Đề tài Tổng quan về mạng thuê bao nội hạt

aø 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 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. Toång quan veà maïng thueâ bao noäi haït Ñaëng Quoác Anh 17 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) . Hình 1.22 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. 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. Ñaëng Quoác Anh ADSL – Thöïc tieãn, giaûi phaùp vaø trieån khai 18 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. 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 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. 1.3.3 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 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 Toång quan veà maïng thueâ bao noäi haït Ñaëng Quoác Anh 19 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. 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 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. Hình 1.23 Cung caáp dòch vuï T1/E1 truyeàn thoáng coù tieáp vaän Ñaëng Quoác Anh ADSL – Thöïc tieãn, giaûi phaùp vaø trieån khai 20 1.3.4 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 1.24 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 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 Toång quan veà maïng thueâ bao noäi haït Ñaëng Quoác Anh 21 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 1.1 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 1.2 cho thaáy vò trí cuûa caùc daûi taàn truyeàn hình trong daûi taàn soá cuûa taát caû caùc öùng duïng khaùc. Baûng 1.1 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 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 ñieàu haønh maïng caùp ñoàng truïc ñaõ lieân keát vôùi nhau ñeå ñöa ra caùc tieâu chuaån cuûa hoï. Vaøo thaùng Gieâng naêm 1996 caùc haõng Comcast, Cox Cable, TCI vaø Time Warner ñaõ phaùt trieån moät coâng ty traùch nhieäm höõu haïn laø Multimedia Cable Network Systems Partners Ltd. (MCNS). Keát quaû laø tieâu chuaån ñaëc tính giao tieáp cuûa heä thoáng truyeàn döõ lieäu qua caùp ñoàng truïc (DOCSIS: Data Over Cable System Interface Specification) ñaõ ñöôïc ban haønh thaùng Ba naêm 1997. Baûng 1.3 cho caùc ñaëc tính toång quaùt DOCSIS cuûa MCNS. Ñaëng Quoác Anh ADSL – Thöïc tieãn, giaûi phaùp vaø trieån khai 22 Hình 1.24 Coâng ngheä cable modem Hình 1.25 Heä thoáng cable TV Upstream Demodulator QPSK/16-QAM f: 5-65 MHz BW: e.g. 2 MHz Rates: e.g. 3 Mbps Downstream Modulator 64-QAM/256-QAM f: 65-850 MHz BW: 6/8 MHz Rates: 27-56 Mbps Upstream Modulator QPSK/16-QAM f: 5-65 MHz BW: e.g. 2 MHz Rates: e.g. 3 Mbps Downstream Demodulator 64-QAM/256-QAM f: 65-850 MHz BW: 6/8 MHz Rates: 27-56 Mbps CMTS (Headend) Cable modem Toång quan veà maïng thueâ bao noäi haït Ñaëng Quoác Anh 23 Baûng 1.2 Söû duïng baêng taàn Frequency Wavelength Designation Typical service 3 - 30 KHz 100 - 10 Km Very Low Frequency (VLF) navigation, sonar 30 - 300 KHz 10 - 1 Km Low Frequency (LF) Radio beacons 300 – 3000 KHz 1000 - 100 m Medium Frequency (MF) AM radio (535 - 1635 KHz) 3 - 30 MHz 100 - 10 m High Frequency (HF) Short-wave radio, telephone, telegraph, citizen's band radio, ship-to-coast, ship-to- aircraft 30 - 300 MHz 10 - 1 m Very High Frequency (VHF) Analog cordless telephone (44 - 49 MHz), TV (54 - 88 