Công nghệ đường dây thuê bao số xDSL - Chương 2 pptx

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 thoại có khả năng truyền dữ
liệu với tốc độ hàng triệu bit/giây. Điều này được thực hiện thông qua các kỹ thuật truyền dẫn
số phức tạp có thể bù trừ các yếu tố ảnh hưởng chung tới đường truyền trên các đường dây điện
thoại. Các kỹ thuật truyền dẫn số liên quan tới các thuật toán phức tạp mà gần đây đã trở thành
hiện thực nhờ vào sức mạnh vượt trội của các bộ xử lý tín hiệu số trên các mạch tích hợp cỡ lớn
VLSI. Người ta nói rằng DSL đã biến Đồng thành Vàng.
Công nghệ DSL đã tăng cường khả năng tận dụng các đường điện thoại. Các đường điện
thoại mà trước đây được lắp đặt với mục đích là mang duy nhất một tín hiệu thoại có độ rộng
băng tần là 3,4 kHz ngày nay có thể truyền khoảng 100 tín hiệu thoại được nén dưới dạng số
hoặc 1 tín hiệu video với chất lượng tương đương với truyền hình quảng bá. Truyền dẫn số tốc
độ cao qua các đường điện thoại đòi hỏi khả năng xử lý tín hiệu lớn nhằm khắc phục những tác
động xấu tới đường truyền như suy hao tín hiệu, nhiễu xuyên âm từ các tín hiệu trên các đôi dây
khác trong cùng một cáp, phản xạ tín hiệu, nhiễu tần số vô tuyến và nhiễu xung.
Cơ sở hạ tầng đôi dây xoắn kết nối tới gần như mọi nhà và mọi công sở trên thế giới nhưng
DSL có các giới hạn của nó. Khoảng 15% đường dây điện thoại trên thế giới sẽ cần phải được
nâng cấp nhằm cho phép các hoạt động DSL tốc độ cao. Các biện pháp thích hợp cho các mạch
vòng cự ly lớn bao gồm đặt các bộ lặp giữa chặng (trung gian), lắp đặt các bộ ghép kênh có giao
tiếp sợi quang đầu xa và loại bỏ các cuộn tải.
Trong cuốn sách này chúng ta sử dụng thuật ngữ DSL để nói tới các loại công nghệ đường
dây thuê bao số, bao gồm ADSL, HDSL, ISDN tốc độ cơ sở, VDSL và IDSL. Thuật ngữ xDSL
cũng đã được sử dụng trong ngành công nghiệp viễn thông để nói tới các loại DSL.
2.1 Các hình thức thay thế DSL: Sợi quang, kết nối không
dây và cáp đồng trục
Đã nhiều lần các chuyên gia trong ngành công nghiệp điện thoại đã đề cập tới sự lỗi thời của
các đường dây điện thoại sử dụng các đôi dây xoắn. Vào cuối những năm 80 của thế kỷ thứ 20
7
8 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ CỦA DSL
họ tin rằng chỉ vài năm nữa thì hầu như toàn bộ các máy điện thoại của thế giới sẽ được kết nối

trực tiếp bằng các sợi quang. Chúng ta cũng nhận thấy ngày nay các tuyến sợi quang đang được
sử dụng rất phổ biến trong các khu thương mại chính. Tuy nhiên, điều kiện kinh tế kết hợp với
những thách thức của việc xây dựng cáp quang cho toàn bộ hệ thống điện thoại của thế giới đòi
hỏi phải mất vài chục năm. Đầu những năm 1990 đã hứa hẹn cho ra đời truy cập thuê bao vô
tuyến. Tuy nhiên, do sự hạn hẹp về băng tần cộng với những thách thức về vị trí đặt các trạm hub
(trên mặt đất hay trên quĩ đạo trái đất) làm hạn chế truyền tải không dây tới một nhóm nhỏ các
ứng dụng đòi hỏi sự di động và những ứng dụng cần phải quảng bá cùng một thông tin tới một
số lượng lớn các vùng khác nhau. Cáp đồng trục có thể truyền tải các dịch vụ dữ liệu interactive
và dịch vụ điện thoại bên cạnh dịch vụ truyền hình quảng bá truyền thống. Tuy nhiên, các dịch
vụ dữ liệu interative và thoại được phục vụ tốt nhất bởi các tuyến cáp hai chiều.
Truyền tải sợi quang, không dây và cáp đồng trục đã chứng tỏ rất có giá trị trong nhiều ứng
dụng. Không có công nghệ truy cập nào có thể phục vụ tốt nhất ở tất cả mọi nơi và trong tất
cả mọi ứng dụng. Tuy nhiên, giờ đây khi mà công nghệ DSL đã cho phép các đường điện thoại
truyền các ứng dụng đa phương tiện mà đã từng bị cho là thuộc phạm vi độc quyền của sợi
quang, các đường điện thoại là những phương tiện kinh tế nhất để truyền một phạm vi rộng các
dịch vụ thông tin tới hàng triệu khách hàng. Sự yếu kém chủ yếu trong ứng dụng của DSL là
không có khả năng di động và hiệu quả quảng bá thấp.
Một cơ sở hạ tầng sẵn có, chẳng hạn các đường điện thoại, với sự cho phép bởi những công
nghệ phù hợp sẽ kinh tế hơn là triển khai một cơ sở hạ tầng mới. Ngay cả radio cũng đòi hỏi
phải có cơ sở hạ tầng mới: Vị trí đặt bộ thu phát và các mạng kết nối tới các vị trí này. Một công
nghệ mới có thể được khẳng định chỉ ở những nơi cơ sở hạ tầng hiện có không đủ khả năng hỗ
trợ những ứng dụng thiết yếu (chẳng hạn như thông tin di động) hoặc những nơi có môi trường
pháp lý ổn định. Bên cạnh những tốn kém cho việc xây dựng cơ sở hạ tầng mới thì việc xây
dựng này cũng mất nhiều thời gian để xin phép xây dựng, trải cáp, xin giấy phép lắp đặt tháp vô
tuyến hay phóng vệ tinh vv
Các đường điện thoại có thể sẽ bị loại bỏ nhưng có lẽ thời điểm đó còn rất xa.
2.2 Qui mô trên thế giới
Gần như mọi công sở và khu dân cư trong các khu công nghiệp trên thế giới đã được kết nối vào
mạng điện thoại toàn cầu. Công nghiệp điện thoại đã chi xấp xỉ một nghìn tỉ đô la qua hàng thế
kỷ qua cho việc xây dựng các tuyến đôi dây xoắn dùng cho đường dây thuê bao. Gần 700 triệu

