Tìm hiểu công nghệ ADSL

Lời nói đầu
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của Công nghệ thông tin và Internet.
Các dịch vụ truyền số liệu, thương mại, giải trí, các dịch vụ thông tin tốc độ
cao ngày càng trở thành một nhu cầu cấp bách. Internet và các ứng dụng của
nó đã và đang thay đổi cách làm việc, giải trí và cách sống của chúng ta.
Internet không chỉ cho phép tìm kiếm thông tin, mà còn cho phép truy cập đến
lĩnh vực rộng hơn của số liệu và các dịch vụ đa phương tiện. Nhiều ứng dụng
mới đã được triển khai và người sử dụng có thể bắt đầu chạy nhiều ứng dụng
âm thanh và hình ảnh từ Internet, cũng như thưởng thức một thế giới mới của
các ứng dụng tương tác ba chiều. Vì thế, sự ra đời của công nghệ đường dây
thuê bao số DSL (Digital Subcriber Line) là rất phù hợp trong điều kiện hiện
nay, đã giúp mở rộng cánh cửa của người dùng Internet Việt Nam với thế giới
Internet.
Kể từ khi được khởi xướng bởi hãng Bellcore vào năm 1989, công nghệ
xDSL nói chung và ADSL (Asymmetic Digital Subscriber Line) nói riêng -
công nghệ cho phép truyền tín hiệu băng rộng trên đường dây thuê bao điện
thoại cáp đồng hiện có đã được sự quan tâm chú ý đặc biệt của các nhà sản
xuất, nhà khai thác viễn thông và các tổ chức viễn thông quốc tế. ADSL cho
phép triển khai hiệu quả hàng trăm ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau,
như các ứng dụng cho giáo dục, cho hộ dân, cho doanh nghiệp, cũng như các
ứng dụng cho chính phủ, đặc biệt là chính phủ điện tử. Cho đến nay, công
nghệ ADSL với những ưu điểm nổi bật của nó đã có những bước phát triển
đáng kể về mặt công nghệ, chuẩn hóa và thị trường.
Thành công của công nghệ DSL đã được khẳng định và phát triển ở nhiều
nước trên thế giới. Ở Việt Nam, công nghệ DSL mà cụ thể là công nghệ
1
đường dây thuê bao số không đối xứng ADSL đã được triển khai rộng rãi trên
cả nước cung cấp đường truyền truy cập internet tốc độ cao. Chính vì vậy, em
đã chọn đề tài: “Tìm hiểu công nghệ ADSL” cho đồ án tốt nghiệp của mình.
Nội dung của đồ án gồm 3 chương:
Chương I: Mạng truy nhập

Chương II: Công nghệ ADSL
Chương III: Cấu trúc mạng và các thành phần mạng sử dụng công
nghệ ADSL.


2
CHƯƠNG I
MẠNG TRUY NHẬP
Mạng truy nhập nằm giữa tổng đài nội hạt và thiết bị đầu cuối của khách
hàng, thực hiện chức năng truyền dẫn tín hiệu. Tất cả các dịch vụ khách hàng
có thể sử dụng được xác định bởi tổng đài nội hạt (chính là nút dịch vụ).
Mạng truy nhập có vai trò hết sức quan trọng trong mạng viễn thông và là
phần tử quyết định trong mạng thế hệ sau. Mạng truy nhập là phần lớn nhất
của bất kỳ mạng viễn thông nào, thường trải dài trên vùng địa lý rộng lớn.
Theo đánh giá của nhiều chuyên gia, chi phí xây dựng mạng truy nhập chiếm
ít nhất là một nửa chi phí xây dựng toàn bộ mạng viễn thông. Mạng truy nhập
trực tiếp kết nối hàng nghìn, thậm chí hàng chục, hàng trăm nghìn thuê bao
với mạng chuyển mạch. Đó là con đường duy nhất để cung cấp các dịch vụ
tích hợp như thoại và dữ liệu. Chất lượng và hiệu năng của mạng truy nhập
ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng cung cấp dịch vụ toàn bộ mạng viễn thông.
Do đó việc nghiên cứu mạng truy nhập là điều rất cần thiết. Tuy nhiên trong
chương này đồ án chỉ nghiên cứu một số vấn đề về mạng truy nhập như sau:
Tổng quan mạng truy nhập, công nghệ truy nhập xDSL, một số loại công
nghệ DSL.
1.1. Tổng quan mạng truy nhập
1.1.1. Mạng truy nhập truyền thống
Sau nhiều thập kỷ gần như không có sự thay đổi đáng kể nào trong cấu
trúc cũng như công nghệ, mạng truy nhập thuê bao đang chuyển mình mạnh
mẽ trong nhiều năm gần đây. Với sự phát triển nhanh chóng của các công
nghệ và dịch vụ viễn thông những tồn tại trong mạng truy nhập truyền thống

ngày càng trở nên sâu sắc hơn.
Với sự phát triển của các mạng tích hợp và công nghệ máy tính, chỉ một
tổng đài duy nhất cũng có khả năng cung cấp dịch vụ cho thuê bao cho một
3
vùng rất rộng lớn. Nhưng “vùng phủ sóng”, hay bán kính hoạt động của mạng
truy nhập truyền thống tương đối hạn chế, thường dưới 5 km. Điều này hoàn
toàn không phù hợp với chiến lược phát triển mạng là giảm số lượng, đồng
thời tăng dung lượng và mở rộng vùng hoạt động của tổng đài.
Mạng truy nhập thuê bao truyền thống sử dụng chủ yếu là tín hiệu tương
tự với dải tần hẹp. Đây là điều cản trở việc số hóa, mở rộng băng thông và
tích hợp dịch vụ.
Theo phương thức truy nhập truyền thống, mỗi thuê bao cần có một lượng
khá lớn cáp đồng kết nối với tổng đài. Tính trung bình mỗi thuê bao có
khoảng 3 km cáp đồng. Hơn nữa, bao giờ cáp gốc cũng được lắp đặt nhiều
hơn nhu cầu thực tế để dự phòng. Như vậy, mỗi thuê bao có ít nhất một đôi
cáp cho riêng mình nhưng hiệu suất sử dụng lại rất thấp, do lưu lượng phát
sinh của phần lớn thuê bao tương đối thấp. Vì vậy mạng truy nhập thuê bao
truyền thống có chi phí đầu tư cao, phức tạp trong duy trì bảo dưỡng và kém
hiệu quả trong sử dụng.
1.1.2. Mạng truy nhập hiện đại
Theo các khuyến nghị của ITU – T (International Telecommucications
Union) như hình vẽ 1-1. Theo đó mạng truy nhập là một chuỗi các thực thể
truyền dẫn giữa giao diện nút dịch vụ (SNI: Service Node Interface) và giao
diện người sử dụng – mạng (UNI: User Network Interface). Mạng truy nhập
chịu trách nhiệm truyền tải các dịch vụ viễn thông.
Thiết bị đầu cuối của khách hàng được kết nối với mạng truy nhập qua
UNI, còn mạng truy nhập kết nối với nút dịch vụ (SN – Service Node) thông
qua SNI. Về nguyên tắc không có giới hạn nào về loại và dung lượng của
UNI hay SNI. Mạng truy nhập và nút dịch vụ đều được kết nối với hệ thống
TMN (Telecom Management Network) qua giao diện Q3.

