Đặng Quốc Anh ADSL – Thực tiễn, giải pháp và triển khai

36
Chương 2:

KỸ THUẬT xDSL

2.1 Công nghệ truy xuất nội hạt tốc độ cao xDSL

2.1.1 Sự ra đời của kỹ thuật DSL

DSL (Digital Subscriber Line: đường dây thuê bao số) được sử dụng đầu tiên với
ISDN (Integrated Services Digital Network: mạng số đa dòch vụ) là mạng tiên phong
trong việc số hoá dòch vụ thoại, tích hợp với dòch vụ số liệu truyền tải từ người sử dụng
đến người sử dụng. Nhiều đặc tính tiến bộ của các phiên bản xDSL sau này được lấy từ
thực tế của ISDN DSL.
Trong những năm đầu của thập kỷ 90 thế kỷ trước nhiều nhà cung cấp đã mạnh
dạng dùng 2B1Q ở tốc độ truyền dẫn cao hơn để cung cấp các đường truyền T1 và E1
mà không dùng các trạm tiếp vận. Kỹ thuật được sử dụng là chia dòch vụ 1 544 000 bps
thành 2 cặp (4 dây), mỗi đôi dây hoạt động ở tốc độ 784 000 bps. Bằng cách chia dòch
vụ qua 2 đôi dây và tăng số bit thông tin trên mỗi tín hiệu làm cho tốc độ truyền dẫn trên
mỗi đôi dây cần phổ tần số hẹp hơn và cho phép thực hiện đường dây thuê bao dài hơn.
Kỹ thuật này gọi là đường dây thuê bao số tốc độ cao (HDSL: High-bit-rate Digital
Subscriber Line). Kết quả là HDSL trên nền tảng dòch vụ DS-1 đã có thể truyền tải qua
khoảng cách dài đến 4 000 m cho cỡ dây 24 AWG và 3 000 m cho cỡ dây 26 AWG mà
không phải bố trí các trạm tiếp vận.

HDSL E1 dựa trên 2B1Q ban đầu chia dòch vụ 2048 kbps thành 3 đôi dây
(tổng cộng là 6 dây) để cố gắng đạt được độ dài vòng thuê bao mong muốn.
Khi kỹ thuật đã được hình thành và việc thực hiện được cải tiến HDSL E1
chuyển sang sử dụng 2 đôi dây (tổng cộng là 4 dây), mỗi đôi dây hoạt động

Hình 2.1 Mô hình thay thế T1/E1 không có các trạm tiếp vận
Hình 2.2 Mô hình HSDL2 thay thế T1

Tín hiệu tần số cao hơn của AMI sẽ mau yếu hơn truyền dẫn HDSL. Vì vậy HDSL
sử dụng 2B1Q và CAP đạt được vòng thuê bao dài hơn với AMI ở đường truyền T1 và với
HDB3 ở đường truyền E1.
Đặng Quốc Anh ADSL – Thực tiễn, giải pháp và triển khai

38

Hình 2.3 Mô hình sử dụng shdsl thay thế T1/E1
Hình 2.4 So sánh phổ tần của HDSL và T1 sử dụng AMI

Các kỹ thuật DSL mới hấp dẫn và hứa hẹn hơn nhiều. Các kỹ thuật DSL này có
tên chung là xDSL với x đại diện cho một vài chữ cái nào đó. Một số kỹ thuật xDSL cung
cấp liên lạc ở chế độ song công đối xứng (liên lạc 2 chiều cùng tốc độ) trong khi một số
kỹ thuật xDSL khác cung cấp liên lạc ở chế độ song công bất đối xứng (liên lạc 2 chiều
khác tốc độ). Các chế độ liên lạc song công bất đối xứng đặc biệt thích hợp với các dòch
vụ mới như video-on-demand (video theo yêu cầu), truy xuất trang Web vì trong các dòch
vụ này lưu lượng dữ liệu từ máy của người sử dụng đưa về nhà cung cấp dòch vụ bao giờ
cũng nhỏ hơn nhiều so với lưu lượng theo chiều ngược lại: từ nhà cung cấp dòch vụ đến
máy của người sử dụng. Bảng 2.1 liệt kê các dạng xDSL.