MHz), TV (174 - 216 MHz), air traffic control, police, taxi, 300 - 3000 MHz 100 - 10 cm Ultra High Frequency (UHF) TV (470 - 806 MHz), RF wireless modem (800 MHz), cellular (806 - 890 MHz), digital cordless (900 MHz), PCs (900 - 929 MHz), nationalwide paging (929 - 932 MHz), satellite telephone uplink (1610 - 1626.5 MH), satellite telephone downlink (2483.5 - 2500 MHz) 3 - 30 GHz 10 - 1 cm Super High Frequency Large dish satellite TV (4 - 6 GHz), Small dish satellite TV (11.7 - 12.7 GHz), wireless cable TV (28 - 29 GHz) Söï khaùc nhau giöõa caùc tieâu chuaån modem caùp cuûa DOCSIS vaø IEEE phaûn aùnh muïc tieâu thieát keá khaùc nhau cuûa caùc toå chöùc naøy. Caùc tieâu chuaån cuûa IEEE ñöôïc caùc nhaø cung caáp thieát bò ñònh höôùng vaøo coâng ngheä coâng nghieäp chung. Trong khi ñoù thì caùc nhaø phaùt trieån tieâu chuaån DOCSIS laïi taäp trung vaøo vieäc toái thieåu hoaù chi phí cuûa modem caùp ñeå coù theå baùn ñöôïc vôùi soá löôïng lôùn. Hôn nöõa, caùc nhaø phaùt trieån tieâu chuaån DOCSIS cuõng chuù taâm tôùi vieäc söû duïng coâng ngheä coù theå toái thieåu hoaù thôøi gian ñöa ra saûn phaåm ñaàu tieân cho thò tröôøng khaùch haøng. Hình 1.8 minh hoaï so saùnh giöõa moâ hình OSI vaø DOCSIS. Ñaëng Quoác Anh ADSL – Thöïc tieãn, giaûi phaùp vaø trieån khai 24 Hình 1.26 So saùnh giöõa moâ hình OSI vaø DOCSIS Toác ñoä cuûa modem thay ñoåi raát nhieàu vaø phuï thuoäc vaøo caùc tham soá sau: - Heä thoáng modem caùp, - Kieán truùc maïng caùp ñoàng truïc, - Löu löôïng treân maïng modem caùp. Baûng 1.3 Toång quan veà DOCSIS cuûa MCNS Caùc tham soá keânh chieàu upstream Modulation QPSK vaø QAM 16 traïng thaùi Carrier Bieán ñoåi töø 200 KHz tôùi 3,2 MHz Toác ñoä döõ lieäu 320 Kbps tôùi 10 Mbps Forward Error Control Reed-Solomon Encryption DES Caùc tham soá keânh chieàu Downstream Modulation 64/256 QAM Carrier 6 MHz Toác ñoä döõ lieäu 27 tôùi 36 Mbps Framing MPEG-2 Forward Error Control Reed-Solomon Encryption DES Ñieàu khieån truy xuaát Tranh chaáp döïa treân goùi vaø duøng caùc khe rieâng Quaûn lyù SNMP vôùi caùc ñònh nghóa MIB Giao tieáp thueâ bao 10 BASE-T, USB, IEEE 1394 Giao tieáp maïng 10 BASE-T, 100 BASE-T, ATM, FDDI Toång quan veà maïng thueâ bao noäi haït Ñaëng Quoác Anh 25 Theo chieàu downstream (töø server CMTS - Cable Modem Termination System xuoáng ngöôøi söû duïng) toác ñoä maïng coù theå leân ñeán 27 Mbps. Ñaây laø dung löôïng toång coäng ñöôïc taát caû ngöôøi söû duïng chia ra. Chæ coù ít heä thoáng maø ngöôøi söû duïng coù khaû naêng keát noái vôùi toác ñoä cao nhö vaäy. Thöôøng thì dung löôïng chæ töø 1 Mbps tôùi 3 Mbps. Trong chieàu upstream toác ñoä coù theå leân tôùi 10 Mbps. Tuy nhieân, haàu heát caùc nhaø saûn xuaát modem caùp ñeàu choïn toác ñoä töø 1 Mbps tôùi 2,5 Mbps. Phaàn lôùn caùc heä thoáng truy xuaát modem caùp ñeàu laø baát ñoái xöùng. Toác ñoä chieàu downstream lôùn hôn toác ñoä chieàu upstream nhieàu vaø ñieàu naøy phuø hôïp vôùi vieäc söû duïng cable modem, nghóa laø duøng cho dòch vuï video on demand hay truy xuaát Internet. Caùc öùng duïng nhö duyeät caùc trang web (http: HyperText Transmission Protocol) vaø ñoïc baùo (nntp: Network News Transfer Protocol) ñeàu coù chieàu gôûi döõ lieäu xuoáng maùy tính nhieàu hôn chieàu gôûi döõ lieäu cho maïng. Caùc click chuoät hay e- mail (chuû yeáu