đường điện thoại được lắp đặt tính tới năm 1996. Các công ty điện thoại tiếp tục chi hàng triệu
đô la mỗi năm cho lắp đặt thêm nhiều đường điện thoại cáp đồng hơn nữa. Hơn 900 triệu đường
dây thuê bao được ước tính tới thời điểm trước năm 2001. Đại đa số các đường điện thoại này sẽ
hỗ trợ cho việc truyền tải khoảng một triệu bit/giây (Mbit/s) khi các bộ thu phát DSL tốc độ cao
được nối giữa khách hàng và công ty điện thoại sử dụng đôi dây xoắn. Trong hầu hết các trường
hợp, không có sự sửa đổi nào là cần thiết đối với các thiết bị bên ngoài công ty. Nhiều đường
điện thoại sẽ hỗ trợ các tốc độ dữ liệu trên 1 Mb/s.
2.3. MODEM BĂNG TẦN THOẠI VÀ DSL 9
2.3 Modem băng tần thoại và DSL
Các modem băng tần thoại được trình làng vào cuối những năm 1950 với mục đích gửi dữ liệu
qua mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN) (xem Hình ). Từ modem xuất phát từ
modulator-demodulator (xem Chương để biết thêm chi tiết về điều chế và giải điều chế). Dữ
liệu được truyền qua mạng PSTN phải được điều chế bởi vì PSTN không truyền các tần số dưới
mức xấp xỉ 200 Hz. Dữ liệu chưa điều chế đòi hỏi truyền các tần số sát tới 0 Hz. Về chức năng,
modem chuyển đổi các đặc tính tần số của dữ liệu sang dạng thức giống các tín hiệu thoại mà
PSTN đã được thiết kế để truyền đi. PSTN truyền các tín hiệu trong dải tần số từ 200 Hz tới
3400 Hz. Vì vậy dữ liệu đã điều chế có mặt ở dạng âm thoại bình thường đối với PSTN. Các
máy Fax gồm có một modem băng tần thoại để truyền thông tin ở dạng số đại diện cho một
trang.
Một trong những modem đầu tiên, AT&T Bell 103, được sử dụng để truyền điện báo cận
đồng bộ hoàn toàn song công với tốc độ 300 bit/s sử dụng FSK (khóa dịch tần số). Các modem
CCITT (bây giờ là ITU) V.21 cũng tương tự nhưng không tương thích với modem Bell 103. Chỉ
vài năm sau modem Bell 202 đã tăng tốc độ bit lên 1200 bit/s sử dụng truyền dẫn FSK bán song
công. Vào cuối năm 1973 Vadic, Inc đã trình làng VA3400, loại modem đầu tiên thực sự hoàn
toàn song công tốc độ 1200 bit/s sử dụng PSK (khóa dịch pha). Vài năm sau đó Bell 212 và
tiếp theo là CCITT V.22 cũng cho ra modem tốc độ truyền 1200 bit/s hoàn toàn song công sử
dụng PSK. Vào năm 1981, V.22bis đã đạt đến 2400 bit/s hoàn toàn song công. V.32 giới thiệu
mã hóa dạng mắt lưới (trellis) và tiến một bước lớn trong việc truyền dẫn thông tin có khử tiếng
vọng ở cả hai hướng sử dụng cùng một băng tần. Khử tiếng vọng cho phép các cặp modem sử
dụng toàn bộ băng tần sẵn có cho cả luồng lên và luồng xuống. Mã hóa dạng mắt lưới làm cho

việc sửa lỗi trong modem là hoàn toàn có thể thực hiện được dẫn tới khả năng tách thông tin
một cách tin cậy đối với một tỷ số S/N đã cho. Các modem có trước V.32 bố trí truyền hướng
lên trong băng tần khác với băng tần của hướng xuống (FDM). V.32 đạt được truyền hoàn toàn
song công ở tốc độ 9600 bit/s. Tiếp đó là V.34 trình làng, sử dụng tối ưu hóa băng tần, dạng
chòm sao, và tiền mã hóa theo kênh cho phép truyền hoàn toàn song công với tốc độ 28,8 kb/s.
Vào năm 1995, các modem 33,6 kb/s ra mắt thị trường. Các modem V.34 sử dụng tới băng tần
3,6 kHz. Điều này về mặt kỹ thuật lớn hơn một chút băng tần thoại truyền thống 3,4 kHz. Tuy
nhiên, modem V.34 có thể hoạt động trên các đường dây với băng tần nhỏ hơn bằng cách giảm
tốc độ bit truyền đi. Với việc gửi 33,6 kb/s trong băng tần thoại 3,6 kHz, các modem V.34 gửi
gần 10 bit/Hz, một kỳ công đặc biệt tiến sát tới giới hạn lý thuyết cho truyền dẫn dữ liệu băng
tần thoại. Lịch sử dạy cho chúng ta biết hoài nghi về "giới hạn lý thuyết" mà đôi khi bị phá vỡ
bởi những con người sáng tạo phá vỡ những qui luật bằng việc sáng tạo ra một mô hình mới.
Vào cuối năm 1996, các modem PCM 56 kbit/s đã xuất hiện, chúng đã được tiêu chuẩn hóa bởi
khuyến nghị V.90 ITU vào năm 1998. Các modem PCM (điều chế mã xung) là không đối xứng
do chúng hỗ trợ luồng xuống (hướng tới khách hàng) lên tới 56 kbit/s và tối đa là 33,6 kbit/s ở
luồng lên. Thực tế, các modem PCM hiếm khi đạt được tốc độ truyền trên 50 kbit/s do những
hạn chế về công suất phát, chuyển đổi trung gian, và những yếu tố gây suy hao chẳng hạn như
các cuộn cảm. Miễn là có một đường số trực tiếp (không có chuyển đổi tương tự) từ nguồn số
tới modem PCM kết nối vào đầu cuối phía mạng của đường dây thuê bao thì tốc độ truyền có
thể vượt 33,6 kbit/s bằng cách bố trí trực tiếp tín hiệu số vào ký tự được phát đi mà không có
những ảnh hưởng của nhiễu lượng tử.
Kiến trúc mạng modem PCM bỏ xa năng lực của các thế hệ modem băng tần thoại trước
10 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ CỦA DSL
đây. Modem PCM tại đầu cuối mạng phải có kết nối số trực tiếp tới bộ chuyển đổi tương tự-số
(CODEC) nối vào đường điện thoại của người sử dụng modem PCM. Modem PCM đi qua PSTN
như là một cuộc gọi quay số. Modem PCM giống DSL ở chỗ một kết nối số trực tiếp từ mạng
tới giao tiếp đường dây thuê bao được yêu cầu nhưng khác với mô hình DSL (chỉ ra trên Hình
) do cuộc gọi modem PCM được truyền qua tổng đài như một cuộc gọi tương tự. Về mặt kiến
trúc các modem PCM nằm giữa DSL và các modem băng thoại truyền thống. Các modem PCM
có thể tận dụng tới độ rộng băng 4 kHz.

