Tổng quan về các công nghệ băng rộng

z



TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ
BĂNG THÔNG RỘNG


Tổng quan về các công nghệ băng rộng (Phần 1)
Nguồn: khonggianit.vn
1.Mở đầu
Cuộc cạnh tranh gia tăng chưa từng có trong các thị trường dịch vụ băng rộng đã
buộc các nhà cung cấp dịch vụ băng rộng lập ra các chiến lược để phân phát các
dịch vụ “tay ba” với thoại, dữ liệu và video được cung cấp chỉ bởi một kết nối duy
nhất. Những năm vừa qua, khi Internet và Intranet đã phát triển mạnh thì các yêu
cầu đối với các ứng dụng tập trung vào băng rộng, chẳng hạn như chia sẻ tệp đồng
hàng và làm việc từ xa đã dẫn dến các nhu cầu không ngừng gia tăng về cung cấp
băng thông rộng hơn.
Có nhiều công nghệ cạnh tranh nhau có thể
cung cấp băng thông cần thiết để phân phát
các dịch vụ băng rộng, nhưng mỗi công nghệ
đều có các hạn chế riêng về mặt độ rộng băng,
độ tin cậy, giá cả và vùng bao phủ.
Chúng ta hãy rà soát lại tình hình phát triển mới nhất trong các công nghệ truy
nhập băng rộng hàng đầu và hãy đánh giá khả năng của những công nghệ công
nghệ nào đáp ứng được các các yêu cầu của khách hàng băng rộng trong tương lai.
Đồng thời cũng so sánh và đối chiếu các công nghệ này nhằm xác định xem công
nghệ nào có tiếp tục là cái tốt nhất trong kết nối băng rộng hay không.
2. Các Công nghệ băng rộng cạnh tranh
Nói chung, các giải pháp băng rộng có thể được phân loại thành hai nhóm: các

công nghệ đường dây cố định hoặc các công nghệ không dây (vô tuyến). Các giải
pháp đường dây cố định truyền thông qua một mạng vật lý để cung cấp một kết
nối “có dây” trực tiếp từ khách hàng tới nhà cung cấp dịch vụ. Thí dụ điển hình
của loại này là hệ thống POTS (hệ thống điện thoại kiểu cũ), trong đó khách hàng
được kết nối vật lý tới nhà khai thác bằng một đôi dây xoắn bằng đồng. Các giải
pháp không dây sử dụng các tần số vô tuyến hoặc vi ba để cung cấp một kết nối
giữa khách hàng và mạng của nhà khai thác; kết nối điện thoại di động (ĐTDĐ) là
một thí dụ rõ nhất.
2.1 Các Công nghệ Đường dây Cố định
Các công nghệ băng rộng đường dây cố định dựa vào một kết nối vật lý trực tiếp
tới công sở hoặc tư gia của thuê bao. Nhiều công nghệ băng rộng như modem cáp,
đường dây thuê bao số (xDSL) và đường dây tải điện băng rộng (broadband
powerline - BPL ) đã được phát triển để sử dụng một dạng kết nối thuê bao hiện
hữu làm phương tiện truyền thông. Các hệ thống modem cáp sử dụng các mạng
TV Cáp bằng cáp đồng trục và sợi quang hỗn hợp hiện có, các hệ thống xDSL sử
dụng đôi dây đồng xoắn truyền thống vốn được các POTS dùng cho các dịch vụ
điện thoại. Công nghệ BPL sử dụng các đường dây điện dẫn đến nhà thuê bao để
vận chuyển các tín hiệu băng rộng. Cả 3 công nghệ kể trên đều cố gắng sử dụng
mạng đường dây (điện thoại, điện) đã có nhằm tiết kiệm chi phí lắp đặt.
Trong khi đó, các mạng FTTH hoặc FTTC (cáp quang tới vỉa hè) đòi hỏi việc lắp
đặt các tuyến nối sợi quang mới từ tổng đài nội hạt (tổng đài trung tâm) tới tận,
hoặc tới gần nhà thuê bao. Kết quả là, mặc dù sợi quang nổi tiếng cung cấp cái tốt
nhất trong các khả năng băng thông rộng, nhưng chi phí lắp đặt của những mạng
như vậy, cho tới gần đây, vẫn cao một cách khó chấp nhận.
Các công nghệ đường dây cố định cần đánh giá ở đây bao gồm:


- Cáp Đồng trục Sợi quang Hỗn hợp: TV Cáp và Modem Cáp.
- Đường dây thuê bao số (xDSL)

- Đường dây tải điện băng rộng (BPL)
- Cáp quang tới nhà/vỉa hè.

2.1.1 Cáp Đồng trục Sợi quang Hỗn hợp: TV Cáp và Modem Cáp
Các mạng TV cáp số có khả năng cung cấp băng thông truyền số liệu hai chiều
bên cạnh các dịch vụ thoại và TV số. Sử dụng một modem cáp tại nhà khách hàng
và một Hệ thống kết cuối Modem cáp (CMTS) tại head-end của mạng thông qua
chuẩn HFC, DOCSIS 1.1, sẽ cung cấp một dịch vụ truyền dữ liệu với các tốc độ
lên tới 30 Mbit/s trên một kênh 8 MHz (6 MHz ở Hoa Kỳ), sử dụng các kỹ thuật
điều chế QAM.

Hình 1. Các kiến trúc TV Cáp, HFC (Cáp Đồng trục-Cáp quang Hỗn hợp)


