Chương 5 So sánh DSL với các phương tiện khác DSL cho phép truyền các tín hiệu băng rộng đến khách hàng bằng các đôi dây xoắn hiện có. Cách thức cạnh tranh nhằm đưa cùng một dạng hiệu tới cùng một khách hàng rất đa dạng, nhưng thường đòi hỏi phải lắp đặt các phương tiện mới hoặc dành riêng băng tần vô tuyến rộng khan hiếm. Chương này miêu tả ngắn gọn các điểm mạnh và điểm yếu tương đối của các phương thức thay thế DSL chủ yếu như: Sợi quang tới nhà thuê bao (FTTH), cáp đồng trục, vô tuyến mặt đất và vệ tinh. 5.1 Sợi quang tới nhà thuê bao (FTTH) Giải pháp sợi quang tới nhà thuê bao (FTTH) đã là một sự lựa chọn thay thế cáp đồng được nhiều người ủng hộ vào cuối những năm 1980 và đầu những năm 1990 khi các công ty điện thoại đã lập kế hoạch rõ ràng để nâng cấp các đôi dây xoắn hiện có của họ lên sợi quang. Lý do FTTH nhận được sự ủng hộ là các đôi dây đồng xoắn không có đủ băng tần phục vụ các dịch vụ băng rộng. Sự ra đời của HDSL và ADSL đã cho thấy thực tế giới hạn về băng thông chủ yếu nằm ở mạng điện thoại chuyển mạch công cộng và không phải nằm ở mạng truy cập các đôi dây xoắn. Chuyển mạch ATM sẽ cho phép hạn chế này biến mất trong tương lai, kết quả là cho phép các công nghệ kiểu DSL truy cập với băng tần chuyển mạch rộng hơn trên cơ sở một kết nối đơn. Tuy nhiên có một chút hoài nghi về việc sợi quang sẽ được trải tới nhà khách hàng trong tương lai mà vấn đề chỉ là khi nào. Thực tế các dự đoán đã được đưa ra bởi các công ty điện thoại rằng họ cần ít nhất 15 năm để chuyển một nửa mạng của họ từ dây đồng sang sợi quang, và dự đoán này đang công kích tới việc sử dụng nguồn nhân lực và vốn tài chính của họ. Thậm chí ngày nay ở các ngôi nhà mới, các đôi cáp đồng vẫn được trải phục vụ cho các dịch vụ điện thoại trong khu dân cư. Tuy nhiên, một xu hướng mới là cấp tín hiệu vào các mạch vòng dây đồng từ một bộ ghép kênh (tức là ONU) mà bộ này nối tới CO bằng sợi quang. Các ONU đang được lắp đặt ngày càng gần tới nhà khách hàng. Tuy nhiên, sợi quang đang được triển khai trong mạng nơi mà nhiều người sử dụng chia sẻ 59 60 CHƯƠNG 5. SO SÁNH DSL VỚI CÁC PHƯƠNG TIỆN KHÁC cùng một tuyến truyền dẫn chung và nơi mà chi phí sợi quang có thể được bình quân trên một số lượng người sử dụng. Sợi quang đem lại truyền dẫn hiệu quả và tương đối ít tán sắc so với đôi dây xoắn. Tốc độ sợi quang dành cho mỗi khách hàng lên tới từ 600 Mb/s tới 2,4 Gb/s, dữ liệu tốc độ cao dễ dàng được mang qua các tuyến sợi quang ngắn. Về mặt lý thuyết, tốc độ dữ liệu có thể đạt cao hơn tốc độ trên hàng trăm lần. Ưu điểm của truyền dẫn quang: Băng tần cực lớn với mạch điện tử đơn giản, không bị xuyên âm, không gây phát xạ, kích cơ nhỏ, công suất thấp. Song công dễ dàng đạt được do các xung ánh sáng di chuyển theo các hướng khác nhau không gây ảnh hưởng đến nhau. Nhược điểm chính là sợi quang cần phải được triển khai để thay thế các đôi dây xoắn và đòi hỏi sự cố gắng phi thường. Các bất lợi khác gồm độ khó tương đối trong việc hàn sợi so với các đôi dây xoắn và không có khả năng cấp nguồn tới khách hàng (dẫn tới vấn đề về độ tin cậy). Việc cấp nguồn cho thiết bị ở phía