Hạn chế cơ bản của các modem băng tần thoại là các bộ mã hóa/giải mã (CODEC) nằm tại
tổng đài điện thoại nội hạt hay đầu cuối mạch vòng số DLC. CODEC chuyển đổi các tín hiệu
tương tự trên đường điện thoại sang dạng số 64 kbit/s sử dụng điều chế xung mã. Một modem
băng tần thoại mà tín hiệu của nó được mang trong một cuộc gọi âm thoại PSTN không thể vượt
quá tốc độ bit 64 kbit/s.
Với khuyến nghị ITU V.70 và V.61, các modem băng tần thoại có thể hỗ trợ số liệu và âm
thoại mã hóa đồng thời thông qua một cu ộc gọi PSTN. V.70 (sử dụng điều chế V.34 và mã hóa
âm thoại phụ lục A G.729) có thể truyền đồng thời tiếng nói được mã hóa 8kb/s và dữ liệu xấp
xỉ 20 kb/s sử dụng duy nhất một cuộc gọi PSTN. D o Phụ lục A G.729 cung cấp khả năng phát
hiện sự im lặng nên một tốc độ dữ liệu cao hơn có thể đạt được trong những khoảng thời gian
im lặng.
Các kỹ thuật nén dữ liệu như được chỉ ra trong Khuyến nghị ITU V.42 có thể đạt được một
tốc độ dữ liệu hiệu quả hơn hai lần tốc độ modem đã liệt kê ở trên. Tuy nhiên, dữ liệu có tính
ngẫu nhiên cao (chẳng hạn như một số file nhị phân và video đã được số hóa) làm giảm tác dụng
của nén dữ liệu. Nén dữ liệu cũng có thể được áp dụng cho DSL. Ví dụ, ISDN tốc độ cơ bản sử
dụng hai kênh B có thể tạo ra sự thông suốt không nén 128 kb/s và thông suốt hiệu quả trên 300
kb/s bằng cách nén các loại dữ liệu dư thừa. Khi nén dữ liệu được sử dụng nó thường được thực
hiện ở dạng thông tin số trước bộ thu phát DSL. ảnh hưởng của lỗi bit truyền dẫn có thể bị tăng
lên bởi việc nén dữ liệu.
Ưu điểm nổi bật của các modem là chúng có thể được sử dụng ở bất cứ nơi đâu. Một modem
có thể được nối tới bất kỳ đường điện thoại nào và ngay lập tức gọi tới bất kỳ trong số hàng triệu
đường điện thoại khác có gắn sẵn modem. Các modem rẻ tiền hơn thiết bị DSL và dễ dàng lắp
đặt hơn. Tuy nhiên, tốc độ dữ liệu được yêu cầu bởi các ứng dụng giờ đây đã vượt quá tốc độ có
thể của các modem băng tần thoại. Các hạn chế khác của modem là các cuộc gọi bị nghẽn do
các tổng đài nội hạt và các giá modem (được thiết kế cho những cuộc gọi thời gian ngắn) bị quá
tải, không có khả năng kết nối tới nhiều điểm khác nhau một cách đồng thời và tỷ lệ lỗi cao.
Các hạn chế này của modem được giải quyết bởi DSL.
Sự khác biệt cơ bản giữa các modem băng tần thoại và DSL là các modem băng tần thoại
hoạt động thông qua một kết nối PSTN điểm - điểm, trong khi đó DSL hoạt động qua một mạch
vòng nội hạt. Hình và minh họa sự khác biệt này.

Như đã chỉ ra trên Hình, tuyến truyền dẫn modem băng tần thoại có thể gồm mạch vòng nội
hạt cho người sử dụng A, một Trung tâm Chuyển mạch, các tuyến trung kế dài hàng ngàn dặm
trong một số trường hợp, một tổng đài khác hoạt động như một khách hàng khác và cuối cùng
là một vòng nội hạt đóng vai trò người sử dụng B. Trái lại, tuyến truyền dẫn DSL gồm duy nhất
một mạch vòng nội hạt từ phía người sử dụng tới sát tổng đài CO.
Một sự khác biệt chính nữa giữa các modem băng tần thoại và DSL là DSL duy trì thông
2.4. CÁC PHƯƠNG THỨC TRUYỀN DẪN 11
tin trong miền số từ một đầu cuối người sử dụng này tới đầu cuối người sử dụng khác. Trái lại,
modem băng tần thoại gửi thông tin qua mạng PSTN dưới dạng tương tự đại diện cho thông tin
số của người sử dụng. Với DSL, tín hiệu được tái tạo dưới dạng số tại mỗi bước đi trong mạng
công cộng do đó những tác động có hại không tích lũy ở mỗi bước. Mặc dầu thông tin được
truyền qua một mạng gồm nhiều phần tử, truyền dẫn DSL chỉ cần gửi tới phần mạch vòng nội
hạt.
Các tuyến trung kế kết nối giữa các tổng đài với nhau trực tiếp hoặc thông qua những tổng
đài trung gian. Các đường trung kế thường là các hệ thống truyền dẫn sợi quang tốc độ cao mang
thông tin từ nhiều khách hàng.
Đối với những khách hàng được phục vụ qua mạch vòng thuê bao số (DLC) hay các hệ
thống đầu cuối xa, DSL mở rộng từ phía khách hàng tới phía DLC. DLC và DLC thế hệ tiếp
theo (NGDLC) được sử dụng để phục vụ các khách hàng quá xa để có thể được phục vụ một
cách kinh tế thông qua một mạch vòng cáp đồng trực tiếp từ CO. Đầu cuối DLC ở xa có thể
được lặt trong một cabin ngoài trời, trong một hầm cáp hoặc đôi khi trong phòng thiết bị của một
trung tâm thương mại. Các hệ thống DLC ghép 20 tới 2000 khách hàng vào một đường trung kế
tới CO. Đường trung kế DLC điển hình là một sợi quang nhưng đôi khi các đường HDSL hay
T1 được sử dụng cho các DLC nhỏ hơn. Phần thảo luận kỹ hơn về DLC và NGDLC.
Một DSL bao gồm một đường cáp đồng trực tiếp từ phía người sử dụng tới điểm thiết bị
mạng tích cực gần nhất. Một ngoại lệ đối với luật này là bộ lặp giữa chặng được sử dụng để mở
rộng tầm với của DSL bằng cách đặt một bộ thu phát ở khoảng giữa của mạch vòng nội hạt. Bộ
lặp DSL được cấp nguồn DC cấp từ CO qua cùng đôi dây đồng dùng để truyền dữ liệu. Các bộ
lặp DSL trung gian điển hình được đặt trong các hộp thiết bị chống thấm có thể chứa từ 4 đến
20 bộ lặp. Các hộp thiết bị có thể được bố trí trong hầm cáp, gắn trên một cột, hoặc treo trên

đường dây cáp treo. Giá thành thiết bị điện của bộ lặp nhỏ hơn giá thành của hộp thiết bị trong
môi trường khắc nghiệt và nhân công cho việc nối ghép hộp này vào cáp.
Modem băng tần thoại được thiết kế để hoạt động khắc phục những giới hạn của các mạch
vòng cục bộ ở hai đầu của mạng cộng và giới hạn của các tổng đài kết hợp. Tổng đài thường
chứa các bộ PCM CODEC, các bộ này thực hiện chuyển đổi các tín hiệu tương tự trên mạch
vòng nội hạt thành một tín hiệu số tốc độ 64 kb/s để truyền qua các đường trung kế. Tuyến
truyền dẫn được chỉ định cung cấp một băng tần từ 200 đến 3400 Hz. DSL được thiết kế để hoạt
động qua những giới hạn đặt ra bởi duy nhất một mạch vòng thuê bao. Các mạch vòng thuê bao
điển hình có độ rộng băng tần hàng trăm kHz. Do đó, năng lực tiềm tàng của DSL có thể vượt
qua các modem với một hệ số 100 hoặc cao hơn. Tuy nhiên, các modem vẫn có một lợi thế quan
trọng ở chỗ chúng có thể hoạt động qua bất kỳ kết nối điện thoại nào tới bất kỳ nơi nào trên thế
giới. Hơn nữa, DSL hàm ơn các modem băng tần thoại rất nhiều bởi vì nhiều kỹ thuật truyền
dẫn được sử dụng bởi DSL bắt nguồn từ các modem băng tần thoại.
2.4 Các phương thức truyền dẫn
Có nhiều phương thức truyền dẫn: việc sử dụng chúng phụ thuộc vào các yêu cầu ứng dụng và
đặc trưng của kênh truyền.
12 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ CỦA DSL
2.4.1 Hướng truyền
Truyền dẫn đơn công là một hướng cố định từ nguồn tới đích. Các ví dụ về truyền đơn công
bao gồm quảng bá phát thanh truyền hình và các mạch báo động. Hầu như tất cả mọi ứng dụng
DSL đòi hỏi truyền hai hướng. Vì vậy, truyền đơn công thường không được sử dụng cho DSL.
Tuy nhiên ta có thể mô tả tín hiệu T1 như một ví dụ của truyền song công. Các đường T1 gồm
hai đường đơn công ở hai hướng khác nhau.
Truyền bán song công phát một cách có chu kỳ từ Trạm A tới Trạm B và theo hướng ngược
lại ở những thời điểm khác. Vì vậy, tại bất kỳ thời điểm nào thông tin được gửi đi theo một
hướng (đơn công). Truyền hai hướng đạt được nhờ các bộ thu phát ở hai đầu của đường truyền
hiểu khi nào cần thay đổi vai trò của máy phát và máy thu. Trong những ứng dụng truyền bán
song công trước đây, toàn bộ một bản tin được gửi đi trước khi đường dây được quay vòng. Một
số hệ thống DSL sử dụng sự biến thái của bán song công được gọi là ghép kênh nén thời gian
(TCM), và được biết tới ở dạng "bóng bàn" được thảo luận xa hơn trong Chương 5. TCM làm

