Nghiên cứu thiết bịDSLAM và xây dựng mô hình mạng truy cập DSL trong phòng thí nghiệm của BMVT

1









TÓM TẮT NỘI DUNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Băng thông rộng là một xu hướng phát triển tất yếu. Và sự phổ biến nhanh
chóng tại Việt Nam của ADSL - một trong những công nghệ truy cập Internet băng
thông rộng, đã và đang nở rộ trên khắp thế giới. Tuy nhiên, băng thông nói riêng theo
cách hiểu thông thường không phải là tất yếu duy nhất quyết định việc sử dụng và ứng
dụng mạng Internet. Trong khoá luận này giúp em hiểu được về mạng truy nhập
đường dây thuê bao s
ố bất đối xứng ADSL, hiểu được thế nào là ADSL ? vì sao phải
sử dụng kỹ thuật ADSL và lý do của sự ra đời mạng truy nhập ADSL. Em cũng hiểu
về mô hình tham chiếu mạng ADSL về phía nhà thuê bao như ATU-R, và về phía nhà
cung cấp như ATU-C và ngăn xếp giao thức truyền thông sử dụng trong mạng truy
nhập ADSL như là: Giao thức TCP/IP, giao thức UDP, giao thức PPP...
Thực hịên quá trình truyền dữ liệu và voice bằng PCanywhere và Netmeting
giữa máy PC của mạ
ng LAN tới máy chủ IBM thông qua DSLAM và modem
ZoomX5.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
======000=====






Trần Thị Kim Oanh



MẠNG TRUY NHẬP ADSL

KHOÁ LUẬN TỐT NGIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

Ngành: Điện tử - Viễn thông



Cán bộ hướng dẫn: PGS-TS. Nguyễn Kim Giao
Cán bộ đồng hướng dẫn: Cử nhân Phạm Thị Hồng










HÀ NỘI - 2005

2




TÓM TẮT NỘI DUNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Băng thông rộng là một xu hướng phát triển tất yếu. Và sự phổ biến nhanh
chóng tại Việt Nam của ADSL - một trong những công nghệ truy cập Internet băng
thông rộng, đã và đang nở rộ trên khắp thế giới. Tuy nhiên, băng thông nói riêng theo
cách hiểu thông thường không phải là tất yếu duy nhất quyết định việc sử dụng và ứng
dụng mạng Internet. Trong khoá luận này giúp em hiểu được về mạng truy nhập
đường dây thuê bao s
ố bất đối xứng ADSL, hiểu được thế nào là ADSL ? vì sao phải
sử dụng kỹ thuật ADSL và lý do của sự ra đời mạng truy nhập ADSL. Em cũng hiểu
về mô hình tham chiếu mạng ADSL về phía nhà thuê bao như ATU-R, và về phía nhà
cung cấp như ATU-C và ngăn xếp giao thức truyền thông sử dụng trong mạng truy
nhập ADSL như là: Giao thức TCP/IP, giao thức UDP, giao thức PPP...
Thực hịên quá trình truyền dữ liệu và voice bằng PCanywhere và Netmeting
giữa máy PC của mạ
ng LAN tới máy chủ IBM thông qua DSLAM và modem
ZoomX5.

3

THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT


AAL ATM Adaptation Layer
ADSL Asymetric Digital Subcriber Line
ATM Asynchronous Transfer Mode
ATU ADSL Transmission Unit
ATU-C ATU-CO
ATU-R
ATU-Remote
BAS Broadband Access Server
B-ISDN Broadband-ISDN
BMAP Broadband Modem Access Protocol
BT Bridge Tap
BER Bit- Error Rate
BRAS Broadband Remote Access Server
BRI Basic Rate Interface

4
CAP Carrierless Amplitude Modulation
CBR Constant Bit Rate, or Continuous Bit Rate
CHAP Challenge Handshake Authentication Protocol
CCIT Consultive Committee on International Telegraph And
Telephone

CIR Committed Information Rate
CLP Cell Loss Priroity
CMT Connection Management
CO Central Office
CPE Customer Premises Equiment
CRC Cyclical Redundancy Check
CS Convergence Sublayer
CSU Channel Servicce
DBS Direct Broađcast Satellite Corporation
DCE Data Communication Channels
DLC Digital Loop Carrier
DLCI Datalink Connection Identifier
DMT Discrete Multitone
DSL Digital Subcriber Line
DSLAM DSL Access Module
DHCP Dynamic Host Configuration Protocol
DSP Digital Signal Processor
DSU Data Service Unit
DTE Data Terminal Equiment
DTP Data Tranport Protocol
EA Extended Address
EC Echo Canceller
ETSI European Telecommunication Standard Institude
EOC End Of Message
FCC Faderal Communication Commission
FCS Frame Check Sequence
FDD Frequency Division Duplexed
FDM Frequency Division Modulation

5

FEC Forward Error Correction
FEXT Far End Crosstalk
FECN Forward Explicit Congestion Notification
FM Frequency Modulation
FR Frame Relay
FRI Frame Relay Interface
FSK Frequency Shift Keying
GFC Generic Flow Control
HDLC High-Level Data Link Control
HDSL Hight bit rate DSL
HEC Header Error Control
HFC Header Fiber Filter
IBM International Business Machine
IDSL ISDN DSL
IGMP Internet Group Management Protocol
IP Internet Protocol
ISI Inter Symbol Interference
ISP Internet Service Provider
ITU International Telecommunication Union
LAN Local Area Network
LLC Logical Link Control
LPF Low Pass Filter
MAC Media Access Control
MAN Metropoliant Area Network
MDF Main Distributor Frame
MDU Multitenant –Dewelling Unit
MODEM Modulation/Demodulation
MUX Multiplexer
MTU Multi Tenant Unit
NAP Network Access Provider

