Kỹ thuật và dòch vụ nổi trội ADSL Đặng Quốc Anh

59

Chương 2:

KỸ THUẬT VÀ DỊCH VỤ NỔI TRỘI CỦA ADSL

2.1 ADSL – Kỹ thuật con nhà nghèo

2.1.1 Những thách thức đối với kỹ thuật ADSL

Mạng PSTN mạng thuê bao nội hạt của nó được thiết kế theo tiêu chuẩn
giới hạn 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 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.

mm. Sự không đồng nhất cỡ dây đã tăng thêm thách thức trong việc xác
đònh thực hiện từng loại hệ thống DSL cho từng loại vòng thuê bao riêng
biệt.

Vào những năm đầu của thập kỷ 80 trong thế kỷ trước, các nhà cung cấp
thiết bò đã đầu tư phát triển hướng đến ISDN tốc độ cơ sở cung cấp 2 kênh B
(Binary channel) 64 kbps và một kênh D (Digital channel) dùng cho báo hiệu và
truyền dữ liệu. Các bit dữ liệu nghiệp vụ thêm vào làm cho tốc độ đường truyền
phải lên đến 160 kbps. Điều chủ yếu để đường dây ISDN có thể kéo dài đến
6000 m là sử dụng các vòng thuê bao cáp đồng không có cuộn phụ tải. Tuy
nhiên kỹ thuật mã AMI đòi hỏi phải truyền tải ở tốc độ nhỏ hơn 160 000 Hz. Vào
năm 1988 người ta tăng hiệu quả của mã AMI lên gấp đôi bằng cách sử dụng
truyền tải 2 bit thông tin trên mỗi chu kỳ tín hiệu hình sine hay baud. Mã đường
dây này được gọi là mã 2 bit nhò phân một tín hiệu tứ phân (2B1Q: 2 Binary 1
Quaternary). Mã 2B1Q trên đường truyền BRI của ISDN sử dụng tầm tần số từ 0
đến xấp xỉ 80 000Hz và đạt đến tầm liên lạc 6 000 m.

Năng lượng điện được truyền trên cáp đồng là sóng đã được điều chế và
nó phát xạ năng lượng qua các vòng dây đồng lân cận trong cùng một bó cáp.
Sự ghép năng lượng điện từ này gọi là xuyên kênh (crosstalk). Trong mạng điện
thoại các dây dẫn đồng 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.

và sẽ xảy ra sai nhầm trong chuỗi bit phục hồi. Một vài hệ thống DSL dùng các
phổ tần khác nhau để phát và thu tín hiệu. Phương pháp tách biệt tần số này gọi
là ghép kênh phân tần (FDM: Frequency Division Multiplexing). Ưu điểm của của
các hệ thống FDM so với các hệ thống triệt tiếng dội là loại trừ được xuyên kênh
đầu gần NEXT vì hệ thống không thu tín hiệu cùng tần số với tín hiệu phát của
các hệ thống lân cận. Xuyên kênh còn lại là FEXT nhưng FEXT xuyên kênh rất
yếu do nguồn tạo ra FEXT ở tận đầu bên kia của vòng thuê bao làm suy hao
FEXT rất nhiều. Vì vậy, các hệ thống FDM thường chống nhiễu từ các hệ thống
lân cận tốt hơn so với các hệ thống triệt tiếng dội. Đặng Quốc Anh Dòch vụ ADSL

