Tìm hiểu về vdsl2 và dmt trong vdsl2

TỔNG CÔNG TY BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG TRUNG TÂM ĐÀO TẠO BƯU CHÍNH VIÊN THÔNG I --------------------------------- Bài tập lớn TÌM HIỂU VỀ VDSL2 VÀ DMT TRONG VDSL2 Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Việt Hùng Nhóm sinh viên thực hiện: nhóm 7 Dương Thị Phương Dung Nguyễn Hữu Hồng Nguyễn Kim Phương Nguyễn Hà Trình Hà nội tháng 6 năm 2007 LỜI NÓI ĐẦU xDSL được biết đến như một công nghệ có khả năng truyền tải được nhiều ứng dụng khác nhau, đồng thời lại có hiệu quả kinh tế cao khi có thể tận dụng được các tài nguyên, mạng điện thoại có sẵn và rộng khắp. Công nghệ này đang được các nước trên thế giới và tổ chức ITU, ETSI đánh giá cao. Trong tương lai gần, bên cạnh việc truy cập internet băng thông rộng ADSL, các thuê bao Việt Nam hiện nay sẽ có thêm lựa chọn truy cập internet băng thông rộng tốc độ cao VDSL. Bài viết này của chúng tôi gồm 3 chương nhăm mô tả sơ lược về công nghệ DSL cụ thể là VDSL2 cùng những kỹ thuật điều chế trong VDSL2. Cụ thể: Chương 1: Giới thiệu về công nghệ DSL, VDSL, VDSL2 cùng các dải băng tần của VDSL2 Chương 2 : Mô tả cụ thể hơn về kỹ thuật điều chế Fourier và điều chế Fourier ngược. Chương 3 : Giới thiệu chi tiết hơn với độc giả về công nghệ điều chế trong VDSL2 , các luồng dữ liệu lên và xuống của VDSL2. Hà nội, ngày 19 tháng 06 năm 2007 Nhóm tác giả MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1 : Mô hình kết nối của công nghệ DSL Hình minh hoạ 2: Dải băng tần mẫu của VDSL2 - hiện trạng 30 a (Dải thông 30MHz, 8.625 kHz khoảng cách tín hiệu) Hình3: Mô tả dải băng tần cho khu vực Bắc Mỹ Hình 4. Dải băng tần giữa 25kHz và 30 MHz Hình 3-1 bis: Sơ đồ khối khái phát DMT Hình 3-2: Điều chế DMT dung IDFT Hình 3-3 Tỉ số SNR của kênh truyền Hình 3-4 Tốc độ bit ở các kênh Hình 5. Dải tần số trong khoảng <=12MHz Hình 3-1: Khái quát về điều chế DMT DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: So sánh giữa các họ DSL Bảng2: Tám chuẩn trạng thái của VDSL2 Bảng 3: Bảng B1/G 993.2 - các dải băng tần Bảng C.1/G/993/2–VTU–O nhu cầu truyền dẫn PSD (VDSL2 trên băng tần TCM-ISDN) Bảng C.2/G/993/2–VTU–V nhu cầu truyền dẫn PSD (VDSL2 trên băng tần TCM-ISDN Bảng: Bảng các tham số trạng thái của VDSL2 TỪ VIẾT TẮT TỪ VIẾT TĂT NGHĨA TIẾNG ANH NGHĨA TIẾNG VIÊT A ADSL Asymmetric Digital Subcriber Line Đường dây thuê bao số bất đối xứng ATM Asynchronuos Transfer Mode Phương thức truyền dẫn không đồng bộ B C CSN Connection Service Network Mạng dịch vụ kết nối D DS Down Stream Luồng xuống DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình Host động DL Downlink Đường xuống DMT Discrete Multi-Tone Modulation Điều chế đa tần rời rạc DSC Dynamic Services Change Chuyển đổi các dịch vụ động DSL Digital Subcriber Line Đường dây thuê bao số DSLAM DSL Access Module Khối truy nhập DSL E F FDD Frequency Division Duplexing Phương pháp phân kênh theo tần số G GPRS Generalized Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung GSM Global System For Mobile Communicatons Hệ thống toàn cầu cho truyền thông di động H HSDPA High Speed Downlink Packet Access Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao I IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Biến đổi ngược Fourier rời rạc ISDN Inergrated Service Digital Network Mạng số các dịch vụ tích hợp ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet L LAN Local Area Network Mạng vùng cục bộ M N O OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Điều chế phân chia theo tần số trực giao P POTS Plain Old Teliphone Service Dịch vụ truyền thống PSD Power Spectral Density Mật độ phổ công suất PSTN Public Switch Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng Q QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương S SNR Signal to noise ratio Tỉ lệ tín hiệu nhiễu SDH Synchronous Digital Hierarchy Hệ thống phân cấp kỉ thuật số đồng bộ SDSL Single pair DSL Công nghệ DSL sử dụng một đôi dây T U US Up stream Luồng lên V VoIP Voice Over IP Thoại qua IP VTU VDSL Transmission Unit Khối truyền dẫn VDSL VTU-O VDSL Transmission Unit CO Khối truyền dẫn VDSL phía tổng đài VTU-R VDSL Transmission Unit Remote Khối truyền dẫn VDSL phía thuê bao xa W X xDSL Digital Subcriber Line Họ công nghệ DSL PHẦN I: TÌM HIỂU VỀ VDSL2 1.1 Tổng quan về công nghệ DSL & VDSL. 1.1.1 Công nghệ DSL DSL – Digital Subcriber Line - Đường thuê bao số, có nguồn gốc là dịch vụ số (dùng 2 ký tự 0 & 1 để biểu thị luồng dữ liệu trên đường dây); và được triển khai phát triển trên tín hiệu tương tự tốc độ cao (tín hiệu analog biểu diễn bằng sóng hình sin)  Phần lớn việc sử dụng mạch DSL là để nối một cách cố định về mặt vật lý giữa người sử dụng với mạng Internet, sao cho người sử dụng luôn trên mạng. Kết nối này cũng cho phép người sử dụng liên kết tới nơi khác (thí dụ văn phòng cơ quan) qua mạng Internet. Với việc truy nhập bằng DSL, bạn không cần phải dùng mô-đem thông thường, nhưng bạn lại cần thiết bị khác, đó là modem DSL. Một trong những lý do làm cho DSL trở nên hữu ích là nó cung cấp tốc độ truyền đáng kể trên một đôi dây cáp đồng. Phần lớn các ngôi nhà và văn phòng đã được gắn sẵn các đôi dây cáp giành cho điện thoại thông thường. Vì thế DSL không đòi hỏi cáp mới dành riêng. Bởi DSL được thiết kế để vận hành trên cáp đồng bình thường, nó làm tất cả các nhiệm vụ từ văn phòng bạn cho tới trung tâm của nhà cung cấp dịch vụ viễn thông và thiết bị này được gọi là DSLAM- Digital Subscriber Line Access Multiplexor. Việc dùng các đường dây riêng được gọi là dây khô. Còn khi tổ hợp cả đường dây điện thoại với DSL trên cùng một đôi dây thì gọi là phân phối DSL trên dây ướt. Bạn có thể có cuộc nói chuyện điện thoại đồng thời với sử dụng DSL, chia sẻ giải thông trên một đôi dây. Một khi tín hiệu này truyền tới DSLAM, phần thoại được tách ra và đi tới chuyển mạch điện thoại công cộng (PSTN), phần dữ liệu trên DSL được gửi tới nhà cung cấp dịch vụ Internet. Có sự giới hạn độ xa cho DSL. Nói chung càng ở xa trung tâm của nhà cung cấp dịch vụ viễn thông thì tốc độ càng thấp. Hình minh hoạ 1: Mô hình kết nối của công nghệ DSL 1.1.2 Các loại DSL  Asymmetric DSLv (ADSL): Được gọi là “bất đối xứng” vì tốc độ tải xuống lớn hơn tốc độ tải lên. Đa phần người sử dụng internet đều xem và tải xuống dữ liệu nhiều hơn là gửi hay tải lên High bit-rate DSLv (HDSL): Cung cấp tốc độ truyền tương đương với đường truyền T1 (khoảng 1,5Mb/s), HDSL nhận và gửi dữ liệu cùng một tốc độ, nhưng nó đòi hỏi hai đường dây riêng, không chung với đường dây điện thoại của bạn. ISDN DSL (IDSL):v Tăng tốc cho những người đang dùng ISDN. IDSL chậm hơn so với các loại DSL khác. IDSL luôn hoạt động ở tốc độ 144Kb/s, dù nhận hay gửi dữ liệu.  Multirate v Symmetric DSL (MSDSL): Đây là một loại DSL đối xứng có thể cung cấp nhiều mức tốc độ do nhà cung cấp dịch vụ quy định. Rate Adaptive DSLv (RADSL): Đây là biến thể của ADSL, cho phép modem điều chỉnh tốc độ của kết nối tùy theo chiều dài và chất lượng của đường dây. Symmetric DSLv (SDSL): Giống như HDSL, loại này có tốc độ nhận và gửi dữ liệu như nhau. Loại này yêu cầu một đường dây riêng. Very high bit-ratev DSL (VDSL): VDSL là loại không đối xứng, có tốc độ cực nhanh, nhưng nó chỉ làm việc trong một đoạn dây điện thoại ngắn. 1.1.3 Công nghệ VDSL - Very high speed Digital Subcriber Line - Đường thuê bao số tốc độ cao . VDSL(Very high bit-rate DSL) là một bước nhảy lớn trong công nghệ cung cấp các dịch vụ giải trí gia đình. VDSL cung cấp dải băng tần lớn với tốc độ 52 Mbps (luồng xuống) – 16Mb/s (luồng lên), lớn hơn rất nhiều nếu so sánh với tốc độ 8-10 Mbps (8Mb/s truyền tới và 800Kb/s truyền đi)của ADSL. Như vậy việc chuyển từ Broadband thông thường thành VDSL thực sự quan trọng như việc chuyển từ modem 56K thành Broadband, khi đó VDSL sẽ trở nên rất phổ biến.Nhưng VDSL lại có khoảng cách truyền tải tối đa ngắn hơn so với ADSL, chỉ 1200m. Công nghệ của VDSL truyền trên cáp quang. Bằng cách đặt một máy thu phát ở nhà bạn và một cổng nối (gateway) VDSL ở hộp nối thì giới hạn khoảng cách truyền tải chỉ còn là vấn đề lý thuyết. Cổng nối sẽ đảm bảo cho quá trình chuyển đổi analog – digital – analog, vốn sẽ làm mất đi dữ liệu khiến cho bạn không thể sử dụng dịch vụ ADSL bằng cáp quang. Thiết bị này sẽ biến đổi dữ liệu thành xung ánh sáng để có thể truyền đi bằng cáp quang đến nhà cung cấp dịch vụ. Tại đây, dữ liệu sẽ được gửi đến cho mạng thích hợp để đi đến đích. Khi cổng nối VDSL nhận được tín hiệu gửi cho máy của bạn, nó sẽ chuyển đổi tín hiệu nhận được rồi gửi đến máy thu phát của bạn. Tất cả các quá trình đó diễn ra trong vòng một phần triệu của giây. BẢNG1: SO SÁNH GIỮA CÁC LOẠI CÔNG NGHỆ DSL Loại DSL Tốc độ gửi tối đa (Mb/s) Tốc nhận tối đa (Mb/s) Khoảng cách tối đa (m) Số đường dây yêu cầu Hỗ trợ điện thoại ADSL 0.88 5.500 1 Có HDSL 1.54 1.54 3.650 2 Không IDSL 0.144 0.144 10.700 1 Không MSDSL 2 2 8.800 1 Có RADSL 1.7 5.500 1 Không SDSL 2.3 2.3 6.700 1 Không VDSL 1.652 1.200 1 Có 1.2 Tìm hiểu công nghệ VDSL2 1.2.1 VDSL2 – Very Hight Speed Digital Subscriber Line 2 - Đường thuê bao số tốc độ cao thế hệ 2. VDSL2 là công nghệ truy nhập được triển khai dựa trên cơ sở hạ tầng được triển khai cho dịch vụ điện thoại cũ (PTOS: dịch vụ điện thoại analog) hoạt động trên hệ thống dây dẫn đồng xoắn đôi và dựa trên hệ thống điện thoại Belll nguyên thuỷ. Nó có thể được triển khai (kết nối) giữa các trung tâm điện thoại, những văn phòng trung tâm, cửa hàng … bằng các sợi dây dẫnn xoắn đôi được định vị với các văn phòng trung tâm khác và các phương tiện đường dài. Kiểu này được gọi là vành đai cục bộ. VDSL2 là tiêu chuẩn mới nhất và tiên tiến nhất của công nghệ truyền thông wire line dải rộng DSL, được thiết kế để hỗ trợ cho công tác triển khai mở rộng dịch vụ Triple – play (bộ ba phát tín hiệu) như: giọng nói, Video, dữ liệu, truyền hình có độ phân giải cao (HDTV) và dịch vụ trò chơi tương tác VDSL2 cho phép các thao tác viên nâng cấp cơ sở hạ tầng hiện tại của DSL. Nó đã được tiêu chuẩn hoá như: ITU G.993.2. Chuẩn ITU G.993.2 (VDSL2) được nâng cấp từ chuẩn G.993.1 (VDSL) chuẩn này cho phép truyền song song các dữ liệu cân đối và không cân đối vưói tốc độ có thể lên tới 200 Mb/s, trên những cặp cable xoắn sử dụng một dải thông lên tới 30 MHz. VDSL2 đã phá vỡ lý thuyết tốc độ truyền cực đại 250Mbit/s tại nguồn đến 100Mbit/s tại điểm cách 0,5 km và 50Mbit/s tại 1 km. Nhưng tại đó có nhiều điểm suy biến nhịp độ chậm hơn và VDSL vẫn làm tốt. Nó sẽ ngang bằng với VDSL2 nếu bắt đầu thực thi tại 1,6 km. Với cách triển khai tương tự như ADSL là một trong những lợi thế của VDSL2. LR – VDSL2 chp phép hệ thống có khả năng hỗ trợ tốc độ từ 1 – 4Mb/s (tải xuống) qua những khoảng cách từ 4 – 5 km, từ từ phát triển tốc độ truyền theo bít lên mức cân bằng 100Mbít/s bằng các vòng lặp ngắn. Điều đó có nghĩa là những hệ thống cơ bản của VDSL2 không giống hệ thống VDSL1; nó không chỉ hạn chế đối với những vòng lặp ngắn hay MTU/MDUs mà còn có thể được áp dụng cho những ứng dụng có phạm vi triển khai trung bình MTU: Maximum Transmision Unit là tham số xác định bao nhiêu dữ liệu trong một frame mà một mạng lan có thể truyền tải. 1.2.2 Một số tiến bộ của công nghệ VDSL2 Theo như tài liệu của ITU – T. Chuẩn VDSL2 với tốc đổ cả khi tải và upload nhanh gấp 10 lần chuẩn DSL hiện tại cho phép đưa vào ứng dụng các dịch vụ như: truyền hình độ phân giải cao(HDTV), video theo yêu cầu, video trực tuyến vớii tốc độ truy cập Internet cao và dich vụ đàm thoại gồm cả VOIP vượt xa công nghệ điện thoại sử dụng cáp đồng. VDSL2 cho phép nâng tốc độ đường truyền lên 100Mbps cho luồng dữ liệu lên và xuống cao gấp 10 