giảm chu kỳ quay vòng tới một khoảng thời gian vài giây. Do đó, TCM gửi các khối vài nghìn
bit có độ dài cố định theo hướng này hay hướng kia. Các ví dụ về truyền dẫn bán song công
truyền thống gồm truyền điện báo và bộ đàm hai hướng sử dụng cùng một tần số.
Truyền hoàn toàn song công gửi thông tin liên tục theo cả hai hướng trên cùng một đôi dây.
Các ví dụ bao gồm các điện thoại truyền thống, các modem băng tần thoại, ISDN tốc độ cơ bản
và HDSL. Truyền hai hướng đồng thời được thực hiện bởi mỗi bộ thu phát tách tín hiệu phát
nội bộ khỏi tín hiệu nhận được của nó. Một phương pháp khử tiếng vọng sử dụng bộ hybrid
(ECH) thường được sử dụng để cho phép cả hai hướng sử dụng cùng một băng tần. Ưu điểm của
phương pháp này là truyền dẫn ở cả hai hướng có thể nằm ở băng tần thấp nhất có thể nơi mà
suy hao tín hiệu và can nhiễu tần số vô tuyến được giảm thiểu.
Một phiên bản không đối xứng của truyền hoàn toàn song công được sử dụng bởi đường dây
thuê bao số không đối xứng ADSL. Thông tin được gửi đi đồng thời theo cả hai hướng nhưng
tốc độ dữ liệu luồng xuống (tới khách hàng) lớn hơn nhiều tốc độ luồng lên (hướng về mạng).
Điều này cho phép tốc độ dữ liệu luồng xuống cao trên các đường dây dài hơn nhiều bằng cách
giảm xuyên âm giữa các đường ADSL.
2.4. CÁC PHƯƠNG THỨC TRUYỀN DẪN 13
2.4.2 Định thời
Truyền dẫn đồng bộ gửi các bit với một tốc độ liên tục. Các bộ thu DSL thường đạt được tín
hiệu định thời của chúng từ chu kỳ của các chuyển tiếp bit nhận được. Truyền dẫn đồng bộ và
cận đồng bộ có thể áp dụng cho truyền dẫn đơn công, bán song công và hoàn toàn song công.
Nói chung, DSL sử dụng truyền dẫn đồng bộ chứ không dùng truyền dẫn cận đồng bộ.
Truyền dẫn cận đồng bộ gửi các đơn vị (ký tự hoặc các khối) với một tín hiệu cờ duy nhất
để đánh dấu điểm bắt đầu của một đơn vị. ATM (phương thức truyền cận đồng bộ) thường được
truyền tải bằng phương thức truyền dẫn đồng bộ ở mức bit; tuy nhiên điểm bắt đầu của mỗi tế
bào ATM có thể là tại bất kỳ bit rỗi nào. Vì vậy đối với ATM các tế bào là cận đồng bộ (không
phải là các bit).
2.4.3 Các kênh
DSL phải truyền nhiều hơn một kênh thông tin trong đó mỗi kênh dành cho một ứng dụng hay
dịch vụ khác nhau. ISDN có hai kênh B cho dữ liệu/thoại, một kênh D cho báo hiệu và một kênh
điều hành nhúng (eoc) cho điều khiển và bảo dưỡng. HDSL có một kênh rộng và một kênh eoc.

ADSL có các kênh số liệu, một kênh eoc, và một băng tách biệt dành cho dịch vụ thoại tương
tự.
Ghép kênh phân chia thời gian (TDM) là phương pháp thường được sử dụng nhất cho việc
truyền nhiều kênh thông tin. Thông tin được tổ chức thành các khung có độ dài cố định với một
số lượng bit cố định phân bổ cho mỗi kênh. Để giảm độ trễ, các bit cho mỗi kênh nhất định có
thể được chia ra thành một số khối nhỏ, các khối này được phân bổ trong mỗi khung. Một số
khung có thể được tổ chức thành các siêu khung để tạo ra các kênh tốc độ bit thấp chẳng hạn
một kênh điều hành nhúng. Ngoài việc gửi nhiều kênh thông tin theo cùng một hướng. TDM có
thể làm việc như một phương thức song công. Thông tin có thể được gửi luân phiên theo luồng
lên và luồng xuống. Kỹ thuật này được gọi là ghép kênh nén thời gian và hầu như loại trừ được
xuyên âm đầu gần (NEXT), mà xuyên âm này làm hạn chế chất lượng của các hệ thống truyền
dẫn sử dụng bộ sai động khử tiếng vọng.
14 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ CỦA DSL
Ghép kênh phân chia theo tần số (FDM) bố trí mỗi kênh trong một băng tần tách biệt. Nhờ
vậy tất cả các kênh được gửi cùng một lúc. Một ứng dụng của FDM là sử dụng một băng tần
cho thông tin luồng lên và một băng tần khác cho thông tin luồng xuống. Song công FDM cũng
hoàn toàn có thể loại trừ được NEXT. ADSL sử dụng FDM bằng cách đặt tín hiệu thoại tương
tự vào băng tần thấp nhất và dữ liệu vào băng tần cao hơn. Thiết kế FDM liên quan tới sự dung
hòa giữa độ phức tạp của bộ lọc và lượng phổ tần lãng phí cho các băng bảo vệ.
Ghép kênh phân chia không gian đơn giản là đặt mỗi kênh trên một nhóm dây tách biệt.
Việc đơn giản hóa này thích hợp để gửi các tín hiệu qua những khoảng cách rất ngắn được đo
theo đơn vị cm nhưng chi phí cho các nhóm dây và các bộ thu phát truyền thống cho mỗi nhóm
dây trở nên quá tốn kém. Để giảm thiểu giá thành tổng cộng, các DSL đặt tất cả thông tin lên
một đôi dây. HDSL sử dụng hai đôi dây (cho 1,5 Mbit/s) và lên tới ba đôi dây (cho 2 Mbit/s) để
đạt được những khoảng cách đường truyền xa hơn.
2.4.4 Các cấu hình đơn điểm và đa điểm
DSL là các hệ thống truyền dẫn điểm-nối-điểm. Một bộ thu phát được nối tới mỗi đầu của một
đôi dây. Một đầu có thể được đặt tại phía công ty điện thoại chẳng hạn như ở tổng đài CO còn
đầu kia có thể đạt tại nhà khách hàng. So sánh với các hệ thống đa điểm, truyền dẫn điểm-điểm
cớ ưu điểm đơn giản độ tin cậy cao và độ an toàn cao hơn. Cấu hình điểm-điểm cung cấp độ

