 3: Tăng trưởng của thị trường DSL Ở Việt Nam, để phát triển các dịch vụ truyền thông băng rộng đặc biệt là truy nhập Internet tốc độ cao, Tổng công ty Bưu chính Viễn thông đã lựa chọn công nghệ ADSL và VDSL để thử nghiệm trên mạng cáp đồng của mình. Ngày 27/3/2002, Bưu điện Hải Phòng và Công ty VDC đã phối hợp cùng Korean Telecom (Hàn Quốc) chính thức khai trương dịch vụ ADSL thử nghiệm tại Hải Phòng. Kết quả truy nhập mạng Internet VNN đạt tốc độ tải về xấp xỉ 3Mbps, còn dịch vụ VoD cho phép tải về và xem phim mầu với chất lượng như xem từ đĩa VCD tại máy tính. Sau đó, công nghệ ADSL một lần nữa được thử nghiệm thành công tại Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh. Từ 1/8/2002, VNPT đã cung cấp dịch vụ ADSL thử nghiệm cho một số khách hàng đầu tiên và từ 1/7/2003 VNPT đã chính thức cung cấp dịch vụ truy nhập Internet qua ADSL tại Hà Nội, TP HCM và Hải Phòng. Mới đây, ngày 23/01/2003, tại Hà Nội, Trung tâm Điện toán Truyền số liệu Khu vực 1 (VDC1) kết hợp với các công ty của Tập đoàn Korea Telecom Hàn Quốc (KT) đã giới thiệu dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao sử dụng công nghệ VDSL tại khách sạn Daewoo Hotel Hà Nội. Gần 30 khách hàng tại khách sạn Daewoo dùng thử dịch vụ này đều cho rằng dịch vụ đáp ứng được nhu cầu của họ: tốc độ truy nhập Internet cao, ứng dụng nhiều công nghệ, tận dụng hệ thống mạng điện thoại hiện có... 14 SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A
  15. Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. Hình 1.4: Một số dịch vụ DSL Cũng như các nước khác trên thế giới, trong những năm tới, cùng với nhu cầu truy cập Internet băng thông rộng và truyền hình đang tăng trưởng mạnh, chắc chắn Việt Nam sẽ trở thành một thị trường đầy hứa hẹn cho công nghệ DSL nói chung và ADSL nói riêng. 15 SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A
  16. Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. Chương II: Mạch vòng thuê bao và vấn đề nhiễu. Công nghệ DSL ra đời nhằm truyền số liệu tốc độ cao trên mạch vòng thuê bao điện thoại. Vì vậy, việc nghiên cứu về DSL không thể tách rời những kiến thức về mạch vòng thuê bao. 1. Sự hình thành một mạch vòng Mỗi mạch vòng cấu tạo gồm một đôi dây đồng được bọc cách điện có cỡ từ 26 AWG đến 19 AWG (xấp xỉ 0,4->0,91mm), (AWG là số đo đường kính của dây theo tiêu chuẩn Mỹ, 26AWG có đường kính dây là 1/24 inch). Một mạch vòng điển hình được thể hiện như trên hình 2.1 gồm có một cáp feeder có nhiều đôi dây xuất phát từ tổng đài nội hạt (CO), cáp này có thể có tới 50 binder groups, mỗi binder lại có thể có 10, 25 hoặc 50 đôi dây. Tại giao diện phân phối feeder (FDI: Feeder Distribution Interface) một cáp feeder sẽ được chia ra thành một số cáp phân phối nhỏ hơn (có tối đa 50 đôi dây); các cáp này cuối cùng lại được chia nhỏ ra nhiều đôi dây đồng được gọi là drop-wire nối tới nhà thuê bao. Hình 2.1: Một mạch vòng thuê bao Ở Hoa K ỳ , hầu hết các cáp nhiều đôi dây đều được ch ế tạo sao cho các đôi dây trong cáp là công bằng , có nghĩa là vị trí của các đôi dây trong cáp luôn thay đổi, không có hai đôi dây nào ở gần nhau trong một đoạn dài, cách bố