ADSL – Công nghệ truy xuất biến đồng thành vàng

Chia sẻ: Nguyenhoanglong Long | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:59

Thêm vào BST

Báo xấu

176
lượt xem 50
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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 chịu cảnh nghẽn mạch thường xuyên khi số thuê bao internet tăng vọt.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: ADSL – Công nghệ truy xuất biến đồng thành vàng

ADSL – Công Nghệ Truy Xuất Biến Đồng Thành Vàng
ADSL – Coâng ngheä truy xuaát bieán ñoàng thaønh vaøng Ñaëng Quoác Anh Chöông 1: ADSL – COÂNG NGHEÄ TRUY XUAÁT BIEÁN ÑOÀNG THAØNH VAØNG 1.1 Söï ra ñôøi cuûa ADSL 1.1.1 Môû ñaàu Ñoái vôùi ngöôøi söû duïng Internet vieäc khaùm phaù, thöôûng thöùc Internet baèng modem qua maïng ñieän thoaïi chæ döøng laïi ôû toác ñoä truyeàn taûi raát thaáp, toái ña 56 kbps vaø töông lai phaûi chòu caûnh ngheõn maïch thöôøng xuyeân khi soá thueâ bao Internet taêng voït. Toác ñoä truy xuaát cuûa thueâ bao ñaõ trôû neân quaù chaäm chaïp so vôùi nhu caàu cuûa khaùch haøng töø döõ lieäu thoâng thöôøng ñaõ chuyeån sang hình aûnh chaát löôïng cao vaø video. Claude Shannon, cha ñeû cuûa ngaønh lyù thuyeát thoâng tin (Information theory), vaøo naêm 1948 ñaõ ñöa ra giôùi haïn dung löôïng cho keânh truyeàn coù nhieãu, cuï theå cho keânh ñieän thoaïi laø 35 kbps vaø thöïc teá ñaõ ñaït ñöôïc 33,6 kbps. Haïn cheá chuû yeáu cuûa keânh truyeàn ñieän thoaïi ñoái vôùi toác ñoä thoâng tin soá lieäu khoâng phaûi ôû ñöôøng daây ñieän thoaïi caùp ñoàng nhö ngöôøi ta thöôøng nghó maø laø ôû daûi taàn truyeàn daãn bò loïc chæ cho qua caùc tín hieäu töø 300 Hz ñeán 4000 Hz khi ñi qua maïch maõ hoaù PCM (Pulse Code Modulation: Ñieàu cheá maõ hoaù soá xung bieân ñoä) ñeå traùnh choàng laán phoå taàn taïi toång ñaøi. Modem X2 cuûa haõng U.S. Robotics, modem cuûa haõng Rockwell vaø sau naøy ñöôïc thoáng nhaát bôûi tieâu chuaån V.90 cuûa ITU-T (International Telecommunication Union – Telecommunication standard: Tieâu chuaån vieãn thoâng cuûa Lieân minh Vieãn thoâng Quoác teá) laø moät giaûi phaùp khoân ngoan laùch khoûi maïch loïc naøy trong chieàu töø ISP (Internet Service Provider: nhaø cung caáp dòch vuï Internet) veà ñeán ngöôøi söû duïng (downstream) ñaït ñöôïc 56 kbps baèng ñöôøng truyeàn daãn soá tröïc tieáp töø ISP ñeán toång ñaøi noäi haït (ñöôøng T1: 1544 kbps hay E1: 2048 kbps) nhöng toác ñoä chieàu töø ngöôøi söû duïng leân ISP (upstream) vaãn laø 33,6 kbps coù theå ñaõ laø toác ñoä cao nhaát coù theå ñöôïc cuûa modem. Maïng vieãn thoâng hieän nay ñaõ ñöôïc hieän ñaïi hoaù vôùi söï öùng duïng cuûa kyõ thuaät soá treân toaøn maïng töø coâng ngheä truyeàn daãn quang toác ñoä cao ñeán kyõ thuaät chuyeån maïch soá vaø gaàn ñaây laø ñöôøng daây thueâ bao soá ISDN (Intergrated Services Digital Network: Maïng soá ña dòch vuï). Tuy nhieân, baûn thaân maïng vieãn thoâng ñaõ ñöôïc thieát keá, ñaàu tö, vaän haønh vaø baûo döôõng chuû yeáu daønh cho dòch vuï thoaïi vaø do ñoù ñaõ boäc loä nhöôïc ñieåm lôùn laø töø choã chæ xöû lyù caùc cuoäc goïi ñieän thoaïi voán chæ keùo daøi khoaûng vaøi phuùt ñaõ nhanh choùng quaù taûi khi phaûi ñoái maët vôùi caùc cuoäc goïi Internet keùo daøi ñeán vaøi tieáng ñoàng hoà khi maø ngöôøi söû duïng ñaõ töø choã chuyeån file ñôn thuaàn chuyeån sang khaùm phaù, thöôûng thöùc Internet. 1
Ñaëng Quoác Anh Dòch vuï ADSL Giaûi phaùp cuûa DSL laø truyeàn taûi döõ lieäu vaø thoaïi treân cuøng ñöôøng daây ñieän thoaïi caùp ñoàng ñeán toång ñaøi noäi haït seõ ñöôïc taùch ra baèng boä taùch dòch vuï. Tín hieäu thoaïi ñöôïc chuyeån qua toång ñaøi chuyeån maïch, coøn soá lieäu ñöôïc ñöa ñeán caùc ISP seõ traùnh ñöôïc caùc maïch loïc PCM, taän duïng ñöôïc daûi thoâng taàn soá cuûa caùp ñoàng treân 200 kHz vaø traùnh laøm quaù taûi caùc heä thoáng chuyeån maïch ñieän thoaïi. ÖÙng duïng thaønh töïu cuûa kyõ thuaät xöû lyù soá tín hieäu vaø coâng ngheä vi ñieän töû ngaøy nay vaøo kyõ thuaät ñieàu cheá ñaõ ñem laïi toác ñoä truyeàn taûi döõ lieäu cao treân caùp ñoàng. Caùc phieân baûn ñoái xöùng (toác ñoä downstream baèng toác ñoä upstream) ñaàu tieân cuûa DSL nhö HDSL (High speed DSL: Ñöôøng daây thueâ bao soá toác ñoä cao): 1544 kbps treân 2 ñoâi daây, 2048 kbps treân 3 ñoâi daây daøi ñeán 3,6 km vaø sau naøy laø SDSL (Single-line DSL: Ñöôøng daây thueâ bao soá moät ñoâi daây) vôùi cuøng toác ñoä, cöï ly toái ña 3 km ñaõ laø raát aán töôïng. Tuy nhieân phaûi ñeán khi söï baát ñoái xöùng trong nhu caàu döõ lieäu cuûa ngöôøi söû duïng thoâng thöôøng laø chieàu downstream luoân lôùn hôn nhieàu so vôùi chieàu upstream ñöôïc khai thaùc toái ña baèng caùc phieân baûn DSL baát ñoái xöùng vaø khi giaûm ñoä daøi voøng thueâ bao thì toác ñoä truyeàn taûi soá lieäu môùi thöïc söï ñaït ñöôïc söï thoaû maõn nhöõng ngöôøi söû duïng Internet khoù tính nhaát. Ñoù laø ADSL (Asymmetric DSL: Ñöôøng daây thueâ bao soá baát ñoái xöùng) vôùi toác ñoä downstream leân ñeán 8 Mkbps (cöï ly 2 km) vaø 6 Mkbps (cöï ly 3,6 km) hay VDSL (Very high bit rate DSL: Ñöôøng daây thueâ bao soá toác ñoä raát cao) ñaït toác ñoä downstream 13 Mkbps ôû cöï ly 1500 m, 26 Mkbps ôû cöï ly 1000 m vaø ñaëc bieät 52 Mkbps ôû cöï ly 300 m, ñaõ ñem laïi truyeàn thoâng ña phöông tieän ñeán töøng gia ñình. Giaù caû cuûa thueâ bao vaø thieát bò DSL ñang ngaøy caøng haáp daãn vaø ngöôøi söû duïng ít tieàn coù theå quan taâm tôùi tieâu chuaån G.lite cuûa ITU-T thay vieäc ñaàu tö caùc boä taùch dòch vuï voán ñaét tieàn, laép ñaët phöùc taïp bôûi caùc maïch loïc microfilter coù giaù thaønh raát