NAT Network Ađress Translation
NEXT Near End Crosstalk

6
NSP Network Service Provider
NTU Network Termination Unit
NTP
Network Transport Provider
OS Operation Systems
OSI Open System s Interconection
PAP Password Authentication Protocol
PC Personal Computer
PDU Plesiochronous Digital Hierarchy
PHY Physical Layer Protocol
POTS Plain Old Telephone Service
PPP Point to Point Protocol
PSD Power Spectral Density
PSTN Public Switch Telephone Network
PVC Permanent Virtual Connection
QAM Quarature Amplitude Modulation
QoS Quality of Service
RADSL Rate Adaptive Digital Subcriber Line
RFI Radio Frequency Intrference
SAR Sgementation And Reassembly Sublayer
SDSL Symmetric DSL
SDH Synchronous Digital Hierarchy
SHDSL Sigle pair High-bit-rate DSL
SOHO Small Office Home Office
SNMP Simple Network Management Protocol
SVC Switch Virtual Channel

Syn Synchronization symbol
TCP Transmission Control Protocol
TDM Time Division Multiplexing
Telco Telephone Companny
UNI User to Network Interface
VBR Variable Bit Rate
VCI Vitual Channel Indentifer

7
VDSL Very High Speed DSL
VLAN Virtual LAN
VPI Virtual Path Indentifer










Lời mở đầu

Trong những năm vừa qua, nhu cầu trao đổi thông tin ngày một cao nó
không chỉ nằm trong giới hạn của một quốc gia, mà là trên phạm vi thế giới. Sự phát
triển rất nhanh của công nghệ viễn thông và nhu cầu trao đổi dữ liệu không ngừng
với các loại hình dịch vụ truyền dữ liệu hình ảnh âm thanh kết hợp với tốc độ siêu
cao. Trong khi đó mạng PSTN vốn được thiết kế để phụ
c vụ cho mạng truyền thoại

truyền thông 64kbps đang trở nên quá tải và tắc nghẽn. Dịch vụ Internet đã phát
triển trên toàn cầu, mở đầu cho nhu cầu truyền dữ liệu tăng nhanh, với việc sử dụng
modem tương tự (tốc độ cực đại khoảng 56kbps) và hình thức truy nhập quay số, đã
không đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao và khắt khe của khách hàng. Thực tế
này đã thúc đẩy các nhà nghiên cứ
u viễn thông phải nhanh chóng tìm ra một giải
pháp hiệu quả để cung cấp các dịch vụ băng rộng tới khách hàng. Công nghệ xDSL
đã ra đời đáp ứng được nhu cầu này. Trong đó nổi bật, là công nghệ ADSL với hai
ưu điểm là loại bỏ được giới hạn băng tần thoại và tận dụng được mạng cáp đồng
hiện có.
Hiện nay ở Việt nam mạng Internet đang phát triển vớ
i tốc độ rất cao, số
lượng thuê bao Internet tăng lên rất nhanh, phân bố rộng khắp nhưng tốc độ truy
nhập mà mạng thuê bao có khả năng đáp ứng lại rất thấp, khó có thể đáp ứng được
nhu cầu phát triển nhanh chóng của mạng Internet. Chính điều này đã tạo cơ hội rất
tốt để phát triển việc sử dụng rộng rãi kỹ thuật ADSL. Do hầu hết các thuê bao
đều
dùng cáp đồng điện thoại để truy nhập mạng cho nên kỹ thuật ADSL chính là một
phương án lựa chọn đầu tiên của các công ty điện thoại cũng như các thuê bao
Internet.

8
Trên thế giới đã có rất nhiều nước triển khai hệ thống này, và thực tế đã
chứng minh các ưu điểm của nó. Tại Việt Nam ADSL cũng đã thử nghiệm rất thành
công ở các thành phố lớn như Hà Nội, Hải phòng, thành phố Hồ Chí Minh, phần lớn
khách hàng sử dụng đều tỏ ra rất hài lòng. Dự kiến mạng truy nhập ADSL sẽ được
đưa vào khai thác trong thời gian tới.
Đề
tài tốt nghiệp “Mạng truy nhập ADSL”, đưa ra những kiến thức cơ bản
về mạng truy cập ADSL và bộ tập trung DSLAM AM3000. Đề tài này được chia

làm 4 chương trong đó.
Chương 1 : Giới thiệu một cách khái quát về mạng truy nhập đường dây
thuê bao số bất đối xứng ADSL.
Chương 2 : Phân tích mô hình tham chiếu mạng ADSL và ngăn xếp giao
thức truyền thông sử dụng trong ADSL.
Chương 3 : Nghiên cứu thiết bị DSLAM và xây dựng mô hình m
ạng truy
cập DSL trong phòng thí nghiệm của BMVT
Chương 4 : Phần thực nghiệm AM3000 trong phòng thực tập viễn thông
Đại Học Công Nghệ - Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
Do thời gian hạn chế, trình độ và kinh nghiệm còn có hạn nên nội dung của
luận văn này chắc chắn không tránh khỏi những sai sót, em rất mong nhận được sự
quan tâm và góp ý của thầy, cô và các bạn.
Để hoàn thành luận văn này, trước tiên em muốn gửi đến thầy Nguyễ
n Kim
Giao và cán bộ đồng hướng dẫn là chị Phạm Thị Hồng lời cám ơn chân thành về sự
giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của thầy cô trong suốt thời gian qua. Đồng thời em cũng
chân thành cảm ơn các anh chị trong phòng thực tập viễn thông
Đại Học Công nghệ-ĐHQG Hà Nội đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em. Ngoài ra
em muốn gửi đến quý thầy cô, gia đình và bạn bè l
ời cảm ơn chân thành và biết ơn
sâu sắc về sự giúp đỡ trong suốt thời gian em học tập tại khoa.

