Tài liệu ADSL – Công nghệ truy xuất biến đồng thành vàng ppt

ADSL – Công Nghệ Truy Xuất
Biến Đồng Thành Vàng










ADSL – Công nghệ truy xuất biến đồng thành vàng Đặng Quốc Anh

1

Chương 1:

ADSL – CÔNG NGHỆ TRUY XUẤT BIẾN ĐỒNG THÀNH VÀNG

1.1 Sự ra đời của ADSL

1.1.1 Mở đầu

Đối với người sử dụng Internet việc khám phá, thưởng thức Internet bằng

modem qua mạng điện thoại chỉ dừng lại ở tốc độ truyền tải rất thấp, tối đa 56
kbps và tương lai phải chòu cảnh nghẽn mạch thường xuyên khi số thuê bao
Internet tăng vọt. Tốc độ truy xuất của thuê bao đã trở nên quá chậm chạp so
với nhu cầu của khách hàng từ dữ liệu thông thường đã chuyển sang hình ảnh
chất lượng cao và video.

Claude Shannon, cha đẻ của ngành lý thuyết thông tin (Information
theory), vào năm 1948 đã đưa ra giới hạn dung lượng cho kênh truyền có nhiễu,
cụ thể cho kênh điện thoại là 35 kbps và thực tế đã đạt được 33,6 kbps. Hạn chế
chủ yếu của kênh truyền điện thoại đối với tốc độ thông tin số liệu không phải ở
đường dây điện thoại cáp đồng như người ta thường nghó mà là ở dải tần truyền
dẫn bò lọc chỉ cho qua các tín hiệu từ 300 Hz đến 4000 Hz khi đi qua mạch mã
hoá PCM (Pulse Code Modulation: Điều chế mã hoá số xung biên độ) để tránh
chồng lấn phổ tần tại tổng đài. Modem X2 của hãng U.S. Robotics, modem của
hãng Rockwell và sau này được thống nhất bởi tiêu chuẩn V.90 của ITU-T
(International Telecommunication Union – Telecommunication standard: Tiêu
chuẩn viễn thông của Liên minh Viễn thông Quốc tế) là một giải pháp khôn
ngoan lách khỏi mạch lọc này trong chiều từ ISP (Internet Service Provider: nhà
cung cấp dòch vụ Internet) về đến người sử dụng (downstream) đạt được 56 kbps
bằng đường truyền dẫn số trực tiếp từ ISP đến tổng đài nội hạt (đường T1: 1544
kbps hay E1: 2048 kbps) nhưng tốc độ chiều từ người sử dụng lên ISP
(upstream) vẫn là 33,6 kbps có thể đã là tốc độ cao nhất có thể được của
modem.

Mạng viễn thông hiện nay đã được hiện đại hoá với sự ứng dụng của kỹ
thuật số trên toàn mạng từ công nghệ truyền dẫn quang tốc độ cao đến kỹ thuật
chuyển mạch số và gần đây là đường dây thuê bao số ISDN (Intergrated
Services Digital Network: Mạng số đa dòch vụ). Tuy nhiên, bản thân mạng viễn
thông đã được thiết kế, đầu tư, vận hành và bảo dưỡng chủ yếu dành cho dòch
vụ thoại và do đó đã bộc lộ nhược điểm lớn là từ chỗ chỉ xử lý các cuộc gọi điện

thoại vốn chỉ kéo dài khoảng vài phút đã nhanh chóng quá tải khi phải đối mặt
với các cuộc gọi Internet kéo dài đến vài tiếng đồng hồ khi mà người sử dụng đã
từ chỗ chuyển file đơn thuần chuyển sang khám phá, thưởng thức Internet.

Đặng Quốc Anh Dòch vụ ADSL

2
Giải pháp của DSL là truyền tải dữ liệu và thoại trên cùng đường dây điện
thoại cáp đồng đến tổng đài nội hạt sẽ được tách ra bằng bộ tách dòch vụ. Tín
hiệu thoại được chuyển qua tổng đài chuyển mạch, còn số liệu được đưa đến
các ISP sẽ tránh được các mạch lọc PCM, tận dụng được dải thông tần số của
cáp đồng trên 200 kHz và tránh làm quá tải các hệ thống chuyển mạch điện
thoại. Ứng dụng thành tựu của kỹ thuật xử lý số tín hiệu và công nghệ vi điện tử
ngày nay vào kỹ thuật điều chế đã đem lại tốc độ truyền tải dữ liệu cao trên cáp
đồng.

Các phiên bản đối xứng (tốc độ downstream bằng tốc độ upstream) đầu
tiên của DSL như HDSL (High speed DSL: Đường dây thuê bao số tốc độ cao):
1544 kbps trên 2 đôi dây, 2048 kbps trên 3 đôi dây dài đến 3,6 km và sau này là
SDSL (Single-line DSL: Đường dây thuê bao số một đôi dây) với cùng tốc độ, cự
ly tối đa 3 km đã là rất ấn tượng. Tuy nhiên phải đến khi sự bất đối xứng trong
nhu cầu dữ liệu của người sử dụng thông thường là chiều downstream luôn lớn
hơn nhiều so với chiều upstream được khai thác tối đa bằng các phiên bản DSL
bất đối xứng và khi giảm độ dài vòng thuê bao thì tốc độ truyền tải số liệu mới
thực sự đạt được sự thoả mãn những người sử dụng Internet khó tính nhất. Đó là
ADSL (Asymmetric DSL: Đường dây thuê bao số bất đối xứng) với tốc độ
downstream lên đến 8 Mkbps (cự ly 2 km) và 6 Mkbps (cự ly 3,6 km) hay VDSL
(Very high bit rate DSL: Đường dây thuê bao số tốc độ rất cao) đạt tốc độ
downstream 13 Mkbps ở cự ly 1500 m, 26 Mkbps ở cự ly 1000 m và đặc biệt 52
Mkbps ở cự ly 300 m, đã đem lại truyền thông đa phương tiện đến từng gia đình.

Giá cả của thuê bao và thiết bò DSL đang ngày càng hấp dẫn và người sử dụng ít
tiền có thể quan tâm tới tiêu chuẩn G.lite của ITU-T thay việc đầu tư các bộ tách
dòch vụ vốn đắt tiền, lắp đặt phức tạp bởi các mạch lọc microfilter có giá thành
rất rẻ, dễ lắp đặt. Một phiên bản đặc biệt của DSL là RADSL (Rate Adaptive
DSL: Đường dây thuê bao số thích ứng tốc độ) rất thích hợp cho các đường dây
cáp đồng có chất lượng kém ở vùng ngoại ô và cự ly thông tin dài với tốc độ
truyền tải chấp nhận được. Bên cạnh đó, công nghệ VoDSL (Voice over DSL:
thoại qua đường dây thuê bao số) truyền tải 24 kênh thoại qua 1 đường dây điện
thoại đang rất được các tổng đài nội bộ quan tâm.

1.1.2 Khái niệm về thông tin số

Thông tin số nói chung và thông tin máy tính nói riêng sử dụng các chữ số
nhò phân mang một trong hai giá trò là 1 hoặc 0. Mỗi chữ số nhò phân gọi là 1 bit
(Binary Digit). Ví dụ: chuỗi số 1101 1000 là 8 bit. Byte là một nhóm bit. Thường
người ta quen gọi byte là 8 bit. Để nhấn mạnh một nhóm 8 bit CCITT và ANSI
đưa ra khái niệm octet. Bội số của bit là và byte thường dùng là K, M và G ứng
với 1 000, 1 000 000 và 1 000 000 000 hay 2
10
= 1 024, 2
20
= 1 048 576 và 2
30
=
1 073 741 824.

