Các giải pháp hạn chế ảnh hưởng xuyên nhiễu trong mạng cáp nội hạt sử dụng ADSL

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Phùng Thế Khiêm

CÁC GIẢI PHÁP HẠN CHẾ ẢNH HƢỞNG XUYÊN
NHIỄU TRONG MẠNG CÁP NỘI HẠT SỬ DỤNG ADSL

Ngành: Công Nghệ Điện tử - Viễn thông
Chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến điện tử và thông tin liên lạc
Mã số: 2.07.00

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Hữu Hậu

Hà Nội – 2007


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
------------------------------------------

Phùng Thế Khiêm

CÁC GIẢI PHÁP HẠN CHẾ ẢNH HƢỞNG
XUYÊN NHIỄU TRONG MẠNG CÁP NỘI
HẠT SỬ DỤNG ADSL

LUẬN VĂN THẠC SĨ

MỞ ĐẦU
Với sự bựng nổ về thụng tin, nhu cầu truyền tải dữ liệu đặc biệt là qua mạng Internet
ngày càng tăng trong khi hệ thống truyền dẫn cũ cũn tương đối lạc hậu. Mạng PSTN
vốn dĩ được thiết kế để sử dụng cho mạng thoại truyền thống. Việc sử dụng cỏc
modem tương tự để truy nhập thụng tin qua mạng PSTN tối đa chỉ cú thể đạt được tốc
độ đường xuống là 56 kb/s và tốc độ đường lờn tối đa là 33 kb/s. Tốc độ này khụng
đỏp ứng được nhu cầu thụng tin ngày càng đa dạng của con người.
Để giải quyết vấn đề này, người ta phải đưa ra cỏc giải phỏp cho về truy nhập băng
rộng. Một mạng truyền dẫn và truy nhập toàn quang là một giải phỏp lý tưởng đứng về
khớa cạnh kỹ thuật của dịch vụ. tuy nhiờn để triển khai một mạng truyền dẫn quang
thỡ hết sức tốn kộm về mặt kinh tế để đầu tư thờm trang thiết bị. Mặt khỏc hầu hết
mạng truyền dẫn hiện tại vẫn sử dụng mạng cỏp đồng. Như vậy để nõng cao tốc độ
truyền dẫn lại vừa tận dụng được cơ sở hạ tầng mạng cỏp đồng thỡ phải cú một
phương phỏp truy nhập băng rộng trờn cỏp đồng đú chớnh là ADSL
ADSL là cụng nghệ đường dõy thuờ bao số khụng đối xứng cho phộp truyền dữ liệu
trờn đụi dõy cỏp điện thoại mà khụng ảnh hưởng đến tớn hiệu thoại. Với cụng nghệ
này, tốc độ đường xuống cao hơn tốc độ đường lờn và cú thể đạt tới 8 Mb/s, tốc độ
đường lờn cú thể lờn tới 640 kb/s. Hiện nay ADSL đó được sử dụng rộng rói trờn thế
giới và tại Việt Nam từ 2005 dịch vụ ADSL đó được triển khai trờn hầu khắp cỏc tỉnh
và thành phố.
Cụng nghệ ADSL cú nhiều ưu điểm vượt trội so với cỏc cụng nghệ truy nhập tiờn tiến
khỏc đú là truyền dẫn tốc độ cao, khỏ đơn giản và đặc biệt là tiết kiệm giỏ thành triển
khai do tận dụng mạng cỏp đồng hiện cú.
Tuy vậy cũng chớnh vỡ việc tận dụng mạng cỏp đồng hiện cú nờn cụng nghệ này cũn
cú một số hạn chế. Việc sử dụng cỏp đồng điện thoại cho truyền dẫn ADSL nờn khụng
trỏnh khỏi ảnh hưởng của xuyờn õm, xuyờn nhiễu giữa cỏc đụi dõy trong cựng cuộn
cỏp.
Chớnh vỡ võy, vấn đề xuyờn nhiễu và ảnh hưởng của nú trờn mạng nội hạt sử dụng
ADSL. Bờn cạnh đú việc xem xột đưa ra tiờu chuẩn đỏnh giỏ số phần trăm số đụi cỏp

cú thể sử dụng và chất lượng như thế nào để đảm bảo triển khai ADSL cú hiệu quả là
đối tượng nghiờn cứu chớnh của luận văn này.
Luận văn “Cỏc giải phỏp hạn chế ảnh hƣởng xuyờn nhiễu trong mạng nội hạt sử
dụng ADSL” bao gồm 4 chƣơng
Chương 1 Giới thiệu một cỏch tổng quan về cụng nghệ ADSL
Chương 2 Trỡnh bày về mạng cỏp nội hạt cũng như vấn đề xuyờn nhiễu trong mạng
cỏp
Chương 3 Phõn tớch rừ hơn về xuyờn õm trong mạng cỏp nội hạt sử dụng ADSL
Chương 4 Đỏnh giỏ độ khả dụng của mạng cỏp sử dụng ADSL.