lần so với công nghệ ADSL. Thực chất đó là việc mở rộng băng thông đường truyền ( còn gọi là “Mở rộng sợi”) chứ không phải như phương pháp cũ: nối trực tiếp hệ thống cáp nối tới mạng của công ty viễn thông. Cũng như việc định vị những nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng, VDSL2 cung cấp giải pháp mạng viễn thông sóng mang hứa hẹn có khả năng tương tác với công nghệ ADSL mà các thao tác viên đã có. Việc tương tác được với nhau này sẽ làm đơn giản hoá việc vận hành, đăng ký của VDSL2. Quan trọng hơn cả VDSL2 có thể làm việc được cả trong mạng ATN và mạng IP cơ bản thế hệ sau. Ngoài những lợi thế về kinh tế mà nó mang lại, với VDSL2 các thao tác viên có thể lựa chọn những giải pháp tốt nhất theo những nhu cầu của họ. 1.3 Các dải băng tần của VDSL2 và phân loại: Không giống thế hệ trước của nó, cho phép chọn DMT (Kỹ thuật điều chế âm tần) hoặc công nghệ QAM(Kỹ thuật mã hoá nhiều bit thành 1 baud), VDSL2 chỉ sử dụng mã hàng DMT.DMT là một phương pháp của việc phân chia một tín hiệu dsl để dải tần số có thể sử dụng được được tách ra vào trong nhiều dải tần số nhỏ, hay những tín hiệu số. ó sử dụng tới 4096 tín hiệu và mỗi tín hiệu được để cách nhau 4 kHz hay 8 khz về một bên. Mỗi tín hiệu có thể được sử dụng hoặc luồng xuống hay luồng lên song tiêu chuẩn VDSL2 đã định nghĩa dải tần của luồng lên và luồng xuống ứng dụng cho vài khu vực với 8 trạng thái khác nhau. US0 DS0 US1 US2 DS1 DS2 tần số tone 8.625 kHz 25kHz 138kHz 3.75MHz 5.2MHz 8.5MHz 21.567MHz 30MHz Hình minh hoạ 2: Dải băng tần mẫu của VDSL2 - hiện trạng 30 a (Dải thông 30 MHz, 8.625 kHz khoảng cách tín hiệu) Bảng 2: Danh sách các chuẩn trạng thái của VDSL2 đã được chuẩn hoá cho các ứng dụng khác nhau trên thị trường gồm CO, điều khiển DSLAM, DLC (Digital loop carrier – vòng lặp mang tín hiệu số) và kỹ thuật chuyển mạch MDU/MXU (Multi Dwelling Unit) Hiện trạng 8a 8b 8c 8d 12a 12b 17a 30a Băng thông (MHz) 8.832 8.832 8.5 8.832 12 12 17.664 30 Tones 2048 2048 1972 2048 2783 2783 4096 3479 Tone Spacing (kHz) 4.3125 4.3125 4.3125 4.3125 4.3125 4.3125 4.3125 8.625 Line – Power (dBm) +17.5 +20.5 +11.5 +14.5 +14.5 +14.5 +14.5 +14.5 Bảng2: Tám chuẩn trạng thái của VDSL2 1.3.1 Dải tần - khu vực Bắc Mỹ 12 US0 DS1 DS2 US1 US2 3.75 5.2 8.5 G.993.2_FA - 1 MHz Hình3: Mô tả dải băng tần cho khu vực Bắc Mỹ. Dải tần US0 sẽ được dùng khi trong thực tế ta sử dụng tần số thấp nhất ; nó có thể có các giá trị khác nhau từ 4kHZ(có dùng POTS) tới 25kHz (không dùng POTS); Với tần số cao , nó có thể có các giá trị từ 138 tới 276 kHz. 1.3.2 Dải tần – khu vực châu âu. Có hai dải tần khác nhau trong mục này. Chúng đều được lấy dựa trên hai dải tần A va B của chuẩn ITU – T Rec G 993.1[1], trước đó được biết đến như dải băng tần 998 và dải băng tần 997 đã được định sẵn. Các chuẩn này được mô tả chi tiết trong bảng B1 dưới đây, gồm 2 giá trị được định nghĩa cho dải tần 997 và bốn giá trị cho dải tần 998, nhằm phục vụ cho các dịch vụ cơ bản khác nhau (POTS và ÍDN) , và các chuẩn băng thông khác nhau của US0. Dải băng tần Các mức tần số của dải tần kHz kHz kHz kHz kHz kHz kHz 997 25 138 138 300 5100 7050 12000 25 276 276 998 25 138 138 3750 5200 8500 12000 25 276 276 120 276 276 N/A N/A 138 Chú ý: - N/A ở cột , được thiết kế cho các dải băng thông không dùng US0 Bảng 3: Bảng B1/G 993.2 - các dải băng tần 1.3.3 Dải băng tần – khu vực Nhật Bản: US0 DS1 DS3 US2 US3 US1 DS2 12 3.75 5.2 8.5 30 MHz 0.025 18.1 Hình 4 - Dải băng tần giữa 25kHz và 30 MHz Dải băng tần được mô tả rỏ trong hình 4 ở trên. Dựa trên những lớp được định nghĩa trong bảng 6-1 mà những mạng lưới thích hợp của US0,DS1,US1,DS2,US2,DS3, và US3 sẽ được lựa chọn. Việc sử dụng mạng lưới US0 sẽ còn được dùng để nghiên cứu thêm. Hệ thống VDSL2 vận hành tại những tần số ở trên của dải tần POTS Những tần số trên 25kHz được dùng cho VDSL2. Và những tần số ở phía trên dài tần