Nghiên cứu tổng quan VDSL

LỜI NÓI ĐẦU Thế giới đang bước vào kỷ nguyên thông tin mới bắt nguồn từ công nghệ, đa phương tiện, những biến động xã hội, toàn cầu hoá trong kinh doanh và giải trí, phát triển ngày càng nhiều khách hàng sử dụng phương tiện điện tử. Biểu hiện đầu tiên của xa lộ thông tin là Internet, sự phát triển của nó là minh hoạ sinh động cho những động thái hướng tới xã hội thông tin. Nền tảng cho xã hội thông tin chính là sự phát triển của các dịch vụ viễn thông. Mềm dẻo, linh hoạt và gần gũi với người sử dụng là mục tiêu hướng tới của chúng. Nhiều loại hình dịch vụ viễn thông mới đã ra đời đáp ứng nhu cầu thông tin ngày càng cao của khách hàng. Dịch vụ ngày nay đã có những thay đổi về căn bản so với dịch vụ truyền thống trước đây (chẳng hạn như thoại). Lưu lượng thông tin cuộc gọi là sự hoà trộn của các dịch vụ thoại và phi thoại. Lưu lượng phi thoại liên tục gia tăng và biến động rất nhiều. Hơn nữa cuộc gọi số liệu diễn ra trong khoảng thời gian tương đối dài so với thoại thông thường (chỉ vài phút). Chính những điều này đã gây một áp lực cho mạng viễn thông hiện nay, phải đảm bảo truyền tải thông tin tốc độ cao với giá thành hạ. Ở một góc độ khác, sự ra đời của những dịch vụ mới này đòi hỏi phải có công nghệ thực thi tiên tiến. Việc chuyển đổi từ công nghệ tương tự sang công nghệ số đã đem lại sức sống mới cho mạng viễn thông. Tuy nhiên, những loại hình dịch vụ trên luôn đòi hỏi nhà khai thác phải đầu tư nghiên cứu những công nghệ viễn thông mới ở cả lĩnh vực mạng và chế tạo thiết bị. Cấu hình mạng hợp lí và sử dụng các công nghệ chuyển giao thông tin tiên tiến là thử thách đối với nhà khai thác cũng như sản xuất thiết bị. Có thể khẳng định giai đoạn hiện nay là giai đoạn chuyển dịch giữa công nghệ thế hệ cũ (chuyển mạch kênh) sang dần công nghệ mới (chuyển mạch gói), điều đó không chỉ diễn ra trong hạ tầng cơ sở thông tin mà còn diễn ra trong các công ty khai thác dịch vụ, trong cách tiếp cận của các nhà khai thác khi cung cấp dịch vụ cho khách hàng. Với nhu cầu ngày càng tăng về khả năng cung cấp dịch vụ và cả tốc độ đường truyền dẫn, nhất là khi người dùng không còn thỏa mãn với tốc độ hiện nay của công nghệ ADSL, họ đòi hỏi tốc độ của dịch vụ cao hơn nữa. Khi đó công nghệ VDSL sẽ phù hợp cho việc cung cấp các dịch vụ băng rộng tốc độ cao tới khách hàng. VDSL là dịch vụ cho phép khách hàng có thể vừa truy nhập Internet, vừa gọi điện thoại và fax. Đây là công nghệ có tốc truyền dẫn lớn nhất trong họ công nghệ xDSL. Chương I: Tổng quan viễn thông và mạng truy nhập : 1.1: giới thiệu chung. 1.2: các công nghệ truy cập băng rộng. 1.2.1:công nghệ xDSL. 1.2.2 :Ưu nhược điểm của XDSL. Chương II: Công nghệ VDSL : 2.1: Giới thiệu Công nghệ VDSL. 2.2: Tốc độ khoảng cách các loại VDSL. 2.3: Hỗ trợ sử dụng VDSL 2.4: Tạp âm . 2.5: Mô hình tham chiếu của VDSL. 2.6: Mô hình chi phí. Chương III: Tìm hiểu cáp quang : 3.1: Giới thiệu chung 3.2 :Cấu tạo bên trong 3.3 :Mô Tả Chi Tiết 3.4 :Các Thiết Bị Chủ Yếu Cáp Quang trong VDSL. Chương IV: Ứng dụng VDSL : 4.1 :Trong mạng cục bộ 4.2 :Mạng Internet Chương I: Tổng quan viễn thông và mạng truy nhập 1.1: Giới thiệu chung. Mạng truy nhập ngày nay là một thực thể phức tạp, nó là mạng phối hợp của nhiều môi trường truyền dẫn và công nghệ truy nhập khác nhau để phục vụ cho nhiều loại khách hàng với nhu cầu khác nhau trong một khu vực rộng lớn và không đồng nhất.Môi trường truyền dẫn chính trong mạng truy nhập hiện nay là cáp đồng (Chiếm khoảng 94% toàn bộ môi trường mạng), việc tận dụng cơ sở hạ tầng rất lớn này là rất cần thiết và có lợi mà công nghệ truy nhập đường dây thuê bao số xDSL chính là giải pháp cho vấn đề này. Mạng truy nhập quang là mục tiêu hướng tới của mạng truy nhập trong tương lai để cung cấp cho khách hàng các dịch vụ đa dạng với tốc độ và chất lượng cao. Ngoài ra, phương thức truy nhập vô tuyến cũng phát triển rất mạnh với hàng trăm triệu thuê bao trên khắp thế giới ở các mạng GSM, CDMA, mạng truy xuất qua vệ tinh…Để tận dụng ưu điểm của phương thức này cùng với cơ sở hạ tầng sẵn có phương thức truy nhập cố định vô tuyến ra đời và đang được phát triển ở cả các vùng đô thị lớn đến các khu vực có địa hình hiểm trở. Ngày nay khi mà cơ cấu dịch vụ thay đổi, yêu cầu của khách hàng không chỉ đơn thuần là các dịch vụ thoại/fax truyền thống mà cả các dịch vụ số tích hợp với yêu cầu băng thông lớn, chất lượng cao đã thúc đẩy các công nghệ và thiết bị truy nhập liên tiếp ra đời với tốc độ chóng mặt. Thậm chí nhiều dòng sản phẩm chưa kịp thương mại hoá đã trở nên lỗi