cuûa chieàu upstream) dó nhieân laø khoâng theå chieám nhieàu dung löôïng baèng taûi caùc file hay audio, video (chuû yeáu cuûa chieàu downstream). Moãi hoäp truyeàn hình caùp ñeàu nhaän tín hieäu truyeàn daãn theo chieàu downstream vaø moãi keânh truyeàn hình ñeàu ñöôïc phaùt ôû moät daûi taàn khaùc nhau. Heä thoáng caùp truyeàn hình nguyeân thuûy döïa treân cô sôû caùp ñoàng truïc end to end. Maùy phaùt truyeàn hình caùp cung caáp phim töø nhieàu nguoàn vaø ñöa tín hieäu leân caùp ñoàng truïc. Caùc boä khueách ñaïi tín hieäu ñöôïc ñaët ñeàu ñaën trong heä thoáng. Coù theå coù ñeán 35 boä khueách ñaïi noái tieáp nhau töø maùy phaùt tôùi caùc thueâ bao. Hình 1.9 minh hoaï moät heä thoáng caùp ñoàng truïc truyeàn thoáng. Hình 1.27 Heä thoáng caùp ñoàng truïc truyeàn thoáng Caùc nhaø ñieàu haønh maïng caùp ñoàng truïc ñang tieán haønh caûi tieán haï taàng maïng caùp baèng caùch ñöa vaøo theâm caùp quang vaøo maïng caùp ñoàng truïc, thay cho truyeàn daãn tín hieäu töông töï baèng truyeàn daãn tín hieäu soá vaø thay caùc boä khueách ñaïi moät chieàu baèng caùc traïm tieáp vaän theo hai chieàu. Haï taàng cô sôû maïng caùp ñoàng truïc môùi naøy goïi laø heä thoáng caùp ñoàng truïc keát hôïp caùp quang (HFC: Hybrid Fiber Coaxial). Vôùi HFC, maùy phaùt söû duïng giao tieáp caùp quang vaø vôùi caùp quang, nhieàu ñaëc tính cuûa maïng caùp truyeàn thoáng ñaõ bò thay ñoåi. Quan troïng hôn laø caùc traïm tieáp vaän khoâng chæ khueách ñaïi tín hieäu maø coøn phuïc hoài vaø phaùt laïi nguyeân daïng tín hieäu soá. Caùc boä khueách ñaïi RF loïc thoâng daûi ñöôïc thay theá baèng caùc boä trieät tieáng doäi. Caùc boä loïc naøy cho pheùp moät daûi taàn naøo ñoù truyeàn theo moät höôùng vaø daûi taàn khaùc truyeàn theo höôùng ngöôïc laïi. Nhö vaäy, HFC laø moät heä thoáng hai chieàu. Löu yù raèng vieäc naâng caáp leân maïng HFC khoâng ñôn giaûn. Caàn phaûi thay Ñaëng Quoác Anh ADSL – Thöïc tieãn, giaûi phaùp vaø trieån khai 26 theá hoaøn toaøn moät phaàn quan troïng cuûa heä thoáng caùp. Cuõng coøn may laø ñoaïn töï ñieåm caùp quang veà ñeán nhaø thueâ bao vaãn coøn söû duïng caùp ñoàng truïc. Hình 1.28 Heä thoáng HFC Coù 3 daïng modem caùp thoâng duïng laø: - Modem rôøi, - Modem laép trong maùy tính caù nhaân, - Hoäp set-top töông taùc. Coù theå sau moät thôøi gian seõ coù caùc daïng modem caùp môùi xuaát hieän. Modem caùp rôøi laø moät hoäp beân ngoaøi noái vôùi maùy tính caù nhaân qua moät keát noái Ethernet thoâng thöôøng. Caàn phaûi coù moät card Ethernet (giaù raát reû) tröôùc khi keát noái vôùi modem caùp. Hôn nöõa coù theå keát noái nhieàu maùy tính caù nhaân vôùi Ethernet. Taát caû caùc modem caùp ñeàu hoaït ñoäng toát vôùi haàu heát caùc heä ñieàu haønh vaø phaàn cöùng bao goàm Mac, UNIX, laptop, ... Moät daïng giao tieáp nöõa cuûa modem caùp laø USB, coù öu ñieåm laép ñaët nhanh choùng hôn nhieàu. Hình 1.12 minh hoaï daïng modem caùp rôøi. Hình 1.29 Modem caùp rôøi Modem caùp internal thöôøng söû duïng daïng card giao tieáp PCI vôùi maùy tính. Loaïi modem naøy reû tieàn nhaát nhöng laïi coù nhöõng vaán ñeà kyõ thuaät cuûa noù. Vaán ñeà laø chæ coù theå duøng ñöôïc vôùi maùy tính caù nhaân ñeå baøn. Caùc loaïi maùy Mac vaø laptop khoâng söû duïng ñöôïc. Hình 1.13 laø daïng modem caùp internal. Hình 1.30 Modem caùp internal