reû, deã laép ñaët. Moät phieân baûn ñaëc bieät cuûa DSL laø RADSL (Rate Adaptive DSL: Ñöôøng daây thueâ bao soá thích öùng toác ñoä) raát thích hôïp cho caùc ñöôøng daây caùp ñoàng coù chaát löôïng keùm ôû vuøng ngoaïi oâ vaø cöï ly thoâng tin daøi vôùi toác ñoä truyeàn taûi chaáp nhaän ñöôïc. Beân caïnh ñoù, coâng ngheä VoDSL (Voice over DSL: thoaïi qua ñöôøng daây thueâ bao soá) truyeàn taûi 24 keânh thoaïi qua 1 ñöôøng daây ñieän thoaïi ñang raát ñöôïc caùc toång ñaøi noäi boä quan taâm. 1.1.2 Khaùi nieäm veà thoâng tin soá Thoâng tin soá noùi chung vaø thoâng tin maùy tính noùi rieâng söû duïng caùc chöõ soá nhò phaân mang moät trong hai giaù trò laø 1 hoaëc 0. Moãi chöõ soá nhò phaân goïi laø 1 bit (Binary Digit). Ví duï: chuoãi soá 1101 1000 laø 8 bit. Byte laø moät nhoùm bit. Thöôøng ngöôøi ta quen goïi byte laø 8 bit. Ñeå nhaán maïnh moät nhoùm 8 bit CCITT vaø ANSI ñöa ra khaùi nieäm octet. Boäi soá cuûa bit laø vaø byte thöôøng duøng laø K, M vaø G öùng vôùi 1 000, 1 000 000 vaø 1 000 000 000 hay 210 = 1 024, 220 = 1 048 576 vaø 230 = 1 073 741 824. 2
ADSL – Coâng ngheä truy xuaát bieán ñoàng thaønh vaøng Ñaëng Quoác Anh Toác ñoä thoâng tin ñöôïc ñaùnh giaù qua soá bit truyeàn ñi trong moãi giaây (bps: bits per second). Ví duï: - Toác ñoä modem 56Kbps = 56 000 bps = 7 000 byte/s = 7 Kbyte/s - Toác ñoä ISDN 2B: 128Kbps = 16Kbyte/s - Toác ñoä chieàu xuoáng cuûa ADSL: 8Mbps = 1Mbyte/s 1.1.3 Nhu caàu soá lieäu a. Nhu caàu soá lieäu daân duïng Theo keát quaû nghieân cöùu cuûa Bell Labs (Bell Labs Technical Journal, 2 (2), Spring, 1997, trang 42-67) thì nhu caàu soá lieäu trong moâi tröôøng daân duïng coù ñaëc tính baát ñoái xöùng. Döõ lieäu Internet theo chieàu downstream laø chieàu döõ lieäu töø phía nhaø cung caáp dòch vuï Internet (ISP: Internet Service Provider) veà phía ngöôøi söû duïng bao giôø cuõng nhieàu hôn chieàu upstream laø chieàu döõ lieäu ñi töø phía ngöôøi söû duïng veà phía nhaø cung caáp dòch vuï Internet (xem hình 1.1). Hình 1.1 Döõ lieäu trong moâi tröôøng daân duïng laø baát ñoái xöùng Baûng 1.1 cho ta caùc dòch vuï soá lieäu daân duïng cuøng vôùi toác ñoä theo hai chieàu downstream vaø upstream cuûa töøng dòch vuï. Beân caïnh ñoù laø khaû öùng duïng treân 2 loaïi DSL laø ADSL vaø VDSL. Baûng 1.1 Caùc dòch vuï soá lieäu daân duïng Application Downstream Upstream ADSL VDSL (kbps) (kbps) 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 3
Ñaëng Quoác Anh Dòch vuï ADSL b. Nhu caàu soá lieäu doanh nghieäp Baûng 1.2 lieät keâ caùc dòch vuï soá lieäu söû duïng trong moâi tröôøng doanh nghieäp vaø dung löôïng cuûa chuùng cuøng vôùi khaû naêng öùng duïng cuûa caùc dòch vuï naøy vôùi kyõ thuaät ADSL, VDSL. Baûng 1.2 Caùc dòch vuï soá lieäu doanh nghieäp Application Downstream Upstream ADSL VDSL (kbps) (kbps) 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 Caùc phöông phaùp truy xuaát soá lieäu a. Modem töông töï Trong nhöõng naêm ñaàu cuûa lòch söû maùy tính caùch nay chöøng hôn 30 naêm tröôùc, keát noái maïng hoaït ñoäng ôû toác ñoä khoaûng 300 ñeán 600 bit/s ñaõ laø khaù ñuû. Khoaûng 10 naêm gaàn ñaây thì modem 9.6kbps ñöôïc xem laø coâng cuï lieân laïc toác ñoä cao. modem 9,6kbps thöïc teá ñaõ ñaùp öùng nhieàu öùng duïng tuy nhieân noù thöïc söï chaäm chaïp trong caùc öùng duïng lieân quan ñeán ñoà hoaï vaø video. Ví duï: moät ngöôøi söû duïng vaøo maïng ñeå taûi veà moät baûn ñoà thôøi tieát thì vôùi toác ñoä truyeàn döõ lieäu 9600bit/s phaûi maát 40 giaây ñeå taûi veà baûn ñoà traéng ñen chaát löôïng keùm. Vôùi baûn ñoà maøu ñoä phaân giaûi cao thì phaûi chôø ñeán vaøi phuùt. Ngay caû modem 28,8kbps hay 33,6 kbps cuõng khoâng ñaùp öùng ñöôïc veà toác ñoä cuûa nhieàu öùng duïng. Thôøi gian download moät hình aûnh neùn JPEG (Joint Photographic Experts Group) laø 120 giaây. Neàn kyõ thuaät maùy tính thay ñoåi raát nhanh, caùc keânh thoâng tin, maùy tính ñang bieán ñoåi ñeå ñaùp öùng theo nhu caàu khaû dung löôïng cao ngaøy caøng taêng. Khi caùc dòch vuï hình aûnh maøu, thoaïi vaø video caøng haáp daãn khaùch haøng thì haï taàng thoâng tin haøng megabit caøng trôû neân thieát yeáu. Lieäu ngöôøi ta coù theå troâng chôø ôû modem töông töï nhöõng böôùc tieán ôû caùc toác ñoä cao hôn côõ toác ñoä ñöôøng truyeàn T1 (1544 kbps) hay E1 (2048 kbps) khoâng? Thaät khoâng may, caâu traû lôøi laø khoâng. Toác ñoä 33,6 kbps cuûa modem töông töï ñaõ chaïm traàn toác ñoä döõ lieäu cuûa modem truyeàn treân keânh thoaïi. Taát caû caùc modem töông töï ñeàu phaûi truyeàn döõ lieäu trong keânh 300 Hz – 4000 Hz daønh cho aâm thoaïi trong maïng ñieän thoaïi. Toác ñoä côõ 33,6 kbps caàn daûi thoâng lôùn hôn nhieàu. Tuy nhieân, caùc modem hieän ñaïi thay vì gôûi ñi doøng bit chöa qua xöû lyù laïi gôûi ñi caùc tín hieäu (symbol), moãi tín hieäu ñaïi dieän cho moät soá bit lieân tieáp cuûa doøng bit. Chaúng haïn, modem V.32 moãi laàn laáy 4 bit döõ lieäu chöa xöû lyù theâm vaøo bit thöù 5 ñeå thöïc hieän söûa sai taïo thaønh nhoùm 5 4