4
Hình 1.1: Kết nối mạng truy nhập với các thực thể mạng khác
Để giải quyết các vấn đề tồn tại trong mạng truy nhập truyền thống, một
trong những giải pháp hợp lý là đưa thiết bị ghép kênh và truyền dẫn vào
mạng truy nhập.
Từ những năm 90 mạng truy nhập đã trở thành tâm điểm chú ý của mọi
người. Thị trường mạng truy nhập đã thực sự mở cửa. Cùng với những chính
sách mở cửa thị trường viễn thông của phần lớn các quốc gia trên thế giới,
cuộc cạnh tranh trong mạng truy nhập ngày càng gay gắt. Các công nghệ và
thiết bị truy nhập liên tiếp ra đời với tốc độ chóng mặt, thậm chí nhiều dòng
sản phẩm chưa kịp thương mại hóa đã trở nên lỗi thời.
Từ khía cạnh môi trường truyền dẫn, mạng truy nhập có thể chia thành hai
loại lớn, có dây và không dây (vô tuyến). Mạng có dây có thể là mạng cáp
đồng, mạng cáp quang, mạng cáp đồng trục hay mạng lai ghép. Mạng không
dây bao gồm mạng vô tuyến cố định và mạng di động. Dĩ nhiên không thể tồn
tại một công nghệ nào đáp ứng được tất cả mọi yêu cầu của mọi ứng dụng
trong tất cả các trường hợp. Điều đó có nghĩa rằng mạng truy nhập hiện đại sẽ
là một thực thể mạng phức tạp, có sự phối hợp hoạt động của nhiều công nghệ
5
truy nhập khác nhau, phục vụ nhiều loại khách hàng khác nhau trong khu vực
rộng lớn và không đồng nhất.
Mạng truy nhập quang (Optical Access Network - OAN) là mạng truy
nhập sử dụng phương thức truyền dẫn quang. Thuật ngữ này chỉ các mạng
trong đó liên kết quang được sử dụng giữa thuê bao và tổng đài. Các thành
phần chủ chốt của mạng truy nhập quang là kết cuối đường dẫn quang
(Opical Line Terminal – OLT) và khối mạng quang (Optical Network Unit –
ONU). Chức năng chính của chúng là thực hiện chuyển đổi các giao thức báo
hiệu giữa SNI và UNI trong toàn bộ mạng truy nhập. Có ba loại hình truy
nhập quang chính: Cáp quang tới khu vực dân cư, cáp quang tới tòa nhà, cáp
quang tới hộ gia đình và cáp quang tới văn phòng.

Hiện nay cáp đồng vẫn là môi trường truyền dẫn chính trong mạng truy
nhập, chiếm tới khoảng 94%. Việc tận dụng cơ sở hạ tầng rất lớn này là rất
cần thiết và có lợi. Các công nghệ đường dây thuê bao kỹ thuật số (DSL –
Digital Subcriber Line) chính là giải pháp cho vấn đề này.
Ngoài các công nghệ truy nhập có dây, các phương thức truy nhập vô
tuyến cũng phát triển rất mạnh. Các mạng di động GSM, CDMA đã có tới
hàng trăm triệu thuê bao trên khắp thế giới. Các phương thức truy nhập vô
tuyến cố định cũng ngày càng trở nên thông dụng hơn, do những lợi thế của
nó khi triển khai ở các khu vực có địa hình hiểm trở hay có cơ sở hạ tầng viễn
thông kém phát triển. Ở các đô thị lớn dịch vụ vô tuyến cố định cũng phát
triển, đặc biệt khi nhà khai thác cần tiếp cận thị trường một cách nhanh nhất.
1.2. Công nghệ truy nhập xDSL
1.2.1. Khái niệm
Khi các ứng dụng dung lượng thông tin lớn không ngừng phát triển và gây
khủng hoảng cho cả hạ tầng cơ sở mạng công cộng cũng như nội bộ thì phần
nội hạt trở nên thách thức chính cho các nhà cung cấp dịch vụ. Làm thế nào
để có thể cung cấp tốc độ cao mà không phải đầu tư nhiều cho việc nâng cấp
6
vòng thuê bao nội hạt. Trong nhiều trường hợp, công nghệ DSL là một câu trả
lời.
Như đã nói, DSL không phải là một dịch vụ mà chỉ là công nghệ cung cấp
một phương pháp kinh tế cho truyền dẫn nội hạt tốc độ cao trái ngược với các
kênh T1/E1 cũng như các mạch 56/64 kbps truyền thống. Lý do làm cho thị
trường DSL tăng trưởng nhanh chóng là do các dịch vụ dựa trên DSL không
bắt buộc phải thay đổi dịch vụ đang sử dụng mà lại cho phép cung cấp chúng
với tốc độ nhanh hơn nhiều so với trước đó.
Công nghệ DSL là sự lựa chọn chính để triển khai các dịch vụ dữ liệu tốc
độ cao đến người sử dụng. Các công nghệ DSL có khả năng cho phép sử dụng
chung với các cuộc gọi thoại thông thường trên cùng một đôi dây điện thoại.
Đặc điểm này, được thực hiện bằng cách sử dụng băng tần cho DSL bên