của mạng lưới US0 và dưới 11.825 MHz, PSDs sẽ dựa trên chuẩn F.1.2.1/G.993.1 [1]. Với những tần số trên 11.825 MHz, luồng xuống của PSD sẽ tuân theo bảng định nghĩa mô tả trong bảng C.1 và luồng lên của PDS thì được mô tả trong bảng C.2 Thuộc tính dải tần tần số dải tần [MHz] giới hạn cao nhất của PSD [dBm/Hz] Năng lượng giới hạn cao nhất trong 1 MHz tại cửa số điều khiển luồng. [dBm] DS1 0<<0.12 -120 0.12≤<0.225 -110 0.225≤<0.465 -100 0.465≤≤0.640 -60 +(a0/0.175) x (-0.624) 0.640<<3.75 -60+3.5(=-56.5) 3.75≤≤3.925 -80-(20/0.175) x (-3.75) 3.925<<5,025 -100 -50 5.025≤≤5.2 -80-(20/0.175) x (-5.2) DS2 5.2<<8.5 -60 +3.5 (=-56.5) 8.5 ≤≤8.675 -80 –(20/0.175) x (-8.5) 8.675<<11.825 -100 -52 11.825≤≤12 -80 – (20/0/175) x (-12) DS3 12<<18.1 -60 +3.5 (=-56.5) 18.1≤≤18.275 -80- (20/0.175) x (-18.1) 18.275<<30 -100 -52 30≤ -110 Bảng C.1/G/993/2–VTU–O nhu cầu truyền dẫn PSD (VDSL2 trên băng tần TCM-ISDN) Thuộc tính dải tần tần số dải tần [MHz] giới hạn cao nhất của PSD [dBm/Hz] Năng lượng giới hạn cao nhất trong 1 MHz tại cửa số điều khiển luồng. [dBm] US1 0<<0.12 -120 0.12≤<0.225 -110 0.225≤<.3.575 -100 3.575≤≤3.75 -60 +(a0/0.175) x (-3.75) 3.75<<5.2 -60+3.5(=-56.5) 5.2≤≤5.375 -80-(20/0.175) x (-5.375) 5.375<<8.325 -100 -50 8.325≤ ≤8.5 -80-(20/0.175) x (-8.5) US2 8.5<<12 -60 +3.5 (=-56.5) 12 ≤≤12.175 -80 –(20/0.175) x (-12.175) 12.175<<17.925 -100 -52 17.925≤≤18.1 -80 – (20/0/175) x (-18.1) US3 18.1<<30 -60 +3.5 (=-56.5) 30≤≤30.175 -80- (20/0.175) x (-30) 30.175< -100 -52 Bảng C.2/G/993/2–VTU–V nhu cầu truyền dẫn PSD (VDSL2 trên băng tần TCM-ISDN PHẦN II KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ ĐA ÂM RỜI RẠC DMT 2.1 Giới thiệu Điều chế đa âm rời rạc DMT hiện nay là tiêu chuẩn kỹ thuật chính thức trong công nghệ ADSL , VDSL . Điều chế DMT đôi khi còn được gọi là OFDM ( Orthogonal Frequency Division Multiplexing ) . DMT xây dựng trên cơ sở ý tưởng QAM . Có thể hình dung rằng ta có nhiều bộ mã hoá QAM với các tập hợp vector điều chế constellation tương ứng - ( Với ADSL , khả năng lớn nhất có 256 bộ QAM cho dòng xuống và 97 bộ QAM cho dòng lên ) . Mỗi bộ mã hoá thu nhận một nhóm bít để thực hiện mã hoá với tập constellation của mình theo chỉ định . Tất cả các tần số sine và cosine ngõ ra của các bộ QAM phần tử được tổng hợp với nhau và gởi lên kênh truyền . Dạng sóng này là một symbol đơn giản được trình bày như hình 2-1 . Chú ý rằng ở các bộ mã hoá có tập điểm vector điều chế constelation có số mức điều chế khác nhau ( theo hình 1-2 là 16 , 4 , ... , 4 ) . Ở bộ thu có thể tách riêng các sóng ở các tần số của khác nhau , mỗi phần tử sóng ( gồm sine và cosine ) được giải mã độc lập bằng phương pháp giải điều chế QAM như đã trình bày ở phần trước , kết quả cho ra các bit tương ứng điểm giải điều chế trong tập điểm vertor gIải điều chế constellation của nó . Hình 3-1 : Khái quát điều chế DMT Hình 3-1 bis : Sơ đồ khối khái phát DMT Chú ý rằng ý tưởng của việc dùng các tần số khác nhau để truyền tin tức không nhất thiết phải là DMT . Truyền hình và phát thanh đã ứng dụng như một kỹ thuật ( kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số ) . Sự khác nhau ở đây là ; DMT là một bộ thu dò tất cả các kênh một lần , trong khi những cái khác chỉ dò một kênh . Một vài tên gọi kênh tần số của DMT là " frequency bins " hay " bins " , " tones" ,DM tones , hay kênh phụ - Subchanel 2.2 Biến đổi DFT Các dạng sóng mỗi bin ( kênh phụ ) được phân biệt hoàn toàn từ những tần số khác . Nếu không phân biệt được dạng sóng các kênh phụ thì sự giải mã trong mỗi kênh rất khó khăn vì sóng của kênh này có thể bị phá huỷ bởi các kênh khác . Một cách để giải quyết là các tần số sine và cosine dùng trong mỗi kênh sẽ ( nên ) là tích nguyên lần của một tần số chung trong một chu kỳ của symbol - T . Tần số này được xem như tần số cơ sở . Từ phân tích ở phần QAM , người ta yêu cầu các sóng sine và cosine ở tần số căn bản phải là các hàm căn bản ( nhằm lợi dụng tính trực giao của 2 sóng ) . Để đảm không có sự giao thoa sóng giữa các kênh phụ với nhau , người ta chỉ ra rằng các dạng sóng từ bất kỳ kênh phụ nào cũng sẽ trực giao với các sóng sine và cosine của bất kỳ các kênh phụ khác . Theo tóan học , sự trực giao này có thể được minh hoạ ở phương trình 3-1 , 3-2 và 3-3 . Ở đây , m và n là hai số nguyên khác nhau , w f là tần số góc của tần số cơ sở . Thực hiện tích hợp bởi phương trình 3-1 và kết quả ở phương trình 3-4 . Phương trình 3-1 Phương trình 3-2 Phương trình 3-3 Phương trình 3-4 Chú ý rằng nếu n=m thì giới hạn ở T từ kết của phương trình 1- 6 . Quan hệ giữa phương trình 3-2 và 3-3 giống trình bày rằng phương trình 3-2 cũng có sự trực giao ngay cả khi n = m , tương tự như đã nói ở phương trình 1-1 . Và vì vậy , việc giải điều chế một symbol DMT dựa trên tính trực giao của sóng sine và cosine ở các tần số khác nhau cũng tốt như giữa các sóng sine và cosine cùng tần số . Thủ tục điều chế và giải điều chế ( hình 2-1 ) để tạo và nhận biết một symbol DMT . Phương pháp này rất đơn điệu trong thực tế triển khai , nói chung không phương pháp nào tối ưu cả . Để hiểu rõ hơn việc triển khai đơn giản thế nào , ta xem xét phép cộng hai sóng sine và cosine trong một chu kỳ , dạng sóng như trình bày ở phương trình 3-5 . Phương trình 3-5 : Một tín hiệu S(t) biểu diễn cấu thành từ một kênh phụ , đơn giản là kênh phụ thứ n , tới một symbol đơn . Nếu S(t) được lấy mẫu ở tốc độ 2 X N X ff , kết quả giá trị khác không cho bởi phương trình 3-6 Phương trình 3-6 Trong hệ thống DMT , N là kênh phụ lớn nhất truyền một tín hiệu . Tín hiệu này có có tần số Nf f . Vì theo lý thuyết Nyquist đã tuyên bố , tốc độ lấy mẫu trong một hệ thống phải bằng hoặc lớn hơn 2 lần tần số của hệ thống , cho nên tốc độ 2Nf f được chọn . Nếu thực hiện biến đổi rời rạc Fourier DFT - Discrete Fourier Transform - của S k dùng 2N điểm trong sự biến đổi , kết quả như trình bày ở phương trình 3-7 . Phương trình 3-7 Vì DFT phân tích một tín hiệu thành các thành phần miền tần số của nó , kết quả phương trình 3-7 là hiển nhiên . Để đơn giản , qua 2N điểm được biến đổi , năng lượng tín hiệu tập trung ở một tần số . Có 2 giá trị khác không ở 2 điểm trong miền tần số bởi vì , trong phân tích Fourier , phổ tần có 2 phía . Tất cả các giá trị thực trong miền tần số tập trung ở S k , 2N các điểm sẽ phô bày ghép đôi đối xứng ở khoảng trung tâm điểm ; có miền tần số dương và miền tần số âm trong biến đổi Fourier . Các giá trị 0 trong phương trình 3-7 là tại các tần số mà không có năng lượng . Thực chất , phương trình 3-7 trình bày sự trực giao của sine và cosine ở các tần số khác nhau , cũng giống như một sóng sine và cosine ở cùng tần số . 2.3 Kỹ thuật IDFT: Kết quả của phương trình 3-7 đề xuất một phương án thủ tục khác cho một symbol DMT . Thay vì địa chỉ hoá đầu ra tập điều chế constellation bằng một biên độ sine và cosine , thì ngõ ra có thể được địa chỉ bằng một vector số phức . Giá trị X - hay cosine , là trục thực của số phức , và giá trị Y - hay sine là trục ảo số phức . Ngõ ra của tất cả các tập constellation của các bộ điều chế của các kênh phụ được xắp xếp theo vector , mỗi vector điểm đại diện một kênh phụ DMT . Nếu có N kênh phụ trong hệ thống DMT , thì vector phức sẽ có N ngõ vào . Một hậu tố bao gồm các số liên hợp phức của các vector đầu vào được cộng vào vector này xem như một vector mới và sau đó tiến hành thủ tục xác định dãy giá trị thực trong miền thời gian tương ứng bộ điều chế DMT nguyên gốc như hình 2-1 . Hình 3-2 trình bày phương pháp hình thành điều chế DMT mới này . Hình 3-2 : Điều chế DMT dùng IDFT . Hình 3-2 chỉ ra một phương pháp điều chế DMT . Chú ý rằng các bộ phận có sự đảo ngược chức năng giữa bộ điều chế và giải điều chế ngoại trừ một DFT được dùng thay cho một IDFT . Việc tiếp cận này