ADSL – Coâng ngheä truy xuaát bieán ñoàng thaønh vaøng Ñaëng Quoác Anh bit ñöôïc ñaïi dieän baèng moät trong 32 daïng tín hieäu. Moãi tín hieäu laø moät söï keát hôïp cuûa bieân ñoä vaø phase cuûa soùng mang. Quaù trình ñieàu cheá naøy goïi laø Quadrature Amplitude Modulation (QAM). Vì phöông phaùp ñieàu cheá QAM vöøa neâu taïo ra 1 tín hieäu cho moãi chuoãi 4 bit lieân tieáp neân noù giaûm daûi thoâng caàn thieát xuoáng coøn moät phaàn tö vaø nhö vaäy doøng bit döõ lieäu 9600 bit/s coù toác ñoä tín hieäu giaûm coøn 2400baud vaø deã daøng truyeàn ñöôïc treân keânh thoaïi 4kHz. Vaán ñeà laø bit thöù 5 ñöôïc theâm vaøo khoâng laøm thay ñoåi toác ñoä döõ lieäu cuõng nhö toác ñoä tín hieäu maø chæ laøm tín hieäu ñöôïc ñieàu cheá phöùc taïp theâm töø 16 traïng thaùi leân 32 traïng thaùi. Hình veõ 1.2 minh hoaï caùc choøm sao maõ hoaù cuûa caùc phöông phaùp ñieàu cheá khaùc nhau. Tröôøng hôïp beân traùi minh hoaï ñieàu cheá soùng mang ñôn giaûn baèng phöông phaùp ñieàu cheá nhò phaân. Trong phöông phaùp ñieàu cheá naøy chæ coù bieân ñoä bieân ñoä coù giaù trò döông hay khoâng vaø toác ñoä tín hieäu baêèng vôùi toác ñoä döõ lieäu. Kyõ thuaät ñieàu cheá 2B1Q trong ISDN hay HDSL duøng 4 bieân ñoä bieân ñoä khaùc nhau cho tín hieäu ñeå ñaït hieäu quaû 2 laàn veà daûi thoâng nhöng cuõng löu yù raèng caùc möùc bieân ñoä cuõng gaàn hôn 2 laàn so vôùi tröôøng hôïp ñieàu cheá nhò phaân. Tröôøng hôïp keá tieáp laø cuûa phöông phaùp ñieàu cheá QAM boán traïng thaùi vôùi bieân ñoä cuûa soùng mang vaãn khoâng ñoåi trong khi ñoù phase laø moät trong 4 giaù trò cho pheùp truyeàn 2 bit cho moãi tín hieâäu vaø laøm cho toác ñoä tín hieäu giaûm coøn moät nöûa. Tröôøng hôïp cuoái cuøng laø choøm sao cuûa phöông phaùp maõ hoaù ñieàu cheá 32-QAM duøng trong modem V.32. Trong tröôøng hôïp naøy, khi chuyeån töø 11000 sang 01101 thì caû bieân ñoä vaø phase ñeàu thay ñoåi. Thay vì gôûi moät trong hai traïng thaùi cuûa bit laø 1 hay 0 töø luoàng döõ lieäu nguyeân thuûy modem V.32 gôûi moät trong 32 traïng thaùi coù theå coù. Modem thu phaûi xaùc ñònh ñuùng tín hieäu ñaõ ñöôïc gôûi ñi duø söï khaùc nhau cuûa caùc tín hieäu laø nhoû hôn nhieàu so vôùi tröôøng hôïp chæ gôûi ñôn giaûn 1 hay 0. Neáu keânh thoaïi laø hoaøn haûo thì khoâng coù vaán ñeà gì nhöng taát caû moïi ñöôøng daây trong maïng thöïc teá ñeàu coù nhieàu daïng nhieãu. Caùp xoaén ñoâi chaïy töø phía khaùch haøng ñeán toång ñaøi coù theå bò taùc ñoäng bôûi caùc boä ñaùnh löûa ñoäng cô, maùy saáy toùc, ñöôøng daây ñieän löïc, ñeøn huyønh quang vaø caùc daïng phoùng ñieän khaùc. Tuoåi ñôøi vaø chaát löôïng cuûa caùp cuõng lieân quang raát nhieàu tôùi nhieãu. Caùp cuõ bò ngaám aåm nhieàu seõ bò nhieãu nhieàu hôn caùp môùi. Hôn nöõa, taát caû caùc ñoâi daây khaùc nhau trong moät chaõo caùp coù khi töø vaøi traêm ñeán vaøi ngaøn ñoâi gheùp laïi vaø roø ræ tín hieäu vaøo caùc ñoâi daây keá caän maø ta goïi laø hieän töôïng xuyeân keânh (crosstalk). Taát caû caùc taùc nhaân gaây nhieãu naøy taïo thaønh moät neàn nhieãu trong moãi keânh truyeàn. Neáu coá gaéng phaân bieät hai traïng thaùi giöõa 1 vaø 0 thì tín hieäu phaûi bò phaù huyû raát maïnh môùi coù theå nhaän daïng laàm ñöôïc. Vôùi tröôøng hôïp 2 trong 32 traïng thaùi khaùc nhau cuûa tín hieäu modem V.32 raát gaàn nhau thì chæ caàn moät löôïng nhieãu nhoû cuõng coù theå phaù huyû tín hieäu naøy vaø laøm cho noù gioáng tín hieäu kia. Caùc modem toác ñoä cao hieän taïi vaãn hoaït ñoäng toát ôû tyû soá nhieãu treân haàu heát caùc keânh ñieän thoaïi. Ñieàu ñoù coù nghóa laø caùc modem 28,8 kbps hay 33,6 kbps coù theå hoaït ñoäng toát treân caùc ñöôøng daây coù chaát löôïng toát vaø raát toát. Tuy nhieân trong nhieàu tröôøng hôïp caùc boä modem hoaït ñoäng ôû toác ñoä thaáp hôn. Neáu hai modem ôû hai 5
Ñaëng Quoác Anh Dòch vuï ADSL ñaàu keát noái ño ñöôïc tyû soá tín hieäu treân nhieãu nhoû hôn yeâu caàu chuùng seõ giaûm toác ñoä modem ñeå baûo ñaûm keát noái tin caäy. Neáu moïi thöù ñeàu lyù töôûng, caùp ñieän thoaïi môùi, xuyeân keânh khoâng ñaùng keå, thieát bò chuyeån maïch hieän ñaïi thì coù theå keát noái ôû toác ñoä 33,6 kbps. Treân thöïc teá, caùc keát noái modem 28,8 kbps toát nhaát coù theå ñaït ñöôïc toác ñoä 26,4 kbps. Hình 1.2 Caùc choøm sao maõ hoaù theo caùc phöông phaùp ñieàu cheá khaùc nhau Toác ñoä truyeàn daãn toái ña cuûa thoâng tin soá ñaõ ñöôïc caùc coâng trình cuûa Claude E. Shannon “A Mathematical Theory of Communication” vaøo naêm 1948 vaø “Communication Theory of Secrecy Systems” vaøo naêm 1949 ñaêng taûi ôû taïp chí Bell Systems Technical Journal ñeà caäp ñeán. Caû 2 coâng trình ñeàu ñöôïc oâng xaây döïng töø coâng vieäc giaûi maät maõ maø oâng thöïc hieän trong suoát theá chieán thöù II. OÂng ñaõ thieát laäp nhöõng cô sôû toaùn hoïc cho truyeàn daãn thoâng tin vaø ruùt ra nhöõng giôùi haïn caên baûn cuûa heä thoáng thoâng tin soá. Trong caùc coâng trình tieân phong naøy Shannon ñaõ coâng thöùc hoaù caùc vaán ñeà cô baûn cuûa vieäc truyeàn daãn tin caäy thoâng tin döôùi daïng xaùc suaát thoáng keâ, söû duïng moâ hình caùc xaùc suaát cho nguoàn tin (information source) vaø keânh thoâng tin (communication channel). Döïa treân caùc coâng thöùc thoáng keâ ñoù Shannon ñaõ duøng haøm soá logarithmic ñeå ño löôïng tin cuûa moät nguoàn tin. OÂng cuõng ñaõ cho thaáy aûnh höôûng cuûa giôùi haïn naêng löôïng maùy phaùt, giôùi haïn daûi thoâng keânh truyeàn vaø nhieãu coäng ñoái vôùi keânh truyeàn, ñöa vaøo moät tham soá goïi laø dung löôïng keânh (channel capacity) C. Khi toác ñoä thoâng tin R nhoû hôn dung löôïng keânh tin C thì veà maët lyù thuyeát coù theå ñaït ñöôïc truyeàn daãn tin caäy (error-free: khoâng coù loãi) qua keânh tin baèng vieäc maõ hoaù thích hôïp. Coøn khi toác ñoä thoâng tin R lôùn hôn dung löôïng keânh tin C thì khoâng theå truyeàn daãn tin caäy qua keânh tin ñöôïc maø phaûi qua moät soá böôùc xöû lyù tín hieäu taïi maùy phaùt cuõng nhö maùy thu. Nhö vaäy Shannon ñaõ thieát laäp caùc giôùi haïn cô baûn cuûa thoâng tin vaø ñaõ khai sinh ra moät lónh vöïc môùi goïi laø lyù thuyeát 6
