MỞ ĐẦU Các nhà khoa học đã từng nói về tƣơng lai khi mà mỗi ngƣời sẽ truy cập tức thì đến dữ liệu trên toàn thế giới. Nhƣ trong hội nghị video trực tuyến, xem các bản tin trên đài, chỉ là 2 trong số rất nhiều các dịch vụ khác. Khi cách nhìn này trở thành hiện thực, một cơ sở hạ tầng thông tin trải rộng toàn cầu phải đƣợc xây dựng để gửi nguồn thông tin tới khách hàng với chi phí thấp. Cái gì kết nối giữa các gia đình với công sở, doanh nghiệp trong thế giới công nghiệp hoá? Đƣờng điện thoại kết nối tới 700 triệu địa điểm mỗi ngày.Tốc độ dữ liệu vài kbits/s có thể thực hiện đƣợc qua đƣờng điện thoại bằng modem quay số.
Điều này đủ để đáp ứng yêu cầu về Internet nhƣng không đủ để thoả mãn yêu cầu thông tin trực tiếp. Tƣơng tự nhƣ vậy, các ứng dụng về âm thanh và hình ảnh ở tốc độ dữ liệu modem quay số, càng cách xa các yêu cầu này thêm nữa. Công nghệ đƣờng dây thuê bao số (DSL) cho phép truyền dẫn số tốc độ cao qua đƣờng điện thoại truyền thống. Cơ sở hạ tầng thông tin quảng bá toàn cầu dựa trên đƣờng điện thoại và nó dựa trên công nghệ DSL.
Sự biến đổi của truy cập đƣờng điện thoại bắt đầu, cùng với nó là hàng năm thêm hàng tỷ đô la Mỹ đầu tƣ vào thiết bị DSL. Thực hiện những điều không thể, là phần thƣởng tuyệt vời nhất của các kỹ sƣ. Do đó, phát triển đƣờng dây thuê bao số đã trở thành phần thƣởng lớn nhất. Trong 1975, ngƣời ta cho rằng 20Kbit/s là tốc độ dữ liệu cao nhất có thể truyền qua đƣờng điện thoại.
Sau đó, phá bỏ định nghĩa trong truyền dẫn số đƣợc thực hiện bởi sự cải tiến to lớn trong mạch tích hợp cỡ lớn và xử lý tín hiệu số. Bộ thu phát đƣợc thiết kế rất độ phức tạp (ở thời điểm đó) cho phép đạt đƣợc 144kb/s. ISDN tốc độ cơ bản (BRI) truyền qua hầu hết các các đƣờng dây điện thoại. Các chuyên gia lúc ấy nói rằng nó rất gần với dung lƣợng giới hạn của đƣờng điện thoại.
Nhƣng hàng rào này đƣợc phá bỏ bởi 1.5Mb/s DSL tốc độ bit cao (HDSL). Tiếp theo là 6Mb/s DSL bất đối xứng (ADSL). và 52Mb/s DSL tốc độ cực cao (VDSL).[1] Yêu cầu của hệ thống liên lạc có tốc độ dữ liệu cao đã đƣợc phát triển từ việc nghiên cứu hiệu ứng quang phổ, hiệu suất cao, và cách điều chế mạnh. Một phƣơng pháp đáp ứng yêu cầu trên, là điều chế đa sóng mang (MCM) với kĩ thuật phổ biến là Điều chế đa âm tần rời rạc (DMT).
Tuy nhiên vấn đề nổi bật nhất trong hệ truyền dẫn DMT-MCM là tốc độ truyền dẫn. Để có tốc độ truyền dẫn cao thì tổng số bit đƣợc phân phối trên toàn kênh phải lớn, tƣơng ứng là các bit đƣợc phân bố trên mỗi kênh phải lớn. Tín hiệu truyền trên đƣờng thuê bao bị suy yếu bởi nhiễu. Ngoài nhiễu Gauss, nhiễu xuyên âm là nguyên nhân chính làm giảm hiệu suất hệ thống.
Do nhiễu xuyên âm làm giảm tỉ số SNR trên kênh. Do đó số bít đƣợc phân phối trên kênh truyền giảm. Luận văn trình bày cơ sở về DSL, ảnh hƣởng của nhiễu xuyên âm đến phân bố bít của một loại DSL là ADSL và vấn đề quản lý phổ tối ƣu. 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG I: CƠ SỞ VỀ DSL Công nghệ đƣờng dây thuê bao số (DSL) cho phép ta truyền dữ liệu số tốc độ bit cao qua đƣờng dây thuê bao điện thoại.