khách hàng (như điện thoại) đòi hỏi phải sử dụng một đôi dây xoắn. Mạng quang thu động (PON) cố gắng làm giảm tính phức tạp của sợi quang bằng cách sử dụng một sợi đơn (hoặc 1 bó sợi) để mang dịch vụ tới một nhóm khách hàng lớn ở một vùng rộng lớn. Độ rộng băng tần sợi quang lớn được chia sẻ trên tất cả các thuê bao. Truyền dẫn luồng lên phải được định thời để chúng không can nhiễu với các luồng lên khác từ các điểm khác trên sợi quang. Trong các mạng như vậy, các CO nhỏ hơn hay các điểm phân phối có thể được loại trừ, cho phép giảm giá thành mạng lưới. Trong khi PON ban đầu được đề xuất cho FTTH thì chúng đang là ứng cử viên cho FTTC với VDSL trên các đôi dây xoắn nằm trong một vài trăm mét cuối cùng. Việc triển khai sợi quang cho truy cập thuê bao đang tăng lên nhanh chóng nhưng không phải là FTTH. Ngày nay sợi quang được triển khai tới các khu thương mại, thường nối tới một bộ ghép kênh đặt trong tòa nhà trung tâm thương mại. Sợi quang cũng đang được sử dụng để tăng phạm vi từ CO tới đơn vị mạng quang ONU gần nhà khách hàng. Sự thay thế ONU đang thay đổi từ đơn vị 1000 đường với các đường cáp đồng có độ dài lên tới 3 km phục vụ mỗi khách hàng sang "vị trí sợi xa hơn" với ONU 16 đường với cáp đồng lên tới vài trăm mét phục vụ mỗi khách hàng. 5.2 Cáp đồng trục và Đồng trục lai sợi quang Các nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp dịch vụ kiểu DSL trên các mạng cáp truyền hình. Tuy nhiên, khoảng 90% cáp đồng trục hiện có là đơn hướng. Các công ty cáp đang nâng cấp lên đường cáp đồng trục song hướng ở một số vùng được chọn. Do việc nâng cấp này là tốn kém nên tỷ phần cáp đồng trục song hướng tăng lên rất chậm. Các công ty cáp ở một số nơi cũng đang nâng cấp độ tin cậy của cơ sở hạ tầng, mà trong một số trường hợp, dưới mức tiêu chuẩn yêu cầu bởi các khách hàng điện thoại. Dịch vụ số liệu qua cáp đồng trục đơn hướng là có thể thông qua việc sử dụng một đường điện thoại và một modem cho truyền hướng lên với tốc độ lên tới 28,8 kb/s. Loại truyền dẫn lai sử dụng modem điện thoại-cáp đồng trục là kém hấp dẫn vì các lý do sau: 1. Chi phí cho modem cáp đồng trục và modem điện thoại 5.2. CÁP ĐỒNG TRỤC VÀ ĐỒNG TRỤC LAI SỢI QUANG 61 2. Không thể gọi điện thoại trong các phiên truyền dữ liệu và 3. Giới hạn tốc độ luồng xuống khoảng 300 kb/s do truyền các gói xác nhận luồng lên chậm. Các mạng cáp đồng trục-sợi quang lai theo sau FTTH như một công nghệ dự kiến cho phân phát các dịch vụ số băng rộng tới các khách hàng điện thoại, có lẽ được quan tâm nhiều nhất vào cuối năm 1994. Một lần nữa, HFC có thể được xem là kinh tế hơn DSL và có độ rộng băng lớn hơn. HFC là một phiên bản tích cực của PON khi sợi quan mang băng tần rộng tới nút phân phối, và sau đó cáp đồng trục được triển khai để đấu vòng qua một số khách hàng. Một cáp đồng trục điển hình có băng tần từ 5000 MHz đến 1000 MHz với giới hạn lý thuyết khoảng 10 Gbit/s hoặc cao hơn được chia sẻ cho vài trăm tới vài nghìn thuê bao trong một vùng địa lý được phục vụ bởi cáp. Các vấn đề về cấp nguồn và hàn nối không còn là vấn đề mạch điện tử cho cáp đồng trục rất kinh tế. HFC