9
















CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ MẠNG TRUY NHẬP ĐƯỜNG
DÂY THUÊ BAO SỐ BẤT ĐỐI XỨNG ADSL
1.1. ADSL là gì?
Đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL (Asymmetric digital subscriber
line) là công nghệ truyền thông băng rộng cho phép truyền dữ liệu với tốc độ cao trên
cơ sở sử dụng mạng điện thoại có sẵn hay nói cách khác ADSL là công nghệ truyền
dẫn mạch vòng nội hạt, có thể truyền tải dữ liệu và thoại đồng thời trên cùng một
đường dây điện thoại truyền thống. ADSL có các tốc độ bít như sau:
• T
ốc độ bít hướng xuống Downstream (về phía thuê bao) lên tới gần
9Mbit/s.
• Tốc độ bít hướng lên Upstream (về phía nhà cung cấp) lên tới gần 1

Mbit/s.
• Hỗ trợ dịch vụ điện thoại truyền thống (POST, tín hiệu thoại
tương tự v.v...).
Tốc độ bít truyền từ nhà cung cấp tới thuê bao lớn gấp nhiều lần so với tốc độ
bít truyền theo hướng ngược lại, do đó có thuật ng
ữ không đối xứng. ADSL khai thác
đặc tính của đường cáp đồng sử dụng trong mạng điện thoại có băng thông là 1.1Mhz
để truyền tín hiệu thoại tương tự ở tần số thấp từ 0 đến 4Khz, tiếp đó là phổ tần số cho
tín hiệu upstream và dải phổ cuối cùng cho tín hiệu Downstream. Để thực hiện điều
này ADSL sử dụng các bộ tách (Splitter) thực chất là các bộ lọc thông thấp (LPF).

10
Ngoài các bộ tách, hệ thống ADSL sử dụng một đơn vị truyền dẫn ở tổng đài trung
tâm ATU-C (ADSL Transmission Unit at the Central office) và đơn vị truyền dẫn
ADSL ở phía khách hàng ATU-R (ADSL Transmission Unit Remote Side).





Hình 1.1: Biểu diễn dải phổ của ADSL
1.2. Lịch sử phát triển của công nghệ ADSL
Những định nghĩa đầu tiên về ADSL xuất hiện từ năm 1989, đó là kết quả
nghiên cứu của J.W.Lechleider và các cộng sự tại phòng thí nghiệm Bellcore. Những
phát triển đầu tiên của ADSL bắt đầu tại trường Đại Học Stanford và phòng thí
nghiệm AT&T Bell vào năm 1990. Các mẫu đầu tiên của ADSL đã gửi tới các công
ty điện thoại và phòng thí nghiệm Bellcore vào năm 1992, và các sản phẩm ADSL
sớm nhất được chuyển vào các khu thử
nghiệm vào năm 1995. ADSL được tạo ra trên
cơ sở các nghiên cứu trước đây trên modem băng tần thoại là ISDL và HDSL.

Vào tháng 10 năm 1998, ITU đã đưa ra một bộ các khuyến nghị sơ bộ cho
ADSL. Khuyến nghị G.922.1 đã xác định rõ ADSL toàn tốc. Khuyến nghị này gần
giống tiêu chuẩn ANSI T1.413 phát hành lần thứ 2 với 2 điểm khác biệt chính
:
• Chuỗi âm tần khởi tạo của tiêu chuẩn T1.413 được thay thế bằng quá trình
dựa trên bản tin, được mô tả trong khuyến nghị G.994.1
• Một chế độ đặc biệt được bổ sung thêm nhằm cải thiện hiệu năng hệ thống
khi xuất hiện xuyên âm từ IDSN kiểu TCM, đã được dùng ở Nhật Bản.

11
Khuyến nghị G.992.2 (trước đây được gọi là G.lite) xác định rõ ADSL khi
không dùng bộ tách POST. Khuyến nghị G.992.2 được dựa trên cơ sở là G.992.1
nhưng có một số khác biệt chính sau đây:
• Bổ sung thêm các chế độ tiết kiệm năng lượng tại các thiết bị ATU-C và
ATU-R.




• Bổ sung cơ cấu phục hồi nhanh cho phép phục hồi lại nhanh chóng sau
các sự kiện nhấc đặt máy.
• Số lượng âm tầ
n (tone) sử dụng giảm từ 256 bít xuống còn 128 bít.
• Số lượng bít trên một âm tần giảm từ 15 bít xuống còn 8 bít.
Khuyến nghị G.994.1 (trước đây được gọi là G.hs) xác định việc móc nối
khởi tạo dựa trên bản tin cho phép bộ truyền nhận DSL đa chế độ có thể thoả thuận
được chế độ vận hành chung. Khuyến nghị G.955.1 cung cấp một cái nhìn tổng quan
về họ các khuyến nghị DSL. Khuyế
n nghị G.966.1 xác định phương thức đo hiệu
năng của các thiết bị DSL. Khuyến nghị G.977.1 xác định các thao tác với lớp vật lý,

quản trị và bảo trì cung cấp cho ADSL. Khuyến nghị này bao gồm kênh (EOC) và các
cơ sở thông tin quản lý MIB (Management Information Bases) của ADSL.
1.3. Yếu tố thúc đẩy của ADSL
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, công nghệ viễn thông
đã có nhiều biến đổi và phát triển không ngừng để đáp ứng được mọi nhu cầu dịch vụ
như : các dịch vụ Internet, thoại, hội nghị, video, với yêu cầu dải thông lớn tốc độ kết
nối nhanh, dịch vụ phong phú. Từ những năm đầu thập kỉ 90 dịch vụ Internet b
ắt đầu
phổ biến và nhanh chóng thiết lập mạng trên toàn cầu, mở đầu cho nhu cầu truyền dữ
liệu tăng nhanh, ở thời kỳ này các modem tương tự vẫn còn được sử dụng rất phổ biến.
Mặc dù các modem này đã có những cải tiến về kỹ thuật, nhưng vẫn không thể đáp
ứng được nhu cầu ngày càng cao của khách hàng. Tốc độ cực đại của modem tương t
ự
cỡ 56Kbps trong khi đó các dịch vụ đòi hỏi tốc độ ngày càng cao như hàng chục Mbps
thậm trí hàng trăm Gbps. Ngoài ra vấn đề tắc nghẽn mạnh, tốc độ truy cập chậm là
xảy ra thường xuyên đối với modem tương tự. Thực tế này đã thúc đẩy các nhà nghiên

12
cứu viễn thông phải nhanh chóng tìm ra một giải pháp hiệu quả để cung cấp các dịch
vụ băng rộng tới khách hàng. Công nghệ xDSL đã ra đời đáp ứng được nhu cầu này.
Trong đó nổi bật là công nghệ ADSL với hai ưu điểm là: loại bỏ được giới hạn băng
thoại và tận dụng được mạng cáp đồng hiện có.






