ADSL - TỔNG QUAN VỀ MẠNG THUÊ BAO NỘI HẠT part 5 ppt

Tổng quan về mạng thuê bao nội hạt Đặng Quốc Anh

21
giữa kênh dữ liệu trên cáp đồng trục với kênh tương tự thông thường bao gồm cả sự khác
nhau theo chiều downstream cũng như chiều upstream.
Một bộ modem cáp gởi và nhận tín hiệu theo hai kiểu hơi khác nhau. Ở chiều
downstream, dữ liệu số được điều chế và đặt vào kênh truyền hình 6 MHz ở một vò trí nào
đó trong dải tần từ 50 MHz đến 750 MHz. Hiện nay, đang sử dụng kỹ thuật điều chế 64
QAM cho chiều xuống để đạt được tốc độ dữ liệu lên đến 27 Mbps cho kênh tín hiệu 6
MHz. Tín hiệu này có thể đặt ở kênh 6 MHz bên cạnh tín hiệu truyền hình về phía nào
cũng được miễn là không làm ảnh hưởng đến tín hiệu truyền hình. Ở chiều upstream thì
phức tạp hơn nhiều. Nhìn chung trong mạng cáp hai chiều thì chiều upstream (còn gọi là
chiều ngược) được phát tín hiệu giữa 5 MHz và 42 MHz (xem bảng 1.2 - Sử dụng dải
tần). Điều này dẫn đến một môi trường nhiều nhiễu với nhiễu tần số vô tuyến RF và
nhiễu xung. Hơn nữa, nhiễu được tạo ra một cách dễ dàng từ trong nhà do các mối nối
thấp và đi cáp không tốt. Vì mạng cáp đồng trục có dạng "cây đẻ nhánh" ("tree and
branch") nên khi tín hiệu đi theo chiều lên thì nhiễu sẽ dồn lại và tăng lên. Để khắc phục
hiện tượng này nhiều nhà sản xuất sử dụng kỹ thuật điều chế QPSK hay các kỹ thuật
điều chế tương tự cho chiều upstream vì QPSK kháng nhiễu tốt hơn QAM. Tuy nhiên tín
hiệu QPSK cho tốc độ dữ liệu thấp hơn tín hiệu QAM nhiều. Bảng 1.1 liệt kê các dải tần
truyền hình và tần số của chúng. Một kênh truyền hình có thể nằm trong khoảng 1 trong
7 dải tần này. Bảng 1.2 cho thấy vò trí của các dải tần truyền hình trong dải tần số của tất
cả các ứng dụng khác.

Bảng 1.1 Các dải tần truyền hình

Dải tần Tầm tần số (MHz)
Low Very High Frequency (VHF) 54 - 88
Midband 88 - 174
High Very High Frequency (VHF) 174 - 216
Superband 216 - 300

Hyperband 300 - 468
Ultraband 468 - 648
Ultra High Frequency 470 - 806

Trong năm 1994, nhóm công tác (workinggroup) 802.14 về nghi thức TV Media
Access Control (MAC) and Physical (PHY) của Institute of Electronics and
ElectricalEngineering (IEEE) được hình thành dựa trên các nhà cung cấp, sản xuất để
phát triển các tiêu chuẩn quốc tế cho việc truyền dữ liệu trên cáp đồng trục. Mục đích
ban đầu của nhóm công tác là đệ trình cho IEEE một tiêu chuẩn cho modem cáp vào
năm 1995. Thật không may là sự phát triển tiêu chuẩn bò trì hoãn tới cuối năm 1997.
Trong thời gian chờ tiêu chuẩn của IEEE, một số nhà điều hành mạng cáp đồng trục đã
liên kết với nhau để đưa ra các tiêu chuẩn của họ. Vào tháng Giêng năm 1996 các hãng
Comcast, Cox Cable, TCI và Time Warner đã phát triển một công ty trách nhiệm hữu hạn
là Multimedia Cable Network Systems Partners Ltd. (MCNS). Kết quả là tiêu chuẩn đặc
tính giao tiếp của hệ thống truyền dữ liệu qua cáp đồng trục (DOCSIS: Data Over Cable
System Interface Specification) đã được ban hành tháng Ba năm 1997. Bảng 1.3 cho các
đặc tính tổng quát DOCSIS của MCNS.