Chuẩn HFC được thông qua mới đây, DOCSIS 3.0, có thể có băng thông 100
Mbit/s cho mỗi kênh trong tương lai gần. Truyền số liệu trên các mạng TV Cáp có
ưu điểm là, ở đâu cáp đồng trục đang ở trạng thái tốt và đang có (hoặc có thể lắp
đặt) các bộ khuếch đại RF để mở rộng tầm với của mạng, thì các băng thông tương
đối cao có thể được cung cấp tới người dùng đầu cuối mà không bị gới hạn nào về
cự li. Tuy nhiên, dịch vụ băng rộng của TV Cáp dựa vào một kiến trúc mạng dùng
chung (Hình 1) đã dẫn đến sự hạn chế là lượng băng thông phân phát tới khách
hàng phụ thuộc vào việc có bao nhiêu người dùng chung một kết nối ngược tới
head-end. Thông thường, một dịch vụ 1Mbit/s luồng xuống và 128 kbit/s luồng lên
được cung cấp (gần đây nhất là 3 – 5 Mbit/s luồng xuống), nhưng cao nhất chỉ
1.000 người dùng có thể dùng chung kết nối này tới head-end và do vậy băng
thông thực tế có thể đạt được sẽ thấp hơn do tải của hệ thống bị vượt quá bởi các
người dùng khác.
2.1.2 Đường dây Thuê bao Số (xDSL)
Công nghệ DSL sử dụng kiến trúc điện thoại cáp đồng hiện có để tạo thuận lợi cho
các kết nối dữ liệu tốc độ cao. Thiết bị DSL làm được việc này nhờ phân chia các

tín hiệu thoại và dữ liệu trên đường dây điện thoại thành ba băng tần riêng biệt.
Thí dụ đối với ADSL, các cuộc đàm thoại được vận chuyển trong băng tần 0 – 4
kHz (như trong tất cả các mạch POTS), kênh dữ liệu luồng lên được vận chuyển
trong một băng tần giữa 25 và 160 kHz, kênh dữ liệu luồng xuống bắt đầu tại 240
kHz và lên tới khoảng 1,1 MHz. Các kỹ thuật điều chế số liệu phức tạp cho phép
các tốc độ dữ liệu lên tới 12 Mbit/s. Các môđun truy nhập DSL (các DSLAM)
được bố trí tại tổng đài nội hạt hoặc tại các nút trong mạng truy nhập để phát và
thu các tín hiệu dữ liệu. Tuy nhiên, xDSL có một nhược điểm ở chỗ nó là một
công nghệ nhạy cảm với cự li. Khi độ dài kết nối từ người dùng tới DSLAM tăng
lên thì chất lượng tín hiệu giảm đi và tốc độ của kết nối tụt xuống (xem Hình 2).


Có nhiều công nghệ DSL khác nhau, mà chủ yếu là ADSL (không đối xứng),
SDSL (đối xứng), VDSL (tốc độ bít rất cao) và ADSL2+. Mới đây người ta đưa ra
ADSL2++.

Hình 2. Các kiến trúc mạng cho các dạng xDSL khác nhau. Chú ý rằng băng
thông phụ thuộc vào cự li từ tổng đài nội hạt hoặc hộp đường phố đầu xa

Bảng 1 chỉ rõ công nghệ ADSL có thể cung cấp các tốc độ luồng xuống tối đa là
12 Mbit/s và luồng lên tối đa là 640 kbit/s tại cự li khoảng 0,3 km. Giới hạn cự li
tột cùng đối với dịch vụ ADSL là 5,4 km, nhưng tại cự li này, các tốc độ truyền
dẫn bị giới hạn ở xấp xỉ 500 kbit/s. Để tối đa hóa vùng bao phủ mạng tới cự ly 5,4
km trọn vẹn, các tốc độ ADSL được cung cấp rộng rãi ở châu Âu là 500 kbit/s
luồng xuống với các tốc độ luồng lên từ 128 kbit/s.
Đối với các ứng dụng doanh nghiệp (DN), có thể dùng DSL đối xứng (SDSL), cho
phép các tải xuống và lên tốc độ cao, nhưng đạt được băng thông khả dụng tối đa
khoảng 3 Mbit/s.
Với VoD cần ít nhất 3 Mbit/s và HDTV cần khoảng từ 15 đến 20 Mbit/s thì rõ
ràng là cả ADSL, cả SDSL đều không thể đáp ứng các yêu cầu băng thông cho

HDTV và phải gắng gượng để có thể cung cấp cho VoD và dịch vụ video căn bản
qua toàn mạng.
VDSL và ADSL2+ được giới thiệu mới đây có thể cung cấp băng thông đủ lớn
cho các dịch vụ video. VDSL có thể cung cấp tới 52 Mbit/s nhưng chỉ trên các cự
li rất ngắn. Do vậy, để cung cấp VDSL tới một tỷ lệ dân cư đáng kể thì các
DSLAM cần được bố trí lại tại hộp đường phố (gần với thuê bao hơn) và các sợi
quang tiếp sóng phải được lắp đặt tới tận các hộp đường phố. Các chi phí nâng cấp
và lắp đặt cáp sợi quang như vậy là quá đắt đỏ so với công nghệ ADSL và việc
triển khai VDSL đã bị hạn chế.
Các công nghệ mới nhất xuất phát từ họ DSL là ADSL2+ và ADSL2++.
ADSL2++ vẫn đang thời kỳ sơ khai và chưa được một chuẩn thích hợp nào hỗ trợ.
Còn ADSL2+ thì đã được tiêu chuẩn hóa và cho phép truyền dẫn băng thông đủ
cho một số dịch vụ video qua các cự li lớn hơn so với VDSL mà không cần bố trí
lại DSLAM. Kết quả là ADSL2+ đang trở thành phương thức nâng cấp cho các
nhà khai thác muốn cải thiện việc cung cấp dịch vụ ADSL tiêu chuẩn của họ.
Bảng 1 Khả năng Băng thông so với cự li của xDSL. Chú ý rằng các khả năng tốc
độ tối đa được trình bày là không khả dụng tại cự li tối đa. Luôn luôn có sự dung
hòa giữa cự li và băng thông
Công

Dung

Dung lượng

Dải

Dải

nghệ

lượng

luồng xuống tối

tối đa

xuống @

luồng lên

đa

Dải tần

tối đa

tối đa
ADSL

640kbit/s

12
(0,3km)

SDSL

3 Mbit/s

3 Mbit/s

Mbit/s 5,4km 1,5

1,1 MHz

Mbit/s
2,7km 2 Mbit/s

1,1 MHz


ADSLA2+ 1 Mbit/s

26Mbit/s

3,6km 4Mbit/s

2,2 MHz

1,3km 13Mbit/s

12 MHz

(0,3km)
VDSL

16Mbit/s

52Mbit/s

(0,3km)