trí như vậy nhằm bình quân xuyên âm giữa các đôi dây khác nhau và giảm mức chênh lệch giữa trường hợp nhiễu nhiều nhất và ít nhất. Ở các nước khác như Nhật Bản hay Đ ức thì trước tiên người ta xoắn hai đôi dây với nhau tạo t h ành một bộ tứ (quad) rồi các quad lại được nhóm với nhau trong một cáp lớn hơn. Xuyên âm giữa các đôi dây trong cùng một quad luôn nhiều hơn mức trung bình nhưng giữa các đôi dây trong các quad khác nhau lại ít hơn mức trung bình. 16 SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A
  17. Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. Vßng d©y thuª bao H×nh 2.2: M¹ch vßng ®−êng d©y thuª bao 2. Đôi dây xoắn Ngày nay chúng ta đã quá quen thuộc với đôi dây đồng gồm hai sợi xoắn vào nhau được sử dụng cho đường điện thoại đến mỗi gia đình. Lịch sử của đôi dây xoắn đó đã bắt đầu hơn một thế kỷ trước đây, bắt nguồn từ những đ ường dây được sử dụng để mang thông tin điện báo. Khi điện thoại ra đời người ta cũng sử dụng đôi dây đó để truyền thoại. Dần dần điện thoại trở nên phổ biến, nhu cầu về đường dây tăng lên không ngừng và cáp điện thoại gồm nhiều dây được bọc trong một lớp vỏ đã ra đời. Một trong những vấn đề lớn nhất của thời gian đầu là xuyên âm giữa các dây. Ở vào thời điểm đó, do xuyên âm giữa các dây nên khi ta nói ở một đôi dây thì có thể nghe thấy mình nói gì ở một đôi dây khác. Trong những năm tiếp theo, người ta đã đi tìm rất nhiều giải pháp để giảm xuyên âm, chủ yếu là tập trung vào bọc các sợi dây lại hay thực hiện nối đất ở các khoảng lặp. Cuối cùng, vào năm 1881, bằng sáng chế cho đôi dây kim loại xoắn đã được trao cho Alexander Graham Bell vì đôi dây đó đã thực hiện tốt việc loại bỏ xuyên âm. Từ đó đôi dây kim loại xoắn ngày càng được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Đặc điểm của đôi dây là hai sợi dây đều không nối với điểm đất chung . Do chúng gần nhau và có tính đối xứng về mặt hình học với nhau như vậy nên bất kỳ một tín hiệu nào tác động lên một trong hai sợi dây thì cũng tác động một cách tương tự lên sợi còn lại. Do đó, nếu máy thu chỉ thu sự chênh lệch giữa hai sợi dây thì ảnh hưởng của các nhân tố bên ngoài sẽ bị loại bỏ. Ngày nay, các đôi dây xoắn thường được nhóm lại trong những bó cáp gồm nhiều đôi và được bọc ở bên ngoài. Cáp thông dụng sử dụng trong các mạch vòng thuê bao thường chứa từ 25 đến 100 đôi dây xoắn. Mỗi dây trong đôi dây có một lớp bọc cách điện có thể bằng giấy hoặc bằng chất dẻo. Các bó cáp thường có một vỏ bọc kim loại bên ngoài. Vỏ bọc này được nối đất ở đầu cáp để giảm nhiễu từ các nguồn ngoài. Bước xoắn của một đôi dây xoắn cụ thể là cố định nhưng của các đôi dây khác nhau thường khác nhau, thay đổi từ 2 đến 6 inch. Sự thay đổi bước xoắn của những đôi dây cạnh nhau giúp làm giảm xuyên âm giữa các đôi dây đó. 2.1. Tín hiệu mode chung và mode vi sai Một khái niệm quan trọng khi nghiên cứu về đôi dây xoắn là sự khác nhau giữa tín hiệu mode chung và mode vi sai. Tín hiệu mode vi sai là tín hiệu giữa hai dây của một đôi dây xoắn còn tín hiệu mode chung là tín hiệu của riêng một sợi trong đôi dây so với đất. Tín hiệu mode vi sai đôi khi còn được gọi là tín hiệu kim loại (metallic signals) còn tín hiệu mode chung đôi khi được gọi là tín hiệu theo 17 SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A
  18. Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. chiều dọc (longitudinal signals). Tín hiệu mode chung thường được tạo ra do những ảnh hưởng từ bên ngoài nh ư nhiễu 50Hz từ đường dây điện gần đó, tín hiệu RF từ các đài phát thanh và nhiễu từ các đôi dây xoắn khác. Trong một số hệ thống như đơn vị cấp nguồn cho HDSL thì mode chung đ ư ợc sử dụng để truyền tín hiệu nguồn một chiều cho trạm xa. Tất cả tín hiệu truyền trên mạch vòng thuê bao đều được truyền theo chế độ vi sai, trong chế độ này dòng điện trên một dây được cân bằng bởi một dòng điện cùng độ lớn có hướng ngược lại ở dây kia. Tại phía thu, chỉ có điện áp vi sai của đôi dây xoắn mới được xử lý để lấy ra thông tin, tín hiệu mode chung bị loại bỏ bởi các biến áp và các bộ khuếch đại vi sai. Các nhà sản xuất cáp cũng như các nhà sản xuất thiết bị đầu cuối luôn cố gắng giảm tối đa thành phần mode chung. Các máy phát có thể đạt được tỷ số mode vi sai trên mode chung là 55dB. Với cáp loại 3, loại cáp UTP thông dụng nhất ở Hoa Kỳ thì tỉ số mode vi sai trên mode chung ở đầu ra là khoảng 50 dB ở tần số dưới 100 Khz và chỉ còn 35 dB ở 10 Mhz. 2.2. Cân bằng (Balance) Sự cân bằng của đường dây truyền dẫn phản ánh khả năng chống lại dòng rò rỉ theo chiều dọc (“cân bằng kim loại”) và đồng thời khả năng tương hỗ tránh tín hiệu chiều dọc chạy đến dòng kim loại (“cân bằng theo chiều dọc”). Sự cân bằng luôn luôn là hàm của tần số và giảm ở các tần số cao. Độ xoắn chặt của đôi dây xoắn nâng cao độ cân bằng. Trong băng tần điện thoại thông thường (0-4kHz), độ cân bằng thông thường từ 50 đến 60 dB. Tuy nhiên ở tần số cao trong ADSL/HDSL độ cân bằng có thể giảm tới 30dB và thậm chí còn có thể giảm hơn nữa ở tần số của VDSL. 2.3. Các cầu rẽ (Bridged Taps) Cầu rẽ là các đoạn dây UTP hở mạch nối vào đường dây đang xét. Các cầu rẽ có thể do rất nhiều nguyên nhân gây ra trong đó có nguyên nhân của việc lắp đặt, bảo dưỡng và sử dụng trong thực tế như: • Các đường dùng chung: Trong thời kỳ đầu của điện thoại, thường có tình trạng một số hộ dùng chung một đường dây điện thoại. Khi số lượng cáp nhiều lên và tính riêng tư trở nên quan trọng thì những hộ dùng chung đó ngắt đi không dùng nữa, để lại những đoạn dây hở mạch đầu cuối. Đó chính là các cầu rẽ. Trường hợp đơn giản là có một cầu rẽ, trường hợp phức tạp hơn là có cầu rẽ của cầu rẽ. • Do sửa chữa : nếu một đôi dây bị đ ứ t ở đâu đó trong cáp thì công nhân sửa chữa chỉ đơn giản là nối một đoạn khác vào giữa chỗ bị đứt và do đó hai đầu của đoạn bị đứt tạo ra một cầu rẽ (xem hình 2.3 c). 18 SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A