sẽ tạo độ nhạy vì DFT đi từ miền thời gian tới miền tần số . Vì các giá trị miền thời gian là thực , ngõ ra của khối DFTcó phức hợp đối xứng . Chỉ một nửa của ngõ ra cần thiết đưa đến tập constellation giải điều chế . Việc thực hiện thường dùng Biến Đổi Nhanh Fourier FFT - Fast Fourier Transform để giải điều chế và Đảo Biến Đổi Nhanh Fourier IFFT - Inverse Fast Fourier Transform để thực hiện điều chế . Các giải thuật biến đổi này thực hiện DFT và IDFT với hạn chế việc tính toán phức tạp . Hình 3-2 - Điều chế DMT dùng một IDFT . DMT cho phép một hệ thống liên lạc mềm dẻo và tối ưu kênh dùng . Tỉ như , trong sự xem xét lý thuyết về khả năng DSL trong môi trường xuyên âm . Tỉ số SNR của kênh truyền như hình 2-3 . Hình 3-3 : Tỉ số SNR của kênh truyền . Chỉ số SNR liên quan đến từng mẩu kênh nhỏ ( còn gọi là bin hoặc carrier hoặc subcarrier hoặc chanel ) , các kênh phụ ở những nơi có tỉ số SNR cao có thể dùng các tập điều chế constellation có mật độ đậm đặc hơn , có thể truyền nhiều bit hơn . Việc xử lý bao hàm việc gia tăng số điểm dùng trong tập constellation của các kênh phụ tốt . Hình 3-4 Tốc độ bit ở các kênh DMT cũng là phương pháp đơn giản cho phép gia tăng hay suy giảm công suất tín hiệu ở đầu ra của bộ phát trong các vùng tần số đã chọn. Việc xử lý bao hàm xác định giá trị phức của vector kênh phụ , nơi mong muốn điều chỉnh công suất trước khi thực hiện IFFT . Sự điều chỉnh có thể nâng công suất trong các vùng hay bị mất tín hiệu , hoặc giảm công suất trong vùng bị giao thoa với các hệ thống khác phải được tránh . Chú ý rằng nâng hay giảm công suất cũng có thể được thực hiện trong một hệ thống CAP/QAM bằng các bộ lọc dạng sóng phụ , mặc dù xu hướng này phức tạp và có thể khó khăn cho thực hiện PHẦN III. DMT TRONG MÔI TRƯỜNG VDSL2 Phần này chỉ rõ cách thức giao tiếp giữa thiết bị thu phát và phương tiện truyền tin Tumour- O2. Thiết bị thu phát VDSL2 sẽ sử dụng phương pháp phân chia kênh tần số (FDD) để tách ra các thành các luồng dữ liệu lên và xuống. Các dải thông của các luồng không được phủ lên nhau. Vị trí của các dải thông của luồng lên và luồng xuống được xác định bởi dải tần mà được mô tả trong việc phân chia dải tần số. 3.1 Kỹ thuật điều chế DMT trong VDSL2 Không giống các thế hệ trước, nó cho phép chọn hoặc là kỹ thuật DMT hay kỹ thuật QAM VDSL2 chỉ sử dụng các mã DMT. DMT là một phương thức chia nhỏ các tín hiệu DSL vì vậy nó có thể sử dụng các dải tần số được chia thành nhiều dải tầng số nhỏ, hay âm. Nó sử dụng tới 4096 âm. Mỗi âm có thể sử dụng cho luồng lên hoặc luồng xuống tuy nhiên chuẩn VDSL2 đã xác định dải tầng của luồng lên và luồng xuống cũng như là 8 thành phần khác nhau cho các khu vực của vài ứng dụng. 3.2 Các luồng lên, luồng xuống. 3.2.1 Dải tầng dưới 12 MHz Trong khoảng tần số dưới 12 MHz, VDSL2 mô tả 5 dải tầng được xác định trong hình 5. Dải tần số giữa f0L và f0H được biểu diễn như là US0. Nếu sử dụng tất cả, dải tầng này chỉ được sử dụng cho luồng lên. Có 4 dải tầng số được biểu diễn như là DS1, US1, DS2, US2, cho dải thông của luồng xuống đầu tiên, luồng lên đầu tiên, luồng xuống thứ 2, và luồng lên thứ 2, nên được xác định bằng các tần số riêng biệt: f1, f2, f3,f4 và f5, với f1>=f0H US0 DS1 US1 DS2 f(MHz) US2 f0L f0H f1 f2 f3 f4 f5=12 Hình 5. G993.2 Dải tần số trong khoảng <=12 MHz Các giá trị của f1, f2, f3,f4 và f5, f0H, f0L đã được mô tả cụ thể trong phần I 3.2.2 Dải tầng trên 12 MHz Trong khoảng tần số giữa 12 MHz và 30 MHz, VDSL2 mô tả ít nhất một luồng lên hoặc một luồng xuống. Dải tần trên 12 MHz được mô tả bằng cách thêm dải tầng số riêng biệt. số dải tầng thêm vào phụ thuộc vào số dải tần được xác định giữa 12 MHz và 30 MHz. Bất kỳ giá trị nào của dải tần số riêng được xác định giữa khoảng tần số 12 MHz và 30 MHz được mô tả trong phụ lục A,B, C. Các giá trị của f0L, f0H, f1, f2, f3 và f4 được mô tả cụ thể trong phụ lục