2.1.3 Đường dây tải điện Băng rộng (BPL)
Các hệ thống BPL cho phép truyền số liệu tốc độ cao qua các đường dây tải điện
đang có và không cần đến sự xếp chồng mạng khi chúng có truy nhập trực tiếp tới
các vùng bao trùm của ngành điện ở khắp mọi nơi. Các hệ thống BPL đang được
đề xướng như một cách thức rẻ tiền để phục vụ số lượng lớn thuê bao băng rộng.
Trong một hệ thống BPL, dữ liệu được phát qua đường dây điện đang có như một
tín hiệu tần số cao điện áp thấp, tín hiệu này được ghép với tín hiệu điện lưới tần
số thấp điện áp cao. Băng tần truyền dẫn đã được chọn lọc để bảo đảm can nhiễu
tối thiểu tới tín hiệu điện lưới đang hoạt động. Các tốc độ dữ liệu điển hình đang
được thử nghiệm hiện nay là 2 đến 3 Mbit/s, song các nhà sản xuất chỉ ra rằng, các
hệ thống thương mại được chào hàng lên đến 200 Mbit/s rồi sẽ trở thành khả dụng.
Tuy nhiên, không có một cách thức nâng cấp rõ ràng nào để đi tới các tốc độ dữ
liệu cao hơn. Hầu hết các hệ thống BPL hiện tại chỉ giới hạn ở cự li 1 km trong
phạm vi lưới điện hạ áp, nhưng một số nhà khai thác đang mở rộng tầm với này
sang lưới điện trung áp. Thử nghiệm đã cho thấy rằng BPL đòi hỏi một chi phí đầu
tư cao, để nâng cấp mạng truyền tải điện và vòng qua các máy biến thế, để hỗ trợ
các dịch vụ băng rộng tốc độ cao và tin cậy. Ngoài ra, các tần số dùng cho BPL
thường gây can nhiễu với truyền dẫn vô tuyến nghiệp dư và do vậy, một số cuộc
thử BPL đã bị phản đối đáng kể. Hiện tại, do chi phí cao và do thiếu một đường lối
nâng cấp cho nên dường như nó không thể xuất hiện như một công nghệ băng
rộng dẫn đầu, nhưng vẫn là một lựa chọn băng rộng đường dây cố định thích hợp.


2.1.4 Cáp quang tới Nhà /Vỉa hè
FTTx là một thuật ngữ chung chỉ những công nghệ đưa sợi quang tới thuê bao.
Tuy nhiên, không phải tất cả các giải pháp sợi quang trong các mạng truy nhập
đều đem thẳng cáp sợi quang tới nhà thuê bao như được trình bày trong Hình 4.
Một số công nghệ truy nhập nào đó có dựa vào cáp sợi quang như VDSL đem cáp

sợi quang từ tổng đài nội hạt (tổng đài trung tâm) xuống một nút trong mạng truy
nhập hoặc tới vỉa hè, nơi các thiết bị được lắp đặt trong một hộp đường phố để
biến đổi các tín hiệu từ quang sang điện, được chuẩn bị sẵn cho chặng cuối cùng
tới thuê bao bằng đôi dây đồng xoắn. Mức cung cấp cáp sợi quang như thế này
trong mạng có thể được gọi là FTTC (Fiber to the Curb - cáp quang tới vỉa hè)
hoặc FTTN (Fiber to The Node - cáp quang tới nút mạng). Các kiến trúc khác gồm
có FTTB (Fiber to the Building- cáp quang tới cao ốc) hoặc FTTP (Fiber to the
Premises - cáp quang tới tư gia), trong đó cáp sợi quang được đem tới tận cao ốc
và sau đó được phân bố giữa các thuê bao cư trú qua đôi dây đồng xoắn hoặc sử
dụng công nghệ không dây. FTTH là giải pháp truy nhập cáp sợi quang căn bản
nhất, trong đó, mỗi thuê bao được kết nối tới một sợi quang.

Hình 3. Kiến trúc mạng quang thụ động (PON)
Khi FTTH đã hoàn thiện, các ứng dụng đã tập trung vào hai giải pháp được nhất
trí chung. Giải pháp thứ nhất là Mạng quang thụ động (Passive Optical Network -


PON). Các PON đã được mô tả cho FTTH ngay từ năm 1986. Trong kiến trúc này,
tín hiệu chính từ tổng đài nội hạt được chia tách một cách thụ động sao cho nó
được dùng chung giữa 16 đến 32 thuê bao (xem Hình 3). Tính riêng tư được bảo
đảm bằng việc dịch thời gian và sự mã hóa cá nhân cho lưu lượng của mỗi thuê
bao. Lưu lượng luồng lên là có thể có nhờ đồng bộ hóa TDMA. Các chi phí tổng
đài và mạng cố định được chia sẻ giữa tất cả các thuê bao. Điều này làm giảm bớt
giá thành chủ yếu cho mỗi thuê bao. Giải pháp PON có lợi lớn vì không có các
thiết bị điện tử đặt ngoài trời, do đó làm giảm tính phức tạp của mạng và giảm các
chi phí vòng đời đồng thời lại cải thiện được độ tin cậy.
Kiến trúc FTTH phổ biến thứ hai là mạng điểm-nối-điểm (P2P), thường được gọi
là Mạng Ethernet toàn quang (All Optical Ethernet Network - AOEN) (Hình 4).
Trong giải pháp này, mỗi gia đình được kết nối thẳng tới tổng đài nội hạt bằng cáp
sợi quang. Nó cung cấp một đường dây kết nối dùng riêng tới nhà khai thác cho

mỗi thuê bao và đó là ưu điểm chính của các mạng P2P so với các mạng PON.
Các đường dây kết nối dùng riêng của một mạng P2P tạo điều kiện thuận tiện cho
việc cung ứng dịch vụ đặc trưng thuê bao. Băng thông thuê bao rộng hơn với độ
an toàn lưu lượng được tăng cường, và cung cấp các dịch vụ đối xứng một cách
đơn giản. Kiến trúc mạng P2P tương tự như thiết kế mạng LAN DN chung, và do
vậy nó có ưu điểm là có thể sử dụng các cấu kiện và thiết bị đang có sẵn, việc này
giúp làm giảm chi phí của hệ thống. Tuy nhiên, các mạng P2P đòi hỏi các hoạt
động ngoài hiện trường và điều này có thể làm tăng các chi phí lắp đặt, vận hành
và vòng đời và còn làm giảm độ tin cậy.
Các tiêu chuẩn đã được thiết lập cho cả hai mạng PON và P2P và đang hiện hữu
các nhà cung ứng cả các hệ thống PON và P2P, chào hàng mời sử dụng cả ATM
cả truyền dẫn IP/Ethernet trên cả hai kiểu kiến trúc. Kết quả là có rất nhiều nhà sản
xuất đang chào hàng các sản phẩm nối mạng PON và P2P với giá cả càng ngày
càng cạnh tranh.