thời. 1.2: các công nghệ truy cập băng rộng. a) Modem cáp Là thiết bị cho phép truy xuất thông tin tốc độ cao đến các server từ xa như Internet server hay VoD server qua mạng truyền hình cáp (Cáp đồng trục) với tốc độ thay đổi phụ thuộc vào hệ thống modem cáp, kiến trúc mạng cáp đồng trục và lưu lượng trên modem. Tốc độ theo chiều xuống có thể lên đến 27Mbps, tuy nhiên đây là dung lượng tổng cộng của mọi người chia ra do cấu trúc mạng dạng nhánh, thường thì dung lượng của một thuê bao chỉ từ 1-3Mbps. ở chiều lên có thể đạt được 10Mbps nhưng thường là 1-2,5 Mbps b) Công nghệ truy nhập sử dụng cáp sợi quang Cáp quang có nhiều ưu điểm mạnh hơn so với cáp đồng như sợi cáp quang cho phép truyền tín hiệu có cự ly xa hơn, khả năng chống nhiễu và xuyên âm tốt, băng tần truyền dẫn rất lớn đảm bảo cho việc cung cấp các dịch vụ băng rộng tới khách hàng… Mạng cáp quang chính là đích cuối cùng của các nhà quản lý mạng Viễn thông để mở rộng các dịch vụ băng hẹp sang các dịch vụ băng rộng. c) Công nghệ truy nhập vô tuyến Công nghệ truy nhập vô tuyến có nhiều loại khác nhau. Công nghệ dịch vụ phân phối đa điểm đa kênh MMDS là hỗn hợp của các dịch vụ video và truyền số liệu tốc độ cao (chiều xuống lên tới 54Mbps). Hệ thống này cho phép các nhà cung cấp dịch vụ ở xa không có cơ sở hạ tầng có thể cung cấp các truy nhập hiệu quả tới khách hàng. d) Công nghệ xDSL: trong báo cáo này chúng ta sẽ chỉ tìm hiểu về công nghệ xDSL 1.2.1: Công nghệ xDSL : xDSL là một họ công nghệ đường dây thuê bao số gồm nhiều công nghệ có tốc độ, khoảng cách truyền dẫn khác nhau nên được ứng dụng vào các dịch vụ khác nhau. Bảng dưới đây sẽ liệt kê các loại công nghệ và tính chất của từng loại. Theo hướng ứng dụng của các công nghệ thì có thể phân thành 3 nhóm chính như sau : Công nghệ HDSL truyền dẫn hai chiều đối xứng gồm HDSL/HDSL2 đã được chuẩn hoá và những phiên bản khác như: SDSL, MDSL, IDSL. Công nghệ ADSL truyền dẫn hai chiều không đối xứng gồm ADSL/ADSL. Lite (G.Lite) đã được chuẩn hoá và các công nghệ khác như CDSL, Etherloop, Công nghệ VDSL cung cấp cả dịch vụ truyền dẫn đối xứng và không đối xứng. Cụ thể : Asymmetric DSL (ADSL): Được gọi là bất đối xứng vì tốc độ Download nhanh hơn nhiều so với tốc độ Upload do người sử dụng Internet Dowload nhiều hơn so với họ gửi và Upload dữ liệu. High bit-rate DSL (HDSL): cung cấp tốc độ truyền phát tương đương tốc độ đường T1 (khoảng 1.5M Mbps). HDSL nhận và gửi dữ liệu cùng một tốc độ nhưng nó yêu cầu hai đường line riêng biệt. ISDN DSL (IDSL): Chậm hơn nhiều so với các công nghệ khác, hoạt động ở tốc độ cố định 144 Kbps ở cả hai hướng. Thuận lợi của khách hàng ISDL là có thể sử dụng được thiết bị sẵn có của họ. Multirate Symmetric DSL (MSDSL): Có khả năng cung cấp nhiều tốc độ truyền. Tốc độ truyền dẫn được thiết lập bởi nhà cung cấp dịch vụ và thông thường dựa trên mức giá dịch vụ. Rate Adaptive DSL (RADSL): cho phép Modem điều chỉnh tốc độ của kết nối để phù hợp độ dài và chất lượng của đường truyền. Symmetric DSL (SDSL): Giống như HDSL, phiên bản này nhận và gửi dữ liệu cùng một tốc độ. SDSL đòi hỏi một đường line riêng biệt từ điện thoại của bạn. Nó chỉ sử dụng một đường line thay vì hai đường như khi sử dụng HDSL. Very high bit-rate DSL (VDSL): Kết nối nhanh tuyệt đối, VDSL không đồng bộ và chỉ làm việc với khoảng cách ngắn. Voice-over DSL (VoDSL): Là một dạng của điện thoại IP, VoDSL cho phép nhiều đường điện thoại kết hợp trong một đường và cũng bao gồm cả khả năng truyền dẫn. Bảng 1.1: Các công nghệ xDSL Tên Tốc độ Khoảng cách truyền dẫn Số đôi dây đồng sử dụng IDSL 144 Kb/s đối xứng 5km 1 đôi HDSL 1,544Mb/s đối xứng 2,048Mb/s đối xứng 3,6 km – 4,5 km 2 đôi 3 đôi HDSL2 1,544Mb/s đối xứng 2,048 Mb/s đối xứng 3,6 km – 4,5 km 1 đôi SDSL 768kb/s đối xứng, 1,544Mb/s hoặc 2,048 Mb/s một chiều 7 km 3 km 1 đôi ADSL 1,5- 8 Mb/s luồng xuống 1,544 Mb/s luồng lên 5km (tốc độ càng cao thì khoảng cách càng ngắn) 1 đôi VDSL 26 Mb/s đối xứng 13–52 Mb/s luồng xuống 1,5-2,3 Mb/s luồng lên 300 m – 1,5 km (Tuỳ tốc độ) 1 đôi 1.2.2 :Ưu nhược điểm của xDSL So với cáp quang: Ưu điểm: Chi phí cho mạng cáp thấp. Tận dụng được mạng cáp đồng hiện tại. Cho phép khách hàng lựa chọn dịch vụ bằng phần mềm. Có thể triển khai dần dần (cho từng thuê bao, từng dịch vụ, từng ứng dụng) do thiết bị mạng ở phía thuê bao thường chỉ là modem DSL đơn, phục vụ một thuê bao. Nhược điểm: Tốc độ thấp hơn cáp quang. Cáp quang thích hợp hơn cho việc kéo dài khoảng cách truy nhập tới nhà thuê bao, dùng cho các khu vực được xem là kinh tế như các khu thương