ADSL – Coâng ngheä truy xuaát bieán ñoàng thaønh vaøng Ñaëng Quoác Anh thoâng tin (information theory). Coâng lao cuûa Shannon ñaõ ñöôïc ñaùnh giaù laø ngang taàm vôùi phaùt kieán cuûa Nicolaus Copernicus trong thieân vaên (theo J. L. Massey). Giôùi haïn Shannon cho dung löôïng keânh truyeàn ñöôïc xaùc ñònh bôûi: ⎛ S⎞ C = Bwlog1 + ⎟ 2⎜ ⎝ N⎠ Moïi khaùch haøng söû duïng modem ñeàu raát quan taâm ñeán toác ñoä vaø ñoä tin caäy cuûa modem. Caùc nhaø cung caáp ñeàu coá gaéng tieán gaàn tôùi giôùi haïn Shannon. Cho tôùi tieâu chuaån V.32 thì moïi modem ñeàu coøn caùch xa giôùi haïn dung löôïng naøy khi möùc S/N töø 9 tôùi 10 dB. Neáu daûi thoâng töø 2400 Hz leân ñeán 2800 Hz vaø tyû soá S/N töø 24 dB ñeán 30 dB thì dung löôïng keânh khoaûng 24000 bit/s. Ñeå laáp ñaày khoaûng caùch coøn laïi caàn phaûi öùng duïng kyõ thuaät söûa sai. Vaøo nhöõng naêm 1950 caùc modem FSK (Frequency Shift Keying) coù toác ñoä töø 300 bit/s tôùi 600 bit/s. Tieâu chuaån quoác teá cuûa modem baét ñaàu töø thaäp kyû 60 theá kyû tröôùc. Naêm 1964 tieâu chuaån modem ñaàu tieân cuûa CCITT laø V.21 xaùc ñònh ñaëc tính cuûa modem FSK toác ñoä 200 bit/s vaø baây giôø laø 300 bit/s. Kyõ thuaät ñieàu cheá ñaõ thay ñoåi sang QAM 4 traïng thaùi vaøo naêm 1968 vaø 16 traïng thaùi vaøo naêm 1984 bôûi V.22bis. Vaøo luùc ñoù, moät tieâu chuaån modem öùng duïng tieán boä coâng ngheä môùi laø V.32 theâm phaàn ñaëc tính trieät tieáng doäi (echo cancellation) vaø maõ hoaù trellis. Maõ trellis ñöôïc tieán syõ Gottfred Ungerboeck ñeà caäp laàn ñaàu tieân vaø öùng duïng vaøo modem vaø thöïc hieän laáp ñöôïc moät phaàn ba khoaûng caùch coøn laïi so vôùi giôùi haïn Shannon. V.32bis ñöôïc xaây döïng treân cô sôû ñoù vaø ñaït ñöôïc toác ñoä döõ lieäu leân ñeán 14400 bit/s. Sau ñoù toác ñoä döõ lieäu cuûa caùc modem ñaõ coù nhöõng tieán boä nhanh choùng töø 19200 bit/s leân ñeán 24000 bit/s roài 28800 bit/s. Modem môùi hôn laø V.34 ra ñôøi naêm 1996 ñaõ ñaït tôùi toác ñoä döõ lieäu 33600 bit/s vaø thöïc hieän 10 bit treân moãi tín hieäu. 7
Ñaëng Quoác Anh Dòch vuï ADSL Hình 1.3 Modem töông töï qua maïng ñieän thoaïi töông töï Khi caùc cuoäc ñaøm thoaïi ñieän thoaïi ñöôïc soá hoaù, caùc toång ñaøi laép moät boä maõ hoaù chuyeån tín hieäu töông töï thaønh tín hieäu soá laáy maãu tín hieäu thoaïi 8000 laàn moãi giaây vaø duøng 8 bit ñeå maõ hoaù giaù trò cuûa maãu. ÔÛ ñaàu kia cuûa keát noái dieãn ra quaù trình ngöôïc laïi vaø moät tín hieäu xaáp xæ gaàn vôùi tín hieâäu ban ñaàu ñöôïc taùi taïo. Tuy nhieân, quaù trình maõ hoaù laïi saûn sinh ra moät kieåu nhieãu khaùc ñoù laø nhieãu löôïng töû. Khi thöïc hieän löôïng töû hoaù, caùc bieân ñoä töông töï coù theå naèm giöõa hai möùc löôïng töû keá tieáp trong 256 möùc löôïng töû khaùc nhau coù ñöôïc töø löôïng töû hoaù 8 bit vaø boä maõ hoaù choïn möùc löôïng töû gaàn hôn. ÔÛ ñaàu thu, möùc tín hieäu töông töï ñöôïc taùi taïo seõ khoâng phaûi laø möùc tín hieäu ban ñaàu maø khaùc hôn moät chuùt neân taïo ra nhieãu. Vôùi muïc ñích truyeàn thoaïi thì söï khaùc bieät naøy laø khoâng ñaùng keå nhöng vôùi modem toác ñoä cao thì laø moät vaán ñeà lôùn. Modem 56K söû duïng quaù trình löôïng töû hoaù naøy. Nhieãu löôïng töû laø do quaù trình maõ hoaù PCM. Neáu boû qua ñöôïc giai ñoaïn maõ hoaù PCM thì coù theå thoaùt khoûi giôùi haïn Shannon. Neáu ta boá trí döõ lieäu soá chæ ñi qua boä giaûi maõ treân maïng ñieän thoaïi thì döõ lieäu seõ ñöôïc chuyeån thaønh tín hieäu 256 möùc phaùt ra töø boä bieán ñoåi soá sang töông töï cuûa boä giaûi maõ PCM. Modem seõ chuyeån sang tìm kieám caùc möùc löôïng töû hoaù naøy voán ñaõ ñöôïc tieâu chuaån hoaù. Treân thöïc teá moät vaøi nôi ôû Hoa Kyø chæ söû duïng 128 möùc löôïng töû hoaù vì heä thoáng gheùp keânh ñieän thoaïi soá T1 ôû Baéc Myõ söû duïng bit coù troïng soá nhoû nhaát trong 8 bit ñeå giaùm saùt keânh vaø baùo hieäu. Ñeå coù theå söû duïng modem taïi moïi nôi thì thay vì 64 kbps toác ñoä modem laø 56 kbps duø haàu heát caùc nôi treân theá giôùi ñeàu duøng caû 8 bit cho maõ hoaù döõ lieäu PCM. Hôn nöõa do tín hieäu chæ truyeàn töø boä giaûi maõ PCM ôû maïch giao tieáp thueâ bao cuûa toång ñaøi ñeán thueâ bao neân coù raát ít nhieãu taùc ñoäng vaø keát quaû laø tyû soá tín hieäu treân nhieãu raát cao treân caùc ñöôøng truyeàn 56 kbps.Troø aûo thuaät ôû ñaây laø loaïi boû quaù trình maõ hoaù PCM vaø ñöa thaúng döõ lieäu soá ñeán boä giaûi maõ. Ñieàu naøy ñoøi hoûi keát noái töø nguoàn döõ lieäu (caùc ISP chaúng haïn) ñeán boä giaûi maõ phaûi toaøn boä laø soá. Modem 56 kbps coù theå vöôït qua giôùi haïn Shannon baèng caùch phaân bieät 2 chieàu thu phaùt cuûa ngöôøi söû duïng. ÔÛ chieàu phaùt toác ñoä vaãn laø 33,6 kbps. Coøn ôû chieàu thu toác ñoä chæ ñaït tôùi 56 kbps khi ISP (Internet Service Provider: nhaø cung caáp dòch vuï Internet) cuûa hoï vaø caùc toång ñaøi cuûa PSTN phoái hôïp ñeå traùnh boä loïc PCM ôû maïch giao tieáp thueâ bao cuûa toång ñaøi baèng caùc ñöôøng truyeàn soá T1 (1544 kbps) hay E1 (2048 kbps). Nhö vaäy khi 2 ngöôøi söû duïng duøng 2 modem 56 kbps truyeàn soá lieäu ñieåm noái ñieåm thì toác ñoä khoâng theå naøo ñaït ñöôïc 56 kbps maø chæ ñaït ñöôïc toác ñoä döõ lieäu song coâng ñoái xöùng laø 33,6 kbps. 8