Hình 4. Các kiến trúc cho các mạng P2P khác nhau, kể cả các kết nối cáp sợi
quang P2P trực tiếp “chạy về nhà”, tiếp cáp sợi quang tới hộp đường phố của
VDSL (sợi quang tới cáp đồng) và tiếp cáp sợi quang tới hộp đường phố toàn
quang
Các hệ thống PON Ethernet (EPON) hiện tại có thể hoạt động cao tới 1 Gbit/s trên
các cự li tới 20 km, phân phát băng thông cao hơn 40 lần so với băng thông mà
ADSL+ có thể đạt được tại cự li 1 km. Chẳng bao lâu nữa, các hệ thống EPON sẽ
cung cấp bộ chia tách 2,5 Gbit/s giữa 64 người dùng (mặc dù 32 người dùng là
thích hợp hơn). Ngay cả với băng thông EPON dùng chung giữa 64 người dùng thì
băng thông được chào mời cho khách hàng FTTH có thể vượt khá xa cái mà các
dịch vụ cáp hoặc ADSL2+ có thể đạt được trên một vùng bao phủ tròn 20 km.
Ngoài ra, PON Ghép kênh Chia theo Bước sóng (WDM PON) hiện đang được
triển khai. Bằng việc đem một kênh cáp quang duy nhất tới mỗi thuê bao (loại bỏ
việc dùng chung băng thông), công nghệ này sẽ tiếp tục tăng băng thông mà các

hệ thống PON có thể cung cấp. Như vậy, cáp sợi quang, đóng vai trò một phương
tiện truyền thông, cung cấp băng thông gần như vô hạn trên các cự li lớn hơn
nhiều so với tất cả các đối thủ cạnh tranh là điều không còn phải nghi ngờ.


Tổng quan về các công nghệ băng rộng (Phần 2)
Nguồn: khonggianit.vn
2.2 Các công nghệ Không dây
Nói chung, băng rộng không dây hàm ý các công nghệ sử dụng vi ba điểm-nốiđiểm hoặc điểm-nối-đa điểm trong các tần số khác nhau giữa 2,5 và 43 GHz để
phát các tín hiệu giữa các điểm trung tâm và một máy thu người dùng đầu cuối.
Trong khi trên mức mạng, chúng rất thích hợp với cả hạ tầng cơ sở truy nhập và
đường trục, thì chúng lại nằm trong mạng truy nhập, nơi công nghệ băng rộng
không dây đang nở rộ. Kết quả là, các thuật ngữ “băng rộng không dây” và “truy
nhập băng rộng không dây” có thể đổi lẫn cho nhau.
Có một phạm vi rộng các tần số, trong đó các công nghệ băng rộng không dây có
thể khai thác với sự lựa chọn các băng tần được cấp phép và không cần cấp phép.
Nói một cách tổng quát, các tần số cao hơn là có lợi so với các tần số thấp hơn do
tại các tần số cao có nhiều phổ khả dụng hơn và có thể sử dụng các an ten nhỏ
hơn, cho phép lắp đặt được dễ dàng. Hầu hết các hệ thống băng thông cao hơn đều
sử dụng các tần số trên 10 GHz. Tuy nhiên, các hệ thống tần số cao bị suy hao
nghiêm trọng bởi các điều kiện thời tiết xấu (chẳng hạn như mưa hoặc sương mù)
và phải chịu các giới hạn về cự li.
Các công nghệ không dây có thể được phân chia một cách rõ rệt thành loại yêu
cầu trực thị (LOS) và loại không yêu cầu trực trị (NLOS). Vi ba điểm-nối-điểm,
Hệ thống Phân phát Đa điểm Cục bộ (LMDS), Quang học Không gian Tự do
(FSO – Free Space Optics) và vệ tinh băng rộng đều đòi hỏi trực thị cho truyền
dẫn tín hiệu tin cậy, trong khi đó các công nghệ mạng tế bào như GSM, CDMA,
3G, WiFi, WiMAX và các công nghệ băng rộng không dây cố định như Hệ thống

Phân bố Đa Kênh Đa điểm (MMDS) không đòi hỏi trực thị giữa trung tâm phát và
thiết bị thu. Rõ ràng là các công nghệ NLOS dữ liệu có các lợi thế về mặt dễ triển
khai và vùng phủ sóng của mạng rộng hơn.
Phần này đưa ra cái nhìn khái quát về mỗi công nghệ không dây này. Các công
nghệ được đánh giá ở đây bao gồm:
- Các tuyến Vi ba
- MMDS (Dịch vụ Phân bố Đa kênh Đa điểm)
- LMDS (Dịch vụ Phân bố Đa điểm Cục bộ)
- FSO (Quang học Không gian Tự do)
- WiFi ( Wireless Fidelity)
- WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwwave Access)
- Vệ tinh
- 3G (Mạng di động thế hệ thứ ba)
2.2.1 Các tuyến Vi ba
Các tuyến vi ba là vật mang tải truyền thống của các hệ thống băng rộng vô tuyến
cố định và đã được dùng từ lâu trước khi thuật ngữ băng rộng không dây được đặt
tên. Nó là phương pháp truyền dẫn không dây LOS điểm-nối-điểm cho cao nhất là
155 Mbit/s (STM1 hoặc OC-3) với cự li lên tới 5 km. Các tuyến vi ba đơn kênh


tương đối rẻ và dễ lắp đặt. Điều này đặc biệt đúng tại những vùng địa hình khó
khăn (chẳng hạn như vùng núi non) hoặc có mật độ dân cư cao, nơi chi phí lắp đặt
mạng cáp chôn truyền thống quá cao không chịu nổi. Tuy nhiên, các mạng vi ba
có nhược điểm lớn là bị hạn chế ở một tốc độ dữ liệu rất thấp và do vậy, ít được sử
dụng cho các tuyến dung lượng cao hoặc cho các mạng nơi việc bảo đảm rằng khả
năng băng thông luôn luôn vượt xa nhu cầu của khách hàng là hết sức quan trọng.
Dung lượng vi ba có thể được tăng cường nhờ lắp đặt nhiều tuyến hơn, song việc
triển khai thêm các tuyến chẳng mấy chốc sẽ đưa tổng chi phí của một mạng vi ba
tới một mức vượt quá xa chi phí cho một hệ thống cáp chôn truyền thống có băng
thông cao hơn nhiều. Đối với các mạng có dự báo lưu lượng thấp thì vi ba có thể