Toång quan veà maïng thueâ bao noäi haït Ñaëng Quoác Anh 27 Hoäp set-top töông taùc thöïc söï khaùc vôùi modem caùp. Chöùc naêng cô baûn cuûa hoäp set-top laø cung caáp nhieàu keânh truyeàn hình treân cuøng moät soá giôùi haïn caùc baêng taàn. Coù theå thöïc hieän ñöôïc ñieàu naøy baèng maõ hoaù truyeàn hình soá (DVB: digital television encoding). Vaán ñeà laø ñaàu noái caùp khoâng caùch ly toát vôùi nguoàn ñieän AC. Ñieàu naøy gaây ra khoù khaên cho moät soá maïng truyeàn hình caùp caàn phaûi coù theâm nhieàu naâng caáp laép ñaët caùp maéc tieàn. Moät vaøi quoác gia, heä thoáng truyeàn hình caùp khoâng theå söû duïng ñöôïc modem caùp internal do lyù do kyõ thuaät hay phaùp lyù. Tröôùc ñaây, caùc hoäp set-top töông taùc cho pheùp truyeàn döõ lieäu theo chieàu upstream thöôøng laø qua heä thoáng POTS (Plain Old Telephone System) ñeå duyeät trang web, e-mail tröïc tieáp treân maøn hình truyeàn hình. Baây giôø vôùi kyõ thuaät môùi coù theå cho pheùp caùc hoäp set-top taïo ñöôøng truyeàn upstream ngay treân maïng truyeàn hình caùp. Hình 1.14 laø caáu hình keát noái hoäp set-top töông taùc. Hình 1.31 Caáu hình keát noái hoäp set-top töông taùc Hình 1.15 laø caáu truùc boä modem caùp bao goàm: - Boä baét soùng (tuner): Boä baét soùng ñöôïc noái tröïc tieáp vôùi oå caém truyeàn hình caùp. Thöôøng moät boä baét soùng ñöôïc tích hôïp boä thu phaùt song coâng ñeå phuïc vuï cho caû chieàu downstream vaø upstream. Boä baêét soùng phaûi coù chaát löôïng cao ñeå coù theå nhaän ñöôïc tín hieäu ñieàu cheá QAM. Khaùi nieäm boä choïn soùng silic ñang ñöôïc nghieân cöùu. Boä choïn soùng silic döïa treân caùc chip baùn daãn vaø ñem laïi hy voïng giaûm giaù thaønh so vôùi caùc boä baét soùng thoâng thöôøng. - Boä giaûi ñieàu cheá: Trong chieàu thu, tín hieäu IF ñöôïc ñöa tôùi boä giaûi ñieàu cheá. Boä giaûi ñieàu cheá thoâng thöôøng bao goàm maïch chuyeån ñoåi soá töông töï ADC, boä giaûi ñieàu cheá QAM 64/256, boä ñoàng boä khung MPEG vaø boä giaûi maõ söûa sai Reed Solomon. Boä giaûi ñieàu cheá caàn thieát cho caû caùc modem caùp, set- top box kyõ thuaät soá neân coù raát nhieàu haõng ñaõ phaùt trieån saûn xuaát boä phaän naøy. Hình 1.32 Caáu truùc boä modem caùp - Boä ñieàu cheá cuïm (burst modulator): Trong chieàu phaùt, boä ñieàu cheá cuïm cung caáp tín hieäu cho boä choïn soùng. Boä ñieàu cheá cuïm thöïc hieän maõ hoaù Reed Solomon cho moãi cuïm döõ lieäu, ñieàu cheá QPSK/QAM-16 treân daûi taàn caàn thieát vaø thöïc hieän bieán ñoái soá sang töông töï. Tín hieäu ngoõ ra coù nhieàu möùc khaùc nhau ñeå buø vôùi suy hao truyeàn daãn khoâng löôøng tröôùc ñöôïc treân ñöôøng caùp ñoàng truïc. Boä ñieàu cheá cuïm caàn thieát cho modem caùp vaø moät soá Ñaëng Quoác Anh ADSL – Thöïc tieãn, giaûi phaùp vaø trieån khai 28 loaïi hoäp set-top hai chieàu. Ngöôøi ta cuõng ñaõ tích hôïp nhieàu tính naêng döôùi daïng chip. - Boä ñieàu khieån truy xuaát moâi tröôøng (MAC: Media Access Control) naèm giöõa caùc ñöôøng truyeàn thu vaø phaùt. Boä ñieàu khieån truy xuaát moâi tröôøng coù theå laø phaàn cöùng hay keát hôïp giöõa phaàn cöùng vaø phaàn meàm. MAC cuûa modem caùp phöùc taïp hôn MAC cuûa Ethernet vaø thöïc söï thì khoâng coù boä MAC naøo coù theå thöïc hieän heát ñöôïc caùc chöùc naêng cuûa lôùp MAC maø khoâng coù söï trôï giuùp cuûa caùc