mại tập trung nhiều khách hàng (DLC). Không ổn định do chịu ảnh hưởng của các nguồn nhiễu bên ngoài, xuyên âm, tiếng vọng thường có trong truyền dẫn cáp đồng. Khoảng cách đường truyền hạn chế, phụ thuộc nhiều yếu tố khách quan và ảnh hưởng tới tốc độ, chất lượng tín hiệu. So với truyền dẫn và truy nhập vô tuyến: Mạng vô tuyến triển khai tương đối nhanh và tiết kiệm được chi phí cho mạng ngoại vi, nhưng lại đòi hỏi băng tần vô tuyến, hiện nay đang phải quản lý rất chặt, giá cao và được sử dụng gần hết. CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ VDSL 2.1: Giới thiệu công nghệ VDSL Là một dịch vụ trong họ xDSL VDSL (Very high data rate DSL) cung cấp các đường thuê bao số với tốc độ rất cao. Cũng như các dịch vụ khác trong họ xDSL như ADSL, HDSL, SDSL… kĩ thuật VDSL được sử dụng để cung cấp các dịch vụ băng rộng như các kênh tivi, truy nhập dữ liệu với tốc độ rất cao hội nghị qua video, video động, truyền tổ hợp dữ liệu và tín hiệu video trên cùng một đường dây… cho các thuê bao dân cư và kinh doanh trong lúc chưa lắp đặt được mạng cáp quang đến tận nhà thuê bao. Hình 2.1 : Mô hình tổng thể mẫu Kĩ thuật VDSL sử dụng phương thức truyền dẫn giống như ADSL nhưng kĩ thuật VDSL có khả năng cung cấp số liệu với tốc độ rất cao gần gấp 10 lần tốc độ truyền dẫn của ADSL .Tốc độ truyền dẫn của VDSL ở luồng xuống đạt tới 52 Mb/s trong chiều dài khoảng 300m, và luồng xuống đạt ở tốc độ thấp 1,5 Mb/s với chiều dài cáp 3,6km. Tốc độ luồng lên trong chế độ không đối xứng (là phương thức mà tốc độ truyền dẫn từ phía tổng đài tới thuê bao bằng tốc độ truyền dẫn từ thuê bao tới tổng đài) là 1,6- 2,3 Mb/s. Tốc độ luồng trong chế độ đối xứng là 26 Mbps. Phương thức truyền dẫn không đối xứng rất phù hợp để cung cấp dịch vụ tốc độ cao từ phía tổng đài tới thuê bao nên rất hay được sử dụng trong kĩ thuật VDSL. Trong VDSL cả hai kênh số liệu đều hoạt động ở tần số cao hơn tần số sử dụng cho thoại và ISDL nên cho phép cung cấp các dịch vụ VDSL bên cạnh các dịch vụ đang tồn tại. Khi cần tăng tốc độ luồng xuống hoặc chế độ đối xứng thì hệ thống VDSL sử dụng kĩ thuật triệt tiếng vọng. Công nghệ VDSL được ứng dụng trong truy cập dịch vụ băng rộng như dịch vụ Internet tốc độ cao, các chương trình Video theo yêu cầu. Ngoài việc có khả năng cung cấp tốc độ cao hơn nhiều so với tốc độ truyền dẫn của kĩ thuật ADSL kĩ thuật VDSL còn yêu cầu khoảng động nhỏ hơn kĩ thuật ADSL nên kĩ thuật truyền dẫn của VDSL không phức tạp bằng kĩ thuật truyền dẫn ADSL. Mặc dù có nhiều ưu điểm như vậy nhưng kĩ thuật này vẫn chưa được sử dụng rộng rãi đó là vì chưa lựa chọn được cơ chế điều chế, băng tần, phương pháp ghép kênh thích hợp. Hơn nữa, một số chipset của modem sử dụng kĩ thuật VDSL vẫn còn đắt nên kĩ thuật này chưa được sử dụng nhiều trong thực tế. Tuy nhiên đây là một kĩ thuật hứa hẹn trong một vài năm tiếp theo. 2.2: Tốc độ khoảng cách các loại VDSL Tốc độ thu (Mbit/s) Tốc độ phát (Mbit/s) Khoảng cách (met) 52 6,4 1000- 300 26 3,2 2500- 800 26 26 1000- 300 13 13 1800- 600 13 26 3750- 1200 Bảng 2.2: tốc độ khoảng cách các loại VDSL 2.3: Kỹ thuật hỗ trợ sử dụng VDSL VDSL Alliance là hiệp hội giữa Alcatel, Texas Instruments và các tổ chức khác hỗ trợ VDSL sử dụng hệ thống sóng mang được gọi Discrete MultiTone (DMT). DMT phân chia tín hiệu thành 247 kênh riêng biệt với dải tần 4 KHz. Điều này tương đương với 247 Modem có thể kết nối tới máy của người dùng cùng một lúc. Mỗi kênh đều được giám sát chặt chẽ và nếu chất lượng quá kém tín hiệu sẽ dịch chuyển sang một kênh khác. Hệ thống này có tín hiệu không đổi và nó sẽ tìm kiếm kênh tốt nhất cho việc truyền dẫn. Thêm vào đó một số kênh (những kênh này bắt đầu khoảng 8 KHz) được sử dụng như kênh song hướng, cho phép thông tin phát trên cả hai hướng lên và xuống. Việc giám sát và sắp xếp thông tin trên cả hai hướng giữ chất lượng trong 247 kênh làm cho DMT phức tạp hơn các kỹ thật sóng mang khác nhưng cũng làm cho nó trở nên mềm dẻo hơn và chất lượng cao hơn.  Một nhóm VDSL khác được gọi là VDSL Coalition dẫn đầu bởi Lucent và Broadcom. Coalition đưa ra một hệ thống sóng mang sử dụng hai kỹ thuật điều biên lượng tử là QAM (Quadrature Amplitude Modulation) và CAP (Carrierless Amplitude Phase).  