62
Một hiện tượng khá lý thú cần lưu ý là các hệ thống triệt tiếng dội tạo ra
tự xuyên kênh (self NEXT). Tự xuyên kênh tạo ra nhiễu đáng kể cho các
hệ thống triệt tiếng dội khác trong cùng một chão cáp. Vì vậy việc sử
dụng nhiều hệ thống triệt tiếng dội giống nhau sẽ làm giảm khả năng kéo
dài vòng thuê bao của cả nhóm trong cùng một chão cáp. Ví dụ, một hệ
thống HSDL T1 dựa trên CAP hay 2B1Q riêng lẻ có thể đạt được độ dài
4 Km. Tuy nhiên khi thêm vài hệ thống dựa trên CAP hay 2B1Q thì độ
dài vòng thuê bao tối đa chỉ còn 3 Km hay ngắn hơn nữa. Hiện tượng này
hầu như xảy ra ở hầu hết các đường dây thuê bao số sử dụng phương
pháp triệt tiếng dội. Do vậy khi chọn công nghệ DSL các nhà cung cấp
dòch vụ phải kiểm tra việc thực hiện hệ thống với sự hiện diện của NEXT
chắc chắn sẽ tồn tại khi có nhiều dòch vụ được sử dụng.

Cách xử lý kỹ thuật của các hệ thống FDM là các tín hiệu của 2 chiều
upstream và downstream chiếm giữ tầm tần số lớn hơn nhiều so với các hệ
thống triệt tiếng dội chồng chập tín hiệu thu và phát làm giảm chiều dài tối đa

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 qua của FCC về những vấn đề cơ
bản của tiêu chuẩn trong tương lai. Nền công nghiệp sẽ sử dụng tiêu chuẩn này
làm cơ sở cho phát triển công nghệ và các quy tắc sử dụng vòng thuê bao.

Mục tiêu của tiêu chuẩn là cho phép đổi mới và cạnh tranh giữa các nhà
cung cấp dòch vụ cũng như giữa các nhà cung cấp thiết bò trong khi vẫn bảo vệ
các dòch vụ hiện có. Điều này có được từ các hạn chế về công suất phát, tần số
tín hiệu và độ dài vòng thuê bao. Chín nhóm quản lý tần số được xây dựng bao
gồm phổ tần số của các độ rộng khác nhau và giới hạn độ dài vòng thuê bao
của chúng. Phổ tần số rộng hơn sẽ cho phép tốc độ số liệu cao hơn nhưng lại
hạn chế độ dài vòng thuê bao nhiều hơn.

2.1.2 Những trở ngại trên đường dây thuê bao khi triển khai ADSL

a. Cuộn tải

Cuộn tải (load coil) là các cuộn dây nhỏ, các mạch lọc thông thấp đặt trên
vòng thuê bao. Cuộn tải ban đầu được lắp đặt vào các vòng thuê bao có độ dài
hơn 1800 bộ để cải thiện chất lượng thoại và loại trừ nhiễu tần số cao tích lũy
trên đường dây. Theo thực tế kỹ thuật, các đường dây thuê bao dài hơn 1800 bộ
phải được lắp thêm cuộn tải. Cuộn tải đầu tiên được đặt cách 3000 bộ kể từ tổng
đài và sau đó đặt các cuộn kế tiếp cách nhau 6000 bộ.
Hình 2.3 Cuộn tải


cho phép các nhánh rẽ đến 6000 bộ. Các nhánh rẽ cũng không ngăn được tín
hiệu ADSL nhưng chúng có thể làm giảm dải thông và tốc độ của dòch vụ DSL.
Nhánh rẽ càng ở gần phía khách hàng thì càng ảnh hưởng nặng đến tốc độ dòch
vụ ADSL. Việc đánh giá chất lượng đường dây thuê bao phải xác đònh cho được
độ dài và vò trí các nhánh rẽ ảnh hưởng tới dòch vụ DSL. Phương pháp đo phản
xạ miền thời gian (time-domain reflectometry: TDR) thường được sử dụng để đo
vò trí và độ dài của nhánh rẽ. Việc sử dụng bộ dòch tự động thông số kết quả của
TDR cho phép đánh giá hàng loạt các đường dây và giảm thiểu việc sử dụng các
nhân viên có kỹ thuật cao.
Kỹ thuật và dòch vụ nổi trội ADSL Đặng Quốc Anh

65
2.1.3 Nguyên lý ADSL

ADSL sử dụng dải tần cao của dây xoắn đôi để truyền tải tín hiệu số.
ADSL sử dụng nguyên lý ghép kênh phân tần số (FDM: Frequency Division
Multiplexing) và thực hiện việc tách ghép bằng bộ tách dòch vụ POTS splitter. Từ
0 tới 4 KHz dành cho tín hiệu thoại POTS, từ 25 KHz tới 138 KHz dành cho tín
hiệu chiều upstream của ADSL, từ 138 KHz tới 1 104 KHz dành cho tín hiệu
chiều downstream của ADSL.