boä vi xöû lyù. Vôùi caùc boä modem caùp DOCSIS thì nhieàu coâng ty coù tieâu chuaån saûn phaåm MAC ASIC coù kieán truùc söû duïng nhieàu phaàn meàm ñeå xöû lyù caùc chöùc naêng vaø ñaït ñöôïc ñoä meàm deûo cao. Caùc haõng khaùc saûn xuaát caùc chip MAC duøng cho caû DOCSIS vaø DVB/DAVIC vôùi söï khaùc nhau trong caû phaàn cöùng laãn phaàn meàm. Moät soá nhaø saûn xuaát laïi phaùt trieån caùc saûn phaåm MAC cuûa mình theo caùc tieâu chuaån rieâng ñeå caïnh tranh hay phaân bieät caùc saûn phaåm cuûa hoï. - Giao tieáp: Döõ lieäu chuyeån qua MAC ñi ñeán giao tieáp maùy tính hay hoäp set- top cuûa modem caùp laø Ethernet, USB, PCI. - CPU: Boä vi xöû lyù khoâng ñöôïc veõ treân sô ñoà khoái cuûa modem caùp nhöng vôùi caùc modem caùp rôøi thì phaûi coù khaùc vôùi caùc modem PSTN söû duïng CPU trong maùy tính caù nhaân. Caùc thieát bò bao goàm MAC, boä giaûi ñieàu cheá, boä ñieàu cheá cuïm, boä vi xöû lyù, caùc giao tieáp Ethernet, PCI, USB ñeàu coù khuynh höôùng tích hôïp trong moät chip baùn daãn. Tuy nhieân vaãn coøn caùc thaønh phaàn nhö boä nhôù baùn daãn, boä baéch soùng, nguoàn cung caáp, ... neân khoâng theå thöïc söï coù ñöôïc moät modem caùp moät chip ñöôïc. Modem caùp söû duïng ñöôïc maïng truyeàn hình caùp saün coù neân giaûm ñöôïc chi phí ñaàu tö. Khoâng caàn phaûi thöïc hieän theâm haï taàng cô sôû môùi duø söï thay ñoåi maïng truyeàn hình caùp laø khoâng theå traùnh ñöôïc. Hôn nöõa, caùc linh kieän taàn soá cao caàn thieát cho hoaït ñoäng cuûa modem caùp ñaõ trôû neân raát reû vaø ñöôïc baùn ñaïi traø. Nhieàu boä chip (chipset) ñaõ ñöôïc ñöa ra vôùi giaù caû raát caïnh tranh vaø khaû naêng töông thích raát cao. Cuõng khoâng neân boû qua moät ñieàu laø baèng nhieàu caùch, modem caùp ñaõ ñaùp öùng nhöõng höùa heïn ban ñaàu veà caùc heä thoáng vaø dòch vuï truyeàn hình caùp töông taùc. Thay vì phaûi xaây döïng caùc chöùc naêng cho hoäp set-top ngöôøi ta coù theå duøng maùy tính caù nhaân ñeå thay theá. Nhöôïc ñieåm thöù nhaát cuûa modem caùp laø haàu heát caùc maùy tính caù nhaân ñeàu khoâng ñaët gaàn maùy thu hình. Maøn hình vaø taàn soá bus cao cuûa maùy tính caù nhaân seõ gaây nhieãu cho maùy thu hình vaø caàn phaûi ñi laïi daây ôû nhaø. Tuy nhieân, neáu caàn phaûi ñi daây ôû moät nôi môùi thì coù theå duøng caùp ñoàng truïc hay caùp xoaén ñoâi khoâng chaén töø UTP vôùi giaù caû reû vaø deã laép ñaët, söû duïng. Modem caùp ñoøi hoûi phaûi laép ñaët laïi tôùi 90 phaàn traêm caùp ñi vaøo nhaø (drop cable) ñem laïi dòch vuï cho thueâ bao. Caùp ñi vaøo nhaø thöôøng ñöôïc laép ñaët voäi vaõ vaø caåu thaû laøm sinh ra nhieàu nhieãu. Moät vaán ñeà nöõa laø nhieàu chuû nhaø töï laép ñaët moät boä chuyeån ñoåi ñöôøng vaøo cuûa truyeàn hình caùp cho nhieàu maùy thu hình vaø caùc laép ñaët naøy raát caåu thaû. Moät nhöôïc ñieåm nghieâm troïng nöõa cuûa modem caùp laø daûi taàn chieàu upstream töø 5MHz ñeán 50MHz seõ thu thaäp raát nhieàu nhieãu töø caùc thieát bò khaùc trong gia ñình. Ñeå khaéc phuïc, nhieàu maïng truyeàn hình caùp loïc boû daûi taàn naøy khoûi tín hieäu cuûa heä thoáng. Chæ coù khoaûng 5 phaàn traêm soá maïng truyeàn hình caùp laø coøn söû duïng daûi taàn naøy. Vôùi caùc tröôøng hôïp caùp moät chieàu thì phaûi söû duïng theâm modem ñieän thoaïi ñeå thöïc hieän chieàu upstream. Ñoù laø Toång quan veà maïng thueâ bao noäi haït Ñaëng Quoác Anh 29 do trong maïng truyeàn hình caùp cuõ khoâng coù caùc boä khueách ñaïi daønh cho chieàu upstream. Caùc dòch vuï truyeàn hình caùp cuõ thaäm chí khoâng xöû lyù noåi löu löôïng khieâm toán cuûa chieàu upstream ñeå ñaët caùc dòch vuï naøy. Cuoái cuøng, vì caùc keânh upstream phaûi ñöôïc chia ra cho nhieàu ngöôøi söû duïng (coù theå leân ñeán haøng ngöôøi söû duïng cuøng moät luùc) neân moái nguy hieåm taéc ngheõn laø thöïc söï khi taát caû caùc goùi soá lieäu ñeàu ñöôïc gôûi veà phía head end. 1.3.5 MMDS Coâng ngheä Dòch vuï phaân phoái ña ñieåm ña keânh MMDS (Multichannel Multipoint Distribution Service) laø moät hoãn hôïp môùi caùc dòch vuï video vaø truyeàn soá lieäu toác ñoä cao. Moät thaønh phaàn cuûa MMDS laø Dòch vuï coá ñònh truyeàn hình theo leänh (ITFS:Intructional Television Fixed Service). Hai möôi keânh ITFS ñöôïc söû duïng ñeå phaân phoái caùc taøi lieäu giaùo duïc. Caùc tröôøng hoïc nhö caùc tröôøng cao ñaúng vaø caùc tröôøng ñaïi hoïc phaûi söû duïng toái thieåu 20 giôø moãi tuaàn ñeå ñöôïc pheùp söû duïng ITFS. Muoán duøng caùc keânh ITFS ñeå xaây döïng moät heä thoáng hoaøn chænh caùc nhaø cung caáp dòch vuï MMDS phaûi duøng moät kyõ thuaät goïi laø saép xeáp keânh (channel mapping). Baèng caùch naøy khi moät keânh ITFS ñang ñöôïc MMDS söû duïng nhaän moät yeâu caàu töø moät nhaø cung caáp dòch vuï giaùo duïc thì tín hieäu ñang truyeàn taûi ñöôïc chuyeån maïch sang moät keânh ITFS coøn troáng. Dó nhieân, boä chuyeån maïch phaûi trong suoát ñoái vôùi thueâ bao sao cho caùc tín hieäu phöùc taïp giöõa head end vaø set-top box ñöôïc thoâng suoát. Möôøi moät keânh khaùc ñöôïc gaùn cho caùc dòch vuï MMDS vaø hai keânh nöõa ñöôïc laáy töø caùc Dòch vuï phaân phoái ña ñieåm (MDS: Multipoint Distribution Services). Nhö vaäy moät heä thoáng MMDS coù taát caû 33 keânh cho dòch vuï video, truy xuaát Internet toác ñoä cao theo caùc ñöôøng daây cable modem. Maùy phaùt trung taâm ñöôïc MMDS söû duïng coù giaù thaønh raát cao, khoaûng 1,5 trieäu USD vaø giaù thaønh treân moãi thueâ bao bao goàm antenna, ñi daây, set top laø khoaûng 400 USD. Vôùi soá lieäu naøy, haõng Wireless Cable Association ñaùnh giaù ñieåm hoaø voán (BEP: Break Even Point) laø khoaûng 10 000 thueâ bao cho moãi maùy phaùt MMDS. Kieán truùc cô baûn cuûa heä thoáng MMDS ñöôïc minh hoaï ôû hình 1.33. Hình 1.33 Kieán truùc cô baûn heä thoáng MMDS Maëc duø MMDS coù treân moät trieäu thueâ bao qua 73 heä thoáng taïi Hoa Kyø vaø ñang ñöôïc nghieân cöùu, söû duïng bôûi caùc nhaø cung caáp dòch vuï lôùn söï phaùt trieån thaät söï cuûa heä thoáng vaãn laø ôû beân ngoaøi nöôùc Myõ do coù caùc heä thoáng höõu tuyeán nhoû hôn nhieàu so vôùi ôû Myõ. Thaät vaäy, haõng Scientific Atlanta loan baùo raèng hoï ñaõ baùn ñöôïc caùc boä chuyeån ñoåi Ñaëng Quoác Anh ADSL – Thöïc tieãn, giaûi phaùp vaø trieån khai 30 MMDS ra nöôùc ngoaøi nhieàu hôn trong nöôùc raát nhieàu. Treân theá giôùi (ngoaøi Hoa Kyø) coù khoaûng 90 nhaø cung caáp dòch vuï MMDS cung caáp cho khoaûng 5 trieäu thueâ bao. Öu ñieåm roõ reät nhaát cuûa MMDS laø töông lai cuûa MMDS gaén lieàn vôùi töông lai cuûa thoâng tin voâ tuyeán. Söï chaáp nhaän cuûa thò tröôøng vôùi ñieän thoaïi khoâng daây (cordless phone) vaø ñieän thoaïi di ñoäng (cellular phone) ñaõ taïo ra moät tieàn leä ñaày thuaän tieän cho MMDS. Nhöõng ngöôøi bò haïn cheá choã ôû töø laâu ñöôïc xem nhö laø nhöõng tuø nhaân thì nay coù theå coù moät töông lai thoâng tin höùa heïn qua MMDS. Maët khaùc, daûi thoâng voâ tuyeán vaø toác ñoä truyeàn ñaõ phaùt trieån nhaûy voït vaø lan roäng. Treân haàu heát caùc keânh MMDS ñeàu ñaït ñöôïc toác ñoä chieàu downstream leân ñeán 54 Mbps (tuy nhieân thieát bò naøy laïi khaù maéc tieàn). Moät öu ñieåm nöõa cuûa MMDS laø FCC ñaõ ñöa ra caùc giaáy pheùp thu phaùt hai chieàu laø moät ñieàu kieän raát caàn thieát vì vieäc thu phaùt hai chieàu caàn phaûi coù maùy phaùt soùng ôû gia ñình vaø ñieàu naøy phaûi naèm trong taàm quaûn lyù cuûa FCC. Tuy nhieân, nhöôïc ñieåm quan troïng cuûa MMDS laø neáu MMDS khoâng ñem laïi moät dòch vuï hoaøn toaøn môùi hay moät giaù caû thaät meàm thì MMDS cuõng chæ laø moät chieâu duï khaùch haøng. Chính vì lyù do naøy maø caùc thöû nghieäm ban ñaàu cuûa MMDS treân ñaát Myõ ñaõ gaây thaát voïng. Cöôøng ñoä tín hieäu raát thaát thöôøng ngay caû vôùi caùc heä thoáng ñöôïc chaêm soùc kyõ thuaät chu ñaùo. Moät nhöôïc ñieåm nöõa cuûa MMDS laø vôùi böôùc soùng cuûa tín hieäu MMDS thì ngay caû vaät caûn nhö caây coái cuõng coù taùc duïng nhö moät böùc töôøng ñaù neân phaûi thöïc hieän lieân laïc taàm nhìn thaúng (line-of-sight). Ñieàu naøy treân thöïc teá ñaõ giôùi haïn nhieàu vuøng phuû soùng, ñaëc bieät laø vôùi caùc vuøng coù nhieàu caây coái nhö mieàn ñoâng baéc Hoa Kyø chaúng haïn. Cuoái cuøng, MMDS söû duïng caùc heä thoáng vaø coâng ngheä hoaøn toaøn môùi neân chaéc chaén phaûi caàn coù moät khoaûng thôøi gian ñeå maïng oån ñònh vaø cuõng caàn phaûi ñaàu tö theâm nhieàu tieàn cuûa. Moät ví duï ñeå so saùnh laø sau 15 naêm dòch vuï ñieän thoaïi di ñoäng ôû Hoa Kyø vaãn chöa phaûi laø phoå bieán. 1.3.6 LMDS Dòch vuï phaân phoái ña ñieåm noäi haït (Local Multipoint Distribution Service) laø moät heä thoáng phaân phoái voâ tuyeán ñieåm ña ñieåm, ña teá baøo hoaït ñoäng ôû daûi taàn töø 27,5GHz ñeán 29,5GHz. LMDS ñoâi luùc coøn ñöôïc goïi laø "truyeàn hình caùp teá baøo" ("cellular cable TV") ñöôïc Bernard Bossard phaùt minh döôùi giaáy pheùp thöïc nghieäm cuûa FCC. Coâng ty Cellular Vision do oâng saùng laäp luùc ñaàu ñöôïc söï hoã trôï taøi chính cuûa cô quan phaùt trieån ñòa oác New Jersey. Sau ñoù haõng Bell Atlantic ñaõ mua laïi moät phaàn vaø ñieàu haønh vaø tieáp thò caùc dòch vuï cuûa Cellular Vision. Veà maët lyù thuyeát, Cellular Vision phuû soùng moät vuøng vôùi nhieàu teá baøo vaø nhö vaäy seõ traùnh ñöôïc vaán ñeà taàm nhìn thaúng cuûa MMDS. Caùc vuøng toái (shadow area) ñöôïc phuû soùng baèng caùc traïm tieáp vaän hay caùc boä phaûn xaï soùng thuï ñoäng. Caùc teá baøo laân caän söû duïng cuøng taàn soá nhöng vôùi phaân cöïc khaùc nhau. Taát caû lan truyeàn phaùt xaï ñieän töø (bao goàm aùnh saùng vaø tín hieäu truyeàn hình) töø moät nguoàn ñeán maùy thu döôùi daïng soùng. Höôùng cuûa caùc tröôøng ñieän vaø töø trong tín hieäu thay ñoåi so vôùi ñöôøng lan truyeàn. Giaû söû moät thieát bò naøo ñoù ñöôïc xaây döïng ñeå ngaên chaën tröôøng ñieän töø theo moät höôùng xaùc ñònh. Soùng ñieän töø seõ tieáp tuïc lan truyeàn qua thieát bò naøy nhöng seõ bò maát moät phaàn naêng löôïng vaø nhö vaäy soùng ñaõ bò phaân cöïc. Hieän töôïng phaân cöïc