 Những ưu điểm của ADSL:
• Có thể sử dụng các dịch vụ thoại truyền thống và dịch vụ Internet tại

cùng một thời điểm. Điều đó có nghĩa là khách hàng không phải huỷ bỏ
kết nối Internet để thực hiện một cuộc gọi điện thoại.
• Nhờ tốc độ cao nên ADSL có thể đáp ứng nhiều loại dịch vụ khác nhau
như : Internet tốc độ cao, Video theo yêu cầu, âm nh
ạc theo yêu cầu,
Game, hội nghị trực tuyến .v.v..
•
Độ linh hoạt cao
.


Hình 2.2: Hệ thống DSL

13
1.4. Vì sao phải sử dụng kỹ thuật ADSL
Như chúng ta đã biết có nhiều loại kỹ thuật khác nhau để cung cấp dịch vụ
băng thông rộng, song với nhiều tính năng vượt trội, chi phí thấp đã tạo ra một vị trí
đứng rất tốt cho kỹ thuật DSL.
Với kỹ thuật DSL chúng ta hoàn toàn có thể triển khai chúng trên mạng điện
thoại có sẵn và vẫn có khả năng cung cấp các dịch vụ băng thông rộng mà không cần
phải xây d
ựng thêm cơ sở hạ tầng. Một đặc điểm nữa là vì không xây dựng thêm cơ sở
hạ tầng, dùng ngay mạng điện thoại có sẵn cho nên với DSL chúng ta không cần phải
chuẩn bị gì nhiều, chúng ta không cần phải có mô hình thử nghiệm đầy tốn kém như
các kỹ thuật khác chẳng hạn như đối với các hệ thống vệ tinh trước khi đưa vào ứng
dụng
thực t
ế thì chúng ta phải chuẩn bị rất nhiều công đoạn từ thiết kế, xây dựng, lắp đặt và
chạy thử bằng mô hình....
Với một đặc điểm nổi trội hơn các kỹ thuật khác đó là giải quyết được vấn đề

cơ sở hạ tầng, với băng thông rộng của mình kỹ thuật DSL có khả năng cung cấp các
dịch vụ yêu cầ
u băng thông rộng chẳng hạn như: y tế, luật, kinh doanh và nhiều lĩnh
vực khác. Thêm nữa với chi phí triển khai không lớn lắm kỹ thuật DSL có thể được
triển khai ở tất cả các nước kể cả các nước có nền kinh tế kém phát triển bằng cách
dùng chính cơ sở hạ tầng mà quốc gia đó có được.
Ngày nay với sự lớn mạnh và phổ biến của các dịch vụ trực tuy
ến thì PSTN
hầu như là luôn ở trong tình trạng quá tải về lưu lượng. Trước đây mạng điện thoại
được thiết kế chủ yếu để điều khiển lưu lượng thoại với các cuộc gọi hầu như đều
được thực hiện trong thời gian ngắn, còn việc thao tác với dữ liệu trên Internet ngày
nay có thể diễn ra hàng giờ do vậy để tránh tình trạng phải nâng cấ
p cơ sở hạ tầng,
giảm thiểu sự tắc nghẽn thì việc ứng dụng kỹ thuật DSL là một giải pháp gần như tối
ưu.
1.5. Nguyên lý hoạt động của ADSL
1.5.1.Thuật ngữ ADSL
Sự giải thích tiếp theo của những thuật ngữ này sẽ giúp ích cho sự hiểu biết về
công nghệ đường dây thuê bao DSLs. Thuật ngữ cũ của nó là kilofeet (kft), đơn vị
dùng để đo các tuyến điện thoại truyền thống của độ dài cho đường dây thoại là 1000
feet: 1kft tương đương với 306 mét. Đường kính của các dây dẫn được đo bằng

14
milimét (mm), ngoại trừ thuật ngữ dùng trong Hợp Chủng Quốc Hoa Kỳ là Gauge
(United States Where the American Wire Gauge) (AWG), AWG dùng 1/Nth thể hiện
cho 1 inch, (ví dụ: 24 AWG có đường kính dây dẫn là 1/24 inch, điều đó tương
đương với 0.5mm). Công suất của tín hiệu và sự mất mát tín hiệu được đo bằng đơn
vị là logarit, đơn vị decibel (db), công suất tăng 3db thì bằng gấp đôi công suất,
ngược lại nếu giảm 3db tức là giảm một nửa, và nếu tă
ng 6db tức là gấp 4 lần . v.v. .

Tần số của một tín hiệu điện được đo bằng KiloHertz (KHz, 1000 chu kỳ /giây) hoặc
MegaHertz (MHz, 1000000 chu kỳ /giây). Các dịch vụ điện thoại tiếng nói chuyển
mạch truyền thống thường được gọi là POST (Pain Old Telephone Services). Điều
này nhắc đến thuật ngữ DSL, tức là các PANS cơ sở (Positively Amazing New
Services).

1.5.2 Nguyên lý ADSL
Nguyên lý ADSL là sử dụng phần băng thông còn lại của cáp đồng (băng
thông của cáp đồng lên tới 1.1MHz ) cho việc truy nhập dữ liệu tốc độ cao. Nguyên lý
hoạt động của mạng truy cập ADSL là tín hiệu được truyền từ phía mạng đến khách
hàng bao gồm hai phần: Phần dữ liệu (PC) và phần thoại (telephone). Một bộ Splitter
(thực chất là bộ lọc thông thấp) được sử dụng để tách phần dữ li
ệu đưa vào modem
ADSL, tách phần thoại được đưa vào điện thoại tương tự DTMF và có thể liên lạc với
các thuê bao khác trong mạng PSTN .
Cấu hình của mạng ADSL gồm 2 phần:
 Phía khách hàng:
• Một modem cho nhu cầu tốc độ.
• Một bộ tách (splitter) cho nhu cầu sử dụng song song điện thoại và dữ
liệu tốc độ cao 8MHz (nếu không sử dụng Splitter thì tốc độ của dữ liệu
chỉ d
ừng lại ở 1,5 M.).
 Phía mạng:
• DSLAM (Digital Subcriber Line Access Multipler): sử dụng để tập trung
lưu lượng của các luồng DSL (đường dây thuê bao số).
• BRAS (Broadband Remote Access Server): làm nhiệm vụ quản lý
mạng, tính cước...

