Công nghệ đường dây thuê bao số xDSL Nghiêm Xuân Anh 31. 3. 2005 ii Mục lục 1 Giới thiệu khái quát về mạng thuê bao 1 1.1 Các loại môi trường truyền dẫn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.1 Twisted-Pair . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.2 Cáp đồng trục - coax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 Cơ sở của DSL 7 2.1 Các hình thức thay thế DSL: Sợi quang, kết nối không dây và cáp đồng trục . . . 7 2.2 Qui mô trên thế giới . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.3 Modem băng tần thoại và DSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.4 Các phương thức truyền dẫn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.4.1 Hướng truyền . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.4.2 Định thời . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.4.3 Các kênh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.4.4 Các cấu hình đơn điểm và đa điểm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.5 Thuật ngữ DSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.6 Quan hệ Tốc độ - Tầm với . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.7 Xuyên âm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.8 Các yếu tố thúc đẩy và cản trở triển khai DSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.9 Các ứng dụng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.10 Sự tiến hóa của truyền dẫn số . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3 Các loại DSL 21 3.1 Độ dự trữ thiết kế DSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.2 Tiền thân của DSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 iii iv MỤC LỤC 3.3 ISDN tốc độ cơ bản . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.3.1 Nguồn gốc ISDN tốc độ cơ bản . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.3.2 Năng lực và ứng dụng ISDN tốc độ cơ bản . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.3.3 Truyền dẫn ISDN tốc độ cơ bản . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.3.4 ISDN tốc độ cơ bản phạm vi mở rộng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.3.5 Đường dây số bổ sung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.3.6 IDSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.4 HDSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.4.1 Nguồn gốc của HDSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.4.2 Khả năng và ứng dụng của HDSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.4.3 Truyền dẫn HDSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.4.4 HDSL thế hệ thứ hai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4 Truyền dẫn đôi dây xoắn 37 4.1 Nguồn gốc đôi dây xoắn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.2 Mạng điện thoại và Đặc tính Mạch vòng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.2.1 Feeder Plant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.2.2 Mạch vòng số (DLC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.2.3 Cáp phối - Distribution Plant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 4.2.4 Đường kính dây . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 4.2.5 Cầu rẽ Bridged Tap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.2.6 Mạch vòng có tải (cuộn cảm) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.2.7 Phân bổ độ dài mạch vòng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.2.8 Cấu hình đi dây nhà khách hàng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.3 Nguồn cấp cho đường dây . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 4.3.1 Kích hoạt và ngưng kích hoạt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 4.4 Dòng kín -sealing current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 4.5 Đặc tính đường truyền . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 4.5.1 Mô hình "ABCD" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.5.2 Đo Hàm truyền đạt và "Suy hao xen" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 MỤC LỤC v 4.5.3 Cân bằng - Dòng kim loại (metallic hay differential mode) và dòng chảy dọc (longitudinal hay common mode) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.6 Nhiễu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 4.6.1 Nhiễu xuyên âm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 4.6.2 Mô hình FEXT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.6.3 Phân bố Nhiễu xuyên âm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.6.4 ổn định theo chu kỳ của nhiễu xuyên âm . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4.6.5 Nhiễu Radio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4.6.6 Nhiễu vô tuyến Amateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 4.6.7 Xâm nhập AM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 4.6.8 Nhiễu xung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.6.9 Xung Cook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 4.6.10 Can nhiễu giữa các DSL và ghép kênh . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 4.6.11 Tự can nhiễu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.6.12 Các mô hình Mật độ Phổ Công suất xuyên âm NEXT và FEXT . . . . . 54 4.6.13 Các mạng 3 cửa cho DSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 5 So sánh DSL với các phương tiện khác 59 5.1 Sợi quang tới nhà thuê bao (FTTH) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 5.2 Cáp đồng trục và Đồng trục lai sợi quang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 5.3 Sự lựa chọn không dây . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 6 Các phương pháp truyền song công 63 6.1 Song công 4 dây . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 6.2 Khử tiếng vọng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 6.2.1 Khử tiếng vọng thích nghi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 6.3 Song công phân chia thời gian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 6.4 Ghép kênh phân chia tần số . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 7 Các phương thức truyền dẫn số cơ bản 69 7.1 Điều chế và giải điều chế cơ bản . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 7.1.1 Kênh tạp âm Gauss trắng cộng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 vi MỤC LỤC 7.1.2 Độ dự trữ, Khoảng cách và Dung lượng . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 8 Công nghệ đường dây thuê bao số không đối xứng ADSL 75 8.1 Giới thiệu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 8.1.1 Truyền số liệu qua modem POTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 8.1.2 So sánh thông tin modem POTS với phi POTS . . . . . . . . . . . . . . 76 8.1.3 ADSL: Đường dây thuê bao số không đối xứng. . . . . . . . . . . . . . 77 8.1.4 Phổ tần của ADSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 8.1.5 POTS splitter PS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 8.1.6 Thoại/ dữ liệu qua DSL? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 8.1.7 Kiến trúc mạng ADSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 8.1.8 Các ứng dụng của ADSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 8.1.9 Mô hình tham chiếu hệ thống ADSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 8.1.10 Cấu trúc khung ADSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 8.1.11 Khái quát về tiêu chuẩn ANSI T1.413 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 8.1.12 Các tiêu chuẩn ITU-T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 8.1.13 Sự khác biệt giữa T1.413i2, G.dmt và G.lite . . . . . . . . . . . . . . . . 87 8.1.14 Phổ tần của ADSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 8.2 Các giới hạn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 8.2.1 Tốc độ dữ liệu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 8.2.2 Giới hạn băng tần Nyquist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 8.2.3 Thuyết dung lượng Shannon-Hartley . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 8.2.4 Shanoon-Hartley: Dung lượng phụ thuộc vào khoảng cách. . . . . . . . . 91 8.2.5 Sự phụ thuộc của suy hao vào tần số . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 8.2.6 Suy hao do khoảng cách . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 8.2.7 Tốc độ phụ thuộc vào khoảng cách . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 8.2.8 Nhánh rẽ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 8.2.9 Xuyên âm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 8.3 Điều chế . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 8.3.1 Điều Biên Cầu Phương - QAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 8.3.2 QAM và nhiễu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 MỤC LỤC vii 8.3.3 Mã đa tần rời rạc DMT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 8.3.4 Ví dụ về Mã đa tần rời rạc DMT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 8.3.5 DMT và ADSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 8.3.6 DMT phụ thuộc vào đặc tính đường truyền . . . . . . . . . . . . . . . . 97 8.3.7 Số bit trên sóng mang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 8.3.8 Tráo bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 viii MỤC LỤC Danh sách hình vẽ 3.1 Cấu hình ISDN phạm vi mở rộng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.2 HDSL song công đơn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.3 HDSL đơn công kép . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.4 HDSL đơn công kép . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4.1 Minh họa dòng metallic (kim loại) và dòng longitudinal (dọc) . . . . . . . . . . 45 4.2 Minh họa xuyên âm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 6.1 Khử tiếng vọng cho việc tách biệt tín hiệu trên 2 dây . . . . . . . . . . . . . . . 64 6.2 Khử tiếng vọng cho việc tách biệt tín hiệu trên 2 dây . . . . . . . . . . . . . . . 66 6.3 Khử tiếng vọng cho việc tách biệt tín hiệu trên 2 dây . . . . . . . . . . . . . . . 67 7.1 Máy phát của hệ thống truyền dẫn số . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 7.2 Bộ điều chế tuyến tính . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 7.3 Kênh bị hạn chế băng tần với tạp âm Gauss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 7.4 Giải điều chế, phát hiện và giải mã . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 8.1 Thông tin modem băng tần thoại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 8.2 Thông tin modem băng tần thoại so với phi thoại . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 8.3 Đường dây thuê bao số không đối xứng ADSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 8.4 Phổ tần của ADSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 8.5 Bộ tách POTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 8.6 Thoại/dữ liệu qua DSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 8.7 Kiến trúc mạng ADSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 8.8 Mô hình tham chiếu hệ thống ADSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 8.9 Siêu khung ADSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 ix x DANH SÁCH HÌNH VẼ 8.10 Sử dụng byte nhanh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 8.11 Phổ tần của các loại ADSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 8.12 Quan hệ giữa Dung lượng và Khoảng cách . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 8.13 Suy hao phụ thuộc vào tần số . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 8.14 Suy hao do khoảng cách . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 8.15 Nhánh rẽ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 8.16 Xuyên âm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 8.17 Điều chế biên độ cầu phương QAM-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 8.18 QAM và nhiễu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 8.19 QAM và nhiễu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 8.20 Số bit trên sóng mang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 8.21 Khi có tác động của nhiễu lên một vài sóng mang . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 8.22 Khi SNR giảm sơ đồ điều chế QAM giảm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 8.23 Các bit bị gạt ra được chuyển sang các sóng mang khác . . . . . . . . . . . . . . 100 8.24 Độ dự trữ nhiễu TNM được trải đều qua toàn bộ phổ tần . . . . . . . . . . . . . 101 [...]