Khoảng cách
Công
suất
giữa các dải tần:

4,3125KHz

66

Internet

Hình 2.6 Kiến trúc mạng ADSL

2.1.5 Các thành phần của hệ thống ADSL G.dmt

a. Phía người sử dụng

Modem ADSL thực hiện chuyển đổi dữ liệu IP của máy tính thành chuỗi
các cell ATM truyền trên đường dây ADSL. Giữa PC (Personal Computer: máy
tính cá nhân) và modem ADSL là giao tiếp chuẩn PCI (Peripheral Component
Interconnect) cho modem lắp bên trong máy tính (internal) hay USB (Universal
Serial Bus), Ethernet 10/100BASE-T cho modem lắp ngoài (external). Cuối cùng
như đã nêu POTS splitter dùng để tách ghép tín hiệu phân tần ADSL và POTS.

b. Phía nhà cung cấp dòch vụ ADSL

Phía nhà cung cấp dòch vụ ADSL cũng có bộ POTS splitter để tách ghép
tín hiệu phân tần ADSL và POTS. Tín hiệu POTS sẽ được đưa đến tổng đài điện
thoại nội hạt. Tín hiệu ADSL sẽ được đưa đến bộ DSLAM (Digital Subscriber Line
Access Multiplexer, phát âm là “dee-slam”). DSLAM được bố trí cạnh tổng đài nội
hạt và là nền tảng của giải pháp DSL. Về mặt chức năng DSLAM tập hợp lưu
lượng dữ liệu từ các vòng thuê bao DSL vào xương sống của mạng để kết nối với
phần còn lại của mạng. DSLAM cung cấp dòch vụ vận chuyển gói số liệu, tế bào

Customer Premises
Downstream
Upstream

Có 2 loại dữ liệu ADSL là dữ liệu nhanh (fast data) và dữ liệu chính xác
(interleaving data). Dữ liệu nhanh có yêu cầu cao về tốc độ và độ trễ nhưng
không cần chính xác lắm. Dữ liệu chính xác thì ngược lại, không yêu cầu cao về
tốc độ và độ trễ nhưng lại cần độ chính xác cao. Trong ADSL người ta kháng
nhiễu xung bằng kỹ thuật ghép xen kẽ luân phiên (interleaving). Nhiễu xung là
nhiễu gây ra sai bit của các nguồn đột biến điện áp trong thời gian ngắn như
xung quay số thập phân của máy điện thoại, tia lửa điện gây ra bởi các động cơ
điện gia dụng như máy sấy tóc, đồ chơi trẻ em, … Kỹ thuật interleaving tăng
cường hiệu quả sửa sai của các bộ mã sửa sai dùng trong ADSL nhưng lại làm
chậm tín hiệu, tăng độ trễ. Như vậy interleaving chỉ thích hợp cho dữ liệu chính
xác mà không thích hợp cho dữ liệu nhanh.

