Công nghệ XDSL và Dịch vụ thuê kênh riêng

[phuongdong]

ứng dụng công nghệ xDSL để cung cấp dịch vụ kênh thuê riêng
I. Công nghệ xDSL
1.1. Tổng quan
1.1.1. Giới thiệu công nghệ xDSL
Với đôi dây cáp đồng thông th¬ờng cung cấp dịch vụ POTS khi sử dụng để truyền số liệu bằng modem quay số (dialup) thì tốc độ tối đa cho phép là 56 Kb/s bởi dải tần công tác vẫn bị giới hạn trong khoảng (0,3-3,4)KHz. Do vậy trong những năm 1980 nhiều chuyên gia trong ngành công nghiệp điện thoại đã cho rằng các đôi dây xoắn đồng đã bị lỗi thời và tin rằng phần lớn điện thoại sẽ được nối trực tiếp tới đường cáp quang.
Tuy nhiên, sự ra đời của công nghệ xDSL, công nghệ sử dụng đôi dây cáp xoắn đồng thông thường để truyền dẫn số liệu với tốc độ cao, đã chứng minh được rằng bản chất của sự hạn chế tốc độ ở đây không phải là do đôi dây thuê bao thoại không truyền được số liệu tốc độ cao, mà do các thiết bị điều chế, các bộ lọc được tính toán xây dựng trên nền tảng kênh thoại. Với một khoảng cách đôi dây hữu hạn cho phép, với các công nghệ điều chế phù hợp thì việc truyền dẫn số liệu tốc độ cao trên đôi dây xoắn là hoàn toàn có thể.
1.1.2. Các loại xDSL phổ biến hiện nay
- HDSL (High Bit Rate Digital Subscriber Line): Truyền dẫn đối xứng, sử dụng 2 cặp (4 dây), tốc độ số liệu tối đa lên đến 1,5 Mbps (T1) hoặc 2 Mbps (E1). Khoảng cách tối đa cho phép đạt đ¬ợc 5 Km.
- SDSL (Symetric Digital Subscriber Line) hay SHDSL (Single-pair HDSL): Là phiên bản của HDSL, có tốc độ bit và độ dài mạch vòng giống nh¬ HDSL chỉ khác là sử dụng một đôi dây thay vì hai đôi dây: Truyền dẫn đối xứng, sử dụng 2 dây, tốc độ số liệu tối đa lên đến 2 Mbps (E1). Khoảng cách tối đa cho phép đạt đ¬ợc 5 Km.
- MSDSL (Multirate Digital Subscriber Line): Truyền dẫn đối xứng, sử dụng 2 dây, tốc độ số liệu (tự động thay đổi theo môi tr¬ờng hoạt động) tối đa lên đến 2 Mbps (E1). Khoảng cách tối đa cho phép đạt đ¬ợc 5 Km.
- ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line) : Truyền dẫn không đối xứng, sử dụng 2 dây,  6 1,5 Mbps, đ¬ờng xuống 640 Kbps tốc độ số liệu đư¬ờng lên 64 Kbps  Mbps. Khoảng cách tối đa cho phép đạt được 5,5 Km.
-VDSL (Very High Rate Digital Subscriber Line): Truyền dẫn không đối xứng, sử dụng 2  2,3 Mbps, đư­ờng xuống 12 960dây, tốc độ số liệu đường lên 1,6 Mbps  Kbps (cự ly đạt 1,5 km), 25 820 Kbps (cự ly đạt 1 km), 51 840 Kbps (cự ly đạt 330 m). Trong trường hợp hỗ trợ đối xứng tốc độ max đường xuống đạy 13 Mbps.
- RADSL (Rate Adaptive Digital Subscriber Line ): Hỗ trợ truyền dẫn trong cả hai tr¬ờng hợp đối xứng và không đối xứng (tốc độ tự động thay đổi theo môi trường hoạt động), sử dụng 2 dây. Trong  1trư¬ờng hợp truyền dẫn không đối xứng, tốc độ đường lên 128 Kbps   12 Mbps. Khoảng cách tối đa choMbps, tốc độ đư¬ờng xuống 640 Kbps  phép đạt đ¬ợc 5,5 Km.
- G.shdsl: DSL tốc độ cao trên một đôi dây theo khuyến nghị ITU G.991.2 Nó  có khả năng lựa chọn tốc độ đối xứng  2312 kbit/s, sử dụng phương thức điều chế biên độ xungtừ 192 kbit/s  được mã hoá với TCM. Modem G.shdsl có thể hoạt động trong khoảng cách dài hơn so với  hầu hết các kỹ thuật DSL đối xứng khác.