ADSL – Công nghệ truy xuất biến đồng thành vàng Đặng Quốc Anh

3

Tốc độ thông tin được đánh giá qua số bit truyền đi trong mỗi giây (bps:
bits per second). Ví dụ:
- Tốc độ modem 56Kbps = 56 000 bps = 7 000 byte/s = 7 Kbyte/s
- Tốc độ ISDN 2B: 128Kbps = 16Kbyte/s
- Tốc độ chiều xuống của ADSL: 8Mbps = 1Mbyte/s

1.1.3 Nhu cầu số liệu

a. Nhu cầu số liệu dân dụng

Theo kết quả nghiên cứu của Bell Labs (Bell Labs Technical Journal, 2 (2),
Spring, 1997, trang 42-67) thì nhu cầu số liệu trong môi trường dân dụng có đặc
tính bất đối xứng. Dữ liệu Internet theo chiều downstream là chiều dữ liệu từ phía
nhà cung cấp dòch vụ Internet (ISP: Internet Service Provider) về phía người sử
dụng bao giờ cũng nhiều hơn chiều upstream là chiều dữ liệu đi từ phía người sử
dụng về phía nhà cung cấp dòch vụ Internet (xem hình 1.1).



Hình 1.1 Dữ liệu trong môi trường dân dụng là bất đối xứng

Bảng 1.1 cho ta các dòch vụ số liệu dân dụng cùng với tốc độ theo hai
chiều downstream và upstream của từng dòch vụ. Bên cạnh đó là khả ứng dụng
trên 2 loại DSL là ADSL và VDSL.

Bảng 1.1 Các dòch vụ số liệu dân dụng

Application Downstream
(kbps)
Upstream

(kbps)
ADSL VDSL
Internet access 400 – 1500 128 – 640 yes Yes
Video conferencing 384 – 1500 384 – 1500 today only Yes
Video on demand 6000 – 18000 64 – 128 today only Yes
Interactive video 1500 - 6000 128 – 1500 today only Yes
Telemedicine 6000 384 – 1500 today only Yes
Multiple digital TV 6000 – 24000 64 – 640 today only Yes
Mutiple VoD 18000 64 – 640 no Yes
High-definition TV 16000 64 no Yes


Đặng Quốc Anh Dòch vụ ADSL

4
b. Nhu cầu số liệu doanh nghiệp

Bảng 1.2 liệt kê các dòch vụ số liệu sử dụng trong môi trường doanh
nghiệp và dung lượng của chúng cùng với khả năng ứng dụng của các dòch vụ
này với kỹ thuật ADSL, VDSL.

Bảng 1.2 Các dòch vụ số liệu doanh nghiệp

Application Downstream
(kbps)
Upstream
(kbps)
ADSL VDSL
Web hosting 400 – 1500 400 – 1500 today only Yes
Video conferencing 384 – 1500 384 – 1500 today only Yes

Distance learning 384 – 1500 384 – 1500 today only Yes
Telecommuting 1500 – 3000 1500 – 3000 no Yes


1.1.4 Các phương pháp truy xuất số liệu

a. Modem tương tự

Trong những năm đầu của lòch sử máy tính cách nay chừng hơn 30 năm
trước, kết nối mạng hoạt động ở tốc độ khoảng 300 đến 600 bit/s đã là khá đủ.
Khoảng 10 năm gần đây thì modem 9.6kbps được xem là công cụ liên lạc tốc độ
cao. modem 9,6kbps thực tế đã đáp ứng nhiều ứng dụng tuy nhiên nó thực sự
chậm chạp trong các ứng dụng liên quan đến đồ hoạ và video. Ví dụ: một người
sử dụng vào mạng để tải về một bản đồ thời tiết thì với tốc độ truyền dữ liệu
9600bit/s phải mất 40 giây để tải về bản đồ trắng đen chất lượng kém. Với bản
đồ màu độ phân giải cao thì phải chờ đến vài phút. Ngay cả modem 28,8kbps
hay 33,6 kbps cũng không đáp ứng được về tốc độ của nhiều ứng dụng. Thời
gian download một hình ảnh nén JPEG (Joint Photographic Experts Group) là
120 giây. Nền kỹ thuật máy tính thay đổi rất nhanh, các kênh thông tin, máy tính
đang biến đổi để đáp ứng theo nhu cầu khả dung lượng cao ngày càng tăng. Khi
các dòch vụ hình ảnh màu, thoại và video càng hấp dẫn khách hàng thì hạ tầng
thông tin hàng megabit càng trở nên thiết yếu. Liệu người ta có thể trông chờ ở
modem tương tự những bước tiến ở các tốc độ cao hơn cỡ tốc độ đường truyền
T1 (1544 kbps) hay E1 (2048 kbps) không? Thật không may, câu trả lời là không.
Tốc độ 33,6 kbps của modem tương tự đã chạm trần tốc độ dữ liệu của modem
truyền trên kênh thoại. Tất cả các modem tương tự đều phải truyền dữ liệu trong
kênh 300 Hz – 4000 Hz dành cho âm thoại trong mạng điện thoại. Tốc độ cỡ
33,6 kbps cần dải thông lớn hơn nhiều. Tuy nhiên, các modem hiện đại thay vì
gởi đi dòng bit chưa qua xử lý lại gởi đi các tín hiệu (symbol), mỗi tín hiệu đại
diện cho một số bit liên tiếp của dòng bit. Chẳng hạn, modem V.32 mỗi lần lấy 4

bit dữ liệu chưa xử lý thêm vào bit thứ 5 để thực hiện sửa sai tạo thành nhóm 5
ADSL – Công nghệ truy xuất biến đồng thành vàng Đặng Quốc Anh

5

bit được đại diện bằng một trong 32 dạng tín hiệu. Mỗi tín hiệu là một sự kết hợp
của biên độ và phase của sóng mang. Quá trình điều chế này gọi là Quadrature
Amplitude Modulation (QAM). Vì phương pháp điều chế QAM vừa nêu tạo ra 1 tín
hiệu cho mỗi chuỗi 4 bit liên tiếp nên nó giảm dải thông cần thiết xuống còn một
phần tư và như vậy dòng bit dữ liệu 9600 bit/s có tốc độ tín hiệu giảm còn
2400baud và dễ dàng truyền được trên kênh thoại 4kHz. Vấn đề là bit thứ 5 được
thêm vào không làm thay đổi tốc độ dữ liệu cũng như tốc độ tín hiệu mà chỉ làm
tín hiệu được điều chế phức tạp thêm từ 16 trạng thái lên 32 trạng thái.