CAP hoạt động bằng cách chia tín hiệu trên đường điện thoại thành ba dải băng tần riêng. Thoại được mang trên dải băng tần từ 0 đến 4 KHz trong mạch điện thoại chuẩn. Kênh Upstream (từ người sử dụng đến Server) được mang trong dải băng tần 25 đến 160 KHz. Kênh Downstream (từ Server đến người sử dụng) bắt đầu từ 240 KHz đến tần số lớn nhất 1,5 MHz phụ thuộc vào chiều dài truyền dẫn, độ nhiễu và số lượng người sử dụng trong chuyển mạch. Hệ thống này chia sẻ thành ba kênh giảm thiểu tối đa độ nhiễu giữa các kênh trên một đường và giữa các tín hiệu trên các đường khác nhau. QAM là kỹ thuật điều chế nâng hiệu quả thông tin được truyền lên 3-4 lần và phụ thuộc phiên bản được sử dụng. Nó thực hiện bằng cách điều chế và dịch pha (Thay đổi góc của sóng mang). Một tín hiệu không điều chế chỉ cung cấp hai trạng thái là 0 và 1, điều này có nghĩa rằng nó có thể gửi 1 Bit thông tin trên một chu kỳ. Gửi sóng thứ hai quay pha 90 độ so với ban đầu và sau đó điều chế mỗi sóng để có hai điểm trên một sóng, nó nhận được 8 trạng thái cho phép gửi 3 Bit trên một chu kỳ. Điều này cho phép gửi đi 3 Bit trên một vòng thay thế cho chỉ 1 Bit. Nên nhớ rằng khi gửi thông tin nhị phân, hai trạng thái tương ứng với 1 Bit đơn (2^1=2), bốn trạng thái tương ứng 2 Bit (2^2=4) và tám trạng thái tương ứng 3 Bit (2^3=8). Thêm bốn sóng dịch pha 15 độ ta sẽ nhận được 16 trạng thái và có thể gửi 4 Bit trên một vòng (2^4=16). Tuy nhiên việc thêm Bit làm tăng sự dịch pha về mặt hình học và việc để có 4 Bit trên một vòng sẽ trở nên rất khó khăn. 2.4: Tạp âm : Cũng như những công nghệ khác trong họ xDSL, VDSL truyền trên đôi dây điện thoại nên chịu tác động của môi trường tạp âm của bản thân mạch vòng dây đồng.Tạp âm làm giảm tỷ số S/N gây khó khăn cho việc xác định chính xác tín hiệu ở đầu thu. Mạch vòng dây đồng có một số nguồn tạp âm sau: a)Tạp âm trắng: . Tạp âm nhiệt gây ra do chuyển động của các electron trong đường dây. Tạp âm này ảnh hưởng độc lập lên từng ký hiệu được truyền hay nói cách khác chúng được cộng với tín hiệu bản tin. b)Xuyên âm: hiện tượng can nhiễu do tín hiệu trong một mạch điện truyền dẫn khác gây ra trong mạch điện đang sử dụng . Phạm vi triển khai ngắn của VDSL đặt ra khả năng một vài nhiễu mới. Nhiễu tần số vô tuyến: Máy thu VDSL phải đối phó với vấn đề nhiễu tần số vô tuyến (RFI). Vấn đề RFI bao gồm lối vào (ingress) và lối ra (egress). Nguyên nhân của RFI egress (nhiễu tần số vô tuyến lối vào) là trong băng tần của sóng vô tuyến từ những Anten gần với một đôi cáp xoắn đôi mang tín hiệu VDSL. Nhân tố tác động tới lượng ingress bao gồm công suất đầu ra của các Anten, khoảng cách giữa các Anten và cáp xoắn đôi, quan hệ giữa hướng và đặc tính bảo vệ của bộ nhóm kết nối, và cân xứng của bản thân đôi dây xoắn. Thường, RFI ingress kích thích mỗi dây trong đôi dây xoắn, vì vậy tạo ra một tín hiệu ingress theo chiều dọc đôi dây. Vì sự cân xứng của đôi dây là không lý tưởng (thường 30 dB đến 35 dB cho các băng tần cao), một số ingress rò ra trong các tín hiệu khác. c)Sóng vô tuyến băng rộng điều biên: Sóng vô tuyến băng rộng thường sử dụng cho truyền sóng vô tuyến quảng bá qua khoảng cách dài. Tín hiệu được truyền thường bao gồm diễn văn và nhạc. Nhiều trạm vô tuyến AM có thể cùng một lúc hoạt động trong thành phố và ảnh hưởng lên đường dây điện thoại. AM băng rộng cho phép truyền với độ rộng tần số trong khoảng 0,1-2,0 MHz. Tín hiệu vô tuyến AM có thể là cao hơn 20dB hoặc hơn nữa so với tín hiệu HAM, nhưng chúng ta cần nhớ rằng cáp cân bằng thường là tốt hơn ở tần số thấp (giảm từ 10 đến 15dB). Đồng thời, khoảng cách từ cột anten AM cho tới đường dây thoại thường là 1 km chí ít cũng lớn hơn 10mét, và năng lượng trải rộng gấp 4 lần dải thông (giảm 6 dB). Do vậy, tín hiệu vô tuyến AM có nhiễu PSD khoảng từ -80dBm/Hz đến -120 dBm/Hz Máy phát có thể sử dụng công suất rất cao lên đến 50 KW và có thể phát tới công suất lớn nhất vào buổi tối. Trong đặc điểm VDSL AM băng rộng được làm mô hình với một máy phát AM với một bộ điều chế chỉ số 80%. Điều này có nghĩa rằng sóng mang không được khử nhiễu hoàn toàn. Tín hiệu thông tin được mô hình với giới hạn băng tần nhiễu Gauusian chừng 5 KHz. Vì vậy, tín hiệu sóng vô tuyến được phát sử dụng một độ rộng băng chừng 10 KHz. Loại máy phát RF mạnh mẽ loại này có thể gây ra RFI rất lớn tại miền đóng, nhưng tại một khoảng cách lớn thích hợp RFI sẽ đủ nhỏ để được điều khiển bởi các phương pháp thích hợp. d)Sự thâm nhập của nhiễu radio amateur: Truyền dẫn vô tuyến amateur trong các băng được chỉ ra trong bảng Bảng2.4: Các băng tần radio amateur Các băng khai thác HAM (MHz) Tần số thấp nhất Tần số cao nhất 1,81 3,5 7,0 10,1 14,0 18,068 21 24,89 28,0 2,0 4,0 7,1 10,15 14,35 18,168 21,45 24,99 29,7 Các băng này chồng lên băng truyền dẫn của VDSL nhưng tránh các băng truyền dẫn của các DSLs khác. Do đó, giao thoa vô tuyến HAM là vấn đề