cũng đem lại cho các công ty điện thoại một cơ hội cạnh tranh với các công ty truyền hình cáp về các dịch vụ giải trí cũng như dịch vụ song hướng. Mối quan tâm của các công ty điện thoại về HFC đã giảm xuống vào năm 1996 và 1997, và đồng thời truyền hình vệ tinh đã làm giảm mạnh thu nhập của các công ty truyền hình cáp. Sự thất thoát trong thu nhập của truyền hình quảng bá đã làm tăng mối quan tâm của các công ty truyền hình cáp về cái gọi là cable modems. Một nỗ lực gần đây và các hoạt động chuẩn hóa trong nhóm IEEE802.14 đã tạo ra hai phương pháp (tiêu chuẩn) khác nhau để thực thi cable modem. Dịch vụ dự kiến là truy cập Internet bằng các đường cáp đồng trục, mà một lần nữa nó lại làm cho các công ty này nản lòng vì bản chất đơn hướng của các mạng cáp đồng trục hiện có. Một lần nữa, chi phí cho việc xây dựng lại cơ sở hạ tầng thành mạng cáp song hướng đang được cân nhắc về khả năng tăng lợi nhuận tiềm tàng từ dịch vụ Internet. Nhiều người tán thành rằng các cable modem phải được thực hiện nếu không các công ty truyền hình cáp sẽ thấy hậu quả của việc lợi nhuận từ các dịch vụ của họ trở nên rất thấp khi truyền hình vệ tinh đang thu hút mạnh mẽ các khách hàng của họ. Khi chuyển sang dịch vụ song hướng, cable modem hoạt động bằng cách phát 384 kbit/s tới 2 Mbit/s luồng xuống trong một hệ thống cáp ở một vài khe tần số trên 350 MHz đến 500 MHz, tùy thuộc vào nhà khai thác. Kiểu điều chế ở dạng QPSK cho cả 2 tiêu chuẩn. Cáp đồng trục phải được khuếch đại ở các tần số này để truyền dẫn thành công, nó là một phần của hoạt động xây dựng lại hệ thống cáp đồng trục. Độ rộng băng tần lên bị giới hạn tới truyền dẫn giữa 5 và 40 MHz sau khi các mạch vòng cáp đã được thiết kế lại để cho phép các tín hiệu đi qua theo hướng này. Độ rộng băng tần 384 kb/s tới 2 Mb/s trong trường hợp này được chia sẻ, thường cho hàng trăm người sử dụng, với ngoại lệ rằng các khách hàng sẽ không gửi các gói IP cho hoạt động truy cập Internet chính xác tại cùng một thời điểm. Một số hệ thống cable modem phát 40 Mb/s luồng xuống trong mỗi kênh 6 MHz; dung lượng này được chia sẽ qua vài trăm người sử dụng. Tính riêng tư, độ tin cậy, và lo ngại về hoạt động là vấn đề liên quan tới cáp đồng trục. Một giao thức kiểm soát môi trường truy cập cho phép giải Các cable modem đang được bắt đầu thử nghiệm và ở cùng giai đoạn với DSL về công nghệ modem và tính tích hợp, cả hai đang được hoàn thiện. Cable modem sẽ cạnh tranh và tạo ra động lực cho các công ty điện thoại cung cấp cùng loại dịch vụ qua DSL. Sự thuận lợi về mặt kỹ thuật của công ty điện thoại là khả năng sử dụng cáp đồng hiện có, vì vậy tránh được giá thành xây dựng lại và độ rộng băng luồng lên cao hơn từ phía thuê bao. Mỗi khách hàng cũng có đường truyền an toàn hơn, chứ không chia sẻ cùng môi trường như cáp đồng trục. Tuy nhiên các vấn đề về tài chính và chính trị phức tạp vẫn cần được giải quyết trước khi sự sử dụng cable modem tương đối so với DSL sẽ phải được hiểu tốt hơn và lên kế hoạch. 