là giải pháp chi phí thấp nhất, nhưng vi ba sẽ ngăn cản việc mở rộng dung lượng
quá đáng và về lâu về dài sẽ dẫn đến mất cơ hội kinh doanh.
2.2.2 Dịch vụ Phân bố Đa điểm Đa kênh (MMDS)
Đối với một vùng phủ sóng rộng, một hệ thống vi ba sẽ đòi hỏi có nhiều tuyến
điểm-nối-điểm. MMDS cho phép hệ thống anten điểm-nối-điểm thường dùng cho
các tuyến vi ba được thay thế bằng một an ten hình rẻ quạt tại trạm gốc phía phát,
nơi gửi đi các tín hiệu tới nhiều địa điểm trong phạm vi một cung 60° đến 90°
(Hình 5). Bằng việc khắc phục các giới hạn điểm-nối-điểm của các tuyến vi ba và
cho phép một vùng phủ sóng rộng.


Hình 5. Kiến trúc Mạng MMDS (Dịch vụ Phân bố Đa kênh Đa điểm)
MMDS đưa ra một giải pháp vi ba với chi phí mỗi tuyến được giảm bớt. MMDS
sử dụng kiến trúc điểm-nối-đa điểm để phân phát các tín hiệu truyền hình và gần
đây nhất là thông tin thoại/fax và dữ liệu.
Ban đầu được coi là “cáp không dây”, MMDS đã được đưa vào sử dụng từ những
năm 70 của thế kỷ trước. Nó được giới thiệu như một phương án thay thế cho TV
Cáp để phủ sóng cho các vùng xa xôi hoặc địa hình khó khăn, nơi chi phí lắp đặt
cáp quá cao. Dịch vụ MMDS được phân phát nhờ sử dụng các máy phát vô tuyến
đặt trên mặt đất. Các máy phát này sử dụng các tần số ở phần phía dưới của băng
tần siêu cao (UHF) trong phổ vô tuyến (giữa 2,1 và 2,7 GHz), và được đặt tại vị trí
cao nhất trong vùng phủ sóng dự kiến. Mỗi thuê bao thu được MMDS nhờ sử
dụng một máy đầu thu số nhỏ đặt tại địa điểm của họ với tầm nhìn thẳng (trực thị)
tới các máy phát. Tầm làm việc có thể đạt tới 100 km tại địa hình bằng phẳng
nhưng sẽ ngắn hơn đáng kể trong các vùng địa hình đồi núi. Các kênh MMDS
rộng 6 MHz và hoạt động theo các băng tần được cấp phép hoặc không cần cấp
phép. Ở Hoa Kỳ, một khối băng thông 200 MHz được gán cho một sóng mang
MMDS, tạo điều kiện cho 33 kênh truyền hình analog, mỗi kênh rộng 6 MHz. Với
việc di trú sang các dịch vụ số, 33 kênh analog đã được chuyển thành 99 luồng dữ

liệu digital 10 Mbit/s, cho phép khả năng kết nối Ethernet đầy đủ và một tổng
dung lượng lên tới 1 Gbit/s. Dung lượng có thể được tiếp tục tăng lên nhờ đem
ghép việc sử dụng các tần số và các tế bào chia chung. Tuy nhiên, khi một số
lượng lớn người dùng có thể chia sẻ cùng các kênh vô tuyến như nhau thì độ lưu
thoát dữ liệu thường thấp hơn nhiều so với nhiều phương án băng rộng không dây
khác với các độ lưu thoát dữ liêu thực tế nằm trong phạm vi từ 500 kbit/s tới 1
Mbit/s. Các khách hàng được bảo vệ không bị can nhiễu từ những người dùng
khác khi nhà cung cấp sử dụng các tần số được cấp phép và do sử dụng các tần số
phía thấp của phổ vô tuyến UHF, nên mưa, sương mù và tuyết không ảnh hưởng
đến hiệu năng. Tuy nhiên, hạn chế căn bản của MMDS là số lượng giới hạn các
kênh cấp phép khả dụng. Chỉ có 600 MHz băng thông là khả dụng giữa 2,1 và 2,7
GHz và MMDS cấp phép thường chỉ được khai thác trong đoạn 200 MHz từ 2,5
GHz đến 2,7 GHz. Điều này sẽ hạn chế băng thông khả dụng và vì thế mà hạn chế
tốc độ dữ liệu mỗi thuê bao, hoặc giới hạn tổng số thuê bao có thể có, làm cho
MMDS trở thành một giải pháp băng rộng chỉ phù hợp với các dịch vụ tốc độ dữ
liệu thấp hoặc cục bộ hóa.
2.1.3 Dịch vụ Phân bố Đa điểm Cục bộ (LMDS )
Cũng giống như MMDS, LMDS sử dụng anten rẻ quạt tại trạm gốc để phát theo
kiểu điểm-đa-điểm trên một vùng bao phủ rộng (Hình 6). Bằng việc hoạt động
trong các tần số vô tuyến UHF phía cao hơn (27,5 GHz đến 31 GHz), LMDS có
thể cung cấp băng thông rộng hơn, nhưng tầm xa của các tín hiệu vô tuyến bị hạn
chế tại khoảng 8 km, do suy giảm không gian tự do cao hơn. Do vậy mà nó là một
dịch vụ hết sức cục bộ. Ở Hoa Kỳ, LMDS đã được phân bổ băng tần 27,5 đến 29,5
GHz và hiện tại được dự kiến để phân phát các dịch vụ TV số với mỗi kênh chiếm
20 MHz băng thông. LMDS còn có thể được sử dụng để cung cấp các dịch vụ
băng rộng hai chiều, chẳng hạn như thoại, dữ liệu, video và Internet. Mỗi kênh
LMDS có thể có luồng xuống 45 Mbit/s (với một giới hạn luồng lên 155 Mbit/s),

nhưng đòi hỏi LOS giữa trạm gốc và máy thu phát của khách hàng. Giống như
MMDS, LMDS cung cấp một giải pháp rẻ tiền hơn cho một vùng phủ sóng rộng
hơn so với các tuyến vi ba điểm-nối-điểm. Tuy nhiên, LMDS bị hạn chế về cự li,
dung lượng thuê bao cao nhất và tốc độ dữ liệu cực đại tương ứng của chúng cũng
bị giới hạn trong phạm vi phổ vô tuyến khả dụng.