2.1.7 Triển khai ADSL với các đường dây qua DLC

Nhu cầu ADSL đang ngày càng tăng với các thuê bao ở vùng ngoại ô cho
các ứng dụng chi nhánh văn phòng và truy xuất Internet dân dụng. Các thuê bao
này có đường dây thuê bao dài phải qua bộ DLC. Như ta đã biết, các bộ DLC
ngăn cản việc triển khai ADSL. Lý do là các bộ DLC đều có mạch mã hoá PCM
và trong các mạch mã hoá PCM này đều có các bộ lọc thông thấp 4 KHz sẽ lọc
không cho tín hiệu ADSL vốn có tần số cao từ 25 KHz tới 1 104 KHz đi qua. Có 3
Tín hiệu
ADSL + POTS
cao ADSL
Tín hiệu tần số
thấp POTS
POTS Splitter
Lọc thông
thấp
Lọc thông
cao

C, độ ẩm làm việc lên tới 95% vốn đặc trưng cho các
remote terminal của DLC. Các bộ remote DSLAM cũng có thể được lắp trong các
nhà nhỏ hay trong các hộp có kiểm soát nhiệt độ (CEV: Controlled Environment
Vault).
Kỹ thuật và dòch vụ nổi trội ADSL Đặng Quốc Anh

69Ưu điểm của remote DSLAM:
- Remote DSLAM rất thích hợp cho trường hợp số thuê bao ADSL lớn,
có thể tăng số thuê bao ADSL rất đơn giản bằng cách gắn thêm
card đường dây ADSL vào bộ remote DSLAM. Một bộ remote
DSLAM tiêu biểu có thể hỗ trợ từ 60 tới 100 đường dây ADSL.
- Vì remote DSLAM cũng là một bộ DSLAM hoàn chỉnh nên việc cung
cấp, giám sát các đường dây ADSL hoàn toàn tương tự như với bộ
DSLAM tại tổng đài. Do đó không cần thêm hệ thống quản lý nào
và cũng không cần phải huấn luyện thêm cho các kỹ thuật viên.
- Việc triển khai ADSL sẽ không làm ảnh hưởng tới các dòch vụ thoại
POTS bởi vì các bộ remote DSLAM đều độc lập với các bộ DLC. Bộ
remote DSLAM chỉ đơn giản tách phân tần tín hiệu thoại POTS và
gởi nguyên dạng tương tự của nó cho bộ DLC.

Nhược điểm của remote DSLAM:
- Remote DSLAM là một giải pháp mắc tiền. Vì bộ remote DSLAM ở
bên ngoài DLC nên việc lắp đặt đòi hỏi nhà cung cấp dòch vụ phải
tìm vò trí thích hợp, tránh mưa, lắp đặt, cấp nguồn và đi dây từ phía
DLC tới remote DSLAM và ngược lại. Kết quả là phải đầu tư ban
đầu khá nhiều thời gian và tiền bạc cho các bộ remote DSLAM. Mặc
dù việc đầu từ này có thể thu hồi vốn dần dần từ số thuê bao lớn

chung một hệ thống truyền dẫn để đưa về tổng đài nội hạt. Như vậy, giải pháp
card đường dây ADSL tích hợp đã đưa ra một dạng DLC mới, DLC hỗ trợ ADSL.

Ưu điểm của card đường dây ADSL:
Ưu điểm đầu tiên của card đường dây ADSL là nó tận dụng được các khe
cắm còn trống trong bộ remote terminal của DLC. Với giải pháp này nhiều chi phí
như nhà chứa, lắp đặt, cung cấp nguồn, … vốn phải trả khi dùng hệ thống remote
DSLAM sẽ được tiết kiệm.