A,B,C. Khi các tần số trên 12 MHz được sử dụng, dải thông của luồng lên ( luồng xuống) bao gồm dải thông của luồng lên ( luồng xuống) dưới 12 MHz cộng với bất kỳ dải tần của luồng lên ( luồng xuống) trên 12 MHz. Tuy nhiên, dải thông trong mỗi hướng không nên chứa các tần số trên tần số đáp ứng để hỗ trợ dữ liệu ở mức cao nhất. 3.3 Dải băng tần sử dụng trong các luồng Bảng 7: Bảng các giá trị trạng thái của VDSL2 Tham số Giá trị tham số của các trạng thái 8a 8b 8c 8d 12a 12b 17a 30a Giá trị lớn nhất của luồng truyền dữ liêụ xuống (dBm) +17.5 +20.5 +11.5 +14.5 +14.5 +14.5 +14.5 +14.5 Giá trị lớn nhất của luồng truyền dữ liêụ lên (dBm) +14.5 +14.5 +14.5 +14.5 +14.5 +14.5 +14.5 +14.5 Phạm vi dịch vụ truyền thông (kHz) 4.3125 4.3125 4.3125 4.3125 4.3125 4.3125 4.3125 4.3125 Tốc độ thực chuyển dữ liệu 2 chiều nhỏ nhất 50 Mbit/s 50 Mbit/s 50 Mbit/s 50 Mbit/s 68 Mbit/s 68 Mbit/s 100 Mbit/s 200 Mbit/s Trì hoãn xen kẽ và không xen kẽ ( octets) 65536 65536 65536 65536 65536 65536 98304 131072 Độ sâu xen kẽ lớn nhất (Dmax) 2048 2048 2048 2048 2048 2048 3072 4096 Tham số (1/S)max của luồng xuống 24 24 24 24 24 24 48 28 Tham số (1/S)max của luồng lên 12 12 12 12 24 24 24 28 Trong đó: 1 Giá trị lớn nhất của luồng truyền dữ liệu xuống: Để thích hợp với một trạng thái đặc tả, giá trị lớn nhất của luồng truyền dữ liệu xuống của 1 modem sẽ không vượt quá giá trị trong dòng “ Giá trị lớn nhất của luồng truyền dữ liệu xuống” trong bảng trên. 2 Giá trị lớn nhất của luồng truyền dữ liệu lên: Để thích hợp với một trạng thái đặc tả, giá trị lớn nhất của luồng truyền dữ liệu lên của 1 modem sẽ không vượt quá giá trị trong dòng “ Giá trị lớn nhất của luồng truyền dữ liệu lên” trong bảng trên. 3. Phạm vi dịch vụ truyền thông theo yêu cầu: + Phạm vi truyền thông được định nghĩa trong 10.4.2 là một khoảng tần số f giữa các nhà cung cấp dịch vụ truyền thông. Các nhà cung cấp dịch vụ truyền thông sẽ tập trung ở tần số f=i* f với chỉ số i=0,1,2…MSI. Giá trị của phạm vi truyền thông từ 4.3125 kHz và 8.625 kHz, với dung sai là 50ppm 3. Tốc độ thực chuyển dữ liệu 2 chiều nhỏ nhất. Tốc độ chuyển dữ liệu thực 2 chiều là giá trị lớn nhất của tốc độ truyền tải dữ liệu mà modem có thể hỗ trợ. Tốc độ thực chuyển dữ liệu 2 chiều nhỏ nhất là giá trị nhỏ nhất mà modem hỗ trợ để thích hợp với trạng thái mà có khả năng hỗ trợ. 4 Trễ xen kẽ và không xen kẽ ( octets) Yêu cầu về trễ xen kẽ và không xen kẽ được mô tả trong phần tổng hợp của 2 đầu mút gần chạm nhau trong luồng lên và luồng xuống bao phủ lên cả các đường dẫn bên trong ( latency path). 5 Độ sâu xen kẽ lớn nhất: Đặt xen sẽ cung cấp các latency path hỗ trợ để bảo vệ dữ liệu chống lại việc xảy ra lỗi. KẾT LUẬN VDSL2 là một công nghệ mới với những ưu việt về tốc độ truyền cũng như tính nổi trội trong ứng dụng đã đang và sẽ là một công nghệ được các nhà đầu tư, người sử dụng trên toàn thế giới chú tâm. Trong bài viết này, nhóm nghiên cứu chúng tôi mới chỉ đưa tới quý bạn đọc nhưng khái niệm sơ khai nhất của công nghệ này, cũng như các ứng dụng của kỹ thuật điều chế nói chung và kỹ thuật điều chế trong VDSL2. Trong tương lai không xa, với thời gian nghiên cứu dài hơi hơn chúng tôi xin đưa tới quý bạn đọc những nghiên cứu chi tiết hơn về các dải tần của VDSL2 và mô hình điều chế cụ thể trong công nghệ mới này. Vì thời lượng nghiên cứu chưa đủ lớn nên bài viết này của chúng tôi còn khá nhiều thiếu xót. Chúng tôi rất mong nhận được sự góp ý của các bạn. Chân thành cảm ơn! Nhóm nghiên cứu. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] T-REC-G[1].993.2-200602-I!!PDF-E.pdf nguồn http:// ITU.int [2] T-REC-G[1].993.2-200612-P!Cor1!PDF-E.pdf nguồn [3] VDSL2_WP_072005_v1.1_1.pdf nguồn: [4] VDSL 2 technology nguồn: [5] Kỹ thuật điều chế và xử lý tín hiệu trong công nghệ ADSL nguồn: ftp.ninhthuanpt.com.vn/ntacademy/uploads/linhnv/2004-08-31_171414_Tap_2___ChuongI.pdf -