62 CHƯƠNG 5. SO SÁNH DSL VỚI CÁC PHƯƠNG TIỆN KHÁC 5.3 Sự lựa chọn không dây Dịch vụ điện thoại số không dây đã thu được lợi nhuận từ sự bùng nổ internet và thu nhập khắp thế giới. Trong khi dịch vụ không dây số ngày nay là băng hẹp (thường khoảng 8 kb/s được phân bổ cho mỗi khách hàng), thì đang nổi lên các mạng không dây thế hệ thứ 3- có lẽ ví dụ tốt nhấp là dự án IMT2000 của ITU- là các khả năng phân phối lên tới 1 Mb/s tới một khách hàng sẵn lòng trả cho dịch vụ này. Các dịch vụ không dây số sẽ cạnh tranh với vài dịch vụ như DSL. Ngoài ra, sáng kiến về mạch vòng không dây nội hạt (WLL) đã được công bố bởi một số nhà cung cấp dịch vụ viễn thông chính có tốc độ từ 144 kbit/s ở giai đoạn triển khai ban đầu tới 26 Mbit/s trong triển khai cuối cùng. Các tác giả tin rằng truy cập không dây ở một thời điểm nào đó sẽ có được vị trí đáng kể trong thị trường dịch vụ số liệu. Tuy nhiên, đằng sau tất cả những kích thích này là một số vấn đề kỹ thuật chính sẽ được giải quyết khi các phương án không dây tăng trưởng là: • Triển khai anten • Chật trội về băng tần • Độ tin cậy Các vấn đề này có liên quan với nhau ở mức độ nào đó. Triển khai anten có thể được sử dụng để giải quyết sự chật trội về băng tần và các vấn đề về độ tin cậy, nhưng đòi hỏi chi phí lớn để làm điều đó. Ngày nay, vấn đề về khan hiếm băng tần đã được giảm nhẹ thông qua việc sử dụng phân bố các vùng địa lý theo kiểu tế bào. Các tế bào càng nhiều và kích thước càng nhỏ thì mức độ tái sử dụng băng tần càng lớn- về cơ bản khai thác sự thỏa hiệp cơ bản giữa băng tần và không gian. Các mạng không dây ban đầu hoạt động ở băng tần sóng mang từ 800 MHz đến 1000 MHz, nơi mà suy hao tín hiệu qua các môi trường không dây là nhỏ hơn nhiều ở tần số cao hơn. Ngay cả ở tốc độ dữ liệu người sử dụng nhỏ hơn 10 kbit/s trên 1 thuê bao thì các mạng như vậy có thể nhanh chóng bão hòa. Các mạng truy cập phân chia theo mã phức tạp hơn khai thác bản chất thống kê của các cuộc gọi và âm thoại của chính nó để đem lại các hệ số tái sử dụng lớn hơn. Quả thực, CDMA đang bắt đầu thực hiện đúng lời hứa ban đầu và tiêu chuẩn toàn cầu các mạng thế hệ thứ 3 gần đây đã được chọn là CDMA. Sự trải rộng tín hiệu băng rộng hơn với hệ số 100 hoặc cao hơn điển hình trong CDMA là không thực tế khi các tín hiệu có tốc độ dữ liệu 1 Mb/s hoặc cao hơn, vì vậy đòi hỏi sự thay đổi khái niệm CDMA cho truy cập băng rộng. Tuy nhiên ngay cả phương pháp này có giới hạn về băng tần. Hơn thế nữa, các hiệu ứng fading vĩ mô nghiêm trọng (cơ bản nghẽn tín hiệu do các chướng ngại vật) làm giảm kết nối tin cậy ở nhiều nơi, trong đó bất kỳ người dùng dịch vụ điện thoại di động . sẽ phải được hiểu tốt hơn và lên kế hoạch. 62 CHƯƠNG 5. SO SÁNH DSL VỚI CÁC PHƯƠNG TIỆN KHÁC 5. 3 Sự lựa chọn không dây Dịch vụ điện thoại số không dây đã thu được lợi nhuận từ sự bùng nổ internet. khe tần số trên 350 MHz đến 50 0 MHz, tùy thuộc vào nhà khai thác. Kiểu điều chế ở dạng QPSK cho cả 2 tiêu chuẩn. Cáp đồng trục phải được khuếch đại ở các tần số này để truyền dẫn thành công, nó. tới nhà thuê bao (FTTH) Giải pháp sợi quang tới nhà thuê bao (FTTH) đã là một sự lựa chọn thay thế cáp đồng được nhiều người ủng hộ vào cuối những năm 1980 và đầu những năm 1990 khi các công ty