rộng băng chuyên dụng cho mỗi khách hàng. Với một hệ thống chuyển mạch phù hợp tại phía
tổng đài, hiệu suất truyền thông cho mỗi khách hàng duy trì gần như không đổi khi một số lượng
nút được bổ sung.
Các hệ thống điểm nối đa điểm gồm một bộ thu phát đặt tại trạm (chính) trung tâm, trạm
này thông tín với nhiều thiết bị đầu cuối được nối trực tiếp. Các đầu cuối này không thông
tin với nhau. Các hệ thống truyền hình cáp (CATV) sử dụng truyền dẫn điểm-tới-đa điểm. Đa
điểm-tới-đa điểm cho phép các đầu cuối thông tin trực tiếp với nhau. Các mạng cục bộ 10baseT
(LAN) là những hệ thống đa điểm-tới-đa điểm. Số lượng các bộ thu phát cho một mạng gồm
N đầu cuối sẽ là N+1 cho hệ thống điểm tới đa điểm và 2N cho hệ thống điểm-nối-điểm. Nói
chung các hệ thống đa điểm thích hợp hơn cho các khoảng cách ngắn hơn, và các hệ thống
điểm-nối-điểm được ưa chuộng hơn cho những khoảng cách dài hơn. ở khoảng cách dài hơn, kết
2.5. THUẬT NGỮ DSL 15
nối nhiều đầu cuối dẫn tới suy hao tín hiệu lớn hơn và định nhịp (định thời) tín hiệu khó khăn
hơn.
Những thảo luận trên đây áp dụng cho mức vật lý. ở mức logic nơi mà luồng thông tin ở các
giao thức cao hơn được xem xét, luồng thông tin từ điểm-tới-điểm và đa điểm có thể phát sinh
qua cấu hình vật lý.
2.5 Thuật ngữ DSL
Việc giải thích các thuật ngữ sau đây sẽ hữu ích trong quá trình tìm hiểu DSL. Thuật ngữ cổ
điển nhất là kilofeet (kft), số đo độ dài truyền thống của đường điện thoại : 1 kft tương đương với
306 met. Đường kính của một dây được đo bằng milimet (mm), ngoại lệ ở Mỹ nơi mà con số
tiêu chuẩn đánh giá dây dẫn của Mỹ (AWG) đại diện cho 1/N lần của một inch (ví dụ, 24 AWG
có đường kính dây dẫn là 1/24 inch, tương đương với 0,5 mm). Công suất tín hiệu và suy hao
tín hiệu được đo theo đơn vị logarith (dB), đặt theo tên của Alexander Bell. Tăng công suất 3
dB tương đương với việc gấp đôi công suất, giảm công suất đi 3 dB tương đương với giảm một
nửa công suất, tăng công suất lên 6 dB tương đương với 4 lần công suất vv Tần số của một tín
hiệu điện được đo là kiloHertz (kHz, hàng ngàn chu kỳ trong một giây) hay megaHertz (MHz,
hàng triệu chu kỳ trong một giây). Dịch vụ điện thoại tương tự chuyển mạch mạch truyền thống
thường được gọi là dịch vụ điện thoại POTS (Plain Old Telephone Service).
Các thuật ngữ và những từ đồng nghĩa khác được giải thích trong phần từ điển viết tắt của

cuốn sách.
2.6 Quan hệ Tốc độ - Tầm với
Cường độ (chẳng hạn như công suất) của một tín hiệu điện giảm theo khoảng cách di chuyển do
điện trở của đường dây mang tín hiệu. Hơn nữa các yếu tố ảnh hưởng (chẳng hạn như tổn thất)
trở nên lớn hơn tại những tần số lớn hơn. Nói một cách đơn giản lượng công suất tín hiệu bị tiêu
thụ trên đường dây tăng lên với tốc độ và khoảng cách truyền dẫn. Tầm với của vòng DSL bị
giới hạn do tín hiệu trở nên quá yếu để có thể được nhận một cách chính xác.
Các kỹ sư truyền dẫn số tăng tối đa khoảng cách đường truyền bằng việc sử dụng các kỹ
thuật điều chế tinh vi phát tín hiệu với một tốc độ dữ liệu đã cho cùng một lượng công suất tín
hiệu phát hạn chế trong một dải tần số nhất định. Đối với một phương pháp truyền đã cho, tốc
16 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ CỦA DSL
Bảng 2.1:
Loại DSL (tốc độ) Đỉnh phát (V) Tổn hao công suất Các đỉnh thu
tín hiệu tối đa (dB) tối thiểu (V)
BRI 2B1Q (144 kb/s) 2,5 42 0,02
HDSL 2B1Q (1,5 Mb/s) 2,5 35 0,045
ADSL DMT (1,5 Mb/s) 15* 45 0,085
VDSL SDMT (26 Mb/s) 3-4 30 0,09-0,12
* Điện áp đỉnh ADSL phụ thuộc vào hoạt động của máy phát. Trong một số trường hợp, điện
áp đỉnh phát ADSL có thể vượt quá 15 V. Đối với mức phát 20 dBm thường được sử dụng thì
tín hiệu phát trung bình của ADSL là 3,1 V và điện áp tín hiệu nhận được trung bình là 0,02 V
cho mạch vòng có độ dài tối đa.
độ bit truyền tối đa có thể đạt được giảm khi độ dài đường dây tăng. Vì vậy, ta có thể đạt được
tốc độ truyền dẫn dữ liệu cao cho những mạch vòng ngắn và tốc độ tương đối thấp đối với những
mạch vòng dài. Tốc độ dữ liệu có thể đạt được cũng phụ thuộc vào các yếu tố khác bao gồm
nhiễu xuyên âm (nhiễu ghép từ tín hiệu trên các đôi dây khác trong cung một cáp).
Tín hiệu được phát đi có biên độ đỉnh 2,5 V cho các hệ thống ISDN tốc độ cơ sở (BRI) trên
một mạch vòng độ dài tối đa có thể phải đương đầu với việc suy hao tín hiệu 42 dB với một
tín hiệu đỉnh nhận được rất nhỏ cỡ 0,02 V (20 mV). Hệ thống BRI thực hiện một nhiệm vụ khó
khăn: khôi phục tín hiệu rất nhỏ, khoảng 1/125 mức tín hiệu đã được phát đi. Các giá trị tương