lớn đối với VDSL. Nhà khai thác HAM có thể sử dụng công suất 1,5 KW, nhưng sử dụng công suất lớn như vậy rất hiếm khi sử dụng ở các vùng dân cư đông hay các vùng có nhiều đôi dây điện thoại. Bộ phát 400W ở khoảng cách 20 mét (30 ft) có thể gây ra điện áp cảm ứng chung theo chiều dọc khoảng 11 vôn trên đường dây điện thoại. Với độ cân bằng là 33 dB, điện áp kim loại tương ứng là 300 mV, là 0dBm công suất trên đường dây Z0 = 100W. Các nhà khai thác HAM sử dụng băng tần số 2,5kHz liên tục với âm thanh (thoại) hoặc tín hiệu số (mã Morse, FSK), dẫn tới nhiễu PSD xấp xỉ -34 dBm/Hz. Trên thực tế, các nhà khai thác HAM truyền ở các mức thấp hơn hoặc có thể cách xa hơn 10m khi truyền các mức cao hơn. Tuy nhiên điều này dẫn đến nhiễu PSDs trong khoảng từ -35 dBm/Hz đến -60 dBm/Hz. Hơn nữa, các mức điện áp cao như vậy có thể làm bão hoà các thiết bị điện từ analog đầu vào. e)Nhiễu xung: Nhiễu xung là xuyên âm không ổn định từ các trường điện từ tạm thời gần đường dây điện thoại. Ví dụ về bộ phát xung là rất đa dạng như mở của tủ lạnh (mô tơ chạy/tắt), điện áp điều khiển thang máy (các đường dây điện thoại trong các toà nhà thường chạy theo đường giếng thang máy), và rung chuông của các máy điện thoại trong cùng bó cáp. Mỗi hiệu ứng này là tạm thời và gây ra nhiễu xâm nhập vào các đường dây điện thoại qua cùng một cơ chế cơ bản như nhiễu RF, nhưng thường ở tần số thấp hơn nhiều. Điện áp cảm ứng kim loại thường là vài mV, nhưng cũng có thể cao tới 100 mV. Các điện áp như vậy dường như là nhỏ, nhưng sự suy giảm lớn ở tần số cao trên đôi dây xoắn có nghĩa là ở thiết bị thu xung có thể là rất lớn so với mức tín hiệu DSL nhận được. Các điện áp ở chế độ này phổ biến gây bởi xung có thể gấp 10 lần về biên độ. Các xung thông thường kéo dài từ hàng chục đến hàng trăm lần micro giây nhưng cũng có thể kéo dài tới 3 ms. 2.5 : Mô hình tham chiếu của VDSL Phần lớn các DSL chủ yếu được dự định sử dụng từ một CO tới khách hàng và thứ yếu dùng từ những bộ ghép phân phối sợi quang. Trái ngược với VDSL. VDSL sẽ chủ yếu được dùng cho những vòng lặp từ một đơn vị mạng quang (ONU ), cái mà có đặc điểm là đặt tại nơi cách xa khách hàng không lớn hơn 1km. Một số các vòng lặp VDSL nối trực tiếp tới CO. Sợi quang kết nối trực tiếp ONU tới CO. VDSL truyền dẫn qua một cáp xoắn đôi thường dùng cho vài ngàn feet từ ONU tới khách hàng. Nhu cầu VDSL đựơc phát triển bởi nhóm tiêu chuẩn T1E1.4 mô tả các tốc độ và khoảng cách từ ONU tới phía khách hàng. Cáp từ mạng tới ONU có thể được kết nối trực tiếp tới ONU, hình tròn ( phương pháp nối vài ba thiết bị với nhau dọc theo buýt, quản lí các tín hiệu đối với từng thiết bị ), hay qua bộ tách quang thụ động. Mạng nối tiếp VDSL Kết nối trực tiếp Mạng ONU Mạng quang thụ động Hình 2.5: Cấu trúc mạng VDSL Công nghệ VDSL hướng tới việc cung cấp truyền dẫn tốc độ cao trên đường dây thuê bao điện thoại có độ dài không quá 1,5km. Mạng điện thoại thường có 2 dạng kiến trúc vòng thuê bao. Những nơi dân cư dày đặc hay thành phố có nhiều khách hàng ở gần tổng đài nội hạt nên VDSL có thể được cung cấp trực tiếp từ tổng đài nội hạt. cấu hình này gọi là cấu hình fiber-to-the-exchange ( FTTEx ) CO/LEX Đường dây xoắn đôi Khách hàng Hình 2.6:Kiến trúc FTTEx Khi thực hiện cáp quang mở rộng vào sâu mạng hơn thì công nghệ VDSL dùng bộ ONU trong cấu hình fiber- to- the- cabinet (FTTC): CO/LEX ONU Đường dây xoắn đôi Khách hàng Fiber Hình 2.7: Kiến trúc FTTC Kênh truyền dẫn là môi trường vật lí dùng để chuyển tín hiệu mang thông tin từ điểm này đến điểm khác. Trong mạng điện thoại nội hạt kênh truyền dẫn là các đôi dây xoắn được chế tạo bằng cách xoắn đôi 2 đôi dây đồng cách điện với nhau. Sau đó nhiều dây lại được xoắn chặt với nhau tạo thành sợi cáp. Từ tổng đài nội hạt hay ONU các đôi cáp sẽ toả ra và từng đôi dây xoắn sẽ rẽ ra để cung cấp dịch vụ cho thuê bao. Trong cấu trúc FTTCab sẽ có hai kiến trúc được sử dụng là cấu trúc Hub thụ động và kiến trúc Hub tích cực. Hub thụ động POTS Khách hàng POTS VDSL LPF LPF VDSL Set- top Box or PC VDSL Set- top Box or PC VDSL Set- top Box or PC Hình2.8: Cấu hình VDSL có Hub thụ động Cấu trúc Hub thụ động cho phép kết nối trực tiếp nhiều máy thu phát VDSL ở phía khách hàng ở cuối của đường dây. Hình 2.8 nêu rõ đặc thù của cấu trúc NT thụ động yêu cầu khoảng cách từ phía ONU không lớn hơn 100m tới đơn vị khách hàng dùng VDSL, vì vậy phải tạo cho nó thích hợp hơn cho các ống quang tới các cột quang và các ứng dụng trong các toà nhà. Cấu trúc này được sử dụng cho tiêu chuẩn kĩ thuật dạng DAVIC VDSL, trong tiêu