ADSL – Coâng ngheä truy xuaát bieán ñoàng thaønh vaøng Ñaëng Quoác Anh Hình 1.4 Mdoem töông töï qua maïng ñieän thoaïi soá IDN Vaøo nhöõng naêm cuoái cuûa theá kyû tröôùc ñaõ xaûy ra tình hình khoâng thoáng nhaát cuûa caùc tieâu chuaån modem 56 kbps do 2 haõng saûn xuaát danh tieáng laø U. S. Robotics (baây giôø laø moät boä phaän cuûa haõng 3COM) söû duïng chipset X2 cuûa haõng Texas Instruments vaø Rockwell coù tieâu chuaån K56flex. Dó nhieân laø hai tieâu chuaån naøy khoâng töông thích nhau vaø ngaønh coâng nghieäp saûn xuaát modem nhanh choùng bò phaân cöïc theo moät trong 2 tieâu chuaån treân. Luùc naøy ngöôøi söû duïng taïi Hoa Kyø chôø ñôïi tieâu chuaån naøo seõ ñöôïc ISP cuûa mình chaáp nhaän roài môùi mua modem theo tieâu chuaån ñoù. Nhieàu ISP ñaõ chôø ñôïi tieâu chuaån naøo seõ chieán thaéng vaø tieâu chuaån naøo seõ veà vöôøn. Trong thôøi gian naøy moät soá ISP môû ra 2 soá ñieän thoaïi, moãi soá ñieän thoaïi cho moät tieâu chuaån vaø ñieàu naøy ñaõ laøm cho ngöôøi söû duïng thaáy yeân taâm maø mua saém modem 56 kbps. Thaùng 9 naêm 1998 ITU-T (International Telecommunication Union – Telecommunication Standardization Sector moät toå chöùc thöøa keá cuûa CCITT) ñaõ ra tieâu chuaån V.90 ñeå thoáng nhaát treân toaøn theá giôùi veà modem 56 kbps. Phaàn cöùng cuûa caùc loaïi modem treân khoâng khaùc nhau maáy neân ngöôøi söû duïng 2 loaïi modem cuõ coù theå chæ caàn mua con chip naâng caáp cho V.90 ñeå tieát kieäm chi phí coøn caùc modem saûn xuaát sau ñoù ñeàu ñöôïc chuù thích laø “Ready for V.90”. 9
Ñaëng Quoác Anh Dòch vuï ADSL Hình 1.5 Modem V.pcm Hình 1.6 Tình hình thu nhaäp töø modem 56Kbps treân theá giôùi Trong nhieàu tröôøng hôïp vieäc boû qua moät laàn bieán ñoåi laø khoâng ñôn giaûn. Khi truy xuaát thoâng tin töø moät nhaø cung caáp dòch vuï Internet noäi haït thì cô hoäi raát cao neáu ISP ñoù keát noái vôùi toång ñaøi noäi haït baèng caùc ñöôøng truyeàn soá. Tuy nhieân khi khoaûng caùch caøng daøi thì khaû naêng tín hieäu bò chuyeån sang töông töï roài chuyeån trôû laïi soá caøng lôùn. Khoaûng 25% soá toång ñaøi taïi Hoa Kyø laø toång ñaøi chuyeån maïch töông töï neân cuoäc goïi caøng qua nhieàu toång ñaøi thì khaû naêng gaëp phaûi toång ñaøi chuyeån maïch töông töï caøng lôùn. Nhöõng ngöôøi laøm vieäc taïi nhöõng vaên phoøng chi nhaùnh xa coâng ty hay nhöõng ngöôøi laøm vieäc taïi nhaø rieâng nhieàu khi than phieàn keát noái modem cuûa hoï vôùi maïng cuûa coâng ty chæ ñaït ñöôïc toác ñoä toái ña 28,8 kbps. Ngay caû khi moïi vieäc ñeàu toát ñeïp thì toác ñoä 56 kbps vaãn laø quaù 10
ADSL – Coâng ngheä truy xuaát bieán ñoàng thaønh vaøng Ñaëng Quoác Anh khieâm toán duø ñoù laø tieán boä coâng ngheä cuoái cuøng cuûa modem töông töï. Chuùng ta ñaõ soá hoaù toaøn boä maïng vieãn thoâng chæ tröø ra ñöôøng truyeàn daãn thueâ bao noäi haït laø phaûi chuyeån tín hieäu thaønh töông töï ñeå phaân phoái ñeán khaùch haøng neân keânh truyeàn khoâng theå dung naïp theâm nhieàu bit soá lieäu hôn nöõa. Neáu muoán moät toác ñoä truyeàn döõ lieäu cao hôn thì phaûi nghó ñeán caùc phöông phaùp khaùc hôn laø söû duïng maïng ñieän thoaïi truyeàn thoáng. b. ISDN ISDN (Integrated Services (Digital) Network) laø maïng (soá) ña dòch vuï (sau naøy do thoùi quen ngöôøi ta boû ñi daáu ngoaëc). ISDN laàn ñaàu tieân ñöôïc CCITT ñeà caäp ñeán trong moät khuyeán nghò cuûa mình vaøo naêm 1977. Naêm 1985 AT&T thöû nghieäm ISDN laàn ñaàu tieân taïi Hoa Kyø. Tuy nhieân, ISDN phaùt trieån chaäm ôû Hoa Kyø do söï khoâng thoáng nhaát trong caùch trieån khai theo CCITT cuûa AT&Tvaø Nortel. ISDN phaù saûn ngoán cuûa hôn 20 quoác gia khoaûng 50 tyû Myõ kim. Nguyeân lyù cuûa ISDN laø cung caáp caùc dòch vuï thoaïi vaø soá lieäu chung treân moät ñöôøng daây thueâ bao kyõ thuaät soá. Duøng ISDN ôû giao tieáp toác ñoä cô sôû (BRI: Basic Rate Interface) cho pheùp truyeàn döõ lieäu vaø thoaïi treân 2 keânh B (Binary channel) 64kbps vaø 1 keânh D (Digital channel) 16kbps. Moãi ñöôøng daây ISDN ôû BRI coù theå boá trí toái ña 8 thieát bò ñaàu cuoái vaø cuøng moät luùc coù theå thöïc hieän ñöôïc nhieàu cuoäc goïi khaùc nhau. Duøng ISDN cho pheùp khaùch haøng söû duïng caùc dòch vuï môùi nhö dòch vuï khaån caáp (baùo troäm, baùo chaùy,…), dòch vuï ghi soá ñieän – nöôùc – gas, dòch vuï quay soá tröïc tieáp vaøo toång ñaøi noäi boä, dòch vuï ñòa chæ phuï,… Caùc thieát bò cuõ cuûa maïng ñieän thoaïi PSTN vaãn duøng ñöôïc vôùi ISDN qua moät boä thích öùng ñaàu cuoái TA (Terminal Adaptor). Giao tieáp toác ñoä sô caáp (PRI: Primary Rate Interface) töông ñöông vôùi caùc ñöôøng truyeàn T1 vaø E1 vôùi keânh moät keânh D laø 64Kbps coøn caù keânh B coøn laïi cuõng coù toác ñoä 64Kbps. Ngoaøi ra ngöôøi ta coøn ñònh nghóa caùc keânh H treân PRI vôùi H0 laø 6B, H10 laø 23B, H11 laø 24B vaø H12 laø 30B. Vaán ñeà lôùn nhaát cuûa ISDN laø sau hôn 20 naêm phaùt trieån laø noù ñaùp öùng ñöôïc hay khoâng kòp nhu caàu cuûa khaùch haøng. Taïi chaâu AÂu ISDN ñaõ phaùt trieån roäng raõi vaø caùc vaên phoøng chi nhaùnh, nhöõng ngöôøi laøm vieäc xa coâng ty (telecommuter) ñaõ söû duïng ISDN hieäu quaû trong nhieàu naêm. Duø sao ISDN vaãn khoâng phaûi laø dòch vuï töï ñoäng 128Kbps maø noù chæ laø 2 keânh 64Kbps. Neáu muoán söû duïng ñaày ñuû dung löôïng 128Kbps cuûa ñöôøng daây ISDN thì phaûi mua theâm moät boä thích öùng ñaàu cuoái ñaëc bieät ñeå nhaäp 2 keânh 64Kbps laïi. ISDN khoâng phaûi laø coâng ngheä coù theå öùng duïng rieâng cho thueâ bao maø toaøn boä toång ñaøi phaûi ñöôïc laép ñaët thieát bò ISDN. Yeâu caàu ñaàu tieân laø toång ñaøi phaûi söû duïng kyõ thuaät chuyeån maïch soá. Neáu toång ñaøi söû duïng kyõ thuaät töông töï seõ khoâng coù ISDN. Nhö ñaõ noùi ba phaàn tö soá toång ñaøi ôû Hoa Kyø laø toång ñaøi soá vaø dó nhieân laø saün saøng cho ISDN. Caùc toång ñaøi töông töï cuõ hôn ñang ñöôïc chuyeån ñoåi sang kyõ thuaät soá khi noù giaûm giaù nhöng vôùi giaù thaønh moät vaøi trieäu dollar cho 11