Kỹ thuật xDSL Đặng Quốc Anh


Song công

Song công

Mạng cung cấp T1/E1,
truy xuất WAN, LAN, truy
xuất server
SDSL Single-line Digital
Subscriber Line
1,544 kbps
2,048 kbps
Song công
Song công
Như HDSL nhưng thêm
phần truy xuất đối xứng
ADSL Asymmetric Digital
Subscriber Line
1,5 đến 9 Mbps
16 đến 640 kbps
Downstream
Upstream
Truy xuất Internet, video
demand, interactive
multimedia, truy xuất
LAN từ xa
VDSL
e)g)
Very high rate Digital
Subscriber Line

có tốc độ truyền ngang ngửa với HDSL. SDSL cung cấp truyền tải 768kbps và vì HDSL2
thực hiện được tất cả các chức năng truyền tải của SDSL và còn tốt hơn nên về sau
SDSL sẽ bò thay thế bởi HDSL2.
ADSL khắc phục nhược điểm cự ly thông tin ngắn của SDSL do truyền tải song
công đối xứng bằng cách thực hiện truyền song công bất đối xứng thích hợp với các dòch
vụ dải rộng ngày nay và đưa cự ly thông tin lên đến 6000m.VDSL là thành viên mới nhất
của họ xDSL với tốc độ truyền tải nhanh nhất và cự ly truyền tải trên cáp đồng lên đến
1500m phục vụ chủ yếu cho ATM.

2.1.2 Vòng thuê bao DSL

Với công nghệ DSL đường dây cáp đồng xoắn đôi vẫn như cũ nhưng lắp thêm một
số thiết bò cho phép nhà cung cấp dòch vụ thực hiện dòch vụ thoại và dữ liệu tốc độ cao. Ở
phía thuê bao thoại được phát qua tín hiệu điện thoại tương tự vào vòng thuê bao cáp
đồng. Số liệu cũng được truyền tải trên cùng đường dây với thoại nhưng phải qua một bộ
modem DSL phát số liệu qua tín hiệu số dung lượng lớn tần số cao. Những tín hiệu này
được gởi từ thuê bao cho tổng đài nội hạt.
Ở tổng đài nội hạt tín hiệu được chuyển sang cho một bộ tách tín hiệu (splitter) và
một hệ thống quản lý vòng thuê bao (local-loop management system) đến bộ ghép truy
xuất đường dây thuê bao số (DSLAM: Digital Subscriber Line Access Multiplexer). Bộ
tách tín hiệu lọc tín hiệu điện thoại tiêu chuẩn và chuyển cho bộ chuyển mạch thoại còn
tín hiệu số dung lượng lớn được đưa đến bộ DSLAM để nhận biết, ghép tín hiệu từ nhiều
đường dây thuê bao khác nhau. Hệ thống quản lý vòng thuê bao có thể nằm trước hoặc
sau bộ tách tín hiệu có chức năng kiểm tra dòch vụ điện thoại thuần tuý (POTS: Plain Old
Telephone Service) và kiểm tra tín hiệu số dung lượng lớn để trợ giúp cài đặt dòch vụ,
bảo dưỡng và sửa chữa.
Từ DSLAM, dữ liệu số được đưa qua một bộ đònh tuyến (router) để chuyển đến
mạng Internet.