... các lo i công ngh đư ng dây thuê bao s , bao g m ADSL, HDSL, ISDN t c đ cơ s , VDSL và IDSL Thu t ng xDSL cũng đã đư c s d ng trong ngành công nghi p vi n thông đ nói t i các lo i DSL 2.1 Các hình th c thay th DSL: S i quang, k t n i không dây và cáp đ ng tr c Đã nhi u l n các chuyên gia trong ngành công nghi p đi n tho i đã đ c p t i s l i th i c a các đư ng dây đi n tho i s d ng các đôi dây xo n... QUÁT V M NG THUÊ BAO Chương 2 Cơ s c a DSL Công ngh đư ng dây thuê bao s (DSL) cung c p phương ti n truy n thông tin s t c đ cao qua các đư ng dây thuê bao đi n tho i Ngày nay các đư ng đi n tho i có kh năng truy n d li u v i t c đ hàng tri u bit/giây Đi u này đư c th c hi n thông qua các k thu t truy n d n s ph c t p có th bù tr các y u t nh hư ng chung t i đư ng truy n trên các đư ng dây đi n tho... đôi dây tri n khai ng m t vài ch c năm qua, ph n l n không còn s d ng đư c • Tương lai thì cáp đ ng s ch còn đư c s d ng đ di dây gi a các máy tính trong các công s Tuy nhiên, không lâu sau thì t t c s có th đư c thay th b ng WIFI Các lo i đôi dây xo n Các ng d ng c a đôi dây xo n Đôi dây xo n tương t và s : đư c s d ng cho các đư ng dây thuê bao tương t truy n th ng (các kênh đi n tho i) 4 kHy Đôi dây. .. ng truy n d n đi m-t i-đa đi m Đa đi m-t i-đa đi m cho phép các đ u cu i thông tin tr c ti p v i nhau Các m ng c c b 10baseT (LAN) là nh ng h th ng đa đi m-t i-đa đi m S lư ng các b thu phát cho m t m ng g m N đ u cu i s là N+1 cho h th ng đi m t i đa đi m và 2N cho h th ng đi m-n i-đi m Nói chung các h th ng đa đi m thích h p hơn cho các kho ng cách ng n hơn, và các h th ng đi m-n i-đi m đư c ưa chu... ng thuê bao nhưng chúng cũng t ra m t s h n ch , đó là giá thành cao và t n th i gian l p đ t và thư ng đư c cách ly trong nh ng bó dây khác nhau cách bi t kh i các lo i h th ng truy n d n khác M t đư ng T1 g m 4 dây Hai dây truy n thông tin t i khác hàng và hai dây khác truy n thông tin t khác hàng Đ gi m xuyên âm đ u g n gi a hai hư ng truy n m t bó dây ch mang các đôi dây T1 hư ng đi và m t bó dây. .. còn r t xa 2.2 Qui mô trên th gi i G n như m i công s và khu dân cư trong các khu công nghi p trên th gi i đã đư c k t n i vào m ng đi n tho i toàn c u Công nghi p đi n tho i đã chi x p x m t nghìn t đô la qua hàng th k qua cho vi c xây d ng các tuy n đôi dây xo n dùng cho đư ng dây thuê bao G n 700 tri u đư ng đi n tho i đư c l p đ t tính t i năm 1996 Các công ty đi n tho i ti p t c chi hàng tri u đô... a m t inch (ví d , 24 AWG có đư ng kính dây d n là 1/24 inch, tương đương v i 0,5 mm) Công su t tín hi u và suy hao tín hi u đư c đo theo đơn v logarith (dB), đ t theo tên c a Alexander Bell Tăng công su t 3 dB tương đương v i vi c g p đôi công su t, gi m công su t đi 3 dB tương đương v i gi m m t n a công su t, tăng công su t lên 6 dB tương đương v i 4 l n công su t vv T n s c a m t tín hi u đi n... không đ i x ng-t c đ truy n lu ng xu ng cao hơn nhi u 2.7 Xuyên âm M t cáp đi n tho i bao g m hàng vài ngàn đôi dây riêng bi t đư c bó sát vào nhau Các tín hi u đi n trong m t đôi dây t o ra m t trư ng đi n t nh , trư ng này bao quanh đôi dây và t o ra m t tín hi u đi n sang các đôi dây bên c nh Vi c xo n các đôi dây làm gi m ghép đi n c m (đư c g i là xuyên âm), nhưng m t s dò r tín hi u v n còn Xuyên... d n đơn công là m t hư ng c đ nh t ngu n t i đích Các ví d v truy n đơn công bao g m qu ng bá phát thanh truy n hình và các m ch báo đ ng H u như t t c m i ng d ng DSL đòi h i truy n hai hư ng Vì v y, truy n đơn công thư ng không đư c s d ng cho DSL Tuy nhiên ta có th mô t tín hi u T1 như m t ví d c a truy n song công Các đư ng T1 g m hai đư ng đơn công hai hư ng khác nhau Truy n bán song công phát... ng T1/E1 vào trong các bó dây tách bi t kh i nhi u d ch v khác Ngoài vi c t n kém cho l p đ t và b o dư ng, các đư ng T1/E1 thư ng m t nhi u tu n t khi có đơn đ t hàng cho t i khi d ch v đư c kh i đ ng Nh ng gì c n thi t là m t h th ng truy n ki u "c m và ch y - plug-and-play" có th nhanh chóng và d dàng cung c p truy n t i t 1,5 đ n 2 Mb/s qua ph n l n các đư ng dây thuê bao, vì th HDSL đã ra đ i . VỀ MẠNG THUÊ BAO Chương 2 Cơ sở của DSL Công nghệ đường dây thuê bao số (DSL) cung cấp phương tiện truyền thông tin số tốc độ cao qua các đường dây thuê bao điện thoại. Ngày nay các đường điện. số: được sử dụng cho các đường dây thuê bao tương tự truyền thống (các kênh điện thoại) 4 kHy. Đôi dây số có dạng ISDN và họ đường dây thuê bao số thế hệ mới xDSL. 1. N-ISDN: ra đời vào năm 1983,. Công nghệ đường dây thuê bao số xDSL Nghiêm Xuân Anh 31. 3. 2005 ii Mục lục 1 Giới thiệu khái quát về mạng thuê bao 1 1.1 Các loại môi trường truyền dẫn