Đƣờng điện thoại, đƣợc thừa kế từ phát minh của Alexander Granham Bell về điện thoại năm 1875, ngày nay có thể truyền dữ liệu tới hàng triệu bit/s. Điều này có thể thực hiện đƣợc nhờ kỹ thuật truyền dẫn số phức tạp, để bù vào những tổn hao chung trong truyền dẫn của dây điện thoại. Kỹ thuật truyền dẫn số bao gồm các thuật toán phức tạp đƣợc thực hiện ngày nay nhờ vào khả năng xử lý khổng lồ của bộ xử lý tín hiệu số dựa trên mạch tích hợp cỡ lớn (VLSI). Các nhà marketing đã khẳng định DSL biến đồng thành vàng.
Công nghệ DSL đã thêm sự phát triển mới vào ứng dụng của đƣờng dây điện thoại. Đƣờng điện thoại, đƣợc cấu trúc để mang tín hiệu thoại đơn với băng thông của kênh là 3.4KHz, ngày nay có thể chuyển gần 100 tín hiệu thoại nén số, hay tín hiệu hình ảnh với chất lƣợng tƣơng tự trong phát thanh truyền hình. Truyền dẫn số tốc độ cao qua đƣờng dây điện thoại yêu cầu xử lý tín hiệu số tiên tiến để khắc phục suy hao truyền dẫn do suy giảm tín hiệu, nhiễu xuyên âm từ tín hiệu có trong các đƣờng dây khác trong cùng một cáp, phản xạ tín hiệu, nhiễu âm tần, và nhiễu đơn xung. Cơ cở hạ tầng cặp dây xoắn đôi kết nối tới hầu hết các gia đình và địa điểm làm việc trên thế giới, nhƣng DSL cũng có những hạn chế.
Xấp xỉ 15% đƣờng điện thoại trên thế giới yêu cầu nâng cấp độ hoạt động để cho phép DSL tốc độ cao. Tiêu chuẩn đo độ chính xác cho vòng lặp bao gồm việc thiết lập các bộ lặp ở giữa, các bộ ghép quang, và loại bỏ tải của cuộn dây. Thuật ngữ DSL để chỉ tất cả các công nghệ đƣờng dây thuê bao số, bao gồm ADSL, HDSL, ISDN tốc độ cơ bản DSL, VDSL và IDSL. Thuật ngữ xDSL cũng đƣợc dùng trong công nghiệp để chỉ đến tất cả các loại DSL.1 Sự lựa chọn với DSL: Cáp quang, không dây hay dây đồng Sự lỗi thời của cáp điện thoại xoắn đôi đƣợc cảnh báo trƣớc từ nhiều năm trƣớc.
Vào cuối những năm 80, nhiều ngƣời, trong đó có những chuyên gia công nghệ điện thoại tin rằng hầu hết các điện thoại trên thế giới sẽ đƣợc kết nối trực tiếp qua cáp quang trong “một vài năm tới”. Đƣờng điện thoại quang sẽ trở nên thông dụng với đa số các nhà kinh doanh. Tuy nhiên, do sự thách thức về kinh tế và hậu cần nên việc xây dựng cáp sẽ trễ đến hàng thập kỷ. Cáp đồng có thể truyền các dịch vụ dữ liệu tƣơng tác và dịch vụ điện thoại kèm theo dịch vụ truyền hình quảng bá truyền thống.
Tuy nhiên, các dịch vụ thoại và dữ liệu tƣơng tác này dễ dàng đáp ứng tốt nhất qua cáp hai chiều. Các công ty cáp đang nâng cấp các tính năng của chúng, nhƣng chỉ ở trong vùng đƣợc lựa chọn. Dịch vụ modem cáp đồng thu đƣợc một số thành công trong vùng đó với tiện ích cáp đồng hai chiều. 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyển vận bằng cáp quang, không dây và cáp đồng đã đƣợc chứng minh là rất tốt trong nhiều ứng dụng.
Không có công nghệ truy cập nào là tốt nhất với tất cả các vị trí và tất cả các ứng dụng. Tuy nhiên, ngày nay công nghệ DSL cho phép đƣờng điện thoại có thể chuyển các ứng dụng đa phƣơng tiện mà trƣớc đây ngƣời ta nghĩ rằng điều này chỉ có thể thực hiện đƣợc với cáp quang, đƣờng điện thoại là phƣơng tiện kinh tế nhất để truyền một dải rộng các dịch vụ truyền thông tới hàng triệu khách hàng. Những điểm yếu trong ứng dụng cơ bản của DSL là thiếu tính biến đổi, và hiệu suất quảng bá kém. Mở rộng trên toàn thế giới: Gần nhƣ tất cả các công ty và các nhà trong vùng công nghiệp của thế giới đã đƣợc kết nối với mạng điện thoại toàn cầu.