[phuongdong]

1.2. Cơ sở kỹ thuật xDSL
1.2.1. Các nhân tố ảnh hưởng tới đường truyền xDSL
Tín hiệu truyền đi trên đường dây đồng chịu tác động của môi trường tạp âm của bản thân mạch vòng dây đồng. Tạp âm làm giảm tỷ số S/N gây khó khăn cho việc xác định chính xác tín hiệu ở đầu thu. Mạch vòng dây đồng có một số nguồn tạp âm sau:
-  Tạp âm trắng. Nhìn chung có rất nhiều nguồn tạp âm và khi không thể xét riêng từng loại ta có thể coi chúng tạo ra một tín hiệu ngẫu nhiên duy nhất với phân bố công suất đều ở mọi tần số. Tín hiệu này được gọi là tạp âm trắng. Tạp âm nhiệt gây ra do chuyển động của các electron trong đường dây có thể coi như tạp âm trắng có phân bố Gau-xơ được gọi là tạp âm trắng Gau-xơ cộng tính (AWGN). Tạp âm này ảnh hưởng độc lập lên từng kí hiệu được truyền hay nói cách khác chúng được cộng với tín hiệu bản tin.
- Xuyên âm. Xuyên âm xảy ra khi tín hiệu từ các đôi dây kế cận gây nhiễu với nhau. Thành phần xuyên âm tiếp tục truyền theo hướng ban đầu gọi là xuyên âm đầu xa FEXT. Thành phần xuyên âm truyền ngược lại tới đầu phát gọi là xuyên âm đầu gần NEXT. NEXT có ảnh hưởng lớn hơn FEXT đối với truyền dẫn hai chiều đối xứng vì FEXT bị suy hao trong suốt chiều dài truyền dẫn trong khi NEXT chỉ đi qua một khoảng cách nhỏ rồi quay trở lại đầu phát. Một dạng đặc biệt của NEXT là nhiễu trong một đôi dây kế cận có cùng dạng tín hiệu truyền dẫn, được gọi là self-NEXT (tự xuyên âm). Vì đôi dây xoắn thường nằm trong một bó nhiều đôi với chiều dài mạch vòng ngắn nên ảnh hưởng của xuyên âm đầu gần rất lớn.

- Nhiễu tần số vô tuyến : Các đường dây xoắn đôi cân bằng chỉ được thiết kế để truyền thoại nên chỉ chống được ảnh hưởng của các tín hiệu ở tần số làm việc thấp. Còn hệ thống DSL làm việc với tần số cao thì sự cân bằng bị giảm nên bị các tín hiệu tần số vô tuyến có thể xâm nhập. Mức độ nhiễu phụ thuộc vào khoảng cách nguồn nhiễu tới mạch vòng.
- Tạp âm xung sinh ra do nhiễu điện từ tức thời. Ví dụ khi có sét hay thiết bị điện trong nhà bật, tắt .... Tạp âm xung có thể kéo dài từ vài s tới vài ms.
1.2.2. Giải pháp kỹ thuật xDSL
a) Các phương pháp điều chế
Có bốn phương pháp điều chế được sử dụng trong xDSL là : 2B1Q, QAM, CAP, DMT.
- 2B1Q
So với các loại mã đường dây đã được sử dụng trong các modem tương tự trước đó thì mã 2B1Q theo tiêu chuẩn ASNI có ưu điểm là yêu cầu băng thông thấp nhất nên cũng ít bị suy hao và nhiễu nhất. Mã truyền 2B1Q là mã điều biên xung tín hiệu (PAM) 4 mức không có độ dư. 2B1Q biểu diễn một cặp bit (2B) thành một trong bốn mức cho trước (bốn mức này thường được gọi là Quard). Bít đầu trong 1 quat gọi là bit dấu, bít thứ  2 là bit biên độ. Bảng sau biểu thị quan hệ giữa cặp bit và ký hiệu quat tương ứng.
Bit dấu   Bít biên độ   Quard
1   0   + 3
1   1   +1
0   1   -1
0   0   -3
2B1Q hoạt động trong cả băng tần thoại nên chỉ sử dụng trong các phương pháp không cung cấp dịch vụ thoại (POTS) như HDSL, SDSL, IDSL.
- Phương pháp điều chế biên độ cầu phương QAM
QAM là phương pháp điều chế tín hiệu nhiều mức được kết hợp sự thay đổi pha và biên độ sóng mang.
Chùm tín hiệu của M-QAM gồm một mạng các điểm bản tin hình chữ nhật như hình dưới đây cho trường hợp M=16 (16-QAM). Các chùm tín hiệu tương ứng cho các thành phần đồng pha và pha vuông góc được cho trên hình.


Dạng tổng quát của QAM-M trạng thái được xác định bằng tín hiệu phát [17]: