ADSL – KỸ THUẬT xDSL part 6 pptx

Đặng Quốc Anh ADSL – Thực tiễn, giải pháp và triển khai

66
minh hoạ ở hình 2.27. Hướng truyền dữ liệu từ người sử dụng đến tổng đài gọi là
upstream, hướng truyền dữ liệu ngược lại, từ tổng đài đến người sử dụng gọi là
downstream.
Kênh truyền dẫn là môi trường vật lý dùng để chuyển tín hiệu mang thông tin từ
điểm này tới điểm khác. Trong mạng điện thoại nội hạt kênh truyền dẫn là các đôi dây
xoắn được chế tạo bằng cách xoắn đôi 2 dây đồng cách điện với nhau. Sau đó nhiều đôi
dây lại được xoắn chặt với nhau tạo thành sợi cáp. Từ tổng đài nội hạt hay ONU các sợi
cáp sẽ toả ra và từng đôi dây xoắn sẽ rẽ ra để cung cấp dòch vụ cho thuê bao.

2.4.2 Kỹ thuật VDSL

Nhiễu xâm nhập xuất hiện ở máy thu khi tín hiệu trong không khí trong dải tần
trùng lắp tác động lên đường dây điện thoại. Đường dây điện thoại, đặc biệt là dây treo
và dây trong nhà rất dễ bò ảnh hưởng bởi sự xâm nhập của tín hiệu vô tuyến AM vì sóng
vô tuyến AM thường có năng lượng lớn. Nhiễu AM tác động lên phổ tần VDSL khá mạnh
trong khoảng tần số từ 525 kHz đến 1,61 MHz. Nhiễu xung là những xung nhiễu có thời
gian tồn tại ngắn nhưng lại có năng lượng lớn có khả năng nhất thời nhấn chìm thông tin
trên kênh truyền. Nhiễu xung trên xoắn đôi thường là do các thiết bò điện tử và điện cơ
cũng như các đồ dùng điện trong gia đình khác. Thêm vào đó sự phóng điện của đường
dây điện lực cũng như sét cũng là nguồn gây ra nhiễu xung. Trong miền tần số suốt
khoảng thời gian tồn tại, nhiễu xung được đặc tính hoá bằng một phổ năng lượng phẳng
và dải rộng như minh hoạ ở hình 2.28. Vì sự xuất hiện của nhiễu xung là không thể biết
trước được nên nhiễu xung có thể phá huỷ nặng những hệ thống không được thiết kế tốt.
Hình 2.28 Nhiễu xung trong miền thời gian và miền tần số

Hình 2.29 Mô hình đơn giản của quá trình ứng dụng mã FEC

Để khắc phục nhiễu xung các hệ thống được thiết kế tốt sử dụng mã sửa sai FEC

(Forward Error Correcting) kết hợp với ghép xen kẽ dữ liệu như minh hoạ ở hình 2.29. Mã
sửa sai FEC thêm thành phần phụ vào luồng dữ liệu truyền đi sao cho khi có một phần
của tín hiệu bò phá huỷ vì nhiễu xung thì những phần còn lại của tín hiệu cũng chứa
đủ thông tin để có thể phục hồi lại phần thông tin bò mất. FEC được áp dụng theo từng
byte của khối dữ liệu và được đặc tính hoá bởi số byte nó có thể sửa được trong một khối
dữ liệu có độ dài cho trước. Khi số byte sai trên thực tế vượt quá số byte bộ mã có thể
sửa được thì dòng dữ liệu sau khi sửa sai vẫn còn thông tin sai. Để tối ưu hoá khả năng
sửa sai của bộ mã sửa sai máy phát sử dụng phương pháp ghép xen lẫn dữ liệu. Sau khi
áp dụng mã sửa sai FEC bộ ghép xen kẽ (interleaver) sắp xếp lại thứ tự của các byte sao
Kỹ thuật xDSL Đặng Quốc Anh

67
cho khi có tác động của nhiễu xung lên dòng dữ liệu nó sẽ phá huỷ một số byte mà lúc
giải ghép xen kẽ thì các byte sai sẽ được trải rời rạc ra. Như vậy ghép xen kẽ làm giảm
thời gian nhiễu xung phá hủy dữ liệu và tạo cơ hội cho mã sửa sai FEC phát huy tác
dụng. Tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR: Signal-to-Noise Ratio) là tỷ số năng lượng của tín
hiệu mang thông tin ở máy thu so với năng lượng của nhiễu nhận được. Về bản chất SNR
mô tả chất lượng của kênh truyền dẫn. Trong miền tần số, SNR được tính bằng cách chia
mật độ phổ năng lượng (PSD) của tín hiệu mang tin ở máy thu cho mật độ phổ năng
lượng ở máy phát. Vì suy hao và nhiễu luôn biến đổi theo tần số nên tỷ số SNR là một
hàm số theo tần số.

Hình 2.30 Đưa tín hiệu mật độ phổ công suất phẳng vào đường dây cỡ 24 dài 1 km

Hình 2.31 SNR của tín hiệu và hệ thống ở hình 2.30

Cùng với xác suất dò tín hiệu sai nhầm và dải thông của kênh truyền, SNR xác
đònh vận tốc lớn nhất mà thông tin có thể được truyền qua kênh truyền. Hình 2.30 minh
hoạ trường hợp đưa tín hiệu với mật độ phổ công suất phát phẳng –60dBm/Hz vào đường
dây cáp cân bằng cỡ dây 24 dài 1 km. Nhiễu tác động chỉ gồm nhiễu cộng trắng Gauss

(AWGN: Additive White Gaussian Noise) với mức –140dBm/Hz ở đầu thu. Hình 6.31 là
SNR nhận được. Như phân tích ở trên, nhiều loại nhiễu trên đường dây xoắn đôi như
nhiễu xung chẳng hạn là không thể lường trước được và lại biến đổi theo thời gian. Khi
đó, tỷ số SNR cũng biêán đổi theo thời gian. Để tránh được nhiễu tăng ngoài ý muốn làm
Đặng Quốc Anh ADSL – Thực tiễn, giải pháp và triển khai

68
cho tỷ số SNR suy giảm hâàu hết các hệ thống đều không hoạt động ở tốc độ tối đa mà
kênh truyền cho phép. Thay vào đó hệ thống hoạt động đều chừa dự phòng nhiễu (noise
margin). Như vậy, việc sử dụng dự phòng đã dự phòng cho hệ thống tránh sai nhầm do
nhiễu tăng lên không lường trước được. Yêu cầu cho các hệ thống VDSL được các công
ty điện thoại thiết lập qua thực tế trong các nhóm tiêu chuẩn ANSI T1E1.4 ở Hoa Kỳ và
ETSI TM6 ở châu Âu. Mặc dù T1E1.4 và TM6 là các nhóm tiêu chuẩn độc lập với các
đặc tính áp dụng cho các vùng đòa lý khác nhau nhưng những người tham gia xây dựng
tiêu chuẩn đều nhận ra được ích lợi từ việc thống nhất tiêu chuẩn ở Hoa Kỳ và châu Âu.
Vì vậy họ đã cố gắng tạo ra những yêu cầu lâu dài cho hệ thống VDSL. Chi tiết hơn về
vấn đề này có thể xem thêm ở ANSI Draft Technical Document. “Very-high-speed Digital
Subscriber Lines System Requirements.” T1E1.4 contribution 98-043R6. December
1998 và ETSI Technical Specification TS 101 270-1 v1.1.1. “Transmission and
multiplexing (TM); Access transmission systems on metallic access cables; Very high
speed Digital Subscriber Line (VDSL); Part 1; Functional require-ments.” April 1998.
Cả ANSI và ETSI đều hỗ trợ các tỷ số tốc độ dữ liệu giữa downstream và
upstream trong VDSL bất đối xứng và tốc độ dữ liệu của VDSL đối xứng. ETSI gọi
modem hỗ trợ tốc độ dữ liệu bất đối xứng là modem class I và modem hỗ trợ tốc độ dữ
liệu đối xứng là modem class II. ETSI đưa ra bảng kết hợp tốc độ payload của các
modem VDSL theo bảng 2.5 và 2.6.
Như vậy, ETSI khuyến nghò tỷ số giữa dòng dữ liệu downstream và upstream là
6:1, 3:1 và 1:1. Tuy nhiên một số thành viên của ETSI lại khuyến cáo rằng nên loại bỏ
tốc độ đối xứng 36,864 Mbps thuộc nhóm II vì nó cần tốc độ dữ liệu cao chỉ hoạt động
được với một số rất ít các đường dây điện thoại rất ngắn nhưng lại làm tăng độ phức tạp