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

22


Hình 1.24 Công nghệ cable modem

Hình 1.25 Hệ thống cable TV





Upstream Demodulator
QPSK/16-QAM
f: 5-65 MHz
BW: e.g. 2 MHz
Rates: e.g. 3 Mbps
Downstream Modulator
64-QAM/256-QAM
f: 65-850 MHz
BW: 6/8 MHz
Rates: 27-56 Mbps
Upstream Modulator
QPSK/16-QAM
f: 5-65 MHz

BW: e.g. 2 MHz
Rates: e.g. 3 Mbps
Downstream Demodulator
64-QAM/256-QAM
f: 65-850 MHz
BW: 6/8 MHz
Rates: 27-56 Mbps

CMTS (Headend)
Cable modem
Tổng quan về mạng thuê bao nội hạt Đặng Quốc Anh

23
Bảng 1.2 Sử dụng băng tần

Frequency Wavelength Designation Typical service
3 - 30 KHz 100 - 10
Km
Very Low Frequency (VLF) navigation, sonar
30 - 300 KHz 10 - 1 Km Low Frequency (LF) Radio beacons
300 – 3000
KHz
1000 - 100
m
Medium Frequency (MF) AM radio (535 - 1635
KHz)
3 - 30 MHz 100 - 10 m High Frequency (HF) Short-wave radio,
telephone, telegraph,
citizen's band radio,
ship-to-coast, ship-to-

aircraft
30 - 300 MHz 10 - 1 m Very High Frequency
(VHF)
Analog cordless
telephone (44 - 49
MHz), TV (54 - 88
MHz), TV (174 - 216
MHz), air traffic
control, police, taxi,
300 - 3000
MHz
100 - 10
cm
Ultra High Frequency
(UHF)
TV (470 - 806 MHz),
RF wireless modem
(800 MHz), cellular
(806 - 890 MHz),
digital cordless (900
MHz), PCs (900 - 929
MHz), nationalwide
paging (929 - 932
MHz), satellite
telephone uplink (1610
- 1626.5 MH), satellite
telephone downlink
(2483.5 - 2500 MHz)
3 - 30 GHz 10 - 1 cm Super High Frequency Large dish satellite TV
(4 - 6 GHz), Small dish

satellite TV (11.7 -
12.7 GHz), wireless
cable TV (28 - 29
GHz)

Sự khác nhau giữa các tiêu chuẩn modem cáp của DOCSIS và IEEE phản ánh
mục tiêu thiết kế khác nhau của các tổ chức này. Các tiêu chuẩn của IEEE được các nhà
cung cấp thiết bò đònh hướng vào công nghệ công nghiệp chung. Trong khi đó thì các nhà
phát triển tiêu chuẩn DOCSIS lại tập trung vào việc tối thiểu hoá chi phí của modem cáp
để có thể bán được với số lượng lớn. Hơn nữa, các nhà phát triển tiêu chuẩn DOCSIS
cũng chú tâm tới việc sử dụng công nghệ có thể tối thiểu hoá thời gian đưa ra sản phẩm
đầu tiên cho thò trường khách hàng. Hình 1.8 minh hoạ so sánh giữa mô hình OSI và
DOCSIS.
Đặng Quốc Anh ADSL – Thực tiễn, giải pháp và triển khai

24

Hình 1.26 So sánh giữa mô hình OSI và DOCSIS

Tốc độ của modem thay đổi rất nhiều và phụ thuộc vào các tham số sau:
- Hệ thống modem cáp,
- Kiến trúc mạng cáp đồng trục,
- Lưu lượng trên mạng modem cáp.