  19. Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. Hình 2.3: Cầu rẽ Các cầu rẽ sẽ gây ra phản xạ tín hiệu trên mạch vòng thuê bao làm suy yếu tín hiệu truyền dẫn. Đặc biệt, theo lý thuyết mạch, khi cầu rẽ có chiều dài bằng nguyên lần một phần tư chiều dài một bước sóng nào đó trong tín hiệu thì hệ số phản xạ sẽ bằng -1 và có thể làm suy yếu nghiêm trọng tín hiệu truyền đi. Hình 2.4: Ảnh hưởng của cầu rẽ 3. Nhiễu trên mạch vòng thuê bao và các giải pháp cho nhiễu. Nhiễu trên đường dây điện thoại thường xảy ra do sự cân bằng không hoàn hảo của đôi dây. Có nhiều loại nhiễu nhưng phổ biến nhất là nhiễu xuyên âm, nhiễu sóng vô tuyến và nhiễu xung. 3.1. Xuyên âm Có thể nói xuyên âm là một trong những vấn đề lớn nhất khi nghiên cứu về đôi dây xoắn, đặc biệt là khi sử dụng đôi dây xoắn cho các hệ thống DSL tốc độ cao bởi xuyên âm có ảnh hưởng trực tiếp và chủ yếu đến tốc độ tín hiệu trên đường dây. Nguyên nhân của xuyên âm là do các đôi dây trong cáp đều phát ra điện từ tr ư ờng. Các tr ư ờng điện và từ của một đôi dây 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. 19 SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A
  20. Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. Hình 2.5: Xuyên âm đầu gần (NEXT) và xuyên âm đầu xa (FEXT) Xuyên âm giữa các đôi dây trong một cáp nhiều dây là nguồn nhiễu chính trong bất kỳ một hệ thống DSL nào. 3.1.1. Các loại xuyên âm Nếu một đôi dây được xét như một nguồn một gây nhiễu thì điện áp và dòng điện cảm ứng của nó lên các đôi dây khác sẽ đi theo hai hướng: những dòng điện mà tiếp tục đi theo hướng của tín hiệu gây nhiễu sẽ cộng lại tạo thành xuyên âm đầu xa (FEXT), những dòng điện đi ngược về phía nguồn gây nhiễu sẽ cộng lại tạo thành xuyên âm đầu gần (NEXT). Nếu cả xuyên âm đầu gần và xuyên âm đầu xa cùng xuất hiện trong một hệ thống DSL thì nói chung xuyên âm đầu gần sẽ trầm trọng hơn nhiều so với xuyên âm đầu xa. Xuyên âm đầu gần tăng lên theo tần số và ở tần số VDSL (lên đến 15 Mhz) nó sẽ trở nên không chấp nhận được; do đó, các hệ thống VDSL được thiết kế để ngăn chặn triệt để loại xuyên âm này. Đối với xuyên âm, người ta quan tâm nhiều đến những giá trị tồi nhất của hàm truyền đạt xuyên âm giữa nhiều đôi dây với một đôi dây (multiple pair-to-pair crosstalk); các giá trị này đã được sử dụng bởi các kỹ sư thiết kế Modem DSL và các nhà cung cấp dịch vụ để dự đoán (thực tế là để bảo đảm) tốc độ dữ liệu, và bởi các tổ chức tiêu chuẩn để định nghĩa các mạch vòng kiểm tra Modem DSL. Hiện nay, với khả năng tăng lên của các giao thức truyền dẫn sử dụng bất kỳ tốc độ bit nào có sẵn, các giá trị thống kê trung bình cũng đáng quan tâm. Các mô hình thống kê cho cả 1% trường hợp xấu nhất và giá trị trung bình sẽ được nói tới ở phần sau. Các mô hình cho các giá trị trung bình thì chỉ là tạm thời nhưng nói chung cũng đủ chính xác cho việc lập kế hoạch hệ thống. 3.1.1.1. Xuyên âm đầu gần (NEXT) Hình 2.6: Xuyên âm đầu gần (NEXT) Như thể hiện trên hình 2.6, NEXT truyền từ đôi dây số 12 đến đôi dây 34 là tổng của một số vô hạn các tín hiệu nhỏ truyền lan một đoạn nào đó trên đôi dây 20 SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A
nguon tai.lieu . vn
Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học Công nghệ thông tin Kinh tế - Thương mại Tài chính - Ngân hàng Kiến trúc - Xây dựng Điện-Điện tử-Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Công nghệ - Môi trường Báo cáo khoa học Quản trị kinh doanh Khoa học xã hội Khoa học tự nhiên Nông - Lâm - Ngư Y khoa - Dược