15
1.6. Kỹ thuật diều chế trong ADSL

Như ta đã biết, trong các hệ thống truyền dẫn để có thể truyền tín hiệu đi xa và
để tăng tốc độ truyền dẫn tín hiệu người ta sử dụng các phương pháp điều chế tín hiệu.
Điều chế là một khái niệm dùng để chỉ một phương pháp sử dụng sóng mang để truyền
tín hiệu. Sóng mang tín hiệu có tần số cao và công suất đủ lớn để điề
u chế tín hiệu. Tín
hiệu gốc sẽ làm thay đổi tần số, pha, biên độ hoặc đồng thời các tham số đó. Mỗi kiểu
thay đổi các tham số khác nhau sẽ cho ta một loại điều chế riêng. Tín hiệu điều chế có
thể là tín hiệu số hoặc tín hiệu tương tự. Trong hệ thống ADSL, người ta chủ yếu sử
dụng hai phương pháp điều chế chính đó là đi
ều chế đa âm rời rạc DMT (Discrete
Multitone


Technology) và điều chế biên độ/pha không có sóng mang CAP (Carrierless
Amplitude/ phase). Kỹ thuật điều chế CAP ra đời từ những ngày đầu đến nay ít được
sử dụng, hầu hết các hệ thống ADSL hiện nay đều sử dụng kỹ thuật điều chế DMT.
Đây là kỹ thuật điều chế được viện chuẩn quốc gia Mỹ (ANSI-American National
Standards Institute) và Hiệp h
ội viễn thông quốc tế (ITU-International
Telecommunication Union) chọn là phương thức điều chế chuẩn cho ADSL. Cả hai
phương pháp điều chế DMT và CAP đều xây dựng trên cơ sở của điều chế biên độ cầu
phương vuông góc (QAM) vì vậy để hiểu được điều đó, chúng ta trước hết phải biết về
QAM (Quadrature Amplitude Modulation).
1.6.1 Kỹ thuật điều chế QAM
QAM là phương pháp điều chế mà sóng mang là hai sóng sin và cosin có cùng
tần số. Các sóng này được gửi đồng thời trên một kênh và trạng thái của mỗi sóng
(gồm cả biên độ và pha) được sử dụng để truyền tải thông tin (các bít). Ít nhất là một
chu kỳ của sóng mang truyền tải một tập các bít trước khi một tập các bít mới được
truyền. QAM đã được sử dụng từ lâu trong các modem băng tần thoại và cũng được
dùng trong modem V34.

Trong tín hiệu QAM thì tập hợp các bít được truyền trong một ký hiệu
(symbol), mỗi symbol có thể gồm 2 bit, 4 bít, 6 bít ... tương ứng với phương pháp điều
chế có tên gọi là 4 QAM, 16 QAM, 64 QAM...do chúng có 4 điểm, 16 điểm, 64 điểm
trong sơ đồ chùm sao.

16
Sử dụng phương pháp điều chế thích hợp, có thể làm tăng số bít/baud như
hình 1.3. Những giá trị số được mã hoá, tương ứng với phase và biên độ được mô tả
bằng sơ đồ chòm sao. Trong sơ đồ thì chiều dài của vector từ gốc toạ độ tới điểm trên
chòm sao là biên độ của sóng mang (M) và tương ứng với góc của vector (θ) là phase.
Trong hình 1.3 mỗi “chấm” được hiểu như là một symbol. B
ảng dưới đây chỉ
ra giá trị bít của 4-QAM





Giá trị Bit Biên độ M)
Phase
(θ)
00
1 45
0

01 1 135
0

11 1 235
0

10 1 315
0

Hình 1.3: Giản đồ chòm sao 4-QAM
Bằng cách tăng kích cỡ chòm sao, tức là tăng mật độ bít trên symbol, thì tốc
độ dữ liệu sẽ tăng cao hơn
 Ưu điểm của QAM

17
Nhờ sự kết hợp giữa pha và biên độ, QAM có thể mang nhiều bít trong
một trạng thái tín hiệu. Điều đó cho phép tăng tốc độ truy cập cho đường
dây thuê bao mà băng thông đường truyền không đổi.
 Nhược điểm của QAM
Tuy nhiên, số trạng thái của QAM càng lớn tỉ số tín hiệu trên tạp âm
(SNR) càng phải lớn để đảm bảo cùng một tỷ lệ BER cho phép. SNR cần
thiết cho các hệ thố
ng để đảm bảo BER< 10
–7






1.6.2 Kỹ thuật điều chế CAP
CAP còn được gọi là điều chế QAM không có sóng mang vì trong thành phần
tín hiệu trên đường dây không có sóng mang. Sở dĩ như vậy là vì sóng mang không
mang năng lượng của tín hiệu mang tin mà chỉ mang năng lượng thừa nên khi triệt
sóng mang, người ta tập trung được năng lượng cho thành phần tín hiệu mang tin.
Phương pháp điều chế CAP này hoạt động gần giống với phương pháp điều chế QAM

nhưng quá trình điều chế được thực hiệ
n trong miền tần số. Luồng tín hiệu đầu vào
được phân luồng theo các bít chẵn, lẻ rồi đưa vào hai bộ lọc số cùng biên độ lệch pha
nhau 90
0
.
Φ
1
(t) =
T
2
Φ(t)cos(2Πf
c
t)
Φ
2
(t) = -
T
2
Φ(t)sin(2Πf
c
)
Các hàm cơ bản của CAP xuất hịên cùng với mỗi chu kỳ của ký hiệu
f
c
: Tần số trung tâm
T: chu kỳ của tín hiệu
CAP được thiết kế để hoạt động trong băng tần 6.48Hz-25.92Mhz
QAM và CAP có hiệu năng hoạt động trên bất kỳ một kênh truyền nào và có
cùng độ phức tạp của bộ thu.