Ñaëng Quoác Anh Dòch vuï ADSL moät toång ñaøi kyõ thuaät soá nhö hieän nay thì vieäc chuyeån ñoåi bò raøng buoäc bôûi nguoàn taøi chính ñaàu tö cuûa caùc coâng ty khai thaùc ñieän thoaïi. Ngay caû khi ñaõ coù toång ñaøi kyõ thuaät soá thì caùc phaàn cöùng vaø phaàn meàm theâm vaøo ñeå naâng caáp leân ISDN raát maéc tieàn. Ñieàu naøy thöïc söï laø moät ñaùnh cöôïc cuûa caùc coâng ty ñieän thoaïi treân söï chaáp nhaän cuûa caùc thueâ bao ñeå ñieàu chænh ñaàu tö. Thöïc teá söï chaáp nhaän ISDN cuûa khaùch haøng ôû Hoa Kyø raát khieâm toán laøm cho caùc coâng ty ñieän thoaïi khaù thôø ô trong vieäc xuùc tieán chuyeån ñoåi maïnh sang caùi goïi laø “kyû nguyeân ISDN” (“ISDN era” – theo ITU-T) . CPE S/T U V TE1 TE1 NT LT ET TE1 TA LE R TE2 Hình 1.7 Caáu hình giao tieáp ISDN BRI ISDN cuõng phaûi traûi qua baøi toaùn con gaø vaø quaû tröùng. Ñeå khaéc phuïc giaù thaønh chuyeån ñoåi ISDN ñeå ñoái maët vôùi söï chaáp nhaän khoâng maáy aán töôïng cuûa khaùch haøng ISDN ñaõ trôû neân maéc tieàn. Vaø dó nhieân moät dòch vuï maéc tieàn khoâng theå deã daøng phoå bieán treân dieän roäng. Cho tôùi naêm 1997, chæ coù khoaûng hôn moät trieäu ñöôøng daây thueâ bao laø ISDN trong toång soá 150 trieäu ñöôøng daây thueâ bao taïi Hoa Kyø. Vì ít ñöôïc söû duïng neân thieát bò ISDN nhö boä thích öùng ñaàu cuoái ñeå keát noái maùy tính caù nhaân vôùi maïng trôû neân raát maéc tieàn. Keát quaû laø ISDN caàn moät söï ñaàu tö taøi chính lôùn laøm cho haàu heát caùc ngöôøi söû duïng ñeàu thôø ô. Trong tröôøng hôïp ISDN daønh cho caùc ngöôøi laøm vieäc xa coâng ty hay töø caùc chi nhaùnh thì chi phí coù theå chaáp nhaän ñöôïc nhöng vôùi caùc vaên phoøng gia ñình hay caùc vaên phoøng nhoû (SOHO: Small Office Home Office) thì ISDN quaù maéc tieàn. 12
ADSL – Coâng ngheä truy xuaát bieán ñoàng thaønh vaøng Ñaëng Quoác Anh Hình 1.8 ÖÙng duïng ISDN trong truy xuaát Internet Caøng ngaøy ISDN caøng trôû neân khoâng coù loái thoaùt. Trong thôøi ñaïi maø modem töông töï chæ ñaït toác ñoä döõ lieäu 1200 bit/s thì toác ñoä döõ lieäu 64 kbps cho moãi keânh cuûa ISDN quaû thaät raát aán töôïng. Ngaøy nay, khi maø toác ñoä döõ lieäu cuûa modem töông töï leân ñeán 56 kbps vôùi giaù thaønh khoâng quaù 10 Myõ kim thì giaù thaønh thieát bò ISDN leân ñeán haøng ngaøn Myõ kim trôû neân khoâng ñaùng ñeå ñaàu tö. Moät söï kieän nöõa ñang ngaøy caøng cho ISDN ra rìa laø Internet. ISDN laø dòch vuï coù chuyeâån maïch cho pheùp thöïc hieän caùc keát noái 64 kbps qua quay soá nhö goïi ñieän thoaïi. Trong nhöõng naêm ñaàu cuûa thaäp kyû 80 theá kyû tröôùc, luùc ñang phaùt trieån ISDN taát caû caùc cuoäc goïi soá lieäu ñeàu chæ cho muïc ñích chuyeån döõ lieäu giöõa caùc maùy tính qua vieäc keát noái baèng caùch quay soá goïi nhau. Trong khi ñoù hieän nay vôùi moät keát noái Internet coù theå chuyeån döõ lieäu cho baát cöù maùy tính naøo khaùc chæ baèng caùch ñôn giaûn laø gôûi e-mail. Ñieàu naøy ñöôïc thöïc hieän maø khoâng caàn maïng chuyeån maïch. Internet thöïc hieän e-mail baèng ñònh tuyeán. Maët khaùc ISDN laø moät dòch vuï coù giaù phuï thuoäc vaøo ñöôøng daøi trong khi modem dial-up chæ quay soá ñeán moät ISP noäi haït vaø toán cöôùc phí thueâ bao haøng thaùng coøn vieäc chuyeån vaän qua Internet laø mieãn phí. Hình 1.9 ÖÙng duïng cuûa ISDN trong maïng remote LAN 13
Ñaëng Quoác Anh Dòch vuï ADSL Vaán ñeà cuoái cuøng cuûa ISDN trong thôøi kyø suy thoaùi laø ISDN goùp phaàn taêng theâm gaùnh naëng vaøo söï quaù taûi cuûa maïng PSTN. Khi ISDN môùi xuaát hieän thì chöa coù coâng ngheä Web vaø caùc nhaø thieát keá nghó laø ngöôøi söû duïng chæ ñôn thuaàn goïi moät maùy tính, chuyeån döõ lieäu roài gaùc maùy, chaúng coù gì khaùc so vôùi moät cuoäc goïi ñieän thoaïi thoâng thöôøng. Tuy nhieân, Web vaø Internet ñaõ thay ñoåi cô baûn vieäc truyeàn soá lieäu. Söû duïng Web khoâng chæ ñôn thuaàn laø chuyeån file maø coøn khaùm phaù, taän höôûng theo thôøi gian thöïc chuoãi thoâng tin baát taän veà döõ lieäu, giaûi trí. Nhöõng cuoäc goïi Internet khoâng coøn laø caùc cuoäc goïi vôùi thôøi löôïng vaøi phuùt maø ñaõ trôû thaønh caùc cuoäc goïi keùo daøi nhieàu tieáng ñoàng hoà. Thôøi löôïng söû duïng Intenet trung bình haøng tuaàn ñaõ hôn 6 giôø moãi tuaàn trong khi haàu heát caùc gia ñình ñeàu khoâng noùi chuyeän ñieän thoaïi quaù 6 giôø moãi thaùng. PSTN ñöôïc thieát keá ñeå ñaùp öùng vaøi cuoäc goïi töông ñoái ngaén cuûa caùc thueâ bao. Moät löu löôïng ngöôøi söû duïng khoâng bình thöôøng vaø nhöõng cuoäc goïi chieám giöõ ñöôøng daây daøi seõ gaây ra taéc ngheõn thöôøng xuyeân ôû moät soá khu vöïc treân maïng vaø thueâ bao seõ nhaän ñöôïc tín hieäu baùo baän khi maïng quaù taûi, moät hieän töôïng ôû Hoa Kyø raát thöôøng gaëp trong ngaøy caùc baø meï (Mother’s Day). Caøng veà sau, khi ngaøy caøng nhieàu nhaø cung caáp dòch vuï ñöa ra cöôùc phí truy xuaát bao thaùng laøm cho caùc cuoäc goïi thay vì chæ keùo daøi vaøi phuùt laïi keùo daøi nhieàu tieáng ñoàng hoà thì moïi ngaøy ñeàu trôû thaønh ngaøy cuûa caùc baø meï. Hình 1.10 ÖÙng duïng ISDN trong ñieän thoaïi truyeàn hình Veà vieãn caûnh maïng thì moät cuoäc goïi ISDN khoâng khaùc gì maáy cuoäc goïi modem qua ñieän thoaïi thoâng thöôøng. Caû hai ñeàu chieám duïng khaû naêng chuyeån maïch soá, truyeàn daãn soá 64 kbps ôû caû phía noäi ñaøi laãn lieân ñaøi. Chuyeån ñoåi khaùch haøng sang söû duïng ISDN coù theå caûi thieän moät ít veà toác ñoä truy xuaát nhöng khoâng ñuû ñeå ruùt ngaén ñaùng keå thôøi gian keát noái khi ngöôøi söû duïng chæ caàn thoâng tin naøo 14