Công nghệ điện thoại đã tiêu tốn xấp xỉ một nghìn tỷ đô la trong vòng thế kỷ qua để xây dựng cáp xoắn đôi trên toàn thế giới. Gần 700 triệu đƣờng điện thoại đƣợc đặt trong năm 1996. Các công ty điện thoại tiếp tục chi hàng triệu đô la mỗi năm xây dựng thêm các đƣờng điện thoại xoắn đôi. Hơn 900 triệu đƣờng điện thoại tồn tại đến năm 2001.
Phần rất lớn các đƣờng điện thoại này hỗ trợ truyền gần 1 triệu bit/s khi bộ thu nhận DSL thích hợp đƣợc kết nối tới khách hàng và công ty điện thoại ở đầu cuối cáp xoắn đôi. Trong hầu hết các trƣờng hợp, cần thay đổi các phƣơng tiện bên ngoài. Nhiều đƣờng điện thoại sẽ hỗ trợ tốc độ dữ liệu tốt trên 1Mb/s.2 Modem thoại và DSLs Modem thoại đƣợc phát minh vào cuối những năm 1950 để gửi dữ liệu qua mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN), (Hình 1. Từ modem xuất phát từ modulator –demodulator.
Dữ liệu đƣợc truyền qua PSTN phải đƣợc điều chế vì PSTN không truyền các tần số thấp hơn 200Hz. Không điều chế yêu cầu tần số truyền lân cận không Hz. Trong thực tế, modem biến đổi đặc trƣng tần số của dữ liệu sao cho giống với tín hiệu thoại mà PSTN đƣợc thiết kế để truyền. PSTN truyền tín hiệu trong dải từ 200 đến 3400Hz.
Do đó, dữ liệu điều chế gần giống với giọng thoại thông thƣờng tới PSTN. Thiết bị fax chứa modem thoại để truyền các đặc trƣng số của trang. 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.1: Hình tham chiếu modem thoại. Một trong những modem đầu tiên sử dụng song công, truyền đồng bộ ở 300b/s sử dụng FSK, Modem CCITT V.21 cũng là tƣơng tự, nhƣng không tƣơng thích với modem Bell 103.
Vài năm sau đó, modem Bell 202 tăng tốc độ bit lên 1200b/s sử dụng truyền dẫn FSK bán song công. Vào cuối 1973, Vadic đã giới thiệu VA3400, là modem 1200b/s thực sự là song công dùng PSK (khoá dịch pha). Sau đó vài năm Bell 212 và CCITT V.22 cũng giới thiệu truyền dẫn song công 1200b/s dùng PSK.22 thứ hai sản xuất 2400b/s song công.32 sử dụng mã mắt cáo (trellis coding) và áp dụng truyền dẫn thông tin khử tiếng vọng ở cả hai chiều sử dụng cùng dải tần số. Các modem có trƣớc V.32 đặt dải tần số khác nhau trong truyền dẫn lên và truyền dẫn xuống.32 đạt đƣợc truyền dẫn song công 9600b/s.
Tiếp theo là đến V.34, sử dụng băng thông tối ƣu, dạng chòm sao, và tiền mã kênh độc lập cho phép 28,8kb/s song công. Trong năm 1995, modem 33,6kb/s đƣợc giới thiệu trên thị trƣờng.34 sử dụng băng thông 3,6kHz. Đây là kỹ thuật nhỏ hơn dải băng thoại 3,4kHz truyền thống. Tuy nhiên, modem có thể hoạt động trên đƣờng với băng thông nhỏ hơn bằng cách giảm tốc độ bít khi truyền.
Bằng cách gửi 33,6kb/s trong băng thoại 3,4kHz, V.34 có thể gửi gần 10bit/s mỗi Hz, một điều đáng nói là đạt đƣợc lý thuyết giới hạn (tới hạn) với truyền dẫn dữ liệu băng thoại. Lịch sử khiến ta nghi ngờ “giới hạn lý thuyết ” - “theoretical limit”, đôi khi ta vƣợt qua đƣợc nó nhờ những ngƣời xuất sắc phá bỏ những quy luật bằng cách tạo ra một mô hình mới.