Hình vẽ 1.2 minh hoạ các chòm sao mã hoá của các phương pháp điều
chế khác nhau. Trường hợp bên trái minh hoạ điều chế sóng mang đơn giản
bằng phương pháp điều chế nhò phân. Trong phương pháp điều chế này chỉ có
biên độ biên độ có giá trò dương hay không và tốc độ tín hiệu băèng với tốc độ dữ
liệu. Kỹ thuật điều chế 2B1Q trong ISDN hay HDSL dùng 4 biên độ biên độ khác
nhau cho tín hiệu để đạt hiệu quả 2 lần về dải thông nhưng cũng lưu ý rằng các
mức biên độ cũng gần hơn 2 lần so với trường hợp điều chế nhò phân. Trường
hợp kế tiếp là của phương pháp điều chế QAM bốn trạng thái với biên độ của
sóng mang vẫn không đổi trong khi đó phase là một trong 4 giá trò cho phép
truyền 2 bit cho mỗi tín hiêäu và làm cho tốc độ tín hiệu giảm còn một nửa.
Trường hợp cuối cùng là chòm sao của phương pháp mã hoá điều chế 32-QAM
dùng trong modem V.32. Trong trường hợp này, khi chuyển từ 11000 sang 01101
thì cả biên độ và phase đều thay đổi. Thay vì gởi một trong hai trạng thái của bit
là 1 hay 0 từ luồng dữ liệu nguyên thủy modem V.32 gởi một trong 32 trạng thái
có thể có. Modem thu phải xác đònh đúng tín hiệu đã được gởi đi dù sự khác
nhau của các tín hiệu là nhỏ hơn nhiều so với trường hợp chỉ gởi đơn giản 1 hay

0. Nếu kênh thoại là hoàn hảo thì không có vấn đề gì nhưng tất cả mọi đường
dây trong mạng thực tế đều có nhiều dạng nhiễu. Cáp xoắn đôi chạy từ phía
khách hàng đến tổng đài có thể bò tác động bởi các bộ đánh lửa động cơ, máy
sấy tóc, đường dây điện lực, đèn huỳnh quang và các dạng phóng điện khác.
Tuổi đời và chất lượng của cáp cũng liên quang rất nhiều tới nhiễu. Cáp cũ bò
ngấm ẩm nhiều sẽ bò nhiễu nhiều hơn cáp mới. Hơn nữa, tất cả các đôi dây khác
nhau trong một chão cáp có khi từ vài trăm đến vài ngàn đôi ghép lại và rò rỉ tín
hiệu vào các đôi dây kế cận mà ta gọi là hiện tượng xuyên kênh (crosstalk).

Tất cả các tác nhân gây nhiễu này tạo thành một nền nhiễu trong mỗi
kênh truyền. Nếu cố gắng phân biệt hai trạng thái giữa 1 và 0 thì tín hiệu phải bò
phá huỷ rất mạnh mới có thể nhận dạng lầm được. Với trường hợp 2 trong 32
trạng thái khác nhau của tín hiệu modem V.32 rất gần nhau thì chỉ cần một lượng
nhiễu nhỏ cũng có thể phá huỷ tín hiệu này và làm cho nó giống tín hiệu kia. Các
modem tốc độ cao hiện tại vẫn hoạt động tốt ở tỷ số nhiễu trên hầu hết các kênh
điện thoại. Điều đó có nghóa là các modem 28,8 kbps hay 33,6 kbps có thể hoạt
động tốt trên các đường dây có chất lượng tốt và rất tốt. Tuy nhiên trong nhiều
trường hợp các bộ modem hoạt động ở tốc độ thấp hơn. Nếu hai modem ở hai
Đặng Quốc Anh Dòch vụ ADSL

6
đầu kết nối đo được tỷ số tín hiệu trên nhiễu nhỏ hơn yêu cầu chúng sẽ giảm tốc
độ modem để bảo đảm kết nối tin cậy. Nếu mọi thứ đều lý tưởng, cáp điện thoại
mới, xuyên kênh không đáng kể, thiết bò chuyển mạch hiện đại thì có thể kết nối
ở tốc độ 33,6 kbps. Trên thực tế, các kết nối modem 28,8 kbps tốt nhất có thể
đạt được tốc độ 26,4 kbps.


Hình 1.2 Các chòm sao mã hoá theo các phương pháp điều chế khác nhau

Tốc độ truyền dẫn tối đa của thông tin số đã được các công trình của
Claude E. Shannon “A Mathematical Theory of Communication” vào
năm 1948 và “Communication Theory of Secrecy Systems” vào năm
1949 đăng tải ở tạp chí Bell Systems Technical Journal đề cập đến.
Cả 2 công trình đều được ông xây dựng từ công việc giải mật mã mà
ông thực hiện trong suốt thế chiến thứ II. Ông đã thiết lập những cơ
sở toán học cho truyền dẫn thông tin và rút ra những giới hạn căn bản
của hệ thống thông tin số. Trong các công trình tiên phong này
Shannon đã công thức hoá các vấn đề cơ bản của việc truyền dẫn tin
cậy thông tin dưới dạng xác suất thống kê, sử dụng mô hình các xác
suất cho nguồn tin (information source) và kênh thông tin
(communication channel). Dựa trên các công thức thống kê đó
Shannon đã dùng hàm số logarithmic để đo lượng tin của một nguồn
tin. Ông cũng đã cho thấy ảnh hưởng của giới hạn năng lượng máy
phát, giới hạn dải thông kênh truyền và nhiễu cộng đối với kênh
truyền, đưa vào một tham số gọi là dung lượng kênh (channel
capacity) C. Khi tốc độ thông tin R nhỏ hơn dung lượng kênh tin C thì
về mặt lý thuyết có thể đạt được truyền dẫn tin cậy (error-free: không
có lỗi) qua kênh tin bằng việc mã hoá thích hợp. Còn khi tốc độ thông
tin R lớn hơn dung lượng kênh tin C thì không thể truyền dẫn tin cậy
qua kênh tin được mà phải qua một số bước xử lý tín hiệu tại máy
phát cũng như máy thu. Như vậy Shannon đã thiết lập các giới hạn cơ
bản của thông tin và đã khai sinh ra một lónh vực mới gọi là lý thuyết
ADSL – Công nghệ truy xuất biến đồng thành vàng Đặng Quốc Anh

7

thông tin (information theory). Công lao của Shannon đã được đánh
giá là ngang tầm với phát kiến của Nicolaus Copernicus trong thiên

văn (theo J. L. Massey). Giới hạn Shannon cho dung lượng kênh
truyền được xác đònh bởi:
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+=
N
S
1BwlogC
2


Mọi khách hàng sử dụng modem đều rất quan tâm đến tốc độ và độ tin
cậy của modem. Các nhà cung cấp đều cố gắng tiến gần tới giới hạn Shannon.
Cho tới tiêu chuẩn V.32 thì mọi modem đều còn cách xa giới hạn dung lượng này
khi mức S/N từ 9 tới 10 dB. Nếu dải thông từ 2400 Hz lên đến 2800 Hz và tỷ số
S/N từ 24 dB đến 30 dB thì dung lượng kênh khoảng 24000 bit/s. Để lấp đầy
khoảng cách còn lại cần phải ứng dụng kỹ thuật sửa sai.

Vào những năm 1950 các modem FSK (Frequency Shift Keying) có tốc độ
từ 300 bit/s tới 600 bit/s. Tiêu chuẩn quốc tế của modem bắt đầu từ thập kỷ 60
thế kỷ trước. Năm 1964 tiêu chuẩn modem đầu tiên của CCITT là V.21 xác đònh
đặc tính của modem FSK tốc độ 200 bit/s và bây giờ là 300 bit/s. Kỹ thuật điều
chế đã thay đổi sang QAM 4 trạng thái vào năm 1968 và 16 trạng thái vào năm
1984 bởi V.22bis. Vào lúc đó, một tiêu chuẩn modem ứng dụng tiến bộ công
nghệ mới là V.32 thêm phần đặc tính triệt tiếng dội (echo cancellation) và mã
hoá trellis. Mã trellis được tiến sỹ Gottfred Ungerboeck đề cập lần đầu tiên và

ứng dụng vào modem và thực hiện lấp được một phần ba khoảng cách còn lại so
với giới hạn Shannon. V.32bis được xây dựng trên cơ sở đó và đạt được tốc độ
dữ liệu lên đến 14400 bit/s. Sau đó tốc độ dữ liệu của các modem đã có những
tiến bộ nhanh chóng từ 19200 bit/s lên đến 24000 bit/s rồi 28800 bit/s. Modem
mới hơn là V.34 ra đời năm 1996 đã đạt tới tốc độ dữ liệu 33600 bit/s và thực
hiện 10 bit trên mỗi tín hiệu.



