ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Trần Trung Tuyến TÌM HIỂU VỀ TỔNG XUYÊN NHIỄU HỖN HỢP TRONG HỆ xDSL LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - Năm 2005 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Trần Trung Tuyến TÌM HIỂU VỀ TỔNG XUYÊN NHIỄU HỖN HỢP TRONG HỆ xDSL Chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến điện tử và thông tin liên lạc Mã số: 2.00 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Nguyễn Viết Kính Hà Nội - Năm 2005 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Trung Tuyến MỤC LỤC Trang CHƢƠNG I 4 CƠ SỞ VỀ XDSL 4 1.1 Các modem băng thoại và xDSL 6 1.2 Các chế độ truyền dẫn 10 1.4 Mô hình đơn và đa điểm 13 1.3 Các phƣơng thức điều chế dùng trong xDSL 14 1.1 Mã hoá băng gốc 14 1.2 Mã hoá băng thông 15 CHUƠNG 2 CÁC LOẠI XDSL 16 Lƣợc sử về xDSL 16 2.4 Giới hạn thiết kế của xDSL 28 CHƢƠNG 3 31 1 Lớp K9D1 - Đại Học Công Nghệ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Trung Tuyến TRUYỀN DẪN TRÊN ĐÔI DÂY XOẮN 31 3.1 Mạch vòng nội hạt và đôi dây xoắn 31 3. Nhiễu 32 CHƢƠNG 4 44 CÁC PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP XUYÊN NHIỄU HỖN HỢP 44 4.2 Suy hao do xuyên nhiễu : nền tảng và các khái niệm.3 Các phƣơng pháp tính tổng xuyên nhiễu đã biết 48 4.1 Phƣơng pháp lấy tổng xuyên nhiễu đơn giản 50 4.2 Phƣơng pháp tổng vòng 50 4.3 Phƣơng pháp mật độ phổ công suất trung bình 51 4.4 Phƣơng pháp FSAN 52 4.4 Các phƣơng pháp tổng hợp xuyên nhiễu mới 53 4.1 Phƣơng pháp giới hạn Minkowski (phƣơng pháp FSAN tổng quát)53 4.2 Phƣơng pháp sử dụng bất đẳng thức holder 55 4.3 Các phƣơng pháp tổng hợp xuyên nhiễu mới và thuộc tính P3 57 4.5 Một cách tiếp cận mới làm sáng tỏ phƣơng pháp FSAN 60 4.1 Cở sở toán học 62 4.2 Phân tích kết quả chính 63 4.3 Các kết quả phụ (các hệ quả) 65 4.4 Ví dụ 67 2 Lớp K9D1 - Đại Học Công Nghệ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Trung Tuyến CHƢƠNG 5 69 GIỚI THIỆU CÔNG CỤ MÔ PHỎNG FSAN XDSL CỦA FTW.1 Mô tả chƣơng trình 70 5.2 Giới thiệu một vài ví dụ sử dụng công cụ mô phỏng xDSLsimu3.3 Giới thiệu khả năng áp dụng vào mạng thực tế của Bƣu Điện Hà Nội.89 Các từ viết tắt được sử dụng trong luận văn 101 Tài liệu tham khảo 105 3 Lớp K9D1 - Đại Học Công Nghệ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Trung Tuyến CHƢƠNG I CƠ SỞ VỀ DSL Đầu thập kỷ 60 công nghệ số lần đầu tiên đƣợc sử dụng vào các đƣờng trung kế nối các trung tâm để giải quyết vấn đề nhiễu đƣờng dài do sự tích luỹ nhiễu trên đƣờng truyền dẫn tƣơng tự. Sở dĩ có sự thay đổi này là do các bộ lặp analog khuếch đại cả nhiễu và tín hiệu, nếu sử dụng các bộ lặp hiện đại nhất thì cũng có nhiễu phát sinh. Truyền dẫn số loại bỏ đƣợc sự tích luỹ nhiễu bằng cách tái tạo lại chính xác tín hiệu số ở mỗi bộ lặp.
Việc áp dụng công nghệ số vào truyền dẫn cho phép đảm bảo chất lƣợng truyền dẫn hoàn hảo ở bất kể khoảng cách nào. Các tổng đài điện thoại trung tâm đƣợc nối với nhau qua các đƣờng trung kế, mỗi đƣờng mang một số kênh thoại. Cho tới năm 1970, hầu hết trung kế analog đƣợc thay thế bởi trung kế số E1/T1. Kết quả là các tổng đài Tandem hoặc toll khi này đƣợc nối với nhau bởi các đƣờng trung kế số.
Các nhà thiết kế hệ thống lại nhận ra rằng, sẽ không hiệu quả nếu tổng đài trung tâm thực hiện chuyển mạch từ trung kế số sang analog để chuyển mạch qua ma trận chuyển mạch analog truyền thống, sau đó lại chuyển ngƣợc lại sang số để truyền sang trung kế khác. Và đây là tiền đề cho sự xuất hiện hàng loạt các tổng đài số trung tâm! Cho tới cuối những năm 70, toàn bộ mạng trung kế đã đƣợc số hoá. Khi đó ngƣời ta đã dự đoán lƣu lƣợng dữ liệu số sẽ lớn hơn lƣu lƣợng thoại, và nó đã thực sự xảy ra vào giữa thập kỷ 90 (thế kỷ trƣớc). Toàn bộ công nghiệp điện tử chuyển sang số, các tổng đài nội hạt đƣợc điều khiển bởi các máy tính số, báo hiệu trung kế cũng đƣợc chuyển sang số (SS7).
Làn sóng số hoá đã lấn tới các tổng đài nội hạt với sự xuất hiện các tổng đài số nhƣ Nortel DMS100, AT&T 5ESS, Siemens EWSD và AXE của Ericsson. Các tổng đài số này dừng lại ở đầu cuối analog, ở đây tín hiệu tƣơng tự đƣợc biến đổi sang số 64kbit/s và ngƣợc lại qua các bộ mã hoá và giải mã ở khối chuyển mạch đƣờng dây. Vào năm 1985, ISDN đã mở rộng phạm vi số hoá này đến khu vực khách hàng. Lần đầu tiên, dịch vụ số từ đầu cuối đến đầu cuối đã xuất hiện ở phạm vi rộng.
ISDN cung cấp cho khách hàng cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Tiếp đến, ISDN băng rộng (B-ISDN) với chuyển mạch không đồng bộ ATM cũng đƣợc triển khai khi thông tin quang bắt đầu phát triển. Tuy nhiên B-ISDN cũng có những hạn chế riêng của nó. Và chính HDSL, ADSL đã mở ra cho thế giới dịch vụ truyền số liệu băng rộng chuyển mạch đƣợc một thị trƣờng rộng lớn.
Vào những năm 70 của thế kỷ trƣớc, thế giới viễn thông bao gồm thoại và ký tự. Trong thế giới đó thoại là phổ biến và ít cần đến DSL. Sau đó là sự xuất hiện của máy tính cá nhân (PC), các ứng dụng đa phƣơng tiện (âm thanh, hình ảnh, Video) và cuối cùng là Internet. Vào đầu thập kỷ 80, số lƣợng máy tính đã vƣợt quá số dân thế giới và vào giữa thập kỷ 90 thì các ứng dụng số trên 4 Lớp K9D1 - Đại Học Công Nghệ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Trung Tuyến mạng công cộng đã vƣợt quá thoại.
Mặc dù truy nhập Internet giờ đây là ứng dụng lớn nhất của các DSL, nhƣng việc triển khai các DSL bắt đầu từ lâu trƣớc khi Internet trở nên phổ biến. Việc phát minh ra các bộ vi xử lý có năng lực lớn, giá rẻ, sử dụng các công nghệ DSP mới đã cho phép áp dụng các thuật toán mà trƣớc đây chỉ dùng cho các ứng dụng đặc biệt nhƣ vũ trụ, quốc phòng. Các bộ DSP cho phép mã hoá và giải mã các tín hiệu hình ảnh chuyển động mầu sử dụng các thuật toán nén (MPEG1, MPEG2, JPEG và H. Hội nghị truyền hình chất lƣợng cao đƣợc triển khai ở tốc độ 384 kbit/s, video giải trí ở tốc độ 1,5 Mbit/s.