ngoài khoảng tần số được dùng cho các cuộc gọi thoại (0.3kHz đến 3.4kHz)
vì các đôi dây cáp xoắn có khả năng chuyên chở các tần số cao hơn rất nhiều
khoảng tần số dùng cho thoại. Độ rộng tần số trên đôi dây cáp xoắn phụ thuộc
vào chiều dài của đôi dây và các suy hao trên đường cáp.
Dựa vào độ dài của các đường dây nội hạt, các công nghệ DSL có thể
cung cấp băng thông từ 128kbps đến 52Mbps. Băng thông của các công nghệ
DSL theo hai hướng có thể là đối xứng (Symmetric) hoặc bất đối xứng
(Asymmetric). Các công nghệ DSL đối xứng cung cấp băng thông giống nhau
cho cả hai hướng Upstream và Dowstream trong khi các công nghệ DSL bất
đối xứng cung cấp băng thông không bằng nhau cho mỗi hướng (thông
thường hướng Dowstream về phía thuê bao có băng thông cao hơn hướng
Upstream). DSL bất đối xứng rất thích hợp cho nhiều ứng dụng như truy nhập
Internet, trong ứng dụng này thông thường các thuê bao có nhu cầu Download
dữ liệu nhiều hơn là gửi dữ liệu (thống kê theo kinh nghiệm có thể lớn gấp 10
lần).
7
DSL không phải là một giải pháp cung cấp dịch vụ hoàn chỉnh (End To
End) chỉ là công nghệ về truyền dẫn, bao gồm hai modem DSL có chức năng
điều chế, chuyển đổi tín hiệu đường dây, được nối với nhau bằng các đôi dây
cáp đồng. Song, bởi các lý do trình bày trên đây, công nghệ này đem lại
những lợi ích to lớn cả về kinh tế cũng như chính trị xã hội.
Hình 1.2: Đường tham chiếu modem trong băng thoại
Hình 1.3: Mô hình tham chiếu điểm – điểm bao gồm 2 DSL, một cho
người sử dụng A, một cho người sử dụng B
8
Như chỉ ra ở hình 1.2 và 1.3, đường truyền dẫn modem trong băng thoại có
thể bao gồm mạch vòng nội hạt cho người sử dụng A, chuyển mạch nội hạt,
chuyển mạch trung kế, chuyển mạch nội hạt khác để nối tới người sử dụng
khác, và cuối cùng là mạch vòng nội hạt cho người sử dụng B. Ngược lại,
đường truyền dẫn DSL chỉ bao gồm một mạch vòng nội hạt từ địa điểm người

sử dụng tới tổng đài nội hạt gần đó, chính xác hơn là đến giá khung phân phối
thuê bao chính MDF (Main Distribution Frame) của tổng đài nội hạt.
Người sử dụng cuối cùng không mua DSL mà mua các dịch vụ viễn thông
như truy nhập internet tốc độ cao, thuê kênh riêng, mạng riêng ảo VPN…
1.2.2. Đường truy nhập cáp đồng thông thường
Mạng truy nhập cáp đồng có một loạt các vấn đề cản trở việc hoạt động
cũng như việc nâng cấp lên mạng truy nhập số. Các vấn đề này có thể được
phân loại thành những yếu tố bên trong và những yếu tố bên ngoài, hay thành
nhiễu và xuyên âm.
Ví dụ về các loại nhiễu bên trong bao gồm những loại phát sinh từ các
phần tử chống sét, các bộ lọc nhiễu cao tầng, cuộn gia cảm, rẽ nhánh, trở
kháng cách điện thấp, các mỗi nối có trở kháng cao.
Các đường dây thuê bao ban đầu chỉ bao gồm một sợi dây đồng (Ground
Return) cho tới khi người ta phát hiện ra rằng một sợi dây thứ hai (Metallic
Return) có thể làm giảm một cách đáng kể nhiễu xuyên âm. Tuy nhiên những
cặp dây đồng song song chạy dài này lại có độ suy hao tín hiệu cao do chúng
hoạt động như những tụ điện mỏng kéo dài và có xu hướng ngăn không cho
tín hiệu truyền một cách tự do. Ngay sau đó, các cặp dây đồng xoắn (Twisted
Pairs) đã được phát hiện ra là có thể giảm bớt một chút suy hao tín hiệu vì
điện cảm của dây xoắn sẽ có tác dụng bù dung kháng của dây. Dây bọc kim
cũng có khả năng nâng cao chất lượng nhưng khá đắt, đồng thời lại suy hao
của đường truyền analog.
9
Tín hiệu truyền trên đôi dây đồng xoắn không bọc kim cho dù đã được bù
điện cảm nhưng vì điện dung đường dây lớn, vẫn bị suy hao nhiều nếu như
khoảng cách thuê bao lớn. Để giải quyết vấn đề này, các đường dây thuê bao
xa hơn khoảng cách thông thường (khoảng 5km đến 6km), các cuộn gia cảm
(Loading Coils) sẽ được thêm vào đường dây nhằm tăng điện cảm của đôi
dây. Suy hao đường dây đồng và cuộn gia cảm có tác dụng nâng cao chất
lượng của tín hiệu trong khoảng tần số truyền thống (0,3kHz tới 3,4kHz),