Hình 6. Kiến trúc mạng Dịch vụ Phân bố Đa điểm cục bộ (LMDS)
2.1.4 FSO (Free Space Optics)
Hệ thống quang học không gian tự do (FSO) sử dụng các nguồn hồng ngoại hoặc
các tia laze để hỗ trợ các tốc độ truyền dữ liệu trong không gian tự do trong
khoảng từ 10 Mbit/s đến 1,25 Gbit/s giữa một máy phát và một máy thu trên các
cự li lên tới 4 km. Hoạt động tại các tần số THz trong phổ vô tuyến, các hệ thống
như thế cũng đòi hỏi LOS. Những ưu điểm chính của các hệ thống FSO là chi phí
lắp đặt thấp và tránh được các yêu cầu cấp phép phổ vô tuyến do các hệ thống
FSO sử dụng một tín hiệu ánh sáng thay vì một sóng vô tuyến. Tuy nhiên, do bản
chất điểm-nối-điểm của các hệ thống FSO cho nên chúng không có hiệu quả kinh
tế đối với vùng bao phủ rộng cần tính cạnh tranh trong thị trường khách hàng băng
rộng ngày nay. Ngoài ra, quang học không gian tự do bị ngừng trệ trong các điều


kiện thời tiết xấu. Do vậy, các hệ thống FSO chủ yếu chỉ phù hợp với các ứng
dụng tư nhân.
2.1.5 WiFi (Wireless Fidelity) và WiMAX (Tương tác toàn cầu cho truy nhập vi
ba)
WiFi có sự thích ứng cao với MMDS về mặt cục bộ hóa và nó không yêu cầu
LOS. Dựa trên chuẩn IEEE 802.11x và truyền dẫn ở phổ tần không cấp phép 2,4
GHz, WiFi hoạt động trong vùng tần số thấp của UHF theo kiểu điểm-đa-điểm. Sự
thâm nhập càng ngày càng tăng lên của các tín hiệu tại các tần số này cho phép các
máy phát WiFi hoạt động tại công suất thấp mà vẫn đạt được các tầm hoạt động
tới 30m trong nhà và tới 450m ngoài trời. Ứng dụng chủ yếu của WiFi là cung cấp

các kết nối radio không dây cục bộ tới thiết bị truyền thông (chẳng hạn như các
PC, các máy điện thoại VoIP…) của người dùng đầu cuối trong phạm vi tư gia/nơi
cư trú của khách hàng. Các sản phẩm WiFi mới nhất hỗ trợ các tốc độ dữ liệu lên
tới 54 Mbit/s và phần mềm khóa mã được sử dụng để bảo đảm an toàn người
dùng. Các WiFi “hotspot” là các địa điểm như các sân bay, các nhà hàng là nơi đã
thiết lập kết nối WiFi cục bộ tới Internet. Mặc dù nó thích hợp nhất với các ứng
dụng bên trong các cao ốc, song ở các thành phố cụ thể nào đó (chẳng hạn như
Amstecdam), các nhà cung cấp dịch vụ WiFi đã thiết lập và đưa vào sử dụng nhiều
điểm thu phát để cung cấp khả năng kết nối từ WiFi trung tâm thành phố tới các cá
nhân và các DN tư nhân (chẳng hạn các khách sạn) trên bán kính khoảng 3 km.
Tuy nhiên, hiện nay dung lượng 54 Mbit/s cho mỗi kênh đang giới hạn tốc độ dữ
liệu thực tế của người dùng đầu cuối ở mức xấp xỉ 1 Mbit/s.
WiMAX là công nghệ băng rộng không dây mới nhất được phát minh ra để cung
cấp kết nối kiểu WiFi qua một cự li lớn hơn nhiều và do vậy đang cạnh tranh để
đóng vai trò một giải pháp truy nhập không đây băng rộng điểm-đa-điểm dặm cuối
cùng. Điều quan trọng là cần lưu ý rằng, có hai loại WiMAX: trực thị (LOS) và


không trực thị (NLOS). Các hệ thống WiMAX LOS chỉ hoạt động điểm-nối-điểm
trong khi các hệ thống WiMAX NLOS là điểm-đa-điểm.
Mặc dù các hệ thống LOS có các khả năng vươn xa lớn hơn nhiều, nhưng chúng
không thuận tiện cho một vùng bao phủ dịch vụ khách hàng lớn và chính vì vậy
mà các hệ thống NLOS có tầm với ngắn hơn nhiều đang được triển khai để cung
cấp một công nghệ thay thế của dịch vụ băng rộng có quy mô khách hàng lớn.
WiMAX dựa trên chuẩn IEEE 802.16, và các sửa đổi mới nhất để tạo thuận tiện
cho các dịch vụ di động chỉ vừa mới được tiêu chuẩn hóa. Các nhà cung cấp thiết
bị WiMAX đang đi theo hướng cung cấp khả năng kết nối băng rộng cố định, lưu
chuyển, xách tay và cuối cùng là di động mà không cần có tầm nhìn thẳng trực
tiếp tới một trạm gốc. Theo triển khai điển hình với bán kính tế bào từ 3 đến 9 km,
các hệ thống được nhận chứng chỉ Diễn đàn WiMAX (WiMAX Forum

