CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN TRÊN ĐƯỜNG DÂY THUÊ BAO SỐ 1.1 Công nghệ truyền dẫn đường dây thuê bao số Thuật ngữ DSL đề cập tới tất cả các kiểu công nghệ đường dây thuê bao số, bao gồm ADSL, HDSL, ISDN tốc độ cơ bản, VDSL và IDSL. Thuật ngữ xDSL cũng được sử dụng trong ngành công nghệ khi đề cập tới các kiểu DSL. Công nghệ DSL đã đưa vào một sự thay đổi mới mẻ vào lợi ích của các đường dây điện thoại. Các đường dây điện thoại, ban đầu đã được xây dựng chỉ để mang một tín hiệu thoại đơn với một kênh băng thông 3,4 KHz, bây giờ có thể truyền gần 100 tín hiệu thoại đã nén, hoặc tín hiệu video có chất lượng tương đương như truyền hình.
Việc truyền dẫn tín hiệu số tốc độ cao trên đường dây điện thoại đòi hỏi khả năng xử lý tín hiệu tiên tiến nhằm khắc phục những mất mát khi truyền dẫn gây ra do suy hao tín hiệu, nhiễu xuyên âm từ tín hiệu hiện có trên dây khác trong cùng một cáp, phản xạ tín hiệu, can nhiễu tần số vô tuyến và nhiễu xung. Cơ sở hạ tầng dùng cặp dây xoắn được nối tới mọi nhà và mọi địa điểm trên toàn thế giới, nhưng DSL cũng có những hạn chế. Khoảng 15% các đường dây điện thoại trên toàn thế giới sẽ phải thay thế để có thể cho phép vận hành DSL tốc độ cao [14].1 : Mô hình tham chiếu DSL LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 13 Điểm khác nhau căn bản giữa các modem băng tần thoại và DSL đó là các modem băng tần thoại vận hành qua một kết nối giữa hai đầu cuối của PSTN, trong khi đó, DSL vận hành qua mạch vòng nội hạt, xem hình 1.2: Mô hình tham chiếu modem băng tần thoại Đường truyền dẫn của modem băng tần thoại có thể bao gồm mạch vòng nội hạt dùng cho người dùng A, tổng đài nội hạt, một đường trung kế có thể kéo dài tới hàng nghìn kilômét, một tổng đài nội hạt khác - phục vụ cho khách hàng khác, và cuối cùng là mạch vòng nội hạt dùng cho người dùng B. Trái lại, đường truyền dẫn DSL chỉ bao gồm mạch vòng nội hạt từ vị trí người dùng đến tổng đài nội hạt gần nhất.
Một khác biệt quan trọng nữa giữa modem băng tần thoại và DSL đó là DSL giữ thông tin trong miền số tại mọi vị trí trên đường truyền từ một đầu cuối của người dùng đến một đầu cuối của người dùng khác. Trái lại, modem băng tần thoại gửi thông tin qua mạng PSTN dưới dạng biểu diễn tương tự cho các thông tin số của người dùng. Với DSL tín hiệu được phát lại dưới dạng số tại mỗi bước xuyên qua mạng công cộng, nhờ đó, những hư hỏng tương tự không bị tích lũy sau mỗi bước. Mặc dù, thông tin truyền qua mạng bao gồm nhiều phần tử, việc truyền dẫn DSL chỉ nhằm xác định phần mạch vòng nội hạt.
Đường trung kế kết nối trực tiếp giữa các tổng đài hoặc kết nối thông qua các tổng đài chuyển tiếp trung gian. Các đường trung kế thường là các hệ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 14 thống truyền dẫn cáp quang số tốc độ cao, phục vụ truyền thông tin từ nhiều khách hàng. Đối với những khách hàng phục vụ qua hệ thống DLC, hoặc các hệ thống đầu cuối từ xa khác, DSL mở rộng từ vị trí của khách hàng tới vị trí của DLC. DLC và các thế hệ DLC tiếp theo được sử dụng để phục vụ những khách hàng ở quá xa để có thể cung cấp dịch vụ một cách kinh tế thông qua mạch vòng dùng cáp đồng kết nối trực tiếp vào tổng đài nội hạt.