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CễNG NGHỆ ADSL
1.1. Định nghĩa và mụ hỡnh tham chiếu
1.1.1. Định nghĩa
ADSL là kỹ thuật khụng đối xứng. ADSL cho phộp phần băng thụng của chiều xuống
(từ phớa nhà cung cấp dịch vụ tới phớa khỏch hàng) lớn hơn phần băng thụng chiều
lờn (từ phớa khỏch hàng tới phớa nhà cung cấp dịch vụ). Sự bất đối xứng này là đặc
tớnh làm cho ADSL tỏ ra phự hợp với cỏc dịch vụ truy cập internet, video theo yờu
cầu, và truy cập LAN từ xa.v..v một loạt cỏc dịch vụ hiện đang rất phỏt triển ở nhiều
quốc gia trờn toàn thế giới. Những người sử dụng ADSL cũng là những khỏch hàng cú
nhu cầu nhận thụng tin về nhiều hơn là phần thụng tin mà họ gửi đi. Một trong những
ưu điểm nổi bật của ADSL là nú cú khả năng cho phộp khỏch hàng cú thể sử dụng
đồng thời một đường dõy điện thoại truyền thống cho hai dịch vụ: thoại và ADSL. Sở
dĩ như vậy vỡ ADSL tận dụng năng lực của đường dõy thoại bằng cỏch truyền ở miền
tần số cao hơn thoại bỡnh thường (từ 4400 Hz đến 1 MHz) nờn khụng ảnh hưởng đến
tớn hiệu thoại. Trong miền tần số đú, dữ liệu uplink được truyền ở tần số từ 30 kHz
đến 138 kHz, cũn dữ liệu downlink được truyền ở tần số từ 156 kHz đến 1 MHz.
1.1.2. Mụ hỡnh tham chiếu
Cặp modem ADSL kết nối mỏy tớnh người sử dụng với mạng thụng tin thụng qua cỏc

kết nối ADSL. Theo yờu cầu của nội dung này, cả T1E1.4 trong ANSI T1.413 và TR001 trong ADSL Forum đều định nghĩa mụ hỡnh tham chiếu cho kết nối ADSL. Bởi
vỡ mụ hỡnh của ADSL Forum là mở rộng tham chiếu của ANSI T1.413, chỳng ta sẽ
sử dụng mụ hỡnh ANSI T1.413 cho những thảo luận về lớp con PMD của lớp vật lý.
Từ trỏi sang phải theo Hỡnh 1-1 ta cú.
V-C

Giao diện điểm truy nhập và mạng dữ liệu

U-C2 Giao diện ADSL tới ATU-C khụng cú băng thoại POTS (0 đến 4 kHz)
U-C

Giao diện ADSL tới ATU-C bao gồm băng thoại

U-R

Giao diện ADSL tới ATU-R bao gồm băng thoại

U-R2 Giao diện ADSL tới ATU-R khụng cú băng thoại
T-R

Giao diện ADSL giữa ATU-R và mạng trong nhà thuờ bao*

T-S

Giao diện giữa mạng trong nhà thuờ bao và mỏy chủ của khỏch hàng


* Mạng phõn bố trong nhà thuờ bao cú thể là một mạng cục bộ chẳng hạn như mạng
LAN hoặc cú thể khụng phải là như thế trong trường hợp một kết nối trực tiếp giữa
một modem và một PC hoặc một card modem cắm trong ADSL và bus mỏy tớnh.

V-C

Mạng
băng rộng

P
H
Y

NT

ATU-C

T-R

T/
S
P
H
Y

ATU-R

SM

Mạng
gia đình
SM

U-C 2

U-R 2

HPF

HPF
U-C

Mạng
băng rộng

U-R

PSTN

POTS
LPF

mạch vòng

Bộ chia
C

LPF

Bộ chia
R

Điện thoại
hoặc

modem âm tần

Giao diện
Đường tín hiệu

Hỡnh 1.1. Mụ hỡnh tham chiếu của diễn đàn ADSL
Theo yờu cầu của chương này cỏc giao diện U-C và U-R, T-R và T-S được kết hợp lại.
Chỳng sẽ được gọi là cỏc giao diện S và T.
Mụ hỡnh chuẩn của hệ thống ADSL của ITU-T mụ tả cỏc khối chức năng được sử
dụng để cng cấp dịch vụ ADSL (Hỡnh 1-2).