ứng đối với các hệ thống DSL được cho dưới đây
Hình cho thấy tốc độ đường truyền có thể đạt được gần đúng là một hàm của độ dài đường
dây. Đường cong phía dưới biểu diễn truyền dẫn đối xứng, và đường cong phía trên biểu diễn
tốc độ luồng xuống cho truyền không đối xứng với tỷ lệ không đối xứng là 10:1. Vì vậy, tốc độ
luồng lên được giả thiết là một phần mười tốc độ không đối xứng trên hình vẽ này. Xuyên âm
thông thường và độ dự trữ 6 dB được giả thiết. Hình vẽ này chỉ ra ưu điểm của truyền dẫn không
đối xứng-tốc độ truyền luồng xuống cao hơn nhiều.
2.7 Xuyên âm
Một cáp điện thoại bao gồm hàng vài ngàn đôi dây riêng biệt được bó sát vào nhau. Các tín hiệu
điện trong một đôi dây tạo ra một trường điện từ nhỏ, trường này bao quanh đôi dây và tạo ra
một tín hiệu điện sang các đôi dây bên cạnh. Việc xoắn các đôi dây làm giảm ghép điện cảm
(được gọi là xuyên âm), nhưng một số dò rỉ tín hiệu vần còn. Xuyên âm mạnh nhất tại đoạn cáp
gần các máy phát gây nhiễu. Xuyên âm có nguồn gốc từ các hệ thống truyền dẫn khác trong
cùng một cáp (và đặc biệt là cùng một nhóm trong cáp) là một yếu tố chính làm hạn chế tốc độ
bit và tầm với có thể đạt được của DSL. Việc quản lý xuyên ấm từ đôi này sang đôi khác đòi
hỏi sự thận trọng về băng tần và công suất tín hiệu của máy phát và việc loại bỏ tín hiệu ngoài
băng bởi máy thu. Điều này thường được nói tới như độ tương thích phổ và gợi cho ta sự tương
đồng trong quản lý các đài quảng bá tần số vô tuyến.
Xuyên âm đầu gần (NEXT) là yếu tố ảnh hưởng chính tới các hệ thống chia sẻ cùng một
băng tần cho truyền luồng lên và luồng xuống (chẳng hạn như truyền hybrid có khử tiếng vọng).
2.8. CÁC YẾU TỐ THÚC ĐẨY VÀ CẢN TRỞ TRIỂN KHAI DSL 17
Nhiễu NEXT được xem bởi máy thu nằm và máy phát (nguồn gây nghiễu) nằm tại cùng một
đầu của cáp.
Các hệ thống truyền dẫn có thể tránh được NEXT bằng cách sử dụng các băng tần khác nhau
cho truyền hướng lên và hướng xuống. Các hệ thống FDM tránh được NEXT khỏi các hệ thống
tương tự (cũng được gọi là tự xuyên âm đầu gần). Các hệ thống FDM vẫn phải đương đầu với
NEXT từ các loại hệ thống khác truyền trong cùng một băng tần và một hiện tượng khác được
gọi là FEXT.
Xuyên âm đầu xa (FEXT) là nhiễu được phát hiện bởi máy thu nằm ở đầu xa của cáp khỏi
máy phát gây nhiễu. FEXT ít nghiêm trọng hơn NEXT do nhiễu FEXT bị suy hao khi đi ngang

qua cả độ dài của cáp.
Một ưu điểm chính của truyền sợi quang là không có bất kỳ xuyên âm nào.
2.8 Các yếu tố thúc đẩy và cản trở triển khai DSL
Vào năm 1970, thế giới thông tin bao gồm thông tin theo xu hướng thoại và ký tự tới các máy
tính cỡ lớn. Thoại lúc đó là "chúa tể" và có rất ít nhu cầu cho DSL. Sau đó hàng triệu máy tính
cá nhân, các ứng dụng đa phương tiện (âm thanh, ảnh tĩnh và video) và cuối cùng là internet ra
đời. Vào đầu những năm 1980, số lượng máy tính (gồm các bộ vi xử lý trong ô tô, các đồ điện
18 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ CỦA DSL
gia dụng) đã vượt quá dân số loài người và vào giữa những năm 1990 số phút sử dụng cho các
ứng dụng số (kể cả fax) trong mạng công cộng đã vượt quá điện thoại. Mặc dù truy cập internet
ngày nay là một ứng dụng lớn của DSL nhưng việc triển khai DSL đã bắt đầu rất lâu trước khi
Internet trở câu nói cửa miệng. Truyền tín hiệu thoại vẫn giữ vai trò quan trọng, thậm chí đối
với DSL. Ví dụ, HDSL được sử dụng cho các tuyến trung kế thoại tới các tổng đài PBX và các
vị trí tế bào điện thoại không dây.
Sự ra đời của các bộ xử lý tín hiệu số (DSP) với khả năng xử lý cao, giá thành thấp đã cho
phép việc sử dụng các thuật toán mà đã từng chỉ dành cho các ứng dụng không gian và quốc
phòng. Sự đột phá của DSP cũng cho phép việc mã hóa/giải mã video mầu hoàn toàn chuyển
động với các tốc độ DSL sử dụng các thuật toán chuẩn (MPEG1, MPEG2, JPEG và H.261). Hội
nghị truyền hình chất lượng cao được hỗ trợ với tốc độ 384 kb/s, video giải trí có thể lên tới 1,5
Mb/s và truyền hình độ phân giải cao 20 Mb/s. Vào năm 1985, truyền video chất lượng cao qua
phần lớn các đường điện thoại được cho là điểu không tưởng; tuy nhiên ngày nay nó đã trở thành
hiện thực và rất phổ biến.
Công nghệ DSL chúng ta cho là tuyệt vời ngày nay đã gần như bị ngăn cản trong việc triển
khai bởi hai trở ngại chính: cơn sốt sợi quang và độ không chắc chắn về thể chế. Trong những
năm 1980 nhiều nhà hoạch định chính sách viễn thông hàng đầu tin tưởng rằng các đường điện
thoại đồng sẽ sớm bị thay thế bởi các đường sợi quang trực tiếp tới mọi khách hàng. Hai kiểu
tranh luận về cơn sốt sợi quang là (1) truyền tải trên cơ sở sợi quang sẽ sớm trở nên quá rẻ đến
mức việc truyền cáp đồng sẽ bị loại bỏ, và (2) Công nghệ DSL sẽ kéo dài việc sử dụng cáp đồng
và bằng cách ấy làm trễ việc triển khai sống còn về mặt chiến lược của sợi quang. Khi cuộc
tranh luận diễn ra gay cấn thì đã làm sáng tỏ một điều rằng sợi quang dẫn tới các hộ gia đình