Các hệ thống DLC ghép kênh từ 20 tới 2000 khách hàng vào một đường trung kế tới tổng đài trung tâm. Thông thường, các trung kế DLC dùng cáp quang, trong một vài trường hợp các hệ thống DLC nhỏ sẽ sử dụng HDSL hoặc đường T1. DSL bao gồm một đường cáp đồng trực tiếp từ vị trí khách hàng tới vị trí của thiết bị mạng chủ động gần nhất. Có một ngoại lệ là các bộ lặp trung gian, thiết bị này nhằm mở rộng khoảng cách phục vụ của DSL nhờ đặt vào chính giữa mạch vòng nội hạt một bộ phát lặp.
Bộ phát lặp DSL được cấp nguồn từ bộ nguồn một chiều của tổng đài trung tâm trên cùng cáp đồng đã dùng để truyền dữ liệu. Các bộ lặp DSL trung gian thường được đặt trong hộp thiết bị không thấm nước, mỗi hộp này chứa từ 4 tới 20 bộ lặp. Giá thành của các bộ lặp DSL khá nhỏ khi so với giá của các hộp thiết bị và nhân công để kết nối. Modem băng tần thoại được thiết kế để vận hành được trên những hạn chế kết hợp của mạch vòng nội hạt tại cả hai đầu cuối mạng và của tổng đài nội hạt.
Tổng đài nội hạt thường chứa các bộ mã hóa / giải mã PCM, thiết bị này chuyển đổi các tín hiệu tương tự trên mạch vòng nội hạt thành tín hiệu số tốc độ 64 Kb/s (gọi là DS0) để chuyển qua các đường trung kế. Đường truyền dẫn này được định rõ để cung cấp dải tần số từ 200 Hz tới 3,4 KHz. DSL được thiết kế để chỉ hoạt động trên những hạn chế của chỉ một mạch vòng nội hạt. Các mạch vòng thuê bao tiêu biểu có băng tần vài trăm KHz.
Vì thế, hiệu năng tiềm tàng của DSL có thể vượt các modem gấp 100 lần hoặc hơn nữa. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 15 Tuy nhiên, các modem vẫn có một ưu điểm quan trọng là các thiết bị này có thể vận hành trên bất cứ một kết nối điện thoại nào tới bất cứ đâu trên thế giới. Ngoài ra, DSL cũng vay mượn rất nhiều các công nghệ truyền dẫn đã được ứng dụng cho modem băng tần thoại.2 Các loại đường dây thuê bao số Khi năng lực xử lý của các bộ xử lý tín hiệu số tăng lên thì tốc độ bit của DSL cũng tăng theo. Công nghệ DSL ban đầu có tốc độ 144 Kb/s của ISDN tốc độ cơ bản, sau đó tăng lên 1,5 Mb/s và 2 Mb/s của phiên bản HDSL, rồi đến 7 Mb/s của ADSL và bây giờ là 52 Mb/s đối với VDSL [14,4,1] .1 Các thế hệ trước của đường dây thuê bao số Có thể coi các đường trung kế T1, E1 và DDS là các DSL đầu tiên.
Mặc dù, các hệ thống truyền dẫn dùng T1 (có tốc độ 1,544Mb/s, dùng mã AMI, chỉ được sử dụng ở Bắc Mỹ) và E1 (có tốc độ 2,048 Mb/s, dùng mã HDB3) ban đầu được dùng làm đường trung kế giữa các tổng đài trung tâm, nhưng sau đó chúng đã cho thấy ích lợi khi dùng làm các đường kết nối tốc độ cao từ tổng đài trung tâm đến các vị trí của khách hàng. T1 được AT&T sử dụng lần đầu tiên vào năm 1962. Ngày nay, các đường trung kế kết nối giữa các tổng đài trung tâm hoàn toàn dựa trên cáp quang và viba. Các đường T1/E1 hiện nay không còn được sử dụng đúng như chức năng ban đầu của chúng.