đồng thời triệt tiêu hầu hết tín hiệu nằm ngoài khoảng này. Đây chính là một
khó khăn lớn cho việc mở rộng tần số sử dụng trên đường dây đồng thông
thường. tuy nhiên, phần lớn các mạng thoại nội hạt ở Việt Nam không sử
dụng cuộn gia cảm.
Hình 1.4: Gia cảm cho đường dây thuê bao cáp đồng
Trong một số trường hợp, các nhánh chạy đến thuê bao được nối vào một
đường dây cáp dài nhiều đôi, phần còn lại của những đường dây này sẽ đóng
vai trò như những anten dài, góp phần cản nhiễu vào đường dây thuê bao.
Một vấn đề nữa là đường dây cáp đồng tới thuê bao được nối nhiều lần
bằng măng sông (thường dưới cống để đi ngầm) hoặc bằng các tủ cáp trung
gian để nối các đoạn cáp với nhau. Do chiều dài chuẩn của các cuộn cáp
thường thay đổi từ vài trăm mét cho tới 1 hay 2 km, thông thường có khá
nhiều mối nối trên đường dây thuê bao. Các mối nối này dễ bị gỉ làm tăng suy
hao và méo đường truyền. Việc dùng nhiều kích cỡ khác nhau của các đoạn
10
dây trên cùng một mạch vòng thuê bao cũng gây nên nhiễu và suy hao phản
xạ tín hiệu, giảm chất lượng của đường truyền.
Hình 1.5: Suy hao đường dây đồng và tác dụng gia cảm
Các ví dụ về nhiễu bên ngoài bao gồm sét, các đường dây điện, máy móc,
máy hàn, đèn nêon… Các loại nhiễu này thông thường không thể định trước
một cách rõ ràng, tuy vậy mức độ lại khá xác định nếu như việc thiết kế và lắp
đặt tuân thủ những quy luật được vạch ra từ trước.
Xuyên âm (Crosstalk) hiện là yếu tố chính hạn chế khả năng hoạt động
của các hệ thống số hoạt động ở khoảng tần số ngoài tần số thoại thông
thường. Có hai loại xuyên âm trong những đường cáp nhiều đôi sử dụng trong
mạng truy nhập cáp đồng là xuyên âm đầu gần và xuyên âm đầu xa.
Xuyên âm đầu gần NEXT (Near - End Crosstalk) là nhiễu gây ra bởi các
đôi dây khác ở cùng một đầu. Mức xuyên âm này chủ yếu phụ thuộc vào độ
dài của đường dây. Trong khi đó xuyên âm đầu xa FEXT (Far - End
Crosstalk) là nhiễu gây ra cho một đôi dây khác ở đầu bên kia của đường

truyền và mức độ bị suy giảm tương đương với tín hiệu cùng truyền qua một
khoảng cách. NEXT ảnh hưởng tới các hệ thống truyền trên cả hai hướng
trong cùng một dải tần cùng một lúc và tại đầu gần, nó luôn lớn hơn FEXT.
NEXT có thể tránh được nếu như tín hiệu theo hai chiều được truyền trong
11
những khoảng thời gian hay khoảng tần số khác nhau (Time – Division và
Frenquency – Division Duplexing).
Để đánh giá khả năng sử dụng một cách hiệu quả dải tần hiện có cho tín
hiệu số, một tiêu chí được đặt ra là hiệu suất sử dụng phổ tần. Hiệu suất sử
dụng phổ tần được định nghĩa là tỷ số của tốc độ b/s trên dải thông (Hz) yêu
cầu để đạt được tốc độ dữ liệu đó. Trên đường truyền cáp đồng, có hai yếu tố
chính hạn chế hiệu suất sử dụng phổ tần là giao thoa giữa các xung và nhiễu.
Trên thực tế, các xung nhận được trên đường truyền thường bị méo và trải
rộng do các tần số khác nhau bị mất hay suy hao với mức độ khác nhau. Nếu
khoảng trải lớn hơn thời gian lấy mẫu, các xung sẽ đè lên nhau và giao thoa
với nhau gây khó khăn hay hoàn toàn cản trở việc nhận dạng xung. Trong
trường hợp này, giao thoa được gọi là giao thoa giữa các ký hiệu (ISI-Inter
Symbol Interference). Để ngăn không cho ISI xảy ra, một khoảng băng tần
nhất định phải được sử dụng cho một bít dữ liệu. Theo công thức Nyquist,
hiệu suất sử dụng phổ tần lớn nhất có thể đạt được cho đường truyền tín hiệu
nhị phân băng gốc là:
η = R/B= 2b/s/Hz
Công thức Nyquist nêu trên được sử dụng cho tín hiệu NRZ (Non-Return
to Zero). Với những mã có bậc cao hơn (một xung mang thông tin của nhiều
bit dữ liệu) và có tính tới mức nhiễu của đường truyền, hiệu suất sử dụng phổ
tần cao nhất có thể đạt được, được tính bởi định luật Shannon-Hartley:
η
max
= Blog
2

(1+ S/N) b/s/Hz
Trong đó, S/N là tỷ số công suất tín hiệu trên nhiễu của đường truyền. Với
tỷ số S/N thông thường là 30dB, hiệu suất sử dụng phổ tần bị giới hạn ở
khoảng dưới 10 b/s/Hz.
Những đặc trưng của đường truyền cáp đồng như trên đặt ra cho các công
nghệ DSL một loạt vấn đề cần giải quyết để số hóa và mở rộng dải tần sử
dụng nhằm đặt được tốc độ dữ liệu cao.
12
1.2.3. Các giải pháp công nghệ chung
Để nâng tốc độ truyền lên tới trên mức Mb/s, các công nghệ DSL áp dụng
nhiều phương thức khác nhau nhằm mở rộng băng tần sử dụng và tăng hiệu
suất sử dụng phổ tần. Thay vì sử dụng dải tần truyền thống (0.3kHz tới
4kHz), loại bỏ các cuộn gia cảm và các bộ lọc thông dải, đường dây đồng
thông thường có thể hoạt động với tần số lớn hơn 1Mhz. Với việc đưa đường
cáp quang tới gần thuê bao, băng thông có thể lên tới 30Mhz.
Khi sử dụng công nghệ DSL, các cuộn gia cảm cần phải dỡ bỏ, đường
mạch vòng thuê bao không được đi qua các bộ lọc thông dải của card thuê
bao analog trong các thiết bị chuyển mạch thoại hay một thiết bị bất kỳ. Để
làm việc này, một bộ phận tách (Spliter) được sử dụng để kết cuối đường dây
thuê bao cáp đồng về phía nhà cung cấp. Đầu ra của thiết bị này là tín hiệu
thoại vào mạng chuyển mạch thoại thông thường và tín hiệu dữ liệu số được
đưa vào mạng băng rộng. Thiết bị về phía thuê bao là một thiết bị đầu cuối có
thể bao gồm hoặc không bao gồm bộ phân tách cho tín hiệu thoại và tín hiệu
số liệu tùy theo đặc tính của công nghệ.
Phương thức sử dụng băng tần cũng thay đổi theo từng loại công nghệ
khác nhau dựa trên một nguyên tắc cơ bản là tốc độ truyền tỷ lệ với băng tần
như được thể hiện trong công thức Niquist. Tất cả các công nghệ DSL (gọi
chung là xDSL) đều vẫn hỗ trợ thông tin thoại tức là trên đường dây đồng của
mạng điện thoại công cộng, các cuộc gọi thông thường vẫn được thực hiện.
Để làm được việc này, xDSL hoặc sử dụng dải tần cao hơn dải tần thông