Hình 2.6 Vòng thuê bao DSL

truyền dẫn kênh thoại tương tự 3400Hz. Ví dụ: điện thoại, MODEM quay số, MODEM fax,
đều được giới hạn truyền dẫn trên đường dây điện thoại với phổ tần số từ 0 Hz đến
3400Hz. Tốc độ thông tin cao nhất có thể đạt được trong phổ tần số 3400Hz là 35kbps
và thực tế đã đạt được 33,6 kbps.
Vậy làm cách nào công nghệ DSL có thể đạt được tốc độ thông tin hàng triêäu bit
mỗi giây trên cùng một môi trường truyền dẫn cáp đồng như vậy. Câu trả lời thật đơn
giản: loại bỏ giới hạn 3400Hz! DSL cũng như T1 và E1 trước đó sử dụng tầm tần số rộng
hơn kênh thoại. Ứng dụng như vậy đòi hỏi truyền dẫn thông tin trên một tầm tần số rộng
Đặng Quốc Anh ADSL – Thực tiễn, giải pháp và triển khai

42
từ một đầu dây tới thiết bò thu ở đầu bên kia. Có 3 vấn đề nảy sinh khi ta loại bỏ giới hạn
3400Hz và đột ngột tăng cao tốc độ thông tin trên cáp đồng:
- Suy hao (attenuation): là tiêu tán năng lượng của tín hiệu truyền dẫn trên
đường dây. Việc đi dây trong nhà cũng góp phần làm suy hao tín hiệu.
- Bridged tap: Các đoạn dây kéo dài không có kết thúc của vòng thuê bao
gây ra thêm mất mát một số tần số xung quanh giá trò tần số có một phần
tư bước sóng bằng độ dài đoạn kéo thêm.
- Xuyên kênh (crosstalk): xuyên kênh giữa hai đôi dây trong một bó cáp gây
ra bởi năng lượng điện mang theo trong mỗi đôi dây.
Người ta thường so sánh truyền dẫn tín hiệu điện với lái xe hơi. Tốc độ xe hơi càng
nhanh càng tốn nhiều nhiên liệu và càng mau phải đổ xăng. Với tín hiệu điện truyền trên
cáp đồng thì sử dụng tần số càng cao sẽ càng làm giảm cự ly thông tin. Điều này là do
tín hiệu tần số cao truyền qua cáp kim loại suy hao nhanh hơn tín hiệu tần số thấp. Một
phương pháp để tối thiểu hoá suy hao là sử dụng dây trở kháng thấp. Dây cỡ lớn có trở
kháng nhỏ hơn dây cỡ nhỏ nên làm suy hao tín hiệu ít hơn và tín hiệu có thể truyền được
đến khoảng cách lớn hơn. Dó nhiên sử dụng dây cỡ lớn sẽ làm tăng nhanh chi phí cho
mạng cáp tính trung bình trên từng metre dây. Vì vậy các công ty khai thác điện thoại
thiết kế mạng cáp sử dụng cỡ dây nhỏ nhất có thể được cho dòch vụ truyền tải.


43
cách điện được bó với nhau thành một chão cáp. Các hệ thống kế cận trong một chão
cáp phát hoặc thu thông tin trong cùng một tầm tần số có thể tạo ra nhiễu xuyên kênh
đáng kể. Đó là do tín hiệu xuyên kênh cảm kháng kết hợp với tín hiệu truyền trên đường
dây. Kết quả là dạng sóng có hình dáng khác xa với dạng sóng được truyền đi.
Xuyên kênh có thể phân thành 2 loại:
- Xuyên kênh đầu gần (NEXT: Near End Crosstalk) là đáng kể nhất do tín
hiệu năng lượng lớn từ các mạch kế cận có thể cảm ứng tạo ra xuyên kênh
tương đối mạnh lên tín hiệu nguyên thủy.
- Xuyên kênh đầu xa (FEXT: Far End Crosstalk) thường nhỏ hơn nhiều so
với xuyên kênh đầu gần vì tín hiệu đầu xa bò suy hao khi nó chạy trên vòng
thuê bao. Hình 2.8 Mô hình khái niệm NEXT/FEXT