XNI

XNI

SNI
Mạng lõi

Đầu cuối
mạng 1

Mạng truy cập

Đầu cuối
mạng 2

Chuyển đổi
khách hàng

Đầu cuối
khách hàng

R-T
V- C
ATU-R

Lớp vật lý

Lớp vật lý

Mạng băng
rộng

Giao diện
nút dịch vụ

T/S
ATU-C

Mạng khách
hàng
Giao diện
nút dịch vụ

U- C2
h-p
Mạng băng hẹp
PSTN hoặc ISDN

U- C

U- R

U- R2
h-p

l-p

l-p

Bộ chia
C

Bộ chia
R

Điện thoại, modem
băng tần thoại, đầu
cuối ISDN

SNI: Giao diện phía tổng đài
XNI: Giao diện truy cập mạng

Hnh 1.2. M hnh chun ca h thng ADSL.
Ch ý 1: Cc giao din U-C v U-R c nh ngha y trong tiu chun ca ITU.
Giao din V-C v T-R ch c nh ngha theo cc chc nng logic, khng phi vt
lý.
Ch ý 2: Giao din V-C cỳ th bao gm mt (hay nhiu) giao din V-C ni vi mt
(hay nhiu) h thng chuyn mch (STM hoc ATM).

Ch ý 3: Khi cc phn t c ghp thnh mt khi chung th vic to ra cc giao
din V-C v T-R l khng bt buc.
Ch ý 4: Cỳ th ghp mt hay nhiu b lc thng cao ca b chia vi khi ATU-x, khi
ỳ cc giao din U-C 2 v U-R 2 tr thnh cc giao din U-C v U-R.
Ch ý 5: Cỳ th xen cc thit b truyn dn s vo giao din V-C.
Ch ý 6: Do tnh cht khng i xng ca cc tn hiu trn ng dừy nn cc tn
hiu pht phi c xc nh ring bit ti giao din U-C v U-R.
Ch ý 7: Cỳ th cỳ nhiu loi giao din T-R c nh ngha v cỳ th cỳ nhiu giao
din T/S c cung cp t ADSL NT.
1.2. c im k thut v cng ngh ADSL
1.2.1. c im chung
Cng ngh ng dừy thu bao s khng i xng ADSL thuc h cng ngh ng
dừy thu bao s xDSL, cho php truyn ti ng thi trn mt i dừy c dch v
truyn s liu theo hng xung (n thu bao) vi tc 6 Mbit/s n 8 Mbit/s, theo


hướng lờn (đến tổng đài) với tốc độ 640 kbit/s đến 1 Mbit/s và dịch vụ thoại tương tự
truyền thống. Điều này được thực hiện được bằng cỏch sử dụng cỏc bộ chia với chức
năng là chia băng tần giữa tần số thoại và tần số cao của ADSL. ADSL sử dụng cỏp
0,5 mm cung cấp bỏn kớnh mạch vũng lờn tới 5,4 km.
Điểm quan trọng nhất của ADSL là cú thể cung cấp đồng thời dịch vụ thoại và số liệu
trờn cựng một đụi dõy thoại thụng thường. Đú là khả năng gia tăng dịch vụ rất phự
hợp trong mụi trường cạnh tranh. Hơn nữa, cụng nghệ ADSL khụng chỉ cho phộp truy
nhập băng rộng từ cỏc thuờ bao hay văn phũng nhỏ đến nhà cung cấp dịch vụ mà cũn
là một trong số những cụng nghệ truy nhập được sử dụng để biến đường dõy truy nhập
thành một tuyến truyền dẫn số tốc độ cao và trỏnh quỏ tải cho mạng điện thoại chuyển
mạch cụng cộng PSTN sử dụng chuyển mạch kờnh.
Do tốc độ bit đến thuờ bao lớn hơn nhiều so với tốc độ bit từ thuờ bao nờn cụng nghệ
này được gọi là bất đối xứng. Thoại tương tự được truyền tại cỏc tần số băng gốc và
được kết hợp với truyền số liệu trong dải băng thụng rộng thụng qua bộ lọc thụng thấp