thường cho số liệu hoặc có những biện pháp để tách riêng các tín hiệu. Có ba
phương thức sử dụng tần số cho xDSL là đa công phân tần số (FDM-
Frequency Division Multiplex), khử tiếng vọng (EC- Echo Calcellation) và
DSL không dùng Splitter.
Trong FDM, dải tần số sử dụng được chia làm ba phần riêng biệt, trong đó
băng tần từ 0.3 kHz tới 3.4 kHz được sử dụng cho tín hiệu thoại thông thường
13
(POTS – Plain Old Telephone Service ). Băng tần cao hơn được phân chia
cho đường truyền lên và truyền xuống. Các phần khác nhau được xen giữa
bởi một dải tần phân cách. Do tín hiệu nằm trong những dải tần số khác nhau,
việc phân tách tín hiệu có thể được thực hiện bằng những bộ lọc thông dải.
Hình 1-6 thể hiện phương án sử dụng dải tần FDM cho công nghệ ADSL
(Asymmetic Digital Subscriber Line). Dải tần dùng cho tín hiệu truyền xuống
rộng hơn vì tốc độ yêu cầu cao hơn.
Hình 1.6: Phương án sử dụng dải tần FDM cho công nghệ ADSL
Tuy vậy, phương án này có nhược điểm là tần số không được sử dụng một
cách đầy đủ, một dải tần lớn phải sử dụng cho các băng tần phân cách. Tuy
vậy, hệ thống đơn giản và nhờ vậy giá thành cũng thấp hơn. Ngược lại, EC lại
dùng băng tần truyền lên và xuống, đôi khi cả băng tần cho tín hiệu thoại
thông thường chồng lên nhau và một bộ khử tiếng vọng cần được sử dụng để
giúp cho việc tách hai tín hiệu này. Trong EC, một băng tần phân cách vẫn
được dùng để phân cách dải tần dùng cho số liệu với dải tần dùng cho tín hiệu
thoại thông thường.
14
Hình 1.7: Phương án sử dụng dải tần EC cho công nghệ ADSL
Phương pháp sử dụng dải tần của EC yêu cầu cần phải có thiết bị phức tạp
hơn, do vậy có giá thiết bị cao hơn. Trên thực tế hiện nay, các giải pháp trung
gian giữa FDM và EC được sử dụng để nâng cao hiệu suất sử dụng tần số và
đạt được chất lượng truyền tốt hơn.
Riêng cho ADSL, hiện nay giải pháp Splitterless được sử dụng trong

ADSL.lite. Nhằm giảm bớt chi phí cho thiết bị đầu cuối (NT – Network
Termination Equipment) và chi phí cũng như trình độ yêu cầu cho việc lắp đặt
thiết bị về phía người sử dụng, thiết bị về phía người sử dụng (CPE –
Customers Premises Equipment) không bao gồm bộ phân cách (Splitter).
Trong trường hợp này, dải tần cho tín hiệu dữ liệu nằm trùng vào dải tần cho
tín hiệu thoại thông thường.
Vấn đề thứ hai của xDSL là việc cải thiện chất lượng đường truyền và sử
dụng các phương thức điều chế thích hợp để nâng cao hiệu suất sử dụng phổ
tần.
Để sử dụng xDSL, các cuộn gia cảm của đường dây đồng có thể cần phải
loại bỏ tùy theo chi tiết của từng công nghệ, từng sản phẩm khác nhau. Các
15
loại nhiễu khác được tính toán và loại bỏ nhờ việc sử dụng những bộ lọc, bộ
hiệu chỉnh hay tăng công suất tín hiệu. Trên thực tế, khả năng thích ứng với
thực trạng nhiễu và xuyên âm của đường truyền chính là một tiêu chí quan
trọng trong việc đánh giá chất lượng của phương thức điều chế tín hiệu.
Hiện nay, có 3 phương thức điều chế đang được sử dụng cho các công
nghệ DSL, đó là 2B1Q, DMT và CAP.
2B1Q thay vì 2 mức biên độ xung thông thường trong tín hiệu nhị phân lại
sử dụng 4 mức biên độ xung (2 binary = 1 quartery hay 2B1Q = 4QAM).
Hình 1.8: Phương thức điều chế 2B1Q
2B1Q đầu tiên được sử dụng cho ISDN (Integrated Services Digital
Network) nhằm cung cấp tốc độ 144 Kbps song công đầy đủ. Tuy vậy, do có
hiệu suất sử dụng phổ tần không cao (η=2) tốc độ dữ liệu đạt được với 2B1Q
khá thấp. Thêm vào đó 2B1Q sử dụng cả dải tần thông thường được sử dụng
cho tín hiệu thoại nên hình thức điều chế này chủ yếu được dùng cho các
phương thức không hỗ trợ trực tiếp tín hiệu thoại như HDSL, SDSL, IDSL.
CAP (Carrierless AM/PM) gần tương tự như điều chế biên độ cầu phương
(QAM – Quadrature Amplitude Modulation), phương thức mã hóa được sử
dụng khá phổ biến trong thông tin vệ tinh và nhiều ứng dụng viễn thông khác

trong nhiều năm nay.
16
Cả CAP và QAM đều sử dụng tín hiệu đơn sóng mang (Single Carrier
Signal) trong đó tín hiệu được chia thành hai phần và điều chế hai sóng mang
lệch pha 90
0
vuông góc (I và Q) trước khi được kết hợp và truyền đi.
Mỗi xung CAP chiếm toàn bộ dải thông tín hiệu nên cả các xung nhiễu có
biên độ lớn (nhiễu trong miền thời gian) và các xung nhiễu biên độ lớn trong
miền tần số (nhiễu xuất hiện trong một khoảng thời gian dài tại cùng một tần
số) đều gây ra lỗi. Để tránh lỗi, CAP chỉ có một cách duy nhất là nâng công
suất tín hiệu cao hơn nhiều so với mức nhiễu. Một nhược điểm nữa của CAP
là tốc độ tín hiệu chỉ thay đổi với các bước lớn (khoảng 300Kbps) cho các tốc
độ bít từ 640 Kbps trở lên. Dưới mức này, tốc độ tín hiệu cố định, không thể
thay đổi theo chất lượng của đường truyền được.
Một phương pháp nhằm giải quyết vấn đề giao thoa giữa các xung (ISI) là
sử dụng các xung dài và chậm. Điều này không có nghĩa là phải giảm tốc độ
truyền nếu như nhiều bít tín hiệu được dùng trong mỗi xung. Kỹ thuật này
được sử dụng trong điều chế đa sóng mang, trong đó nhiều sóng mang có
băng tần hẹp được điều chế bởi các chuỗi bít rời rạc có tốc độ thấp. Tốc độ dữ
liệu cao được chia ra thành hàng trăm chuỗi có tốc độ thấp. Tuy vậy, quá trình
này lại yêu cầu việc đệm một số lượng thông tin lớn dùng cho mỗi xung, làm
tăng trễ đường truyền.
Hình 1.9: Các sóng mang trong điều chế đa sóng mang
Một trong những phương thức điều chế đa sóng mang hiện được dùng một
cách khá hiệu quả trong các công nghệ ADSL và VDSL là phương thức điều
17
chế đa tần rời rạc (DMT- Discrete Multi Tone). Trong DMT, các chuỗi dữ
liệu được điều chế và giải điều chế bằng toán tử Fourier.
Ở khoảng tần số thấp, nơi suy hao trên đường cáp đồng thấp và tỷ số S/N