Xuyên kênh là yếu tố rất quan trọng trong việc thực hiện nhiều hệ thống. Vì vậy,
việc thực hiện hệ thống DSL thường được nói đến kèm theo sự hiện diện của các hệ
thống khác có khả năng tạo ra xuyên kênh. Chẳng hạn, độ dài tối đa của vòng thuê bao
của một hệ thống DSL có thể được nói đến kèm theo sự hiện diện của 49 tác nhân gây
nhiễu ISDN hay 24 tác nhân gây nhiễu HDSL nghóa là DSL đang sử dụng nằm trong một
bó cáp 50 đôi có 49 đôi dây ISDN hoặc 24 mạch 4 dây HDSL. Vì vậy, các tham số thực
hiện sẽ còn có tác dụng trong một thời gian dài.

Phát và thu thông tin trên cùng một phổ tần số sẽ tự tạo ra nhiễu trong
chính một vòng thuê bao. Nhiễu này khác với xuyên kênh vì dạng sóng ở
phát đã được máy thu cùng đầu dây biết trước và có thể được loại trừ một
cách hiệu quả từ tín hiệu thu đã bò suy hao. Phương pháp loại trừ thành
phần sóng phát gọi là triệt tiếng dội (echo cancellation).


chồng chập tín hiệu thu và phát làm giảm chiều dài tối đa của vòng thuê bao.
Trong nhiều trường hợp suy hao là yếu tố chính khi thực hiện còn trong các trường
hợp khác xuyên kênh lại là nhân tố ảnh hưởng chính. Vì vậy việc vận dụng tối ưu thay đổi
tuỳ theo môi trường làm việc. Trong môi trường có các hệ thống giới hạn xuyên kênh đầu
gần thì hệ thống triệt tiếng dội tỏ ra tốt hơn còn trong môi trường mà xuyên kênh đầu gần
lấn át thì hệ thống FDM thực hiện tốt hơn.
Hình 2.9 Đặc tính phổ tần của hệ thống tín hiệu triệt tiếng dội EC
so với hệ thống tín hiệu ghép phân tần FDM

Một cách để quản lý chắc chắn xuyên kênh là đầu tiên phải khảo sát các dòch vụ
được sử dụng trong cùng một bó cáp và tránh việc những dòch vụ này tạo ra xuyên kênh.
Ví dụ: phổ của đường truyền T1 AMI hay đường truyền E1 HDB3 ảnh hưởng xuyên kênh
đến hầu hết các đường dây DSL. Do vậy, hầu hết các nhà cung cấp dòch vụ theo một
quy tắc là không cho phép sử dụng các dòch vụ T1 hay E1 trong cùng một bó cáp với các
đường dây DSL. Trong một cố gắng để kích thích sự cạnh tranh trên thò trường FCC đã tổ
chức một hội nghò bàn tròn về quản lý phổ (Spectrum management) vào tháng 10 năm
1998 để đạt được tiêu chuẩn công nghiệp cho phép các nhà cung cấp dòch vụ khác nhau
cùng chia nhau mạng cáp với các sản phẩm cạnh tranh. Kết quả của hội nghò bàn tròn là
uỷ ban ANSI T1E1.4 (ANSI: American National Standardization Institute) được yêu cầu
phát triển một tiêu chuẩn quản lý phổ vì những kinh nghiệm của họ trong lónh vực tiêu
chuẩn hoá công nghệ thuê bao nội hạt. Tiến trình vẫn rất chậm chạp do phải đạt được
quan hệ cân bằng giữa các tổ chức quản lý mạng và các nhà cung cấp dòch vụ. Tuy
nhiên người ta mong đợi thỏa thuận sẽ đạt được một thời gian ngắn sắp tới với sự thông
Kỹ thuật xDSL Đặng Quốc Anh

45
qua của FCC về những vấn đề cơ bản của tiêu chuẩn trong tương lai. Nền công nghiệp

dòch vụ dữ liệu số tốc độ thấp dựa trên kỹ thuật MODEM truyền thống tích hợp rất tốt với
mạng điện thoại đơn thuần vì các hệ thống chuyển mạch điện thoại đã được tính đến