Đặng Quốc Anh Dòch vụ ADSL

8
Hình 1.3 Modem tương tự qua mạng điện thoại tương tự

Khi các cuộc đàm thoại điện thoại được số hoá, các tổng đài lắp một bộ
mã hoá chuyển tín hiệu tương tự thành tín hiệu số lấy mẫu tín hiệu thoại 8000 lần
mỗi giây và dùng 8 bit để mã hoá giá trò của mẫu. Ở đầu kia của kết nối diễn ra
quá trình ngược lại và một tín hiệu xấp xỉ gần với tín hiêäu ban đầu được tái tạo.
Tuy nhiên, quá trình mã hoá lại sản sinh ra một kiểu nhiễu khác đó là nhiễu
lượng tử. Khi thực hiện lượng tử hoá, các biên độ tương tự có thể nằm giữa hai
mức lượng tử kế tiếp trong 256 mức lượng tử khác nhau có được từ lượng tử hoá
8 bit và bộ mã hoá chọn mức lượng tử gần hơn. Ở đầu thu, mức tín hiệu tương tự
được tái tạo sẽ không phải là mức tín hiệu ban đầu mà khác hơn một chút nên
tạo ra nhiễu. Với mục đích truyền thoại thì sự khác biệt này là không đáng kể
nhưng với modem tốc độ cao thì là một vấn đề lớn.

Modem 56K sử dụng quá trình lượng tử hoá này. Nhiễu lượng tử là do quá
trình mã hoá PCM. Nếu bỏ qua được giai đoạn mã hoá PCM thì có thể thoát khỏi
giới hạn Shannon. Nếu ta bố trí dữ liệu số chỉ đi qua bộ giải mã trên mạng điện
thoại thì dữ liệu sẽ được chuyển thành tín hiệu 256 mức phát ra từ bộ biến đổi số

sang tương tự của bộ giải mã PCM. Modem sẽ chuyển sang tìm kiếm các mức
lượng tử hoá này vốn đã được tiêu chuẩn hoá. Trên thực tế một vài nơi ở Hoa Kỳ
chỉ sử dụng 128 mức lượng tử hoá vì hệ thống ghép kênh điện thoại số T1 ở Bắc
Mỹ sử dụng bit có trọng số nhỏ nhất trong 8 bit để giám sát kênh và báo hiệu.
Để có thể sử dụng modem tại mọi nơi thì thay vì 64 kbps tốc độ modem là 56
kbps dù hầu hết các nơi trên thế giới đều dùng cả 8 bit cho mã hoá dữ liệu PCM.
Hơn nữa do tín hiệu chỉ truyền từ bộ giải mã PCM ở mạch giao tiếp thuê bao của
tổng đài đến thuê bao nên có rất ít nhiễu tác động và kết quả là tỷ số tín hiệu
trên nhiễu rất cao trên các đường truyền 56 kbps.Trò ảo thuật ở đây là loại bỏ
quá trình mã hoá PCM và đưa thẳng dữ liệu số đến bộ giải mã. Điều này đòi hỏi
kết nối từ nguồn dữ liệu (các ISP chẳng hạn) đến bộ giải mã phải toàn bộ là số.
Modem 56 kbps có thể vượt qua giới hạn Shannon bằng cách phân biệt 2 chiều
thu phát của người sử dụng. Ở chiều phát tốc độ vẫn là 33,6 kbps. Còn ở chiều
thu tốc độ chỉ đạt tới 56 kbps khi ISP (Internet Service Provider: nhà cung cấp
dòch vụ Internet) của họ và các tổng đài của PSTN phối hợp để tránh bộ lọc
PCM ở mạch giao tiếp thuê bao của tổng đài bằng các đường truyền số T1 (1544
kbps) hay E1 (2048 kbps). Như vậy khi 2 người sử dụng dùng 2 modem 56 kbps
truyền số liệu điểm nối điểm thì tốc độ không thể nào đạt được 56 kbps mà chỉ
đạt được tốc độ dữ liệu song công đối xứng là 33,6 kbps.

ADSL – Công nghệ truy xuất biến đồng thành vàng Đặng Quốc Anh

9



Hình 1.4 Mdoem tương tự qua mạng điện thoại số IDN

Vào những năm cuối của thế kỷ trước đã xảy ra tình hình không thống nhất
của các tiêu chuẩn modem 56 kbps do 2 hãng sản xuất danh tiếng là U. S.

Robotics (bây giờ là một bộ phận của hãng 3COM) sử dụng chipset X2 của hãng
Texas Instruments và Rockwell có tiêu chuẩn K56flex. Dó nhiên là hai tiêu chuẩn
này không tương thích nhau và ngành công nghiệp sản xuất modem nhanh
chóng bò phân cực theo một trong 2 tiêu chuẩn trên. Lúc này người sử dụng tại
Hoa Kỳ chờ đợi tiêu chuẩn nào sẽ được ISP của mình chấp nhận rồi mới mua
modem theo tiêu chuẩn đó. Nhiều ISP đã chờ đợi tiêu chuẩn nào sẽ chiến thắng
và tiêu chuẩn nào sẽ về vườn. Trong thời gian này một số ISP mở ra 2 số điện
thoại, mỗi số điện thoại cho một tiêu chuẩn và điều này đã làm cho người sử
dụng thấy yên tâm mà mua sắm modem 56 kbps.

Tháng 9 năm 1998 ITU-T (International Telecommunication Union –
Telecommunication Standardization Sector một tổ chức thừa kế của CCITT) đã
ra tiêu chuẩn V.90 để thống nhất trên toàn thế giới về modem 56 kbps. Phần
cứng của các loại modem trên không khác nhau mấy nên người sử dụng 2 loại
modem cũ có thể chỉ cần mua con chip nâng cấp cho V.90 để tiết kiệm chi phí
còn các modem sản xuất sau đó đều được chú thích là “Ready for V.90”.

Đặng Quốc Anh Dòch vụ ADSL

10


Hình 1.5 Modem V.pcm




Hình 1.6 Tình hình thu nhập từ modem 56Kbps trên thế giới

Trong nhiều trường hợp việc bỏ qua một lần biến đổi là không đơn giản.

Khi truy xuất thông tin từ một nhà cung cấp dòch vụ Internet nội hạt thì cơ hội rất
cao nếu ISP đó kết nối với tổng đài nội hạt bằng các đường truyền số. Tuy nhiên
khi khoảng cách càng dài thì khả năng tín hiệu bò chuyển sang tương tự rồi
chuyển trở lại số càng lớn. Khoảng 25% số tổng đài tại Hoa Kỳ là tổng đài
chuyển mạch tương tự nên cuộc gọi càng qua nhiều tổng đài thì khả năng gặp
phải tổng đài chuyển mạch tương tự càng lớn. Những người làm việc tại những
văn phòng chi nhánh xa công ty hay những người làm việc tại nhà riêng nhiều khi
than phiền kết nối modem của họ với mạng của công ty chỉ đạt được tốc độ tối
đa 28,8 kbps. Ngay cả khi mọi việc đều tốt đẹp thì tốc độ 56 kbps vẫn là quá
ADSL – Công nghệ truy xuất biến đồng thành vàng Đặng Quốc Anh

11

khiêm tốn dù đó là tiến bộ công nghệ cuối cùng của modem tương tự. Chúng ta
đã số hoá toàn bộ mạng viễn thông chỉ trừ ra đường truyền dẫn thuê bao nội hạt
là phải chuyển tín hiệu thành tương tự để phân phối đến khách hàng nên kênh
truyền không thể dung nạp thêm nhiều bit số liệu hơn nữa. Nếu muốn một tốc độ
truyền dữ liệu cao hơn thì phải nghó đến các phương pháp khác hơn là sử dụng
mạng điện thoại truyền thống.