cao, thông thường người ta sử dụng một chế độ điều chế phức tạp hơn để có
hiệu suất sử dụng tần số (η) lớn hơn 10b/s/Hz. Trong điều kiện đường truyền
không thuận lợi, chế độ điều chế có thể được đơn giản hóa để phù hợp với tỷ
số S/N thực tế, thường là khoảng 4b/s/Hz hay thấp hơn mà vẫn đảm bảo khả
năng chống can nhiễu. Ngoài ra, nhờ khả năng đo được chất lượng thực tế của
đường truyền cho từng khoảng tần số, DMT cho phép tránh một số khoảng
tần số nhất định, ví dụ như nhiễu vô tuyến. Nhờ đó, công suất tiêu thụ của hệ
thống giảm hơn so với CAP vì không cần thiết phải tăng công suất tín hiệu
một cách vô ích. Một đặc tính nữa của DMT là phương thức này có khả năng
thay đổi tốc độ truyền với các bước 32 hay 64 Kbps mà không có giới hạn
dưới. Điều này đặc biệt phù hợp với điều kiện mạng truy nhập có chất lượng
thay đổi nhiều và cho phép thiết bị đạt được khả năng cao nhất mà đường
truyền cho phép.
Một giải pháp nữa để cung cấp tốc độ cao trên đường cáp đồng là việc sử
dụng các bộ hiệu chỉnh (Equalizer). Thông thường, tín hiệu DSL bị suy hao
rất nhiều trước khi tới được thiết bị thu. Vì tín hiệu yếu như vậy, việc đánh
giá môi trường nhiễu là cực kỳ quan trọng. Nói chung, trong xDSL, các xung
không thể nhận dạng được nếu như không có các bộ hiệu chỉnh. Thông
thường thì sẽ có hàng trăm xung can nhiễu lên nhau vì đường dây được thiết
kế cho tần số 4.000Hz cho tín hiệu thoại mà trong xDSL, tần số sử dụng có
thể lên tới 400.000Hz.
Các kỹ thuật như hiệu chỉnh có thể lọc bỏ nhiễu tại những thời điểm lấy
mẫu, cho phép thông tin với tốc độ cao hơn mà không làm tăng trễ đường
truyền. Các bộ hiệu chỉnh có tốc độ cao được sử dụng trong các hệ thống
xDSL. Tuy vậy, nhiều hệ thống lại sử dụng kết hợp một số kỹ thuật khác nhau
18
như các xung chậm trong DMT với hiệu chỉnh tuyến tính như trong ADSL
hay mã trellis (Trellis Codes) với hiệu chỉnh hồi tiếp trong HDSL2.
Thông thường bộ hiệu chỉnh hồi tiếp sẽ ước tính sườn sau của ISI bằng
cách đưa các xung trước qua một bộ lọc hồi tiếp đã có thông tin về đáp ứng

của đường truyền. Bộ lọc này có tác dụng loại bỏ việc khuyếch đại nhiễu và
hiệu chỉnh tín hiệu mà thôi.
Hình 1.10: Sơ đồ khối bộ hiệu chỉnh hồi tiếp
Tất cả các giải pháp đã nêu đều nhằm tăng chất lượng đường truyền và khả
năng sử dụng băng tần một cách hiệu quả để đạt được tốc độ cao trên đường
truy nhập thuê bao cáp đồng. Tuy nhiên, cụ thể các công nghệ DSL khác nhau
có cách tiến hành khá khác nhau, nhất là các yêu cầu cụ thể về đường truyền
cũng như thiết bị. Các công nghệ DSL chính và những ứng dụng cơ bản của
chúng sẽ được trình bầy một cách cụ thể hơn sau đây.
1.3. Một số loại công nghệ DSL
Khi năng lực xử lý của bộ xử lý tín hiệu số tăng lên, thì tốc độ của DSL
cũng tăng lên. Công nghệ DSL bắt đầu từ 144Kbps ISDN cơ bản (BRI), đã
phát triển tới 1.5Mbps đến 2 Mbps với HDSL, 7 Mbps với ADSL, và bây giờ
là 52 Mbps với VDSL như bảng 1.1.
19
Bảng 1.1: Các loại xDSL
TT Công nghệ xDSL Tốc độ
1 IDSL(ISDN DSL) ISDN 144 Kbps mỗi chiều
2 SDSL (Symmetrical
DSL)
DSL đối xứng 768 Kbps lên và
xuống
3 HDSL (High-Rate
DSL)
DSL tốc độ cao 1.54 hoặc 2 Mbps mỗi
chiều
4 ADSL(Asymmetrical
DSL)
DSL không đối xứng 8 Mbps chiều xuống
640 Kbps chiều lên