Sự lỗi thời của đôi dây xoắn điện thoại đã đƣợc phỏng đoán nhiều lần. Ngay từ những năm 80 nhiều chuyên gia trong ngành truyền thông đã tin rằng phần lớn đƣờng dây điện thoại bằng đồng sẽ sớm đƣợc thay thế bởi đƣờng cáp quang nối trực tiếp đến mỗi nhà thuê bao trong vài năm sau đó. Điều này cũng là dễ hiểu bởi truyền tải bằng cáp quang sẽ nhanh chóng và có giá thành rẻ. Tuy nhiên thực tế là mô hình cáp quang tới nhà thuê bao vẫn còn quá đắt mà các nhà cung cấp dịch vụ không muốn nói không với khách hàng.
Các công ty điện thoại tập trung triển khai cáp quang tại những nơi đƣợc xem là kinh tế nhƣ các khu vực thƣơng mại, đến các bộ tập trung xa (DLC) phục vụ vài trăm thuê bao. Nhƣ vậy có thể nói "DSL là công nghệ quá độ, nhƣng quá độ trong 40 năm nữa". Cáp quang, vô tuyến, cáp đồng trục đã là phƣơng tiện để truyền tải nhiều ứng dụng. Không có một công nghệ truy nhập chung cho tất cả các vùng cũng nhƣ tất cả các ứng dụng.
Tuy nhiên giờ đây, công nghệ DSL đã cho phép đƣờng dây điện thoại truyền tải các ứng dụng đa phƣơng tiện mà trƣớc đây cho rằng chỉ có cáp quang mới thực hiện đƣợc, đƣờng dây điện thoại là một phƣơng tiện kinh tế nhất để truyền tải nhiều loại hình dịch vụ viễn thông tới hàng triệu khách hàng. Điểm yếu cơ bản của DSL là không di động và hiệu quả quảng bá thấp. Với cơ sở hạ tầng sẵn có, ví dụ nhƣ điện thoại, sử dụng công nghệ thích hợp xét về mặt kinh tế là tốt hơn rất nhiều so với triển khai một cơ sở hạ tầng mới. Công nghệ đƣờng dây thuê bao số (xDSL) thực hiện truyền thông tin số qua đƣờng dây điện thoại.
Đƣờng dây điện thoại, kể từ phát minh của Alexander Graham Bell vào năm 1875 giờ đây có thể truyền tín hiệu ở tốc độ hàng Mbit/s. Kỹ thuật DSL đã tạo ra một bƣớc ngoặt mới cho việc sử dụng đƣờng dây điện thoại. Đƣờng dây điện thoại trƣớc đây chỉ dùng để truyền 1 kênh điện thoại băng tần 3,4 kHz, giờ đây có thể truyền gần 100 kênh thoại số nén hoặc 1 kênh tín hiệu video với chất lƣợng tƣơng đƣơng truyền hình quảng bá. Kỹ thuật truyền dẫn số tốc độ cao qua đôi dây điện thoại yêu cầu phải có các bộ xử lý số tiên tiến để khắc phục sự suy giảm tín hiệu, xuyên nhiễu từ các đôi dây khác trong cùng 1 cáp, sự phản xạ tín hiệu, nhiễu tần số vô tuyến và các nhiễu xung.
5 Lớp K9D1 - Đại Học Công Nghệ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Trung Tuyến Nhƣ ta đã biết, cƣờng độ tín hiệu điện bị suy giảm theo khoảng cách do điện trở của dây dẫn, khi hoạt động ở tần số càng cao thì sự suy giảm này càng lớn. Năng lƣợng tín hiệu tiêu hao trên đƣờng dây tăng lên khi tốc độ và khoảng cách tăng lên. Phạm vi của mạch vòng DSL bị hạn chế do tín hiệu quá yếu để có thể nhận biết đƣợc một cách chính xác. Các nhà thiết kế hệ thống sẽ phải sử dụng các kỹ thuật điều chế phức tạp, sử dụng các mức tín hiệu truyền cũng nhƣ phạm vi tần số hợp lý để kéo dài tối đa khoảng cách truyền dẫn.
Đối với mỗi một phƣơng pháp truyền dẫn cụ thể, tốc độ truyền dẫn tối đa giảm khi độ dài tăng lên. Do đó có thể đạt đƣợc tốc độ truyền dẫn cao ở những mạch vòng ngắn và tốc độ thấp tƣơng đối ở các mạch vòng dài hơn.1 Các modem băng thoại và DSL [1], [2] Các modem băng thoại lần đầu tiên đƣợc đƣa ra vào cuối thập kỷ 50 để truyền dữ liệu qua mạng điện thoại công cộng (PSTN).