18
Việc triệt sóng mang yêu cầu thêm các mạch điện trong các thiết bị đầu cuối
thu phát QAM vì vậy CAP còn được gọi là QAM cải tiến. Sơ đồ khối của bộ điều chế
CAP được thể hiện trên hình 1.4









Hình 1.4: Sơ đồ khối bộ điều chế CAP
Bộ điều chế có 2 nhánh, một nhánh đồng pha và một nhánh lệch pha 90
0
được
đưa qua hai bộ lọc Hilbert. Hai hàm đáp ứng của hai bộ lọc là trực giao với nhau.
Thông thường bất kỳ bộ lọc Hilber nào cũng có thể sử dụng cho diều chế CAP, tuy
nhiên ngày nay điều chế CAP chỉ sử dụng các bộ lọc theo phương pháp số.
Việc giải điều chế được thực hiện theo sơ đồ như trong hình 1.5


19

Hình 1.5: Bộ giải điều chế CAP
Tín hiệu đi đến bộ giải điều chế CAP đầu tiên đi vào bộ chuyển đổi A/D rồi đi
vào các bộ lọc thích ứng, các thiết bị quyết định và sau đó được đưa đến bộ giải mã
tương ứng với mã hoá đã được sử dụng ở bộ phát. Thiết bị quyết định và các bộ l

ọc
thích ứng tạo thành bộ cân bằng thích ứng để bù lại suy hao và méo do đường truyền
gây ra.


 Ưu điểm của CAP:
Công nghệ phát triển hoàn thiện từ modem V34, vì không cần kênh con nên
kỹ thuật đơn giản hơn so với DMT.
CAP có thể thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi kích cỡ của giản đồ chòm sao
(4-CAP, 64-CAP, 512-CAP. . .) hoặc có thể thay tăng dải phổ tần số sử dụng, điều
này làm cho k
ỹ thuật CAP có khả năng thay đổi một cách linh hoạt.
1.6.3 Kỹ thuật điều chế DMT
DMT là kỹ thuật điều chế đa âm rời rạc thuộc loại điều chế đa sóng mang.
Dựa vào đặc tính kỹ thuật của đường dây đồng của mạng điện thoại có băng thông là
1.1 Mhz. DMT là phương pháp chia đường dây thuê bao số thành 256 băng nhỏ gọi là
kênh, mỗi kênh có dải tần là 4Khz và có thể mở rộng tối đa là 4,3125Khz gọi là tone
hay bin. Trong đó mỗi tone thực hiện điều ch
ế QAM một cách độc lập bằng một sóng
mang riêng với mức điều chế khác nhau tuỳ thuộc vào chất lượng đường truyền dẫn
tại tone đó, những tone có chất lượng cao sẽ mang nhiều bít hơn những tone bị ảnh
hưởng mạnh của nhiễu. Mức điều chế của mỗi tone ký hiệu là bit/tone và có giá trị
trong khoảng 0...15. khi nhiễu khá nghiêm trọng tại một tone nào đó thì có thể bỏ
qua

20
không sử dụng mà vẫn đảm bảo đường truyền bình thường. DMT cho phép thay đổi
tốc độ linh hoạt với bước thay đổi là bội của 32Kbps. Mục đích của việc chia thành các
băng nhỏ hơn là để xuyên nhiễu ít hơn hoặc không có và chúng có thể được xem là
kênh AWGN.

Nếu sử dụng hết băng thông của ADSL là 1.104 Mhz thì phải sử dụng tổng
cộng 256 tone nghĩa là 256 kênh con (thực tế thì kênh 256 không được sử dụng vì vậ
y
chỉ có 255 kênh con cho ADSL). Trong đó kênh con 1 sử dụng để truyền thoại, kênh
con 2 đến 6 nằm trong dải bảo vệ giữa thoại và dữ liệu, kênh con 64 (tương ứng với
tần số 276 Khz) dành để mang tín hiệu hoa tiêu cho luồng xuống, kênh con 16 (tương
ứng với tần số 69 Khz) dành để mang tín hiệu hoa tiêu cho luồng lên, các kênh
con này không dùng để truyền dữ liệu và luôn gửi đi cặp bit (0,0) điều chế ở 4-QAM.
Như vậy sẽ có 25 tone cho hướ
ng lên và 249 tone cho hướng xuống.






Hình 1.6: Điều chế phổ DMT
Vậy tốc độ dữ liệu được tính như sau:
Tốc độ dữ liệu=số kênh truyền x số bít trên mỗi kênh x tốc độ điều chế
=> tốc độ dữ liệu upstream=25x15x4Khz=1.5Mbps
=> tốc độ dữ liệu Downstream=249x15x4Khz=14.9Mbps

21
Nếu mọi tần số đều có thể hoạt động tốt thì mỗi kênh có thể mang số lượng bít
như nhau. Tuy nhiên do ảnh hưởng của tạp âm nên các tần số khác nhau là khác nhau
vì vậy các kênh con hoạt động ở những miền tần số có ít nhiễu hơn sẽ mang nhiều bit
hơn những kênh hoạt động ở những miền tần số mạnh của nhiễu.
Trong quá trình khởi tạo vận hành, modem ADSL phải tính toán t
ốc độ bit cực
đại mà nó có thể chèn vào mỗi kênh con. Tại những miền tần số thấp thì suy hao ít,

SNR cao vì vậy các kênh hoạt động ở các tần số thấp có thể sử dụng phương pháp điều
chế lớn hơn 10bit/ký tự/Hz trong những điều kiện chất lượng đường dây xấu tốc độ
bit/ký hiệu/Hz có thể giảm xuống thấp hơn để phù hợp với SNR của
đường dây, đảm
bảo tỉ số lỗi bít cho phép. Ngoài ra các kênh con có xuyên âm hoặc nhiễu tần số vô
tuyến quá lớn có thể được đánh dấu để không mang thông tin.