5 VDSL (Very high bit
rate DSL)
DSL tốc độ rất cao 52Mbps chiều xuống
2.3 Mbps chiều lên
1.3.1. ISDN cơ bản
a. ISDN cơ bản nguyên thủy
Bảng 1.2: Số đường dây ISDN cơ bản đang hoạt động
Nước 1994 BRI 1996 BRI
Đức 428 000 2 000 000
Mỹ 352 000 843 115
Nhật 320 000* 1 000 000
Pháp 240 000* 1 400 000
Anh 75 000* 200 000
* Giá trị ngoại suy
Có thể coi ISDN (Intergrated Services Digital Network) cơ bản (BRI) là
loại DSL đầu tiên. Mạng số đa dịch vụ ISDN đầu tiên hình thành vào năm
1976. ISDN tập trung vào các dịch vụ thoại và chuyển mạch gói tốc độ thấp,
đây chính là điểm yếu của ISDN. Mạng ISDN không thích hợp với mạng
chuyển mạch gói tốc độ cao và thời gian chiếm giữ lâu mà đó lại là đặc tính
của truy nhập Internet.
Hệ thống BRI thử nghiệm đầu tiên sử dụng kỹ thuật truyền dẫn TCM -
Trellis Code Modulation (Ping-Pong) hay AMI (Alternate Mark Inversion).
20
Các hệ thống ban đầu này hoạt động đơn giản, và mã truyền dẫn 2B1Q (2 nhị
phân, 1 tứ phân) được lựa chọn là tiêu chuẩn truyền dẫn cho nhiều nơi trên thế
giới ngoại trừ Đức và Áo, sử dụng 4B3T (4 nhị phân, 3 tam phân) và ở Nhật
sử dụng phương pháp truyền dẫn AMI Ping-Pong. Phạm vi của hệ thống
2B1Q và 4B3T lớn hơn các hệ thống sử dụng tiêu chuẩn trước đó. Tổng số
đường ISDN cơ bản BRI đang hoạt động trên thế giới tăng từ 1.7 triệu (tính
gần đúng) vào năm 1994 tới gần 6 triệu vào năm 1996. Số đường dây ISDN ở

các nước triển khai rộng dịch vụ ISDN được đưa ra ở bảng 1.2.
- Khả năng và ứng dụng của ISDN tốc độ cơ bản
BRI truyền tổng số 160 Kbps thông tin số đối xứng trên mạch vòng có độ
dài xấp xỉ 5.5 km (18 kft hoặc 42 dB suy hao ở tần số 410 kHz). BRI được
phân thành 2 kênh B 64 kbps, 1 kênh D 16 Kbps và 16 Kbps cho khung và
điều khiển đường dây. Kênh B có thể là chuyển mạch kênh hoặc chuyển mạch
gói. Kênh D mang báo hiệu và gói dữ liệu người sử dụng. Một kênh giành cho
khai thác, bảo dưỡng (EOC – Embedded Operations Channel) và các bít chỉ
thị được chứa trong 8Kbps ở mào đầu. EOC truyền các gói dữ liệu về trạng
thái đường dây và các bộ thu phát. Các bít chỉ thị xác định lỗi block do đó
được trạng thái hoạt động của đường dây.
Truyền dẫn ISDN cơ bản điều chế dữ liệu bằng cách sử dụng xung 4 mức
(một quat) để biểu diễn 2 bit nhị phân, do đó được gọi là 2B1Q. Dữ liệu được
truyền theo hai hướng sử dụng mạch sai động (hoặc hỗn hợp) để triệt tiếng
vọng. Kỹ thuật truyền dẫn trong băng cơ sở đơn giản 2B1Q gửi 160 Kbps sử
dụng 80 kHz tức 2 bits/1 Hz. Các bộ cân bằng tự động bù phần suy giảm dọc
theo băng truyền. BRI có thể làm việc trên mạch vòng có đoạn cầu rẽ và có
tổng suy hao nhỏ hơn 42 dB ở 40 kHz. Mạch vòng BRI phải không được có
cuộn cân bằng (cuộn cảm để triệt tiêu thành phần L của cáp).
b. ISDN cơ bản mở rộng
21
Mạch vòng sử dụng BRI trực tiếp có thể đạt được 5.5 km (18kft) từ CO
(Central Office ) bằng các phương pháp: BRITE, bộ lặp trung gian hoặc BRI
mở rộng.
• BRITE
Mở rộng truyền dẫn ISDN cơ bản (BRITE) sử dụng các nhóm kênh số và
mạch vòng số DLC để đưa dịch vụ ISDN mở rộng tới các vùng xa. Phương
pháp này sử dụng đơn vị kênh ISDN riêng ghép 3 DS0 thành một nhóm kênh
để truyền tải BRI. Do có các đơn vị kênh này làm cho giá thành trên mỗi
đường dây là tương đối cao. Tuy nhiên, khi sử dụng giải pháp SLC có trước

đó hoặc giải pháp này thì giá thành ban đầu của BRITE là rất lý tưởng khi
triển khai cho mhững khu vực xa có dung lượng thấp.
• Bộ lặp trung gian
Sử dụng bộ lặp trung gian làm cho độ dài của mạch vòng có thể tăng gấp
đôi bằng cách đặt một bộ lặp trung gian ở giữa mạch vòng. Xem hình 1-11.
Hình 1.11: Cấu hình có bộ lặp trung gian
Do bộ lặp thực chất là đấu quay lưng vào nhau NT và LT, mạch vòng
được chia thành 2 DSL. Mỗi mạch vòng có mức suy hao tới 42 dB ở 40 kHz,
22
tương ứng với độ dài xấp xỉ là 9m (2x4,5). Các bộ lặp thường được đặt ở hầm
cáp hoặc hàn trên các cột.
Các bộ lặp trung gian sử dụng nguồn 1 chiều (thường là 130V). Có thể sử
dụng bộ lặp thứ hai cho khoảng cách xa hơn. Cấu hình hai bộ lặp ít được sử
dung do quản lý phức tạp và khó cấp nguồn. Giá thành của đường dây có bộ
lặp phần lớn là chi phí xây dựng cho thiết kế mạch vòng, bảo vệ thiết bị, lắp
đặt thiết bị bảo vệ. Giá thành của bộ lặp điện tử là tương đối nhỏ. Cấu hình
lặp và BRITE có độ trễ tín hiệu gấp hai lần (2,5 ms một hướng) so với cấu
hình DSL trực tiếp.
• BRI mở rộng
Kỹ thuật truyền dẫn phát triển khi có tiêu chuẩn BRI (ANSI T1.601). các
kỹ thuật, ví dụ như mã trellis, cho phép truyền 160 Kbps trên mạch vòng dài
tới 8,5 km (28kft) mà không cần các bộ lặp trung gian. Để tương thích, hệ
thống BRI mở rộng dùng tiêu chuẩn giao diện ANSI T1.601 tới LT ở trung
tâm chuyển mạch CO và NT1 của khách hàng. Tuy nhiên, việc đặt bộ chuyển
đổi xa tại vị trí trung gian có thể kéo dài được khoảng cách mạch vòng. Kết
quả là tổng độ dài đạt tới xấp xỉ 1,3 km (43kft (15+18)). Hơn nữa, bộ chuyển
đổi ở phía mạng có thể đặt ở xa với điều kiện là có nguồn cung cấp.
c. IDSL
Một ứng dụng phi ISDN khác của bộ thu phát BRI là IDSL (ISDN DSL).
Các kênh đối xứng BRI (128 Kbps hoặc 144 Kbps) được kết hợp lại thành