(LPF), được gọi là bộ chia. Ngoài cỏc bộ chia này, hệ thống ADSL cũn bao gồm một
khối truyền dẫn ADSL tại phớa tổng đài (ATU-C), mạch vũng nội hạt, và một khối
truyền dẫn ADSL phớa thuờ bao (ATU-R).
Hai mó đường truyền được sử dụng phổ biến trong cỏc thiết bị ADSL là mó đa tần rời
rạc DMT và điều chế biờn độ và pha khụng súng mang CAP. CAP và DMT cú ưu
điểm trong cỏc lĩnh vực khỏc nhau. DMT tốt hơn trong việc thớch nghi tốc độ (thay
đổi tốc độ với điều kiện đường dõy), cỏc điều kiện mạch vũng thay đổi (cú cỏc nhỏnh
cầu, cú nhiều loại dõy dẫn cú đường kớnh khỏc nhau), xử lý nhiễu (như xuyờn õm số)
và cú nhiều súng mang (cho thoại và cỏc mục đớch khỏc). CAP cho phộp xoỏ tiếng
vọng đơn giản hơn, trễ nhỏ (chỉ bằng 25% trễ xử lý của DMT). Thiết bị ADSL (ATUC và ATU-R) được thiết kế sử dụng cả hai loại mó đường truyền CAP/QAM và DMT.
Tuy nhiờn tiờu chuẩn chớnh thức do ANSI đưa ra cho ADSL lại là DMT, mặc dự
DMT ra đời sau QAM và CAP.
1.2.2. Trải phổ


Hỡnh 1.3 là mụ hỡnh phõn bố trải phổ của tớn hiệu ADSL khụng dựng phương phỏp
triệt tiếng vọng, khi đú băng tần lờn và băng tần hướng xuống phải tỏch biệt nhau và
tỏch biệt với băng tần thoại.
Hỡnh 1.4 mụ tả phõn bố trải phổ của tớn hiệu ADSL cú sử dụng phương phỏp triệt
tiếng vọng. Trong trường hợp này băng tần dành cho hướng xuống cú thể chựm lờn
băng tần dành cho hướng lờn (như chỉ ra trong hỡnh vẽ).
Hỡnh 1.5 mụ tả phõn bố cỏc súng mang con của tớn hiệu ADSL sử dụng mó đa õm tần
rời rạc. Khi đú băng tần sử dụng được chia thành cỏc băng tần con cú độ rộng vào
khoảng 4 kHz. Gồm 256 băng tần con, mỗi kờnh con cú thể mang được từ 0 đến 15
bit/sec/Hz, trong đú thoại sử dụng nhiều nhất là 1 kờnh và 5 kờnh bảo vệ, 32 kờnh con
dành cho hướng lờn, 218 kờnh dành cho hướng xuống nếu khụng sử dụng phương
phỏp triệt tiếng vọng cũn nếu sử dụng triệt tiếng vọng thỡ hướng xuống sử dụng 250
kờnh.

Hỡnh 1.3. Phõn bố trải phổ của tớn hiệu ADSL khụng dựng EC

Hỡnh 1.4. Phõn bố trải phổ của tớn hiệu ADSL sử dụng EC

Hỡnh 1.5. Phõn bố cỏc súng mang phụ của tớn hiệu ADSL sử dụng cụng nghệ DMT
1.2.3. Cỏc kỹ thuật mó hoỏ đường truyền
Trong sản phẩm ADSL, cỏc mó đường truyền CAP, QAM, DMT là được sử dụng phổ
biến nhất, ngoài ra cũn cú một số loại mó khỏc đang trong quỏ trỡnh thử nghiệm.
Phương phỏp điều chế biờn độ cầu phương QAM- Quadrature Amplitude
Modullation
QAM - điều chế biờn độ cầu phương là một dạng điều chế pha sử dụng điều chế đa


TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.

Nguyễn Quý Sỹ, Nguyễn Việt Cường (2003), ” Kỹ thuật và mạng cung cấp dịch
vụ ADSL “, Học viện cụng nghệ bưu chớnh viễn thụng

2.

TCN 68 -132 (1998), “Cáp thông tin kim loại dùng cho mạng điện thoại nội hạt –
Yêu cầu kỹ thuật.”, Tổng cục bưu điện , Tiêu chuẩn ngành.

3.

Đặng Quốc Anh (2002), “ Công nghệ ADSL: Thực tiễn-Giải pháp-Triển khai“,
Trung tâm đào tạo bưu chính viễn thông 2

4.

Nguyễn Anh Dũng, "Công nghệ đường dây thuê bao số xDSL"

5.

ITU-T Recommendation L.19 (2003), “Multi- pair copper network cable
supporting shared multi services such as POTS, ISDN and xDSL.”

6.

ITU-T Recommendation G.992.1 (1999), “Asymetric digital subscriber line
(ADSL)”

7.

John A.C.Bingham (2000), “ADSL, VDSL, and Multicarrier Modulation” , John
Wiley & Sonc, Inc. A Wiley – Interscience Publication.

8.

S.H.Lin (1980), “ Statistical Behaviour of multipair crosstalk “, Bell Syst.Tech.J,

9.

J.H.W.Unger (1985), “ Near end crosstalk model for line studies “