b. ISDN

ISDN (Integrated Services (Digital) Network) là mạng (số) đa dòch vụ (sau
này do thói quen người ta bỏ đi dấu ngoặc). ISDN lần đầu tiên được CCITT đề
cập đến trong một khuyến nghò của mình vào năm 1977. Năm 1985 AT&T thử
nghiệm ISDN lần đầu tiên tại Hoa Kỳ. Tuy nhiên, ISDN phát triển chậm ở Hoa Kỳ
do sự không thống nhất trong cách triển khai theo CCITT của AT&Tvà Nortel.
ISDN phá sản ngốn của hơn 20 quốc gia khoảng 50 tỷ Mỹ kim. Nguyên lý của
ISDN là cung cấp các dòch vụ thoại và số liệu chung trên một đường dây thuê
bao kỹ thuật số. Dùng ISDN ở giao tiếp tốc độ cơ sở (BRI: Basic Rate Interface)

cho phép truyền dữ liệu và thoại trên 2 kênh B (Binary channel) 64kbps và 1
kênh D (Digital channel) 16kbps. Mỗi đường dây ISDN ở BRI có thể bố trí tối đa 8
thiết bò đầu cuối và cùng một lúc có thể thực hiện được nhiều cuộc gọi khác
nhau. Dùng ISDN cho phép khách hàng sử dụng các dòch vụ mới như dòch vụ
khẩn cấp (báo trộm, báo cháy,…), dòch vụ ghi số điện – nước – gas, dòch vụ quay
số trực tiếp vào tổng đài nội bộ, dòch vụ đòa chỉ phụ,… Các thiết bò cũ của mạng
điện thoại PSTN vẫn dùng được với ISDN qua một bộ thích ứng đầu cuối TA
(Terminal Adaptor). Giao tiếp tốc độ sơ cấp (PRI: Primary Rate Interface) tương
đương với các đường truyền T1 và E1 với kênh một kênh D là 64Kbps còn cá
kênh B còn lại cũng có tốc độ 64Kbps. Ngoài ra người ta còn đònh nghóa các
kênh H trên PRI với H0 là 6B, H10 là 23B, H11 là 24B và H12 là 30B.

Vấn đề lớn nhất của ISDN là sau hơn 20 năm phát triển là nó đáp ứng
được hay không kòp nhu cầu của khách hàng. Tại châu Âu ISDN đã phát triển
rộng rãi và các văn phòng chi nhánh, những người làm việc xa công ty
(telecommuter) đã sử dụng ISDN hiệu quả trong nhiều năm. Dù sao ISDN vẫn
không phải là dòch vụ tự động 128Kbps mà nó chỉ là 2 kênh 64Kbps. Nếu muốn
sử dụng đầy đủ dung lượng 128Kbps của đường dây ISDN thì phải mua thêm
một bộ thích ứng đầu cuối đặc biệt để nhập 2 kênh 64Kbps lại.

ISDN không phải là công nghệ có thể ứng dụng riêng cho thuê bao mà
toàn bộ tổng đài phải được lắp đặt thiết bò ISDN. Yêu cầu đầu tiên là tổng đài
phải sử dụng kỹ thuật chuyển mạch số. Nếu tổng đài sử dụng kỹ thuật tương tự
sẽ không có ISDN. Như đã nói ba phần tư số tổng đài ở Hoa Kỳ là tổng đài số và
dó nhiên là sẵn sàng cho ISDN. Các tổng đài tương tự cũ hơn đang được chuyển
đổi sang kỹ thuật số khi nó giảm giá nhưng với giá thành một vài triệu dollar cho
Đặng Quốc Anh Dòch vụ ADSL

12
một tổng đài kỹ thuật số như hiện nay thì việc chuyển đổi bò ràng buộc bởi nguồn

tài chính đầu tư của các công ty khai thác điện thoại. Ngay cả khi đã có tổng đài
kỹ thuật số thì các phần cứng và phần mềm thêm vào để nâng cấp lên ISDN rất
mắc tiền. Điều này thực sự là một đánh cược của các công ty điện thoại trên sự
chấp nhận của các thuê bao để điều chỉnh đầu tư. Thực tế sự chấp nhận ISDN
của khách hàng ở Hoa Kỳ rất khiêm tốn làm cho các công ty điện thoại khá thờ ơ
trong việc xúc tiến chuyển đổi mạnh sang cái gọi là “kỷ nguyên ISDN” (“ISDN
era” – theo ITU-T) .



LE
CPE
S/T U V
NT
TE1
TE1 TA
TE2
LT
R
ET
TE1
Hình 1.7 Cấu hình giao tiếp ISDN BRI

ISDN cũng phải trải qua bài toán con gà và quả trứng. Để khắc phục giá
thành chuyển đổi ISDN để đối mặt với sự chấp nhận không mấy ấn tượng của
khách hàng ISDN đã trở nên mắc tiền. Và dó nhiên một dòch vụ mắc tiền không
thể dễ dàng phổ biến trên diện rộng. Cho tới năm 1997, chỉ có khoảng hơn một
triệu đường dây thuê bao là ISDN trong tổng số 150 triệu đường dây thuê bao tại
Hoa Kỳ. Vì ít được sử dụng nên thiết bò ISDN như bộ thích ứng đầu cuối để kết
nối máy tính cá nhân với mạng trở nên rất mắc tiền. Kết quả là ISDN cần một sự

đầu tư tài chính lớn làm cho hầu hết các người sử dụng đều thờ ơ. Trong trường
hợp ISDN dành cho các người làm việc xa công ty hay từ các chi nhánh thì chi
phí có thể chấp nhận được nhưng với các văn phòng gia đình hay các văn phòng
nhỏ (SOHO: Small Office Home Office) thì ISDN quá mắc tiền.

ADSL – Công nghệ truy xuất biến đồng thành vàng Đặng Quốc Anh

13



Hình 1.8 Ứng dụng ISDN trong truy xuất Internet

Càng ngày ISDN càng trở nên không có lối thoát. Trong thời đại mà
modem tương tự chỉ đạt tốc độ dữ liệu 1200 bit/s thì tốc độ dữ liệu 64 kbps cho
mỗi kênh của ISDN quả thật rất ấn tượng. Ngày nay, khi mà tốc độ dữ liệu của
modem tương tự lên đến 56 kbps với giá thành không quá 10 Mỹ kim thì giá
thành thiết bò ISDN lên đến hàng ngàn Mỹ kim trở nên không đáng để đầu tư.
Một sự kiện nữa đang ngày càng cho ISDN ra rìa là Internet. ISDN là dòch vụ có
chuyêån mạch cho phép thực hiện các kết nối 64 kbps qua quay số như gọi điện
thoại. Trong những năm đầu của thập kỷ 80 thế kỷ trước, lúc đang phát triển
ISDN tất cả các cuộc gọi số liệu đều chỉ cho mục đích chuyển dữ liệu giữa các
máy tính qua việc kết nối bằng cách quay số gọi nhau. Trong khi đó hiện nay với
một kết nối Internet có thể chuyển dữ liệu cho bất cứ máy tính nào khác chỉ bằng
cách đơn giản là gởi e-mail. Điều này được thực hiện mà không cần mạng
chuyển mạch. Internet thực hiện e-mail bằng đònh tuyến. Mặt khác ISDN là một
dòch vụ có giá phụ thuộc vào đường dài trong khi modem dial-up chỉ quay số đến
một ISP nội hạt và tốn cước phí thuê bao hàng tháng còn việc chuyển vận qua
Internet là miễn phí.