và giá thành của modem.
ANSI cũng xác đònh tốc độ bit cho cả hai chế độ hoạt động đối xứng và bất đối
xứng. Bảng 6.2 là tốc độ dữ liệu của VDSL theo ANSI. Theo đó tỷ số tốc độ dữ liệu của
downstream và upstream là 8:1, 4:1 và 1:1.

Hình 2.32 Ví dụ về xuyên kênh đầu gần do 10 đường dây ADSL gây ra và nhiễu trắng
Gauss trung bình -140 dBm/Hz
Kỹ thuật xDSL Đặng Quốc Anh

69

Hình 2.33 SNR ở máy thu khi đưa tín hiệu -60 dBm/Hz vào mạch vòng B và bò nhiễu
ở hình 6.12 tác động

Bảng 2.5 Tốc độ modem VDSL theo ETSI

Modem class Downstream rate
(kbps)
Upstream rate
(kbps)
I 6 × 1024 2 × 1024
12 × 1024 2 × 1024
24 × 1024 4 × 1024
II 6 × 1024 6 × 1024
12 × 1024 12 × 1024
24 × 1024 24 × 1024
36 × 1024 36 × 1024

Bảng 2.6 Tốc độ modem VDSL theo ANSI

Service type Downstream
rate (Mbps)
Upstream rate
(Mbps)
Asymmetric 52 6,4
34 or 38,2 4,3
26 3,2
19 2,3
13 1,6
6,5 1,6 or 0,8
Symmetric 34 34
26 26
19 19
13 13
Đặng Quốc Anh ADSL – Thực tiễn, giải pháp và triển khai

70
6,5 6,5
4,3 4,3
2,3 2,3

Bảng 2.7 Dải tần vô tuyến nghiệp dư được ETSI thừa nhận

Band start frequency
(MHz)
Band stop frequency
(MHz)
1,810 2,000
3,500 3,800
7,000 7,100

10,100 10,150
14,100 14,350
18,068 18,168
21,000 21,450
28,000 29,100

Như đã nói ở trên, tín hiệu truyền trong không khí có thể ảnh hưởng đến đường
dây điện thoại làm phá hủy tín hiệu VDSL. Ngược lại, tín hiệu VDSL trên các đường dây
điện thoại cũng ảnh hưởng và phá hủy các tín hiệu vô tuyến. Vì lý do này, cả ETSI và
ANSI đều quy đònh các modem VDSL phải giới hạn mật độ phổ công suất phát ở mức
không lớn hơn –80 dBm/Hz trong các dải tần vô tuyến nghiệp dư có trong vùng đòa lý của
họ. Đònh vò của các dải tần vô tuyến nghiệp dư được ETSI và ANSI thừa nhận được liệt
kê tương ứng trong các bảng 2.7 và 2.8.
Mật độ phổ công suất phát mô tả công suất phát của tín hiệu mang tin được phân
bố theo tần số như thế nào khi tín hiệu được đưa vào kênh truyền ở ngõ ra của máy phát.
Chẳng hạn, nếu toàn bộ công suất 10 mW được đưa vào đường dây và máy phát phát
năng lượng đều trong dải tần 1 MHz thì mật độ phổ công suất phát là hằng số và bằng
10
-5
mW/Hz. Đường bao mật độ phổ công suất phát xác đònh mật độ phổ công suất cực
đại cho phép theo chiều tần số.