chuẩn này sử dụng điều chế biên độ pha không sóng mang cho tốc độ 13; 25, 92 và 51 Mbit/s thu và 1,6 Mbit/s cho phát qua đôi dây xoắn. Cấu trúc Hub tích cực cho phép có những sản phẩm lớn hơn (cả về băng tần và phạm vi) bằng việc dùng một cấu hình điểm tới điểm cho vòng lặp truyền dẫn. Hub tích cực bao gồm một bộ thu phát đơn VDSL, và các đường nối tách biệt tới mỗi cổng (được chỉ ra) hoặc là một đường bus trong nhà thuê bao (không chỉ ra). POTS VDSL LPF LPF Set- top Box or PC Set- top Box or PC VDSL Set- top Box or PC Hub tích cực POTS Khách hàng Hình 2.9: Cấu hình VDSL có Hub tích cực 2.6 :Mô hình chi phí Mạng cần được nâng cao sự đầu tư có thể được phân sang đầu tư các thiết bị cáp (sợi, các loại cáp mới ...), đầu tư các dịch vụ cơ bản (các thiết bị đầu cuối đường dây quang và đơn vị mạng quang) và đầu tư cụ thể cho các dịch vụ (đôi modem DSL). Thứ nhất hai hình thức đầu tư mạo hiểm cao ban đầu phải làm trước khi bất cứ thuê bao nào được kết nối. Đầu tư dịch vụ cụ thể tuỳ thuộc vào số các thuê bao được kết nối và cho nên được kết hợp với mạo hiểm tài chính thấp hơn. Thiết bị cáp Chi phí cáp tạo bởi chi phí của các sợi mới cái đã được lắp đặt trong mạng truy nhập. Sự đầu tư cần thiết tuỳ vào kiểu khu vực cụ thể. Nơi các ống mới được lắp đặt- dù các sợi hiện tại có được sử dụng hay không. Cũng như sự lựa chọn cấu trúc sợi cũng như kế hoạch bảo vệ cần thiết có ảnh hưởng lớn trên các đầu tư cần thiết. Mặc dù thiết bị cáp tạo một phần ý nghĩa của tổng chi phí nó không chứa đựng sự rủi ro lớn. Cáp được lắp đặt có khả năng được sử dụng như thế nào, cho rằng mục dích lâu dài tới mạng FTTH. Để giảm chi phí trong tương lai nó có thể suy xét kích thước cáp được lắp đặt tuỳ thuộc nhu cầu được đánh giá tương lai. Cộng thêm các chi phí gây ra bởi một cáp lớn hơn có thể là hợp lí bởi việc tiết kiệm chi phí cài đặt mới trong tương lai. Mặt khác người ta cho rằng một sự thu nhập chắc chắn sẽ tạo ra bởi đầu tư thu được trong mạng cáp, bởi vậy quá nhiều sự không cần thiết dung lượng thừa cho mục đích tương lai không được chấp nhận. Một số loại còn lại được tìm thấy là quá đủ cáp để được lắp đặt. Việc lắp đặt các cáp mới là công việc mỗi ngày để người điều hành hiện nay. Điều này có nghĩa là người điều hành không có nhiều sự không rõ ràng trong đánh giá chi phí cáp hay trong nhân tố chi phí khác sau tổng chi phí cáp. Chi phí thiết bị sợi mới có thể được tách ra trong các phần riêng biệt nhau: Phí tổn nghiên cứu, tuỳ thuộc vào kiểu vùng và chi phí của sợi. Chi phí cáp, bao gồm cáp mới và công việc lắp đặt nó. Chi phí cáp và phí tổn nghiên cứu là tương xứng với chiều dài nhu cầu cáp mới. Một sự đánh giá của tất cả chiều dài cáp có thể được tính với sự giúp đở của hình học. Việc chọn phương pháp bảo vệ cũng có một tác động đáng kể trên các thiết bị cáp. Các modem VDSL Chi phí của modem VDSL không giống chi phí khác thể hiện ở đây trong một phương pháp rất quan trọng. Như các chi phí khác cần để tạo tại thời điểm của toà nhà mạng VDSL với chỉ có dự báo khả năng có thể số lượng của thuê bao VDSL, chi phí modem VDSL mô tả sau khi kết nối VDSL đã được yêu cầu bởi khách hàng. Điều này có nghĩa là mạo hiểm thấp hơn đáng kể nếu so sánh với các thành phần chi phí khác. Chi phí của modem VDSL và việc lắp đặt chúng được thể hiện trong phương trình CHƯƠNG III: TÌM HIỂU CÁP QUANG 3.1 Giới thiệu chung Hình 3.1: Cấu tạo sợi cáp quang  Sợi quang là những dây nhỏ và dẻo truyền các ánh sáng nhìn thấy được và các tia hồng ngoại. Chúng có 3 lớp: lõi (core), áo (cladding) và vỏ bọc (coating). Để ánh sáng có thể phản xạ một cách hoàn toàn trong lõi thì chiết suất của lõi lớn hơn chiết suất của áo một chút. Vỏ bọc ở phía ngoài áo bảo vệ sợi quang khỏi bị ẩm và ăn mòn, đồng thời chống xuyên âm với các sợi đi bên cạnh. Lõi và áo được làm bằng thuỷ tinh hay chất dẻo (Silica), chất dẻo, kim loại, fluor, sợi quang kết tinh). Thành phần lõi và vỏ có chiếc suất khác nhau. Chiết suất của những lớp này như thế này sẽ quyết định tính chất của sợi quang. Chúng được phân loại thành các loại sợi quang đơn mode (Single Mode – SM) và đa mode (Multimode -MM) tương ứng với số lượng mode của ánh sáng truyền qua sợi quang. Mode sóng là một trạng thái truyền ổn định của sóng ánh sáng (cũng có thể hiểu một mode là một tia). - Để ánh sáng có thể phản xạ một cách hoàn toàn trong lõi thì chiết suất của lõi lớn hơn chiết suất của áo một chút. - Vỏ bọc ở phía ngoài áo bảo vệ sợi quang khỏi bị ẩm và ăn mòn, đồng thời chống xuyên âm với các sợi đi bên cạnh.  