Hình 1.9 Ứng dụng của ISDN trong mạng remote LAN
Đặng Quốc Anh Dòch vụ ADSL

14
đủ để rút ngắn đáng kể thời gian kết nối khi người sử dụng chỉ cần thông tin nào

Vấn đề cuối cùng của ISDN trong thời kỳ suy thoái là ISDN góp phần tăng
thêm gánh nặng vào sự quá tải của mạng PSTN. Khi ISDN mới xuất hiện thì
chưa có công nghệ Web và các nhà thiết kế nghó là người sử dụng chỉ đơn thuần
gọi một máy tính, chuyển dữ liệu rồi gác máy, chẳng có gì khác so với một cuộc
gọi điện thoại thông thường. Tuy nhiên, Web và Internet đã thay đổi cơ bản việc
truyền số liệu. Sử dụng Web không chỉ đơn thuần là chuyển file mà còn khám
phá, tận hưởng theo thời gian thực chuỗi thông tin bất tận về dữ liệu, giải trí.
Những cuộc gọi Internet không còn là các cuộc gọi với thời lượng vài phút mà đã
trở thành các cuộc gọi kéo dài nhiều tiếng đồng hồ. Thời lượng sử dụng Intenet
trung bình hàng tuần đã hơn 6 giờ mỗi tuần trong khi hầu hết các gia đình đều
không nói chuyện điện thoại quá 6 giờ mỗi tháng.

PSTN được thiết kế để đáp ứng vài cuộc gọi tương đối ngắn của các thuê
bao. Một lưu lượng người sử dụng không bình thường và những cuộc gọi chiếm
giữ đường dây dài sẽ gây ra tắc nghẽn thường xuyên ở một số khu vực trên
mạng và thuê bao sẽ nhận được tín hiệu báo bận khi mạng quá tải, một hiện
tượng ở Hoa Kỳ rất thường gặp trong ngày các bà mẹ (Mother’s Day). Càng về
sau, khi ngày càng nhiều nhà cung cấp dòch vụ đưa ra cước phí truy xuất bao
tháng làm cho các cuộc gọi thay vì chỉ kéo dài vài phút lại kéo dài nhiều tiếng
đồng hồ thì mọi ngày đều trở thành ngày của các bà mẹ.

Hình 1.10 Ứng dụng ISDN trong điện thoại truyền hình

Về viễn cảnh mạng thì một cuộc gọi ISDN không khác gì mấy cuộc gọi
modem qua điện thoại thông thường. Cả hai đều chiếm dụng khả năng chuyển
mạch số, truyền dẫn số 64 kbps ở cả phía nội đài lẫn liên đài. Chuyển đổi khách
hàng sang sử dụng ISDN có thể cải thiện một ít về tốc độ truy xuất nhưng không
ADSL – Công nghệ truy xuất biến đồng thành vàng Đặng Quốc Anh

15

ác công ty khai thác điện thoại đang dần nhận ra rằng giải pháp lâu dài
duy nh
ác nhà cung cấp dòch vụ có thể có được giải pháp nào thành công hơn
các ky
Hình 1.11 Dòch vụ T
c. Truy xuất T1/E1 sử dụng mạng cáp thuê bao nội hạt
Một ngạc nhiên chung cho nhiều người sử dụng là cùng một đôi dây cáp
xoăén đ
đó rồi log off. Còn đối với người sử dụng dùng tất cả thời gian kết nối chỉ cho
mục đích giải trí thì ISDN không có tác dụng gì ngoài việc truy xuất nhiều thông
tin hơn một chút.

C
ất cho tình trạng quá tải mạng là chuyển lưu lượng Internet ra khỏi mạng
PSTN càng nhiều càng tốt. Cố gắng tăng cường mạng hiện hữu để đáp ứng số
lượng bùng nổ các cuộc gọi chiếm giữ thời gian lớn giống như là xây dựng thêm
nhiều xa lộ để giải toả tắc nghẽn giao thông. Chi phí sẽ thật khủng khiếp và sẽ
chẳng bao giờ đạt được hiệu quả kinh tế.

C

õ sư công lộ để giải quyết tắc nghẽn không? Thực tế có một khả năng
thành công lớn khi tách rời truy xuất Internet khỏi PSTN nhà cung cấp dòch vụ sẽ
gở bỏ được cổ chai kềm giữ tốc độ truy xuất ở 64 kbps. Với cấu hình mạng mới
nhà cung câáp dòch vụ có thể thiết kế thích nghi với tốc độ thông tin dữ liệu hiện
đại và người sử dụng có nhu cầu cao sẽ không ngần ngại từ bỏ modem cũng
như các thiết bò thích ứng đầu cuối để chạy theo mạng truy xuất mới.



elemetry của ISDN


ôi vốn chỉ dùng để truyền tải âm thanh của dòch vụ thoại truyền thống hay
cùng lắm là ISDN với tốc độ dữ liệu tổng cộng 160 kbps mà đã mấy chục năm
qua lại có thể làm cho đủ điều kiện để truyền tải được các dòch vụ T1/E1 với tốc
độ 1544 kbps hay 2048 kbps. Các công ty khai thác điện thoại tính cước thuê bao
rất cao cho các dòch vụ T1/E1 so với đường dây thuê bao tương tự để bù lại chi
phí cho các thiết bò hỗ trợ đường dây vì tuy cùng là đường dây cáp xoắn đôi
Đặng Quốc Anh Dòch vụ ADSL

16
nhưng T1/E1 lại cần có những yêu cầu kỹ thuật đặc biệt. Giá thành cao của
T1/E1 một phần là do việc chuyển đổi từ đường dây thuê bao tương tự sang số
và chi phí bảo dưỡng thiết bò đường dây cao liên quan đến các kỹ thuật điều chế
quá đơn giản là AMI (Alternate Mark Inversion) ở T1 và HDB3 (High Density
Bipolar 3) được xây dựng cách đây hơn ba mươi năm. Kỹ thuật điều chế sử dụng
trên đường truyền T1/E1 truyền thống chỉ chấp nhận các khoảng cách tương đối
ngắn. Vì vậy, đường truyền T1/E1 qua các vòng thuê bao dài phải được phân
chia thành nhiều đoạn cùng với các trạm tiếp vận (repeater) ở các điểm tiếp nối
để dò và phát lại tín hiệu sang đoạn dây khác. Do đó phải bố trí các trạm tiếp

vận ở cách hai đầu đường dây thuê bao không quá 600 đến 900m và khoảng
cách giữa các trạm tiếp vận không quá 900 tới 1800m tuỳ cỡ dây.


Hình 1.12 Cung cấp dòch vụ T1/E1 truyền thống có tiếp vận
T1 là một dòch vụ số nhận thông tin số dưới dạng 0 và 1 từ các phần tử

hệ thống kế cận. Theo sơ đồ mã hoá AMI của T1 mỗi bit của thông tin
số được truyền trên dây cáp đồng bằng dạng sóng tương tự được điều
chế để mang thông tin các bit 0 hay 1. Như vậy, sơ đồ mã hoá mã hoá 1
bit cho mỗi baud với 1 baud là một chu kỳ sóng sine và dạng sóng được
điều chế có thể là 0 hay 1. Số các chu kỳ sóng sine trong một giây là tần
số tính bằng Hertz (Hz). Vì vậy luồng số T1 gồm 1536000 bit cộng thêm
các bit tạo khung, các bit báo hiệu,… thành 1544000 bit cần phải có phổ
từ 0 đến 1544000Hz. Hệ quả của tần số cao này là giới hạn khoảng cách
giữa các trạm tiếp vận luôn nhỏ hơn 1800m đối với cỡ dây AWG22. Một
giải pháp để tăng giới hạn khoảng cách là gởi nhiều thông tin trên mỗi
baud hay mỗi chu kỳ tín hiệu. Tăng tỷ lệ bit trên mỗi baud làm giảm tần
số và tránh được suy hao ở tần số cao làm cho có thể cung cấp được
ADSL – Công nghệ truy xuất biến đồng thành vàng Đặng Quốc Anh

17

đường dây thuê bao dài hơn.