ADSL – Coâng ngheä truy xuaát bieán ñoàng thaønh vaøng Ñaëng Quoác Anh ñoù roài log off. Coøn ñoái vôùi ngöôøi söû duïng duøng taát caû thôøi gian keát noái chæ cho muïc ñích giaûi trí thì ISDN khoâng coù taùc duïng gì ngoaøi vieäc truy xuaát nhieàu thoâng tin hôn moät chuùt. Caùc coâng ty khai thaùc ñieän thoaïi ñang daàn nhaän ra raèng giaûi phaùp laâu daøi duy nhaát cho tình traïng quaù taûi maïng laø chuyeån löu löôïng Internet ra khoûi maïng PSTN caøng nhieàu caøng toát. Coá gaéng taêng cöôøng maïng hieän höõu ñeå ñaùp öùng soá löôïng buøng noå caùc cuoäc goïi chieám giöõ thôøi gian lôùn gioáng nhö laø xaây döïng theâm nhieàu xa loä ñeå giaûi toaû taéc ngheõn giao thoâng. Chi phí seõ thaät khuûng khieáp vaø seõ chaúng bao giôø ñaït ñöôïc hieäu quaû kinh teá. Caùc nhaø cung caáp dòch vuï coù theå coù ñöôïc giaûi phaùp naøo thaønh coâng hôn caùc kyõ sö coâng loä ñeå giaûi quyeát taéc ngheõn khoâng? Thöïc teá coù moät khaû naêng thaønh coâng lôùn khi taùch rôøi truy xuaát Internet khoûi PSTN nhaø cung caáp dòch vuï seõ gôû boû ñöôïc coå chai keàm giöõ toác ñoä truy xuaát ôû 64 kbps. Vôùi caáu hình maïng môùi nhaø cung caâáp dòch vuï coù theå thieát keá thích nghi vôùi toác ñoä thoâng tin döõ lieäu hieän ñaïi vaø ngöôøi söû duïng coù nhu caàu cao seõ khoâng ngaàn ngaïi töø boû modem cuõng nhö caùc thieát bò thích öùng ñaàu cuoái ñeå chaïy theo maïng truy xuaát môùi. Hình 1.11 Dòch vuï Telemetry cuûa ISDN c. Truy xuaát T1/E1 söû duïng maïng caùp thueâ bao noäi haït Moät ngaïc nhieân chung cho nhieàu ngöôøi söû duïng laø cuøng moät ñoâi daây caùp xoaêén ñoâi voán chæ duøng ñeå truyeàn taûi aâm thanh cuûa dòch vuï thoaïi truyeàn thoáng hay cuøng laém laø ISDN vôùi toác ñoä döõ lieäu toång coäng 160 kbps maø ñaõ maáy chuïc naêm qua laïi coù theå laøm cho ñuû ñieàu kieän ñeå truyeàn taûi ñöôïc caùc dòch vuï T1/E1 vôùi toác ñoä 1544 kbps hay 2048 kbps. Caùc coâng ty khai thaùc ñieän thoaïi tính cöôùc thueâ bao raát cao cho caùc dòch vuï T1/E1 so vôùi ñöôøng daây thueâ bao töông töï ñeå buø laïi chi phí cho caùc thieát bò hoã trôï ñöôøng daây vì tuy cuøng laø ñöôøng daây caùp xoaén ñoâi 15
Ñaëng Quoác Anh Dòch vuï ADSL nhöng T1/E1 laïi caàn coù nhöõng yeâu caàu kyõ thuaät ñaëc bieät. Giaù thaønh cao cuûa T1/E1 moät phaàn laø do vieäc chuyeån ñoåi töø ñöôøng daây thueâ bao töông töï sang soá vaø chi phí baûo döôõng thieát bò ñöôøng daây cao lieân quan ñeán caùc kyõ thuaät ñieàu cheá quaù ñôn giaûn laø AMI (Alternate Mark Inversion) ôû T1 vaø HDB3 (High Density Bipolar 3) ñöôïc xaây döïng caùch ñaây hôn ba möôi naêm. Kyõ thuaät ñieàu cheá söû duïng treân ñöôøng truyeàn T1/E1 truyeàn thoáng chæ chaáp nhaän caùc khoaûng caùch töông ñoái ngaén. Vì vaäy, ñöôøng truyeàn T1/E1 qua caùc voøng thueâ bao daøi phaûi ñöôïc phaân chia thaønh nhieàu ñoaïn cuøng vôùi caùc traïm tieáp vaän (repeater) ôû caùc ñieåm tieáp noái ñeå doø vaø phaùt laïi tín hieäu sang ñoaïn daây khaùc. Do ñoù phaûi boá trí caùc traïm tieáp vaän ôû caùch hai ñaàu ñöôøng daây thueâ bao khoâng quaù 600 ñeán 900m vaø khoaûng caùch giöõa caùc traïm tieáp vaän khoâng quaù 900 tôùi 1800m tuyø côõ daây. Hình 1.12 Cung caáp dòch vuï T1/E1 truyeàn thoáng coù tieáp vaän T1 laø moät dòch vuï soá nhaän thoâng tin soá döôùi daïng 0 vaø 1 töø caùc phaàn töû heä thoáng keá caän. Theo sô ñoà maõ hoaù AMI cuûa T1 moãi bit cuûa thoâng tin soá ñöôïc truyeàn treân daây caùp ñoàng baèng daïng soùng töông töï ñöôïc ñieàu cheá ñeå mang thoâng tin caùc bit 0 hay 1. Nhö vaäy, sô ñoà maõ hoaù maõ hoaù 1 bit cho moãi baud vôùi 1 baud laø moät chu kyø soùng sine vaø daïng soùng ñöôïc ñieàu cheá coù theå laø 0 hay 1. Soá caùc chu kyø soùng sine trong moät giaây laø taàn soá tính baèng Hertz (Hz). Vì vaäy luoàng soá T1 goàm 1536000 bit coäng theâm caùc bit taïo khung, caùc bit baùo hieäu,… thaønh 1544000 bit caàn phaûi coù phoå töø 0 ñeán 1544000Hz. Heä quaû cuûa taàn soá cao naøy laø giôùi haïn khoaûng caùch giöõa caùc traïm tieáp vaän luoân nhoû hôn 1800m ñoái vôùi côõ daây AWG22. Moät giaûi phaùp ñeå taêng giôùi haïn khoaûng caùch laø gôûi nhieàu thoâng tin treân moãi baud hay moãi chu kyø tín hieäu. Taêng tyû leä bit treân moãi baud laøm giaûm taàn soá vaø traùnh ñöôïc suy hao ôû taàn soá cao laøm cho coù theå cung caáp ñöôïc 16
ADSL – Coâng ngheä truy xuaát bieán ñoàng thaønh vaøng Ñaëng Quoác Anh ñöôøng daây thueâ bao daøi hôn. Thieát bò ñöôøng truyeàn T1 vaø E1 khoâng theå hoaït ñoäng treân caùc ñöôøng daây thueâ bao coù caùc bridged tap. Vì vaäy tröôùc khi naâng caáp leân ñöôøng truyeàn T1 hay E1 phaûi thaùo gôõ taát caû caùc bridged tap. Ñieàu naøy coù veû thaät ñôn giaûn nhöng treân thöïc teá do maát maùt hoà sô vaø vieäc ñoùng môû caùp thöôøng laøm cho quaù trình gôõ boû caùc bridged tap trôû neân maát thôøi gian vaø toán keùm. d. Cable modem Cable modem laø thieát bò cho pheùp truy xuaát thoâng tin toác ñoä cao töø caùc server töø xa nhö Internet server hay video on demand server qua maïng truyeàn hình caùp (ñoàng truïc). So vôùi caùc loaïi modem analog truyeàn thoáng duøng trong maïng PSTN thì cable modem ñaït toác ñoä cao hôn nhieàu vaø nhanh hôn xaáp xæ 500 laàn. Trong khoaûng giöõa nhöõng naêm 1990 cuûa theá kyû tröôùc ngöôøi ta ñaõ phaùt trieån ñöôïc khaû naêng truyeàn taûi hai chieàu cuûa haï taàng cô sôû maïng caùp ñoàng truïc hieän höõu ñeå phuïc vuï cho truy xuaát Internet toác ñoä cao. Ñieàu naøy ñaõ daãn ñeán vieäc tieán haønh nhieàu nghieân cöùu vaø thöû nghieäm treân nhieàu khu vöïc taïi Hoa Kyø vaø caùc quoác gia Taây AÂu. Keát quaû laø ngöôøi ta ñaõ phaùt trieån ñöôïc moät soá loaïi kyõ thuaät cable modem. YÙ töôûng cuûa modem caùp thaät ñôn giaûn laø duøng maïng caùp ñoàng truïc saün coù ñeå keát noái Internet. Ñieàu