một kênh truyền dẫn gói dữ liệu giữa bộ định tuyến và máy tính của khách
hàng. Phần lớn các dạng IDSL sẽ làm việc với ISDN NT tiêu chuẩn ở đầu
cuối khách hàng của đường dây. Do đó với IDSL chuyển mạch nội hạt ISDN
được thay thế bởi bộ định tuyến gói. Cấu hình này được sử dụng cho truy
nhập Internet.
1.3.2. HDSL
a. HDSL nguyên bản
23
Nhu cầu cho HDSL ngày càng rõ rệt khi hệ thống truyền dẫn E1 và T1
không sử dụng như mục đích nguyên thủy để nối liên đài và dự đoán sự phát
triển nhanh chóng của các đường dây riêng nối từ trung tâm chuyển mạch đến
khách hàng. Lợi ích của HDSL là rất lớn do không cần có các bộ lặp trung
gian.
HDSL truyền tải hai hướng 1.544 Mbps hoặc 2.048 Mbps trên đường dây
điện thoại dài đến 3.7 km (12kft) với đôi dây xoắn 0.5mm (24 AWG) không
có bộ lặp trung gian và có thể tăng chiều dài lên gấp đôi với 1 bộ lặp trung
gian. Hơn 95% đường dây HDSL không có bộ lặp. HDSL là phương thức
truyền dẫn tin cậy cho tất cả các vùng phục vụ với tỉ lệ lỗi bit là 10
9−
đến 10
10−
. HDSL 2.048 Mbps 3 đôi dây sử dụng bộ thu phát rất giống bộ thu phát hệ
thống 1.544 Mbps. Mạch vòng HDSL 2.048 Mbps có thể có mạch rẽ nhưng
không có cuộn cân bằng.
Giá thành bảo dưỡng hàng năm của HDSL thấp hơn đường dây T1/E1 bởi
vì đường dây HDSL ít hỏng bộ lặp hơn, độ tin cậy truyền dẫn cao, các khả
năng chuẩn hóa lỗi cải tiến. Ngược lại, đường dây T1/E1 hiếm khi được thay
thế bởi đường dây HDSL mới do giá thành lắp đặt đường dây mới cao.
b. Truyền dẫn HDSL
Truyền dẫn song công 2B1Q có mạch hỗn hợp triệt tiếng vọng được sử

dụng cho hầu hết các hệ thống HDSL trên thế giới. Đối với truyền dẫn 1.544
Mbps, truyền dẫn song công kép sử dụng mỗi đôi dây để truyền một nửa của
tải hai hướng (768 kbps) cộng với 16kbps overhead dùng để đóng khung và
kênh thông tin khai thác (EOC). Hai đôi dây tạo nên hệ thống truyền dẫn
1.544 Mbps. Bởi vì cả hai đôi dây cùng truyền thông tin overhead giống nhau
nên thiết bị thu sẽ chọn một trong hai dây để thu overhead. Thông thường
thiết bị thu sẽ chọn dây có tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) tốt hơn.
Có một vài giải pháp được lựa chọn cho hệ thống HDSL nguyên thủy:
song công đơn, đơn công kép và song công kép.
24
Song công đơn chỉ cần sử dụng một đôi dây và một cặp thiết bị thu phát ở
mỗi đầu của đường dây. Hai hướng truyền dẫn có thể được tách biệt bằng
ghép kênh theo tần số FDM (Frequency Division Multiplex) hoặc bằng truyền
dẫn hỗn hợp triệt tiếng vọng.
Truyền dẫn đơn công kép sử dụng hai đôi dây, với một đôi dây truyền
toàn bộ tải theo một hướng và đôi dây thứ hai truyền toàn bộ tải theo hướng
ngược lại. Phương pháp này rất đơn giản để tách tín hiệu ở hai hướng khác
nhau của truyền dẫn. Truyền dẫn đơn công kép có nhược điểm truyền tín hiệu
có băng tần lớn do đó có suy hao lớn và xuyên âm ở tần số cao. Do có xuyên
âm các tín hiệu truyền trên hai đôi dây không hoàn toàn tách biệt. Do đó các
thiết bị thu phát đơn công kép có thể đơn giản hơn nhưng hoạt động kém hơn
song công kép.
Truyền dẫn song công kép cải tiến độ dài mạch vòng và độ tương thích
phổ bằng cách gửi một nửa thông tin trên mỗi đôi dây. HDSL giảm băng tần
của tín hiệu truyền bằng cách sử dụng truyền dẫn ECH để truyền hai hướng
cùng một băng tần. Tín hiệu xuyên âm và suy hao giảm. Một ưu điểm khác
của truyền dẫn song công kép là sử dụng một đôi dây có thể dễ dàng cung cấp
hệ thống truyền dẫn nửa tốc độ.
c. HDSL thế hệ thứ hai (HDSL2)
HDSL2 có tốc độ bit và độ dài mạch vòng giống như HDSL thế hệ thứ

nhất chỉ khác là sử dụng một đôi dây thay vì hai đôi dây. HDSL2 có kỹ thuật
mã hóa cao và điều chế phức tạp hơn. Lựa chọn kỹ càng tần số phát và thu
cho HDSL2 để chống lại xuyên âm.
1.3.3. ADSL
Đường dây thuê bao số không đối xứng ADSL là kỹ thuật truyền dẫn
mạch vòng nội hạt đồng thời truyền tải trên cùng một đôi dây các dịch vụ sau.
- Tốc độ bit thu (về phía thuê bao) lên tới gần 9 Mbps
- Tốc độ bit phát (về phía mạng) lên tới 1 Mbps
25