Nhược điểm của card đường dây ADSL:
- Giải pháp card đường dây ADSL tạo ra những vấn đề quản lý rất
phức tạp trong trường hợp nhà cung cấp mạng điện thoại nội hạt có
các bộ DLC từ nhiều nhà cung cấp khác nhau. Đã có nhiều cố gắng
đã được thực hiện để thống nhất kỹ thuật cho nhiều loại DLC từ
nhiều nhà cung cấp khách nhau. Đáng chú ý là những cố gắng của
UAWG (Universal ADSL Working Group) bao gồm các hãng
Compaq, Intel và Microsoft cho phiên bản G.lite trong khi phiên bản
G.dmt vẫn chưa có tiến triển gì. Vì vậy, hiện nay sự chọn lựa bộ chip
ADSL sử dụng cho card đường dây ADSL hoàn toàn phụ thuộc vào
loại modem khách hàng đang sử dụng. Kết quả là bất cứ giải pháp
card đường dây ADSL nào cũng đòi hỏi việc quản lý sự tương hợp
modem ADSL phía khách hàng. Với hầu hết các nhà cung cấp
mạng điện thoại nội hạt sử dụng các hệ thống DLC khác nhau có
các giải pháp card đường dây ADSL khác nhau thì giải pháp này rất
phức tạp và thậm chí là không khả thi. Hơn nữa, với các nhà cung
cấp dòch vụ điện thoại nội hạt thì họ kiểm soát việc cung cấp dòch vụ
ADSL nhưng lại không kiểm soát việc cung cấp modem ADSL nên
càng làm cho việc tương hợp thêm phức tạp.
- Vì giải pháp card đường dây ADSL sử dụng các khe cắm card nên
việc lắp các card đường dây ADSL sẽ giảm đi khả năng sử dụng

- Cuối cùng, những hạn chế liên quan tới vò trí và số lượng card đường
dây có thể lắp đặt được trong một bộ remote terminal của DLC cũng
cần được quan tâm.

Tóm lại, mặc dù giải pháp card đường dây ADSL tránh được nhiều nhược
điểm về giá thành của giải pháp remote DSLAM nhưng nó lại tạo ra nhiều vấn đề
như quản lý, huấn luyện và điều hành với nhiều chủng loại DLC khác nhau. Hơn
nữa giải pháp card đường dây ADSL cũng bò ràng buộc bởi dung lượng của DLC
và quy hoạch mạng POTS.

c. Giải pháp RAM

RAM: Remote-Access Multiplexer thực hiện giống như một bộ remote
DSLAM. Tuy nhiên RAM được tích hợp với bộ DLC mà không cần chi phí nâng
cấp. Trên thực tế, RAM thường được gọi là hộp bánh hay hộp thuốc lá vì nó có
kích thước rất nhỏ và được thiết kế để lắp đặt ngay bên trong tủ DLC. Loại thiết
bò này đã được sử dụng rất thành công khi triển khai dòch vụ ISDN. Những bộ
RAM ngày nay kết hợp được các ưu điểm của hai giải pháp remote DSLAM và
card đường dây ADSL trong khi lại tránh được nhiều nhược điểm của chúng.

Ưu điểm của giải pháp RAM:
- Cũng giống như remote DSLAM, RAM độc lập với các hệ thống
DLC đem lại khả năng linh động cho chúng có thể hoạt động với bất
cứ chủng loại DLC nào mà hoàn toàn không ảnh hưởng tới dòch vụ
Đặng Quốc Anh Dòch vụ ADSL

72
POTS. Sự độc lập này cũng có nghóa là RAM tránh được vấn đề gây
ra bởi các bộ DLC của nhiều nhà cung cấp khác nhau của giải pháp
card đường dây ADSL. RAM chỉ cần một hệ thống EMS duy nhất

việc giải nhiệt. Khả năng xếp chồng các rack RAM 23 inch cũng
khác với rack RAM 19 inch. Cuối cùng, an toàn nhất là dùng các
RAM dung lượng nhỏ để dễ lắp đặt và đạt được độ linh động cao.
- POTS splitter: Nếu các bộ POTS splitter không tương hợp với các bộ
RAM thì cần phải có thêm khoảng trống trong tủ DLC. Vì lý do này,
cần phải có các bộ POTS gắn liền trong RAM. Hơn nữa, thiết kế của
các bộ POTS splitter phải là thụ động để tránh gây ra ảnh hưởng tới
các mạch ADSL từ phía đường dây POTS.
- Yêu cầu đi cáp: Cần thấy rằng bất cứ các bộ RAM nào cũng kết nối
tới các đôi dây tip và ring. Các đôi dây này có được lắp thiết bò bảo