Quá trình điều chế DMT như hình 1.7:



Hình 1.7: Sơ đồ khối điều chế DMT có sử dụng IFFT
Trước hết các bit vào được gán tới các bin để mỗi bin có tín hiệu điều chế
QAM thành 1 số phức. Tiếp đó gán thêm liên hợp phức. Với N bin thì sẽ có 2N giá trị

22
đầu ra của bộ gán liên hợp phức. 2N giá trị này sẽ được đưa vào bộ biến đổi IFFT, 2N
giá trị này lại được biến đổi D/A đến truyền dẫn trên kênh truyền. Quá trình giải điều
chế diễn ra ngược lại với quá trình điều chế, cách thực hiện tương tự.
 Ưu điểm của DMT so với CAP:
• Khả năng tương thích: Đây là một yêu cầu của khách hàng và các nhà
sản xuất cho bất kỳ một công nghệ viễn thông nào. Có thể tương thích
với nhiều hãng sản xuất, đây là nguyên tắc lựa chọn thiết bị tiêu chuẩn.
• Khả năng chống nhiễu tốt nên thông lượng cao hơn: về nguyên tắc thì
DMT và CAP đạt được thông lượng như nhau trên cùng một kênh nhưng

thực tế thì có sự khác nhau giữa kiến trúc máy thu và máy phát cũng như
các giới hạn thực thi đã ảnh h
ưởng tới hiệu năng của mỗi hệ thống. Kỹ
thuật truyền dẫn tốt nhất thực sự có thể thích ứng tín hiệu đầu vào với
khả năng của kênh truyền dẫn, cụ thể là phải phân phối công suất phát
tín hiệu trong từng

khoảng tần số đảm bảo cho phía thu nhận được tốt nhất. Trên đường dây
điện thoại, những thành phần t
ần số cao bị suy hao nhiều hơn tần số thấp và
nếu mạch vòng có nhánh rẽ thì một phần băng tần không sử dụng được.
Trong DMT việc xử lý các kênh con độc lập với trạng thái đường dây.
DMT đo tỉ số SNR cho mỗi kênh con và dựa vào đó để gán cho mỗi kênh con một số
bit nhất định. Những tần số thấp thường mang số bít nhiều hơn tần số cao do bị suy
hao ít h
ơn. Kết quả là thông lượng đường truyền tăng lên ngay cả khi trạng thái đường
dây xấu nhất.
Ngoài ảnh hưởng của tập âm nhiệt, kênh thoại còn chịu ảnh hưởng của tạp
âm xung và nhiễu tần số vô tuyến. Tạp âm xung trải rộng theo tần số nhưng tồn tại
trong khoảng thời gian ngắn nên được xem là tạp âm miền thời gian. Do vậy nó chỉ
ảnh hưởng nhỏ tới mộ
t ký hiệu trong nhiều kênh con DMT nhưng sẽ làm mất hoàn
toàn một ký hiệu trong CAP. Nhiễu tần số vô tuyến là một tạp âm miền tần số chủ yếu
là do các trạm điều biến gây ra. Nhưng do hoàn toàn có thể xác định trước băng tần số
AM nên modem DMT sẽ phân bổ công suất tín hiệu hiệu quả nhất cho phía thu, cụ thể
là không phát tín hiệu trong khoảng tần số vô tuyến bị nhiễu, chính vì vậy mà DMT là
phương pháp chố
ng nhiễu tần số vô tuyến hiệu quả và “mềm dẻo” hơn hẳn CAP . .

23

-Khả năng đáp ứng tốc số liệu linh động theo trạng thái đường dây: Mỗi kênh
con mang một số bít nhất định phụ thuộc vào tỉ số SNR của kênh đó. Bằng cách điều
chỉnh số bit/kênh, mà DMT có thể tự động điều chỉnh tốc độ số liệu với bước điều
chỉnh nhỏ nhất là 32 Kbps. Trong khi đó CAP cũng có khả năng điề
u chỉnh tốc độ
nhưng với bước điều chỉnh 640 Kbps nên kém linh hoạt so với DMT.
- Công suất tiêu thụ ít: Do DMT đo chất lượng đường truyền trong từng
khoảng tần số nên có thể tránh những khoảng tần số bị nhiễu mạnh dần tới công suất
tiêu thụ của hệ thống so với CAP khi hoạt động trong thực tế.
- Tương thích phổ: Khi nhiều khách hàng đồng thời truy nhậ
p vào các node
mạng để sử dụng các dịch vụ tốc độ cao của nhiều nhà cung cấp dịch vụ với các công
nghệ khác nhau thì ảnh hưởng xuyên âm của các đôi dây đồng khác nhau trong cùng
một bó cáp hay giữa các bó cáp khác nhau rất lớn, để tránh hiên tượng này, một tiêu
chuẩn đưa ra mặt nạ mật độ phổ công suất qui định mật độ phổ công suất PSD mà hệ
thống cho phép ADSL truyền ở tốc độ vừa phả
i nhưng tương thích với các dịch vụ
khác trong khuyến nghị

T1.413. Trong khi, hệ thống DMT đáp ứng được tiêu chuẩn này và không gây
ra nhiễu cho các hệ thống khác thì CAP vi phạm và gây ra xuyên âm tới các hệ thống
ADSL, VDSL, HDSL thậm chí cả dịch vụ T1 trong bó cáp kế cận.
- Nhược điểm của DMT là do có nhiều sóng mang nên thiết bị phức tạp và đắt.
Các thiết bị ADSL được thiết kế sử dụng mã đường truyền cho cả QAM, CAP,
và DMT. Tuy nhiên tiêu chuẩ
n chính thức do ANSI đưa ra cho ADSL lại là DMT, mặc
dù DMT ra đời sau QAM và CAP.
1.7. Các khả năng và ứng dụng của ADSL
1.7.1 ADSL1, ADSL2, và ADSL3
Khái niệm ADSL đã được đưa ra từ đầu những năm 1990 , ban đầu ADSL có

tốc độ cố định là 1.5Mbps cho Downstream và 16Kbps cho upstream dùng cho các
ứng dụng video (VDT) MPEG-1. Một số thành viên trong nền công nghiệp coi nó như
là thế hệ 1 hay ADSL1. Sau đó một vài ứng dụng đòi hỏi tốc độ cao hơn và điều đó đòi
hỏi các kỹ thuật truyền dẫn tiến bộ hơn và ADSL2 ra đời với tốc độ Downstream là
3Mbps và upstream là 16Kbps cho phép truy
ền đồng thời hai luồng dữ liệu MPEG-1.
Cho đến năm 1993, ADSL3 ra đời cung cấp tốc độ 6Mbps cho Dowstream và 64Kbps