vẫn tốn kém hơn và rằng các công ty điện thoại không thể bắt khách hàng của họ đợi vài năm
cho tới khi sợi quang có thể lắp tới nhà họ. Các công ty điện thoại tập trung triển khai sợi quang
tới những nơi mà về mặt kinh tế có thể thực hiện được như: tới các khu thương mại chính và
tới những bộ ghép kênh ở xa (mạch vòng số) phục vụ hàng trăm khách hàng. Khi được hỏi liệu
DSL có phải là một công nghệ quá độ không thì Ray Smith (CEO, Bell Atlantic) đã trả lời rằng
"ADSL là một công nghệ quá độ cho 40 năm tiếp theo".
Mối đe dọa thứ hai tới việc triển khai DSL là sự không chắc chắn về việc ai sẽ sở hữu bộ thu
phát DSL ở phía khách hàng. Các công ty điện thoại cảm thấy rằng bộ thu phát ở phía khách
hàng nên thuộc về mạng để đảm bảo chất lượng tốt, đơn giản hóa những tình huống phiền hà và
để dễ dàng năng cấp lên các công nghệ tương lai. Các nhà hoạch định chính sách lại cho rằng
bộ thu phát ở phía khách hàng được nên thuộc sở hữu bởi khách hàng cho phép khách hàng tự
do lựa chọn trong số nhiều nhà cung cấp thiết bị cạnh tranh. Sự phát triển hệ thống chậm do các
kỹ sư thiết bị không biết các đặc tính được yêu cầu, nhà cung cấp thiết bị không biết kênh bán
hàng nào cần khai thác, và các kỹ sư của công ty điện thoại không biết ai sẽ chịu trách nhiệm
cho việc lắp đặt và bảo dưỡng thiết bị.
Sự thành công của một dịch vụ (và công nghệ hỗ trợ nó) phụ thuộc rất lớn vào giá thành của
nó và mối quan hệ của nó với các phương án thay thế sẵn có. Giá cả dịch vụ về phần mình lại
phụ thuộc rất nhiều vào giá thành của thiết bị và chi phí nhân công vận hành. Chi phí vận hành
và thiết bị được giảm đi khi số khách hàng tăng lên. Dịch vụ giá thấp đạt được bằng cách thiết
lập một dịch vụ thu hút một lượng lớn khách hàng và giảm tối đa chi phí cho cơ sở hạ tầng bổ
sung thông qua việc sử dụng các phương tiện sẵn có. Đối với DSL, mạch thu phát bổ sung thực
hiện mở rộng tầm với của vòng hoặc cho phép những ứng dụng bổ sung dẫn tới có thể cho phép
2.9. CÁC ỨNG DỤNG 19
giảm được giá cả dịch vụ bằng cách mở rộng thị trường. Một đề tài tái diễn trong lĩnh vực DSL
là giá thành của năng lực bổ sung trong bộ thu phát đem lại sự tiết kiệm nhiều hơn so với chi
phí vận hành giảm, tầm với của vòng lớn hơn hay các ứng dụng bổ sung có thể.
2.9 Các ứng dụng
Bước đầu tiên trong viẹc phát triển một công nghệ hay một hệ thống là sự nhận biết về nhu cầu
của khách hàng và những liên quan tới yêu cầu chức năng. Sự đòi hỏi của người dùng cuối đối
với các sản phẩm và dịch vụ được điều khiển bởi việc tiết kiệm tài chính, tạo lợi nhuận, thực

hiện những nhiệm vụ cần thiết và tiết kiệm thời gian. Những yêu cầu này được thỏa mãn bởi các
ứng dụng: phần cứng và phần mềm thực hiện những nhiệm vụ nhất định cho người sử dụng. Một
ứng dụng là một gói phần cứng, phần mềm và trong một số trường hợp một dịch vụ mạng cung
cấp một giải pháp cho nhu cầu đặc biệt của khách hàng. Một dịch vụ thực hiện những nhiệm vụ
nhất định hay cung cấp những khả năng nhất định,
ADSL thích hợp cho việc hỗ trợ nhiều ứng dụng, với ngoại lệ đáng chú ý về truyền hình
quảng bá và một số ứng dụng kinh doanh
2.10 Sự tiến hóa của truyền dẫn số
Công nghệ số được áp dụng vào các tuyến trung kế giữa các tổng đài vào đầu những năm 1960
nhằm giải quyết vấn đề nhiễu khoảng cách lớn do sự tích lũy nhiễu cố hữu của truyền dẫn tương
tự. Mỗi bộ lặp tương tự trong một đường trung kế ở khoảng cách lớn khuếch đại cả tín hiệu và
nhiễu. Mặc dù thiết kế bộ khuếch đại tiên tiến nhất nhưng một lượng nhiễu bổ sung được tạo ra
bởi mỗi bộ lặp. Truyền dẫn số loại trừ được tích lũy nhiễu do tín hiệu số được tái tạo chính xác
tại mỗi bộ lặp. Truyền dẫn sử dụng lặp số cho phép có được đường truyền hoàn hảo bất chấp
khoảng cách.
Các tổng đài điện thoại được nối với nhau thông qua các đường trung kế, mỗi đường mang
rất nhiều mạch thoại. Trong phần lớn các trường hợp, một kiến trúc mạng phân cấp kết nối tổng
đài nội hạt với một tổng đài trung chuyển hay tổng đài đường dài liên tỉnh. Vào năm 1970, phần
lớn các đường trung kế tương tự đã được thay thế bằng các đường trung kế số T1, mỗi đường
mang 24 mạch thoại. Kết quả là các tổng đài nội hạt và liên tỉnh được bao bọc bởi những đường
trung kế số. Nhưng việc chuyển đổi từ số sang tương tự ở phía tổng đài tương tự không thể đáp
ứng được nên các hệ thống chuyển mạch đã nhanh chóng chuyển sang chuyển mạch số.
Vào năm 1985 ISDN đã mở rộng miền hoạt động số tới khách hàng. Lần đầu tiên dịch vụ
số điểm nối điểm đã có mặt với một số lượng lớn. ISDN cung cấp cho khách hàng cả dịch vụ
số chuyển mạch gói và chuyển mạch mạch. Trước đó, các đường dịch vụ dữ liệu số (DDS) hoạt
động ở tốc độ trong khoảng 9,6 tới 64 kb/s đã cung cấp tới dịch vụ dữ liệu chuyển mạch gói.
Dịch vụ DDS đã rất bị hạn chế do giá thành cao và chỉ khả dụng trong một số ít vùng được lựa
chọn. ISDN là mạng chuyển mạch mạch cơ sở, với chuyển mạch gói chỉ phù hợp cho lưu lượng
gói băng hẹp.
Chuyển mạch ISDN băng rộng (BISDN) với phương thức truyền dẫn cận đồng bộ hiệu suất

20 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ CỦA DSL
cao được hình dung làm kết nối tới tất cả các khách hàng thông qua những tuyến sợi quang trực
tiếp. HDSL và ADSL đã mở cánh cửa thế giới dịch vụ dữ liệu băng rộng cho một thị trường
rộng lớn.