ò đường truyền T1 và E1 không thể hoạt động trên các đường dây
thuê b
d. Cable modem
Cable modem là thiết bò cho phép truy xuất thông tin tốc độ cao từ các
server

ột bộ modem cáp điển hình có hai kết nối, một kết nối nối với ổ cắm
mạng
hực ra thuật ngữ modem được sử dụng cho thiết bò này có đôi chút không
chính xác. Thật vậy, với chức năng điều chế và giải điều chế nó có thể xem như
Thiết b
ao có các bridged tap. Vì vậy trước khi nâng cấp lên đường truyền T1 hay
E1 phải tháo gỡ tất cả các bridged tap. Điều này có vẻ thật đơn giản nhưng trên
thực tế do mất mát hồ sơ và việc đóng mở cáp thường làm cho quá trình gỡ bỏ
các bridged tap trở nên mất thời gian và tốn kém.


từ xa như Internet server hay video on demand server qua mạng truyền
hình cáp (đồng trục). So với các loại modem analog truyền thống dùng trong
mạng PSTN thì cable modem đạt tốc độ cao hơn nhiều và nhanh hơn xấp xỉ 500
lần. Trong khoảng giữa những năm 1990 của thế kỷ trước người ta đã phát triển
được khả năng truyền tải hai chiều của hạ tầng cơ sở mạng cáp đồng trục hiện
hữu để phục vụ cho truy xuất Internet tốc độ cao. Điều này đã dẫn đến việc tiến
hành nhiều nghiên cứu và thử nghiệm trên nhiều khu vực tại Hoa Kỳ và các quốc
gia Tây Âu. Kết quả là người ta đã phát triển được một số loại kỹ thuật cable
modem. Ý tưởng của modem cáp thật đơn giản là dùng mạng cáp đồng trục sẵn
có để kết nối Internet. Điều này không những chỉ đem lại cho thuê bao cơ hội có
được tốc độ truy xuất Internet ấn tượng mà còn thực hiện được các dòch vụ khác
như video on demand và MHP (Media Home Platform). Ngay tức khắc, các nhà
cung cấp dòch vụ nhận thấy được tiềm năng đem lại thu nhập to lớn của công
nghệ này do con số quá lớn các thuê bao có thể tham gia vào mạng qua các kết
nối cáp đồng trục sẵn có và làm cho các công nghệ kiểu như MHP trở nên thực
tế. Công nghệ cable modem đem lại việc kết nối mạng tốc độ cao cho môi
trường dân dụng cũng như doanh nghiệp nhỏ qua các đường dây cáp đồng trục
vốn sử dụng cho truyền hình cáp. Hình vẽ 1.13 minh hoạ cấu hình căn bản mạng
modem cáp. Modem cáp là thiết bò cho phép truy xuất dữ liệu (như Internet

chẳng hạn) qua mạng truyền hình cáp thông thường. Thuê bao chỉ cần kết nối
modem cáp với ổ cắm truyền hình cáp. Phía nhà cung cấp dòch vụ sẽ kết nối đầu
cáp với hệ thống xử lý modem cáp (CMTS: Cable Modem Termination System).

M
truyền hình cáp và một kết nối nối với máy tính cá nhân (PC: Personal
Computer) hay hộp thích ứng. Hầu hết các modem cáp là các thiết bò rời kết nối
với máy tính qua card Ethernet 10Base-T hay card Ethernet 100Base-T và đi dây
bằng cáp xoắn đôi. Những modem cáp đời mới có cả giao tiếp USB (Universal
Serial Bus) hay còn có cả dạng Internal qua giao tiếp PCI.

T
Đặng Quốc Anh Dòch vụ ADSL

18
một m

t.
cho ta thấy được sự khác nhau giữa modem dữ
liệu (còn gọi là modem tương tự hay modem quay số) và modem cáp đồng trục.
Tín hie
gởi và nhận tín hiệu theo hai kiểu hơi khác nhau. Ở
chiều downstream, dữ liệu số được điều chế và đặt vào kênh truyền hình 6 MHz
ở một

odem. Nhưng mà sự tương tự với modem dùng trong mạng điện thoại
PSTN cũng chỉ dừng lại tại đó do modem cáp phức tạp hơn modem điện thoại
nhiều. Cable modem gồm các phần chức năng sau:
- modem,
- thiết bò mật mã hoá và giải mật mã,

- bộ đònh tuyến,
- card giao tiếp mạng,
- SNMP,
- cầu,
- HUB Etherne

Các phần chức năng trên
äu truyền hình thường trải rộng phổ trên dải tần từ 50 MHz đến 750 MHz.
Mỗi kênh truyền hình chiếm dải tần 6 MHz. Các kênh truyền hình cáp MTV, CNN
hay BBC đều chiếm dải thông 6 MHz. Tương tự như vậy dòch vụ Internet qua cáp
đồng trục cũng chiếm dải thông 6 MHz cho từng chiều upstream và downstream
riêng lẻ. Ta sẽ xét đến sự khác nhau giữa kênh dữ liệu trên cáp đồng trục với
kênh tương tự thông thường bao gồm cả sự khác nhau theo chiều downstream
cũng như chiều upstream.

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

QAM nhiều. Bảng 1.3 liệt kê các dải tần truyền hình và tần số của chúng. Một
kênh truyền hình có thể nằm trong khoảng 1 trong 7 dải tần này. Bảng 1.4 cho
thấy vò trí của các dải tần truyền hình trong dải tần số của tất cả các ứng dụng
khác.

ADSL – Công nghệ truy xuất biến đồng thành vàng Đặng Quốc Anh

19

Bảng 1.3 Các dải tần truyền hình

Dải tần ố (MHz)

Tầm tần s
Low Very High Frequency (VHF) 54 - 88
Midband
6
d
requency
88 - 174
High Very High Frequency (VHF) 174 - 21
Superban 216 - 300
Hyperband 300 - 468
Ultraband 468 - 648
Ultra High F 470 - 806



Hình 1.13 Công nghệ cable modem

Trong năm 1994, nhóm công tác (workinggroup) 802.14 về nghi thức TV
edia Access Control (MAC) and Physical (PHY) của Institute of Electronics and
Electr
M
icalEngineering (IEEE) được hình thành dựa trên các nhà cung cấp, sản
xuất để phát triển các tiêu chuẩn quốc tế cho việc truyền dữ liệu trên cáp đồng
trục. Mục đích ban đầu của nhóm công tác là đệ trình cho IEEE một tiêu chuẩn
cho modem cáp vào năm 1995. Thật không may là sự phát triển tiêu chuẩn bò trì
hoãn tới cuối năm 1997. Trong thời gian chờ tiêu chuẩn của IEEE, một số nhà
Đặng Quốc Anh Dòch vụ ADSL

20

Sự khác nhau giữa các tiêu chuẩn modem cáp của DOCSIS và IEEE phản
ánh mục tiêu thiết kế khác nhau của các tổ chức này. Các tiêu chuẩn của IEEE
được
điều hành mạng cáp đồng trục đã liên kết với nhau để đưa ra các tiêu chuẩn của
họ. Vào tháng Giêng năm 1996 các hãng Comcast, Cox Cable, TCI và Time
Warner đã phát triển một công ty trách nhiệm hữu hạn là Multimedia Cable
Network Systems Partners Ltd. (MCNS). Kết quả là tiêu chuẩn đặc tính giao tiếp
của hệ thống truyền dữ liệu qua cáp đồng trục (DOCSIS: Data Over Cable
System Interface Specification) đã được ban hành tháng Ba năm 1997. Bảng 1.5
cho các đặc tính tổng quát DOCSIS của MCNS.