24
cho upstream cho luồng dữ liệu truyền về để bổ trợ cho hình ảnh MPEG-2. Chuẩn
ADSL ANSI T1.403 phát hành lần thứ nhất phát triển trên các khái niệm của ADSL3.
Sau khi chuẩn ANSI T1.413 được chấp thuận, các khái niệm ADSL1, ADSL2,
ADSL3 ít được sử dụng .
1.7.2 RADSL- Tuyến thuê bao số tốc độ thích nghi
Đường thuê bao số tốc độ thích nghi (rate adaptive DSL-RADSL) là thuật
ngữ dùng để chỉ các hệ thống ADSL có khả năng xác định tự động dung năng truyền
tải của một mạch vòng đơn và sau đó vận hành với tốc độ cao nhất phù hợp với vòng
đó. Chuẩn ANSI T1.413 cung cấp khả năng vận hành thích nghi tốc độ. Việc thích ghi
tốc độ được thực hiện khi khởi động đường với một d
ự phòng chất lượng tín hiệu thích
hợp nhằm đảm bảo rằng tốc độ đường truyền khi khởi động vẫn duy trì được khi có
những thay đổi không đáng kể về đặc tính truyền dẫn của đường truyền. Vì thế,
RADSL sẽ tự động truyền với tốc độ cao hơn trên mạch vòng khi các đặc tính truyền
dẫn tốt hơn (suy hao hoặc nhiễu thấp hơn). RADSL, khi thực hiệ
n, hỗ trợ tốc độ hướng
xuống tối đa nằm trong khoảng từ 7 đến 10Mbps và tốc độ tối đa của hướng lên nằm
trong khoảng từ 512Kbps
đến 900 Kbps. Đối với các mạch vòng có kích thước lớn ( từ 5.5km trở lên),
RADSL có thể vận hành ở tốc độ khoảng 512 kbps ở hướng xuống và 128kbps ở
hướng lên.

RADSL đã mượn khái niệm về thích nghi tốc độ trong các modem băng t
ần
thoại. RADSL tạo cơ sở cho một loại phiên bản thiết bị, trong đó đảm bảo tốc độ
truyền dẫn cao nhất cho mỗi mạch vòng và cũng cho phép vận hành trên các vòng lớn
với tốc độ thấp hơn.
1.7.3 Những ứng dụng của ADSL
Dựa trên công nghệ ADSl, có rất nhiều các ứng dụng khác nhau được triển
khai như:
• Video theo yêu cầu.
• Truy nhập Internet tốc độ cao.
• Làm việc từ xa: Cho phép mọi người làm việc tại nhà và kết nối tới mạng
thông tin tại nơi làm việc kể cả đường thoại.
• Thông tin thời gian thực: ADSL có thể phân phối các ứng dụng yêu cầu
băng thông lớn và đòi hỏi thời gian thực như tin tứ
c, thẻ chứng khoán, thời

25
tiết. Người xem có thể thuê các kênh quan tâm với nội dung được cập nhập
thường xuyên nhờ ưu điểm luôn kết nối sẵn sàng của ADSL.
• Học từ xa: ADSL Full rate với QoS đảm bảo để có tương tự để hỗ trợ một
luồng Video MPEC-2, vì vậy nó cho phép một trung tâm giảng dạy truyền
đi đồng thời các chương trình dạy học tới nhiều nơi và có thể trao đổi với
nhiề
u người theo học tại các vị trí đó.
• Chữa bệnh từ xa: Giúp các bác sỹ có thể chuẩn đoán và gửi hình Video cho
một bệnh nhân từ xa.
• Hội nghị truyền hình: ADSL full-rate có thể đảm bảo QoS khi dành riêng
một kênh Ho (tốc độ 384x384 kbps) ở băng thông sẵn có cho ứng dụng
truyền hình trong khi vẫn đảm bảo đầy đủ băng thông cho các ứng dụng
khác.

1.8. Kỹ thuật truyền dẫn trong ADSL
Khái niệm ADSL bao gồm hai phần chính:
• Xuyên âm kênh gần giảm đi nhờ tốc độ và băng thông dùng cho hướng
lên nhỏ hơn rất nhiều so với hướng xuống.
• Truyền đồng thời dữ liệu cùng với dịch vụ điện thoại truyền thống,
trong đó dữ liệu được truyền trên băng tần phía trên của băng tần thoại.
Với truyền dẫn hai chiều đồ
ng thời với tốc độ nhiều megabit là không thể trên
phần lớn các đường điện thoại, nguyên nhân do hiệu ứng kết hợp của suy hao vòng và
xuyên âm. Công suất tín hiệu nhận được giảm tỷ lệ với tần số, trong khi đó, nhiễu âm
nhận được tăng lên khi tần số tăng. Vì thế, truyền dẫn hai chiều không thể thực hiện
được ở các tần số mà xuyên âm át tín hiệu nhận đượ
c.
ADSL thực hiện truyền dẫn hai chiều khi có thể : những tần số nằm bên dưới
tần số cắt hai chiều. Các tần số cao hơn không phù hợp cho truyền dẫn hai chiều sẽ
được dùng cho truyền dẫn một chiều. Điều này cho phép tốc độ truyền dẫn hướng
xuống cao hơn rất nhiều so với truyền dẫn hai chiều.