Bảng 2.8 Dải tần vô tuyến nghiệp dư được ANSI thừa nhận

Band start frequency
(MHz)
Band stop frequency
(MHz)
1,800 2,000
3,500 4,000

7,000 7,300
10,100 10,150
14,000 14,350
18,068 18,168
21,000 21,450
28,000 29,700

Kỹ thuật xDSL Đặng Quốc Anh

71
Công suất phát cực đại được ETSI và ANSI cho phép đều là 11,5 dBm. Tuy nhiên,
ETSI và ANSI lại khác nhau trong cách năng lượng phân bố theo tần số. Cả hai tổ chức
tiêu chuẩn hoá này đều đưa ra đường bao xác đònh mật độ phổ công suất phát tối đa và
cả hai đều buộc modem phải có khả năng giảm mật độ phổ công suất đến –80 dBm/Hz
trong dải tần vô tuyến nghiệp dư.
ANSI xác đònh mật độ phổ công suất phát cực đại bao gồm 3 chọn lựa dành cho
nhà điều hành hệ thống VDSL như sau:
- PDS enhancement (on/off):
+ off: mật độ phổ công suất phát bò giới hạn ở giá trò lớn nhất là -60
dBm/Hz.
+ on: mật độ phổ công suất phát có thể tăng trên -60 dBm/Hz. Việc
tăng mật độ phổ công suất phát được giám sát bởi một đường bao
mật độ phổ công suất phát (PSD mask) và bò kềm giữ ở tổng công
suất 11,5 dBm.
- ADSL compatibility (on/off):
+ on: mật độ phổ công suất phát ở dải tần dưới 1,104 MHz bò hạn chế
ở -90 dBm/Hz.
+ off: mật độ phổ công suất phát trong dải tần này có thể đạt được
trạng thái PSD enhancement.
- RF emission notching (on/off):

+ on: mật độ phổ công suất phát trong dải tần vô tuyến nghiệp dư bò
giới hạn ở -80 dBm/Hz.
+ off: mật độ phổ công suất phát trong dải tần vô tuyến nghiệp dư có
thể đạt được trạng thái PSD enhancement.
ETSI cũng xác đònh một số các đường bao mật độ phổ công suất phát (PSD
mask) tuỳ theo tình huống sử dụng. Khi VDSL được ONU sử dụng (trong cấu hình
FTTCab) thì cả hai chiều upstream và downstream đều có chung một đường bao mật độ
phổ công suất phát. Khi VDSL được tổng đài nội hạt sử dụng thì hai chiều upstream và
downstream có hai đường bao khác nhau. Sự khác nhau giữa các đường bao cũng có thể
thấy được trong tầm tần số từ 0 tới 276 kHz tuỳ theo có hay không có POTS/ISDN bên
cạnh các hệ thống VDSL. Các đường bao mật độ phổ công suất phát mạnh mẽ hơn cũng
được đònh nghóa cho việc sử dụng trong các mạng mà hầu hết hay đôi khi tất cả cáp đều
được chôn ngầm và sự bức xạ vào dải tần vô tuyến nghiệp dư qua không khí là không
đáng kể. Cuối cùng, ETSI cũng yêu cầu các bộ modem phải có khả năng giảm mật độ
phổ công suất phát không quá -80 dBm/Hz trong các dải tần vô tuyêá nghiệp dư.
Nếu có thể phát triển được VDSL thì các hệ thống VDSL phải tương hợp với các
tín hiệu của các dòch vụ khác trong cùng một chão cáp. Hệ thống DSL bò VDSL ảnh
hưởng nhiều nhất là ADSL. Trong một vài cấu hình, VDSL có thể ảnh hưởng mạnh đến
tín hiệu ADSL trừ phi được thiết kế cẩn thận. Trong một số cấu hình khác, VDSL lại bò
ADSL ảnh hưởng ngược lại.
Trong cấu hình FTTEx nhiều đôi dây xoắn toả ra từ một tổng đài nội hạt có thể
mang tín hiệu ADSL, truyền với mật độ phổ công suất phát -40 dBm/Hz trong khi các
đường dây khác có thể mang tín hiệu VDSL với mật độ phổ công suất phát -60 dBm/Hz
cho các thuê bao gần với tổng đài hơn như được minh hoạ ở hình 2.34. Trong cấu hình
này ảnh hưởng của VSDL lên ADSL là không đáng kể. Ta sẽ phân tích riêng các kênh
ADSL upstream và downstream.