Bảng 1.3 Tổng quan về DOCSIS của MCNS

Các tham số kênh chiều upstream
Modulation QPSK và QAM 16 trạng thái
Carrier Biến đổi từ 200 KHz tới 3,2 MHz
Tốc độ dữ liệu 320 Kbps tới 10 Mbps

Forward Error Control Reed-Solomon
Encryption DES
Các tham số kênh chiều Downstream
Modulation 64/256 QAM
Carrier 6 MHz
Tốc độ dữ liệu 27 tới 36 Mbps
Framing MPEG-2
Forward Error Control Reed-Solomon
Encryption DES
Điều khiển truy xuất
Tranh chấp dựa trên gói và dùng các khe riêng
Quản lý
SNMP với các đònh nghóa MIB
Giao tiếp thuê bao
10 BASE-T, USB, IEEE 1394
Giao tiếp mạng
10 BASE-T, 100 BASE-T, ATM, FDDI

Tổng quan về mạng thuê bao nội hạt Đặng Quốc Anh

25
Theo chiều downstream (từ server CMTS - Cable Modem Termination System
xuống người sử dụng) tốc độ mạng có thể lên đến 27 Mbps. Đây là dung lượng tổng cộng
được tất cả người sử dụng chia ra. Chỉ có ít hệ thống mà người sử dụng có khả năng kết
nối với tốc độ cao như vậy. Thường thì dung lượng chỉ từ 1 Mbps tới 3 Mbps. Trong chiều
upstream tốc độ có thể lên tới 10 Mbps. Tuy nhiên, hầu hết các nhà sản xuất modem cáp
đều chọn tốc độ từ 1 Mbps tới 2,5 Mbps. Phần lớn các hệ thống truy xuất modem cáp
đều là bất đối xứng. Tốc độ chiều downstream lớn hơn tốc độ chiều upstream nhiều và
điều này phù hợp với việc sử dụng cable modem, nghóa là dùng cho dòch vụ video on
demand hay truy xuất Internet. Các ứng dụng như duyệt các trang web (http: HyperText

Transmission Protocol) và đọc báo (nntp: Network News Transfer Protocol) đều có chiều
gởi dữ liệu xuống máy tính nhiều hơn chiều gởi dữ liệu cho mạng. Các click chuột hay e-
mail (chủ yếu của chiều upstream) dó nhiên là không thể chiếm nhiều dung lượng bằng
tải các file hay audio, video (chủ yếu của chiều downstream).
Mỗi hộp truyền hình cáp đều nhận tín hiệu truyền dẫn theo chiều downstream và
mỗi kênh truyền hình đều được phát ở một dải tần khác nhau.
Hệ thống cáp truyền hình nguyên thủy dựa trên cơ sở cáp đồng trục end to end.
Máy phát truyền hình cáp cung cấp phim từ nhiều nguồn và đưa tín hiệu lên cáp đồng
trục. Các bộ khuếch đại tín hiệu được đặt đều đặn trong hệ thống. Có thể có đến 35 bộ
khuếch đại nối tiếp nhau từ máy phát tới các thuê bao. Hình 1.9 minh hoạ một hệ thống
cáp đồng trục truyền thống.

Hình 1.27 Hệ thống cáp đồng trục truyền thống

Các nhà điều hành mạng cáp đồng trục đang tiến hành cải tiến hạ tầng mạng cáp
bằng cách đưa vào thêm cáp quang vào mạng cáp đồng trục, thay cho truyền dẫn tín
hiệu tương tự bằng truyền dẫn tín hiệu số và thay các bộ khuếch đại một chiều bằng các
trạm tiếp vận theo hai chiều. Hạ tầng cơ sở mạng cáp đồng trục mới này gọi là hệ thống
cáp đồng trục kết hợp cáp quang (HFC: Hybrid Fiber Coaxial). Với HFC, máy phát sử
dụng giao tiếp cáp quang và với cáp quang, nhiều đặc tính của mạng cáp truyền thống
đã bò thay đổi. Quan trọng hơn là các trạm tiếp vận không chỉ khuếch đại tín hiệu mà còn
phục hồi và phát lại nguyên dạng tín hiệu số. Các bộ khuếch đại RF lọc thông dải được
thay thế bằng các bộ triệt tiếng dội. Các bộ lọc này cho phép một dải tần nào đó truyền
theo một hướng và dải tần khác truyền theo hướng ngược lại. Như vậy, HFC là một hệ
thống hai chiều. Lưu ý rằng việc nâng cấp lên mạng HFC không đơn giản. Cần phải thay