Upstream Demodulator
f: 5-65 MHz
s
CMTS (Headend) Cable modem

Upstream Modulator
f: 5-65 MHz
s










Hình 1.14 Hệ thống cable TV
các nhà cung cấp thiết bò đònh hướng vào công nghệ công nghiệp chung.
Trong khi đó thì các nhà phát triển tiêu chuẩn DOCSIS lại tập trung vào việc tối
thiểu hoá chi phí của modem cáp để có thể bán được với số lượng lớn. Hơn nữa,
các nhà phát triển tiêu chuẩn DOCSIS cũng chú tâm tới việc sử dụng công nghệ
có thể tối thiểu hoá thời gian đưa ra sản phẩm đầu tiên cho thò trường khách
hàng. Hình 1.15 minh hoạ so sánh giữa mô hình OSI và DOCSIS.
QPSK/16-QAM
BW: e.g. 2 MHz
Rates: e.g. 3 Mbp
Downstream Modulator
64-QAM/256-QAM
f: 65-850 MHz
BW: 6/8 MHz
Rates: 27-56 Mbps
QPSK/16-QAM
BW: e.g. 2 MHz

Rates: e.g. 3 Mbp
Downstream Demodulator
64-QAM/256-QAM
f: 65-850 MHz
BW: 6/8 MHz
Rates: 27-56 Mbps
ADSL – Công nghệ truy xuất biến đồng thành vàng Đặng Quốc Anh

21

Bảng 1.4 Sử dụng băng tần

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

ship-to-coast, ship-
to-aircraft
30 - 300
MHz
10 - 1 m Very High Frequency
(VHF)
Analog cordless
telephone (44 - 49
MHz), TV (54 - 88
MHz), TV (174 - 216
MHz), air traffic
control, police, taxi,
300 - 3000
MHz
100 - 10
cm
Ultra High Frequency
(UHF)
TV (470 - 806 MHz),
RF wireless modem
(800 MHz), cellular
(806 - 890 MHz),
digital cordless (900
MHz), PCs (900 -
929 MHz),
nationalwide paging
(929 - 932 MHz),
satellite telephone
uplink (1610 -
1626.5 MH), satellite

telephone downlink
(2483.5 - 2500 MHz)
3 - 30 GHz 10 - 1 cm Super High Frequency Large dish satellite
TV (4 - 6 GHz),
Small dish satellite
TV (11.7 - 12.7
GHz), wireless cable
TV (28 - 29 GHz)

Đặng Quốc Anh Dòch vụ ADSL

22


Hình 1.15 So sánh giữa mô hình OSI và DOCSIS

Bảng 1.5 Tổng quan về DOCSIS của MCNS

Các tham số kênh chiều upstream
Modulation QPSK và QAM 16 trạng thái
Carrier Biến đổi từ 200 KHz tới 3,2
MHz
Tốc độ dữ liệu 320 Kbps tới 10 Mbps
Forward Error Control Reed-Solomon
Encryption DES
Các tham số kênh chiều Downstream
Modulation 64/256 QAM
Carrier 6 MHz
Tốc độ dữ liệu 27 tới 36 Mbps
Framing MPEG-2

Forward Error Control Reed-Solomon
Encryption DES
Điều khiển truy xuất
Tranh chấp dựa trên gói và dùng các khe riêng
Quản lý
SNMP với các đònh nghóa MIB
Giao tiếp thuê bao
10 BASE-T, USB, IEEE 1394
Giao tiếp mạng
10 BASE-T, 100 BASE-T, ATM, FDDI

ADSL – Công nghệ truy xuất biến đồng thành vàng Đặng Quốc Anh

23


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

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

xuất Internet. Các ứng dụng như duyệt các trang web (http: HyperText
Transmission Protocol) và đọc báo (nntp: Network News Transfer Protocol) đều
có chiều gởi dữ liệu xuống máy tính nhiều hơn chiều gởi dữ liệu cho mạng. Các
click chuột hay e-mail (chủ yếu của chiều upstream) dó nhiên là không thể chiếm
nhiều dung lượng bằng tải các file hay audio, video (chủ yếu của chiều
downstream).


Hình 1.16 Hệ thống cáp đồng trục truyền thống

Mỗi hộp truyền hình cáp đều nhận tín hiệu truyền dẫn theo chiều
downstream và mỗi kênh truyền hình đều được phát ở một dải tần khác nhau.

Hệ thống cáp truyền hình nguyên thủy dựa trên cơ sở cáp đồng trục end to
end. Máy phát truyền hình cáp cung cấp phim từ nhiều nguồn và đưa tín hiệu lên
cáp đồng trục. Các bộ khuếch đại tín hiệu được đặt đều đặn trong hệ thống. Có
Đặng Quốc Anh Dòch vụ ADSL

24
thể có đến 35 bộ khuếch đại nối tiếp nhau từ máy phát tới các thuê bao. Hình
1.17 minh hoạ một hệ thống cáp đồng trục truyền thống.

Các nhà điều hành mạng cáp đồng trục đang tiến hành cải tiến hạ tầng
mạng cáp bằng cách đưa vào thêm cáp quang vào mạng cáp đồng trục, thay cho
truyền dẫn tín hiệu tương tự bằng truyền dẫn tín hiệu số và thay các bộ khuếch
đại một chiều bằng các trạm tiếp vận theo hai chiều. Hạ tầng cơ sở mạng cáp
đồng trục mới này gọi là hệ thống cáp đồng trục kết hợp cáp quang (HFC:
Hybrid Fiber Coaxial). Với HFC, máy phát sử dụng giao tiếp cáp quang và với
cáp quang, nhiều đặc tính của mạng cáp truyền thống đã bò thay đổi. Quan trọng
hơn là các trạm tiếp vận không chỉ khuếch đại tín hiệu mà còn phục hồi và phát

lại nguyên dạng tín hiệu số. Các bộ khuếch đại RF lọc thông dải được thay thế
bằng các bộ triệt tiếng dội. Các bộ lọc này cho phép một dải tần nào đó truyền
theo một hướng và dải tần khác truyền theo hướng ngược lại. Như vậy, HFC là
một hệ thống hai chiều. Lưu ý rằng việc nâng cấp lên mạng HFC không đơn
giản. Cần phải thay thế hoàn toàn một phần quan trọng của hệ thống cáp. Cũng
còn may là đoạn tự điểm cáp quang về đến nhà thuê bao vẫn còn sử dụng cáp
đồng trục.


Hình 1.17 Hệ thống HFC

Có 3 dạng modem cáp thông dụng là:
- Modem rời,
- Modem lắp trong máy tính cá nhân,
- Hộp set-top tương tác.

Có thể sau một thời gian sẽ có các dạng modem cáp mới xuất hiện.

Modem cáp rời là một hộp bên ngoài nối với máy tính cá nhân qua một kết
nối Ethernet thông thường. Cần phải có một card Ethernet (giá rất rẻ) trước khi
kết nối với modem cáp. Hơn nữa có thể kết nối nhiều máy tính cá nhân với