Mặc dù vẫn được sử dụng làm các đường thuê bao nhưng chúng có những hạn chế. Chúng có giá thành đắt và mất nhiều thời gian để cài đặt và thường được tách riêng thành nhóm các bó dây khác biệt so với các hệ thống truyền dẫn khác. Nhằm làm giảm xuyên âm đầu gần giữa hai hướng truyền, người ta sử dụng một bó cáp chỉ mang các cặp cáp T1 đi ra và một bó cáp khác chỉ mang các cặp cáp T1 đi vào. Các đường T1 được thiết kế với suy hao đường tối đa là 15 dB với chiều dài cáp từ 600 đến 1000 mét tại tần số 772 KHz trên cung đoạn từ tổng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 16 đài trung tâm đến bộ lặp đầu tiên, trên cung đoạn giữa các bộ lặp có suy hao tối đa tới 36 dB (khoảng cách từ 1000 đến 2000 mét), còn trên cung đoạn từ bộ lặp cuối cùng tới thiết bị của khách hàng thì suy hao tối đa là 22,5 dB.
Trên đường T1 đòi hỏi phải không có các đầu nối và cuộn tải. Với các khoảng cách xa, người ta sử dụng các bộ lặp. Mã đường AMI, được sử dụng cho truyền dẫn trên các đường T1, rất đơn giản khi thực hiện nhưng không còn hiệu quả với các chuẩn ngày nay. AMI gửi một bit trên một ký hiệu.
Việc truyền dẫn trên đường T1 sử dụng công suất tín hiệu truyền cao, mà điều này dẫn đến mức xuyên âm cao trong dải tần số 100 KHz đến 2 MHz. Các đường DSL khác có sử dụng cùng dải tần số có thể bị ảnh hưởng nếu được đặt cùng một bó cáp với đường T1. Trong một số trường hợp đặc biệt, xuyên âm gây ra do đường T1 có thể ảnh hưởng đến cả các đường dây đặt trong bó cáp khác.2 Mạng số đa dịch vụ tích hợp tốc độ cơ bản 1.1 Nguồn gốc của ISDN tốc độ cơ bản Chúng ta xem ISDN tốc độ cơ bản là thành viên đầu tiên trong gia đình DSL [14]. ISDN đã được hình thành bắt đầu từ năm 1976 và đã được định hình rõ ràng trong các Khuyến nghị của tổ chức CCITT (nay được gọi là ITU).
Tham vọng của những người phát triển là mong đợi ISDN sẽ trở thành một mạng đồng nhất trên toàn thế giới phục vụ cho cả truyền thông dữ liệu và điện thoại. Sự phát triển trong truyền dẫn ISDN bao gồm chuyển mạch, báo hiệu và hệ thống vận hành. Nỗ lực để phát triển ISDN đã trải qua hàng thập kỷ với sự đóng góp công sức của hàng nghìn người đến từ hàng trăm công ty khác nhau tại hơn 20 quốc gia trên toàn thế giới. ISDN đã tập trung vào phục vụ các dịch vụ thoại và dịch vụ dữ liệu dùng chuyển mạch gói tốc độ thấp.
Và chính sự tập trung vào các dịch vụ này lại là điểm yếu chính của ISDN. Các LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 17 mạng ISDN khó phù hợp cho dịch vụ chuyển mạch gói tốc độ cao và các phiên hoạt động có thời gian dài, đặc tính khi truy nhập internet. Tuy nhiên, cũng có hàng triệu khách hàng hài lòng về ISDN. Dịch vụ ISDN được thử nghiệm đầu tiên vào năm 1985.
Dịch vụ ISDN đầu tiên được cung cấp tại Bắc Mỹ là của AT&T – Illinois Bell (bây giờ được gọi là Ameritech) tại Oakbrock, bang Illinois vào năm 1986. Các hệ thống thử nghiệm đầu tiên sử dụng giao diện tốc độ cơ bản (BRI) ứng dụng công nghệ truyền dẫn TCM (ping-pong) hoặc dùng mã AMI.