Certified™) có mục đích phân phát dung lượng tối đa 75 Mbit/s mỗi kênh cho các
ứng dụng cố định và xách tay. Các triển khai di động đang hướng tới việc cung
cấp tới 15 Mbit/s dung lượng trong phạm vi bán kính tế bào điển hình 3 km. Tuy
nhiên, các khả năng băng thông thực tế hiện tại thấp hơn rất nhiều, và nếu như
WiMAX là một công nghệ có băng thông dùng chung thì băng thông cơ bản phân
phát cho một thuê bao có thể thấp hơn so với dung lượng kênh và sẽ phụ thuộc
vào hệ số tranh chấp khách hàng/kênh.
Đối với các hệ thống NLOS, còn có thêm một sự lựa chọn giữa các thiết bị CPE tự
lắp đặt trong nhà hay ngoài trời. Thiết bị tự lắp đặt trong nhà được thị trường
người tiêu dùng ưa chuộng hơn vì nó có những lợi thế nổi bật về lắp đặt đơn giản,
nhưng tầm xa bị giảm đi đáng kể do tín hiệu bị suy hao bởi cơ sở hạ tầng của cao
ốc. Còn có hai cấp độ lắp đặt mạng WiMAX là tiêu chuẩn và đủ-tính năng (fullfeatured). Bảng 2 chỉ ra rằng, hiệu năng của WiMAX thay đổi lớn và là một hàm
số rất phức tạp của loại WiMAX được triển khai, là LOS hay NLOS, là thiết bị tự
lắp đặt trong nhà tiện dụng với khách hàng hay ngoài trời, lắp đặt tiêu chuẩn hay


lắp đặt đủ-tính năng.
Bảng 2 cho thấy rằng thiết bị WiMAX chuẩn có mục đích phân phát băng thông
luồng lên và luồng xuống cho mỗi kênh giữa 8 và 11 Mbit/s, nhưng chỉ trên cự li 1
đến 2 km cho các hoạt động NLOS. Các giải phápWiMAX chuẩn tự lắp đặt trong
nhà tương đương có mục đích đạt được các băng thông tương tự nhưng chỉ trên cự
ly 0,3 đến 0,5 km. Thế hệ mới nhất của các thiết bị WiMAX đủ-tính năng có mục
đích phân phát băng thông hai chiều lên tới 11 Mbit/s trên 3 đến 9 km với các khả
năng NLOS, và cùng một băng thông như vậy trên một cự ly 1 đến 2 km đối với
các ứng dụng tự lắp đặt trong nhà NLOS.
Bảng 2. Tầm xa và hiệu năng băng thông có thể đạt được đối với các hệ thống
WiMAX hiện tại. Tuy nhiên, các cự li NLOS thực tế hiện nay được báo cáo nằm
trong khoảng từ 3 đến 5 km với các tốc độ dữ liệu tối đa là 2 đến 10 Mbit/s.
Loại Hệ

Khả năng

Băng thông

Băng thông

Băng

Băng thông

thống

tầm xa

tuyến xuống

tuyến lên

thông

tuyến lên

Max Sector

Max mỗi

tuyến lên

mỗi CPE

Sector

mỗi CPE

tại mép tế

tại mép tế

bào

WiMAX

bào
Tiêu chuẩn
LOS
NLOS

10 – 16 8-11,3 Mbit/s

8-11.3

2,8-11,3

2,8-

km

Mbit/s

Mbit/s

11,3Mbit/s

8-11,3

2,8-11,3

2,8-

Mbit/s

Mbit/s

11,3Mbit/s

1 – 2 km
0,3

8-11,3 Mbit/s
–

0,5km
(Tự lắp đặt
trong nhà)


Đủ Tính năng
LOS
NLOS

30 – 50 8

–

11.3 8-11,3

km

Mbit/s

4 – 9 km

8-11,3 Mbit/s

1 – 2km

2,8-11,3

2,8-11,3

Mbit/s

Mbit/s

Mbit/s

8-11,3

2,8-11,3

0,7-

Mbit/s

Mbit/s

0,175Mbps*

(Tự lắp đặt
trong nhà)
*/Giả sử chỉ có một kênh con được sử dụng để mở rộng tới mép của ô sector.
WiMAX đã nhận được nhiều quan tâm như giải pháp băng rộng vô tuyến thế hệ
sau dùng cho các kết nối hotspot WiFi và thậm chí còn bao trùm cả mạng truy
nhập thành phố lớn. Tuy nhiên, các sản phẩm “trước tiêu chuẩn” từ một số nhà sản
xuất như Airspan và Alvarion để lộ ra một bán kính tế bào NLOS thực tế chỉ là 3
đến 5 km với các tốc độ dữ liệu tối đa chỉ là 2 đến 10 Mbit/s cho mỗi CPE (thiết bị
tư gia khách hàng). Với điều kiện giới hạn băng thông cuối cùng của các tần số
phân bổ cho WiMAX trong phổ vô tuyến, không bao giờ WiMAX có thể cung cấp
các dịch vụ băng rộng tốc độ dữ liệu cao một cách rộng khắp tới đông đảo khách
hàng.
2.1.6 Vệ tinh quảng bá trực tiếp (DBS – Direct Broadcast Satellite)
Vốn là một giải pháp vô tuyến phát quảng bá TV số trực tiếp tới từng nhà, các
dịch vụ DBS mới hơn còn cung cấp truyền dẫn số liệu tốc độ cao hai chiều. DBS
sử dụng các vệ tinh địa tĩnh hoạt động ở băng tần Ku với một tuyến lên 12 GHz và
một tuyến xuống 14 GHz. Hình 7 trình bày kiến trúc của một mạng băng rộng
không dây DBS, trong đó vệ tinh chuyển tiếp tín hiệu phức hợp của các dịch vụ dữ
liệu và video số hóa từ một headend qua một trạm mặt đất rồi sau đó phát quảng
bá tín hiệu này tới vùng thuê bao mục tiêu. Có thể đạt được các tốc độ dữ liệu nằm
giữa 16 kbit/s và 155 Mbit/s, nhưng trở ngại chính là ở chỗ các vệ tinh địa tĩnh

cách bề mặt trái đất 22.300 km đưa vào mạng một độ trễ 250 ms. Đối với hầu hết
các dịch vụ băng rộng, thời gian trễ này là không thể chấp nhận. Việc sử dụng một
mạng có các vệ tinh LEO (quỹ đạo trái đất thấp) quay xung quanh trái đất ở độ cao
1.000 km sẽ giảm thời gian trễ này xuống còn 50 ms, nhưng cho đến bây giờ các
hệ thống như vậy vẫn chưa được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, cũng giống như tất
cả các hệ thống khác sử dụng phổ vô tuyến, các vệ tinh cũng bị hạn chế về dung
lượng bởi băng thông khả dụng. Đối với các vệ tinh hoạt động ở băng Ku dó là
giới hạn 2 GHz băng thông khả dụng.