naøy khoâng nhöõng chæ ñem laïi cho thueâ bao cô hoäi coù ñöôïc toác ñoä truy xuaát Internet aán töôïng maø coøn thöïc hieän ñöôïc caùc dòch vuï khaùc nhö video on demand vaø MHP (Media Home Platform). Ngay töùc khaéc, caùc nhaø cung caáp dòch vuï nhaän thaáy ñöôïc tieàm naêng ñem laïi thu nhaäp to lôùn cuûa coâng ngheä naøy do con soá quaù lôùn caùc thueâ bao coù theå tham gia vaøo maïng qua caùc keát noái caùp ñoàng truïc saün coù vaø laøm cho caùc coâng ngheä kieåu nhö MHP trôû neân thöïc teá. Coâng ngheä cable modem ñem laïi vieäc keát noái maïng toác ñoä cao cho moâi tröôøng daân duïng cuõng nhö doanh nghieäp nhoû qua caùc ñöôøng daây caùp ñoàng truïc voán söû duïng cho truyeàn hình caùp. Hình veõ 1.13 minh hoaï caáu hình caên baûn maïng modem caùp. Modem caùp laø thieát bò cho pheùp truy xuaát döõ lieäu (nhö Internet chaúng haïn) qua maïng truyeàn hình caùp thoâng thöôøng. Thueâ bao chæ caàn keát noái modem caùp vôùi oå caém truyeàn hình caùp. Phía nhaø cung caáp dòch vuï seõ keát noái ñaàu caùp vôùi heä thoáng xöû lyù modem caùp (CMTS: Cable Modem Termination System). Moät boä modem caùp ñieån hình coù hai keát noái, moät keát noái noái vôùi oå caém maïng truyeàn hình caùp vaø moät keát noái noái vôùi maùy tính caù nhaân (PC: Personal Computer) hay hoäp thích öùng. Haàu heát caùc modem caùp laø caùc thieát bò rôøi keát noái vôùi maùy tính qua card Ethernet 10Base-T hay card Ethernet 100Base-T vaø ñi daây baèng caùp xoaén ñoâi. Nhöõng modem caùp ñôøi môùi coù caû giao tieáp USB (Universal Serial Bus) hay coøn coù caû daïng Internal qua giao tieáp PCI. Thöïc ra thuaät ngöõ modem ñöôïc söû duïng cho thieát bò naøy coù ñoâi chuùt khoâng chính xaùc. Thaät vaäy, vôùi chöùc naêng ñieàu cheá vaø giaûi ñieàu cheá noù coù theå xem nhö 17
Ñaëng Quoác Anh Dòch vuï ADSL moät modem. Nhöng maø söï töông töï vôùi modem duøng trong maïng ñieän thoaïi PSTN cuõng chæ döøng laïi taïi ñoù do modem caùp phöùc taïp hôn modem ñieän thoaïi nhieàu. Cable modem goàm caùc phaàn chöùc naêng sau: - modem, - thieát bò maät maõ hoaù vaø giaûi maät maõ, - boä ñònh tuyeán, - card giao tieáp maïng, - SNMP, - caàu, - HUB Ethernet. Caùc phaàn chöùc naêng treân cho ta thaáy ñöôïc söï khaùc nhau giöõa modem döõ lieäu (coøn goïi laø modem töông töï hay modem quay soá) vaø modem caùp ñoàng truïc. Tín hieäu truyeàn hình thöôøng traûi roäng phoå treân daûi taàn töø 50 MHz ñeán 750 MHz. Moãi keânh truyeàn hình chieám daûi taàn 6 MHz. Caùc keânh truyeàn hình caùp MTV, CNN hay BBC ñeàu chieám daûi thoâng 6 MHz. Töông töï nhö vaäy dòch vuï Internet qua caùp ñoàng truïc cuõng chieám daûi thoâng 6 MHz cho töøng chieàu upstream vaø downstream rieâng leû. Ta seõ xeùt ñeán söï khaùc nhau giöõa keânh döõ lieäu treân caùp ñoàng truïc vôùi keânh töông töï thoâng thöôøng bao goàm caû söï khaùc nhau theo chieàu downstream cuõng nhö chieàu upstream. Moät boä modem caùp gôûi vaø nhaän tín hieäu theo hai kieåu hôi khaùc nhau. ÔÛ chieàu downstream, döõ lieäu soá ñöôïc ñieàu cheá vaø ñaët vaøo keânh truyeàn hình 6 MHz ôû moät vò trí naøo ñoù trong daûi taàn töø 50 MHz ñeán 750 MHz. Hieän nay, ñang söû duïng kyõ thuaät ñieàu cheá 64 QAM cho chieàu xuoáng ñeå ñaït ñöôïc toác ñoä döõ lieäu leân ñeán 27 Mbps cho keânh tín hieäu 6 MHz. Tín hieäu naøy coù theå ñaët ôû keânh 6 MHz beân caïnh tín hieäu truyeàn hình veà phía naøo cuõng ñöôïc mieãn laø khoâng laøm aûnh höôûng ñeán tín hieäu truyeàn hình. ÔÛ chieàu upstream thì phöùc taïp hôn nhieàu. Nhìn chung trong maïng caùp hai chieàu thì chieàu upstream (coøn goïi laø chieàu ngöôïc) ñöôïc phaùt tín hieäu giöõa 5 MHz vaø 42 MHz (xem baûng 1.2 - Söû duïng daûi taàn). Ñieàu naøy daãn ñeán moät moâi tröôøng nhieàu nhieãu vôùi nhieãu taàn soá voâ tuyeán RF vaø nhieãu xung. Hôn nöõa, nhieãu ñöôïc taïo ra moät caùch deã daøng töø trong nhaø do caùc moái noái thaáp vaø ñi caùp khoâng toát. Vì maïng caùp ñoàng truïc coù daïng "caây ñeû nhaùnh" ("tree and branch") neân khi tín hieäu ñi theo chieàu leân thì nhieãu seõ doàn laïi vaø taêng leân. Ñeå khaéc phuïc hieän töôïng naøy nhieàu nhaø saûn xuaát söû duïng kyõ thuaät ñieàu cheá QPSK hay caùc kyõ thuaät ñieàu cheá töông töï cho chieàu upstream vì QPSK khaùng nhieãu toát hôn QAM. Tuy nhieân tín hieäu QPSK cho toác ñoä döõ lieäu thaáp hôn tín hieäu QAM nhieàu. Baûng 1.3 lieät keâ caùc daûi taàn truyeàn hình vaø taàn soá cuûa chuùng. Moät keânh truyeàn hình coù theå naèm trong khoaûng 1 trong 7 daûi taàn naøy. Baûng 1.4 cho thaáy vò trí cuûa caùc daûi taàn truyeàn hình trong daûi taàn soá cuûa taát caû caùc öùng duïng khaùc. 18
ADSL – Coâng ngheä truy xuaát bieán ñoàng thaønh vaøng Ñaëng Quoác Anh Baûng 1.3 Caùc daûi taàn truyeàn hình Daûi taàn Taàm taàn soá (MHz) Low Very High Frequency (VHF) 54 - 88 Midband 88 - 174 High Very High Frequency (VHF) 174 - 216 Superband 216 - 300 Hyperband 300 - 468 Ultraband 468 - 648 Ultra High Frequency 470 - 806 Hình 1.13 Coâng ngheä cable modem Trong naêm 1994, nhoùm coâng taùc (workinggroup) 802.14 veà nghi thöùc TV Media Access Control (MAC) and Physical (PHY) cuûa Institute of Electronics and ElectricalEngineering (IEEE) ñöôïc hình thaønh döïa treân caùc nhaø cung caáp, saûn xuaát ñeå phaùt trieån caùc tieâu chuaån quoác teá cho vieäc truyeàn döõ lieäu treân caùp ñoàng truïc. Muïc ñích ban ñaàu cuûa nhoùm coâng taùc laø ñeä trình cho IEEE moät tieâu chuaån cho modem caùp vaøo naêm 1995. Thaät khoâng may laø söï phaùt trieån tieâu chuaån bò trì hoaõn tôùi cuoái naêm 1997. Trong thôøi gian chôø tieâu chuaån cuûa IEEE, moät soá nhaø 19