Lõi và áo được làm bằng thuỷ tinh hay, chất dẻo (Silica), kim loại, fluor, sợi quang kết tinh). Chúng được phân loại thành các loại sợi quang đơn mode Single Mode (SM) và đa mode Multimode (MM) tương ứng với số lượng mode của ánh sáng truyền qua sợi quang. Mode sóng là một trạng thái truyền ổn định của sóng ánh sáng (cũng có thể hiểu một mode là một tia).  Hình 2.2 : Cấu tạo bên trong 3.2 : Cấu tạo bên trong Theo Mode thì có: SM và MM (MM có 2 loại: 62.5 và 50). Theo môi trường lắp đặt thì có Outdoor và Indoor. Outdoor lại chia ra thành các loại: F8 và Underground Single Mode(SM) và Multi Mode(MM) -Sợi SM chỉ truyền được một mode sóng do đường kính lõi rất nhỏ (khoảng 10 micromet). Do chỉ truyền một mode sóng nên SM không bị ảnh hưởng bởi hiện tượng tán sắc và thực tế SM thường ít được sử dụng hơn so với MM. - Sợi MM có đường kính lõi lớn hơn SM (khoảng 6-8 lần), có thể truyền được nhiều mode sóng trong lõi.  Ngoài ra chúng còn được phân loại thành sợi quang có chỉ số bước và chỉ số lớp tuỳ theo hình dạng và chiết suất của các phần của lõi sợi quang. Khoảng cách giữa 2 thiết bị đấu nối bằng cáp quang không quy định cụ thể là bao nhiêu KM. Khoảng cách giữa 2 thiết bị căn cứ vào tính toán suy hao toàn tuyến, công suất phát, độ nhạy thu và công suất dự phòng của thiết bị. Thông thường mỗi thiết bị đều có khuyến cáo chạy ở cự ly nhất định, tuy nhiên đó chỉ là tính tương đối thôi. Chuẩn bước sóng cho thiết bị chạy SM và MM có khác nhau: MM có các bước sóng chuẩn là: 780, 850 và 1300. Hiện nay các thiết bị ít dùng bước sóng 780. SM có các bước sóng: 1310, 1550, 1627. Hiện nay các thiết bị SM dùng công nghệ DWM thì còn có thể sử dụng nhiều bước sóng khác nữa. Đa phần cáp quang single mode chỉ dùng cho đường trục, ngoài việc giá thành, công nghệ của cáp single mode rất khắc khe, và rất khó trong việc thi công cũng như sử dụng. Lý do: lớp lõi của cáp single mode rất nhỏ (khoảng 27 Micromet), còn của multi mode thi lớn hơn rất nhiều (khoảng 130 Micromet). Ngoài ra, do kết cấu lõi single mode cho ánh sáng đi theo đường thẳng, mà giá thành chế tạo, cũng như độ chính xác trong thi công, thiết bị công nghệ cao... làm cho cáp Single Mode khó thực hiện trong các công trình dân sự. Còn việc phân biệt: chủ yếu là do đường đi của ánh sáng truyền trong lõi (mà nguyên nhân là do kết cấu của lõi) Hình 3.3: SM và MM Sợi đơn mode truyền xa và tốt hơn sợi đa mode.Trong Single mode, ánh sáng đi theo gần như một đường thẳng trùng với trục cáp, còn trong Multi Mode, ánh sáng đi theo một chùm tia sáng có dạng đồ hình sin đồng trục (vì thế mà ta có thể ghép thêm nhiều ánh sáng có các bước sóng khác nhau). Sợi quang đa mode sẽ gặp hiện tượng tán sắc trong sợi quang giữa các mode truyền dẫn. Đây là yếu điểm chính của đa mode so với đơn mode. Do đó mà tín hiệu trong sợi quang đa mode dễ bị tán xạ hơn, tốc độ truyền kém hơn và khoảng cách truyền gần hơn.Về thông số vật lý: Đường kính lõi sợi ( phần truyền tin): Core. SM:9/125;MM:50/125 và 62.5/125. Đường kính vỏ phản xạ: Cladding thì cả SM và MM đều như nhau là 125um.Về Coating thì tùy thuộc vào dặc tính cần bảo vệ mà người ta làm lớp này, tuy nhiên thông thường đối với cáp Outdoor thì nó là 250, với cáp Indoor thì nó là 900, điều này không phụ thuộc vào nó la cáp SM hay MM. Về sử dụng thì tùy thuộc vào công suất phát, độ nhạy thu, khoảng cách truyền dẫn, tốc đọ yêu cầu và giá thành mà người ta quyết định dùng SM hoặc MM. 3.3 :Mô Tả Chi Tiết -     Các sợi cáp quang được đấu trên các cột điện hoặc được chon ngầm dưới đất của công ty thông qua các sợi cáp thép hoặc các ống dẫn bảo vệ để đảm bảo độ thẳng và an toàn cho sợi cáp. -     Cáp được nối vào Tủ Quang -     Tủ Quang được nối với Cáp Nhảy và Cáp Nhảy sẽ kết nối vối các thiết bị quang khác như Converter( bộ chuyễn Quang ra RJ45) hoặc Module Quang ( gắn vào Switch hổ trợ module quang). -     Switch sẽ tiếp nhận tín hiệu từ tủ quang kết nối với hệ thống thông qua các module quang hoặc converter. Hình 2.4: Mô Hình Chi Tiết 3.4 :Các Thiết Bị Chủ Yếu Cáp Quang Trong VDSL: Cáp Quang Multimode:  Sử dụng cho truyền tải tín hiệu trong khoảng cách ngắn, dung trong mạng Lan có khoản cách các trạm khoản 500m Singlemode: Dùng cho khoảng cách xa hàng nghìn km, phổ biến trong các mạng Lan có các trạm dài hơn 600m, dung trong điện thoại hoặc truyền hình cáp Tủ Quang: tập trung cáp quang vào 1 chổ cố định, cáp Quang được hàn vào bộ phận kết nối của tủ quang và từ Tủ Quang chúng ta sẽ kết nối với các thiết bị mạng một cách nhanh chóng và an toàn Dây Nhảy: nhiệm vụ kết nối các thiết bị Quang vào tủ Quang sao cho chúng dễ dàng tháo lắp và thay thế khi cần thiết Converter:  Bộ chuyển đổi tín hiệu từ Quang ra Điện  (RJ45) kết nối trực tiếp vào Switch thông thường Module Quang: Thiết bị này được gắn trực tiếp vào Switch có hổ trợ Port SFP. Dây nhảy từ tủ quang được gắn vào Module. Switch (SFP): là Switch có thể gắn them cổng Module Quang để hổ trợ kết nối Quang. Hình 3.5: Các loại Connector của cáp quang: Chương IV: Ứng Dụng 4.1: Trong mạng nội bộ Đối với nhiều doanh nghiệp việc kết nối mạng giữa Trụ sở chính với các Chi nhánh, nhà xưởng ở xa rất quan trọng đối với việc quản lý và giám sát. Chi phí kết nối mạng với khoảng cách xa rất cao do phải dùng cáp quang hoặc kết nối vô tuyến tần số cao. Với công nghệ VDSL đem đến nhiều phương án có hiệu quả cao và chi phí hợp lý.  VDSL là giải pháp cho kết nối mạng nội bộ với băng thông rộng sử dụng đường cáp điện thoại nội bộ. Dòng thiết bị VDSL bao gồm: VDSL Switch , VDSL Modem ... có khả năng tạo nên một kết nối mạng nội bộ hoàn chỉnh từ điểm - điểm (point to point) hay điểm - đa điểm (point to multipoint) với khoảng cách giữa hai điểm truyền - nhận lên đến 1,2 km .Đặc điểm nổi bật của giải pháp là có thể sử dụng đồng thời điện thoại và truyền dữ liệu cùng thời điểm .  VDSL sử dụng dây điện thoại làm đường truyền dữ liệu mà không hề làm gián đoạn việc thực hiện các cuộc điện thoại. Giọng nói của con người trong điều kiện giao tiếp bình thường, có tần số từ 400 đến 3400 Hz, trong khi dây điện thoại có khả năng xử lý các tần số lên đến vài triệu Hz và VDSL là thiết bị tiên phong sử dụng phần băng thông còn lại trong dây điện thọai. Ứng dụng: a) Điểm - ĐiểmGồm hai thiết bị, một hoạt động như thiết bị chủ (Master) và một hoạt động như thiết bị con (Slave) tạo kết nối điểm - điểm. Lắp đặt đơn giản, sử dụng ports 10/100 Mbps Base để kết nối với thiết bị mạng Ethernet (Switch, Hub) hay card mạng (PC Network Inteface cards) và sử dụng hệ thống đường truyền là dây điện thoại sẵn có. Hình 4.1: Điểm - Điểm b)  Điểm - Đa điểm Gồm hai thiết bị, một VDSL Switch và các VDSL Converter cho phép các công ty, xí nghiệp thiết lập mạng nội bộ nhiều điểm thông qua cáp điện thoại hoặc kết hợp với tổng đài điện thoại nội bộ xây dựng mạng LAN ngay trên hệ thống đường dây điện thoại sẵn có. Hình 4.2 : Điểm - Đa điểm 4.2: Mạng Internet Internet tốc độ cao VDSL là dịch vụ cho phép khách hàng có thể vừa truy nhập Internet, vừa gọi điện thoại và fax. Sử dụng dịch vụ này, khách hàng không phải thực hiện việc vào, ra mạng và không phải quay số mỗi khi muốn vào mạng Internet. Điều này đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng cũng như tiết kiệm chi phí và thời gian cho khách hàng. Ưu điểm của dịch vụ VDSL là chi phí thấp, các thiết bị đầu cuối rẽ, lắp đặt đơn giản lại đáp ứng được tốc độ cao truy nhập khi truy nhập Internet. Tốc độ download của dịch vụ này cân bằng từ 64 Kbps đến 5 Mbps. Dịch vụ này sẽ được kết nối từ mạng VDC tới các toà nhà sử dụng lease-line truyền thống hoặc một kết nối băng rộng tới nhà cung cấp dịch vụ mạng. Việc kết nối chủ yếu dựa trên các công nghệ cung cấp mạng băng rộng như công nghệ ADSL, công nghệ VDSL và công nghệ wireless. Thực tế trong các toà nhà tại Việt Nam hiện nay, việc sử dụng công nghệ VDSL là hơp lý nhất. Bởi vì công nghệ này cho các toà nhà văn phòng, khu nhà ở đô thị hay các công ty, xí nghiệp với độ dài đường cáp kết nối không quá 100 mét sẽ giải quyết nhu cầu kết nối Internet cho các khách hàng có mô hình mạng co nhiều đặc điểm giống các thuê bao Internet trực tiếp. Cáp quang là phương tiện truyền dẫn hữu tuyến có tốc độ cao nhất hiện nay. Việc đưa cáp quang vào mạng truy nhập mới chỉ bắt đầu. Hiện nay giá cáp quang và thiết bị quang tương đối cao so với cáp đồng nhưng đang có xu hướng giảm liên tục. Thêm vào đó, băng thông khổng lồ, khối lượng và kích thước bé so với cáp đồng là những lợi thế rất quan trọng. Cáp quang nhẹ hơn cáp đồng cỡ 23 lần và có tiết diện nhỏ hơn 36 lần. Trong mạng thành thị vốn đã có rất nhiều cáp những tính năng này trở nên rất quan trọng. Cáp quang có thể dễ lắp đặt vào các hệ thống cống ngầm sẵn có. Cùng với sự phát triển nhanh chóng của các dịch vụ băng rộng, việc đưa cáp quang trong mạng truy nhập sẽ cho phép: Dễ dàng hơn trong bước chuyển đổi sang mạng truy nhập thế hệ sau, cung cấp băng thông theo yêu cầu. Nâng cao độ tin cậy và chất lượng dịch vụ. Nâng cao khả năng cạnh tranh Cung cấp các dịch theo yêu cầu băng hẹp hiện nay một cách tốt hơn. Mở rộng tầm hoạt động của các tổng đài. Có thêm doanh thu nhờ các dịch vụ mới.