Hình 7. Kiến trúc Mạng vệ tinh quảng bá Trực tiếp (DBS)
2.1.7 Các mạng ĐTDĐ: Các mạng 2G và 3G
UMTS (Các hệ thống viễn thông di động toàn cầu), còn được gọi là 3G, là hệ
thống di động tốc độ cao thế hệ tiếp sau của các hệ thống tế bào số 2G và 2,5G
đang hoạt động - những hệ thống dựa trên GSM (Global Systems for Mobile). Do
việc đưa vào sử dụng GPRS (Dịch vụ Vô tuyến gói chung) mà các máy ĐTDĐ đã
có thể chuyển dữ liệu và kết nối Internet, và kết quả là có thể được xem như một
giải pháp băng rộng.
Các dịch vụ ĐTDĐ dựa trên GSM số tiêu chuẩn của kỷ nguyên 2G cung cấp đàm
thoại và tốc độ dữ liệu thấp. Các mạng GSM là chuyển mạch kênh và sử dụng kết


hợp các chuẩn TDMA và FDMA để cho phép truy nhập băng thông đa thuê bao
tại các tốc độ truyền số liệu tối đa là 14,4 kbit/s. Một công nghệ truy nhập băng
thông di động tiên tiến hơn là CDMA, nhưng nó không được chấp nhận cho GSM.
GPRS (General Packet Radio Service) là một công nghệ phụ trợ được áp dụng như
một sự xếp chồng lên các mạng GSM để tạo điều kiện cho các tốc độ dữ liệu cao
hơn (tới 170 kbit/s) và chuyển giao các tệp dữ liệu lớn hơn. GPRS đòi hỏi việc xếp
chồng một giao diện không gian dựa trên chuyển mạch gói lên một mạng GSM
chuyển mạch kênh đang hoạt động. Điều này đem lại cho người dùng sự lựa chọn

sử dụng một dịch vụ chuyển mạch gói có tốc độ dữ liệu cao hơn. Vì thế, khi GPRS
đưa chuyển mạch gói và IP vào các mạng di động, nó hoạt động như một bước
trung chuyển để các mạng GSM tiến lên trên con đường đi tới các dịch vụ 3G.
GPRS cho phép xử lý cùng một lúc thoại và dữ liệu. Các khách hàng của GPRS có
thể có khả năng kết nối thường trực tới Internet, phân phát thư điện tử tốc độ cao
có đính theo các tệp lớn, lướt các trang web nhờ sử dụng WAP (giao thức truy
nhập vô tuyến) và truy nhập các mạng LAN DN.
Đối với nhiều nhà khai thác, con đường nâng cấp từ GSM-GPRS là công nghệ 3G.
Tuy nhiên, Hiệp hội GSM cũng đang thuyết phục sử dụng EDGE (Enhanced Data
for Global Evolution) làm bước quá độ trên con đường chuyển GPRS và các hệ
thống GSM sang 3G. EDGE làm cho cộng đồng các mạng tế bào một bước tiến
gần tới 3G. Giống như GSM, EDGE sử dụng sự kết hợp FDMA và TDMA làm
các kỹ thuật điều khiển đa truy nhập, nhưng EDGE dùng một hệ điều chế mới gọi
là khóa dịch 8-pha (PSK) để cho phép sử dụng băng thông hiệu quả hơn và kết quả
là các tộc độ dữ liệu lên tới 384 kbit/s.
Việc chuyển sang các hệ thống 3G sẽ cho phép các tốc độ truyền dẫn số liệu di
động giữa 384 kbit/s và 2 Mbit/s. Người dùng ĐTDĐ 3G sẽ có thể truy nhập
Internet tốc độ cao, tổ chức hội nghị video và thậm chí cả các dịch vụ TV và video


trực tuyến căn bản. Các hệ thống 3G có thể sử dụng một trong hai chuẩn quốc tế
làm công nghệ truy nhập vô tuyến là CDMA2000 và W-CDMA, như được nhóm
công tác IMT-2000 của ITU quy định. CDMA là phương pháp chia sẻ băng thông
thuê bao tiên tiến hơn so với cả FDMA và TDMA mà các hệ thống GSM sử dụng.
W-CDMA là con đường nâng cấp mà các nhà khai thác GSM nên chọn, trong khi
CDMA2000 là con đường di trú cho đa phần các nhà khai thác có hệ thống
cdmaOne kế thừa.


Tổng quan về các công nghệ băng rộng (Phần 3)

Nguồn: khonggianit.vn
3. So sánh Công nghệ Băng rộng
Mỗi công nghệ băng rộng có các đặc trưng độc đáo riêng của mình, kể cả các ưu
điểm và nhược điểm. Trong một số kịch bản triển khai, việc lựa chọn công nghệ là
hiển nhiên, xuất phát từ những yếu tố như bản chất của địa hình, chi phí cho các
quyền được ưu tiên (ROW – rights of way). Tuy nhiên, trong nhiều tình huống,
việc lựa chọn hoàn toàn không đơn giản mà phụ thuộc rất nhiều vào loại hình dịch
vụ, mật độ dân số, tính sẵn có của các lựa chọn khác và những cân nhắc khác về
kinh tế và kỹ thuật;
Để trợ giúp nhiệm vụ khó khăn của việc lựa chọn công nghệ băng rộng, Bảng 3
đưa ra so sánh giữa những công nghệ băng rộng chính về mặt sử dụng phổ, dung
lượng, vùng bao phủ/tầm xa, các lợi thế và các hạn chế.
Bảng 3. So sánh các khă năng của các công nghệ băng rộng Đường dây Cố định
và Không dây
Công nghệ Sử dụng Chia
Phổ

Dung lượng

sẻ

Cự ly

Các lợi

Các hạn

Tối đa

thế

chế

dung
lượng
Đường dây Cố định
7HFC

MHz

860 có (lên 40 Mbit/s mỗi Các
tới

bộ Sử

kênh, đường lên khuếch

(Thường 1000) tới

dụng

50Mbit/s đại được các

băng thông
mỗi

kênh

bị hạn chế,