soùng thöôøng thaáy nhaát laø hieän töôïng phaûn xaï soùng aùnh saùng bôûi maët nöôùc. AÙnh saùng phaûn xaï töø maët nöôùc bò phaân cöïc ngang (nghóa laø nöôùc phaûn xaï baát cöù tröôøng ñieän naøo khoâng naèm treân maët phaúng naèm ngang). Caùc thaáu kính hoäi tuï phaân cöïc aùnh saùng maët trôøi chæ cho qua aùnh saùng ñöôïc phaân cöïc Toång quan veà maïng thueâ bao noäi haït Ñaëng Quoác Anh 31 vuoâng goùc seõ laáy ñi taát caû aùnh saùng phaûn xaï töø maët nöôùc. Chuùng chæ ñôn thuaàn laø ngaên chaën taát caû moïi aùnh saùng coù höôùng phaân cöïc khoâng vuoâng goùc. Cellular Vision cuõng hoaït ñoäng töông töï. Hai teá baøo laân caän söû duïng tín hieäu phaân cöïc khaùc nhau vaø antenna nhö moät thaáu kính phaân cöïc (noù loaïi boû caùc tín hieäu cuûa caùc teá baøo laân caän vaø nhaän tín hieäu cuûa teá baøo gaàn nhaát). Gheùp phaân cöïc vôùi moät söï khaùc bieät taàn soá nhoû giöõa cuøng moät keânh trong caùc teá baøo laân caän ôû maùy thu. Söï suy giaûm naøy ñuû ñeå traùnh hieän töôïng goïi laø multipath fade (hieäu öùng môø tín hieäu do nhieàu ñöôøng lan truyeàn soùng gaây ra). Hình 1.34 Kieán truùc cô baûn heä thoáng LMDS Khaùi nieäm phaân cöïc soùng cuõng cung caáp khaû naêng keânh ñaûo ngöôïc. Ngöôøi ta ñaùnh daáu tín hieäu chieàu upstream baèng caùch phaân cöïc ñoái nghòch tín hieäu. Nhö vaäy khoâng maùy thu naøo coù theå nhaän ñöôïc tín hieäu chieàu upstream ngoaïi tröø maùy thu ôû head end. Hình 1.9 minh hoaï kieán truùc cô baûn cuûa moät heä thoáng LMDS hoaøn toaøn töông töï nhö kieán truùc cô baûn cuûa moät heä thoáng MMDS. FCC ñaõ ñöa ra moät quy hoaïch taàn soá rieâng bieät duøng cho thöông maïi. Hai giaáy pheùp seõ ñöôïc caáp qua ñaáu giaù cho moãi vuøng ñòa lyù: - Nhoùm A (1,15GHz) bao goàm caùc phaân ñoaïn taàn soá 27,5GHz ñeán 28,35GHz, 29,1GHz ñeán 29,25GHz vaø 31,075GHz ñeán 31,225GHz. - Nhoùm B (150MHz) bao goàm caùc phaân ñoaïn taàn soá 31GHz ñeán 31,075GHz vaø 31,225GHz ñeán 31,3GHz. Maëc duø FCC khoâng giôùi haïn caùc dòch vuï coù tieàm naêng nhöng treân thöïc teá vaãn ngaên caûn caùc nhaø ñieàu haønh ñieän thoaïi vaø caùp lôùn mua giaáy pheùp. Haàu heát caùc öu, nhöôïc ñieåm cuûa heä thoáng LMDS ñeàu gioáng vôùi MMDS. Moät daáu hieäu ñaùng möøng cho LMDS laø coù nhieàu thueâ bao hôn MMDS nhöng raát tieác raèng ña soá laïi phaân boá ôû Canada. LMDS söû duïng caùc maùy phaùt nhoû hôn vaø vuøng phuû soùng (teá baøo) coù theå giöõ ñöôïc giaù thaønh ñaàu tö ôû möùc thaáp, ñaëc bieät laø ôû caùc khu ñoâng daân. Tuy nhieân, kích thöôùc teá baøo nhoû nhö vaäy seõ gaây khoù khaên cho caùc vuøng ngoaïi oâ vaø thoân queâ vì khoâng theå ñaët ôû moãi noâng traïi moät thaùp LMDS ñöôïc. Ñaëng Quoác Anh ADSL – Thöïc tieãn, giaûi phaùp vaø trieån khai 32 1.3.7 Heä thoáng truy xuaát qua thoâng tin veä tinh Caùc heä thoáng thoâng tin veä tinh truyeàn thoâng tröïc tieáp (DBS: Direct Broadcast Satellite) ñaõ coù saün ñeå cung caáp dòch vuï truyeàn hình chaát löôïng cao cho nhieàu gia ñình. Haàu heát dòch vuï naøy (cho caû caùc maùy thu hình töông töï) söû duïng phöông phaùp neùn hình aûnh MPEG II (Motion Pictures Experts Group II). Phaàn aâm thanh ñöôïc xöû lyù theo kyõ thuaät Dolby Surround Sound taïo ra chaát löôïng aâm thanh saùnh baèng vôùi chaát löôïng audio CD. Caùc nhaø cung caáp thieát bò vaø ñieàu haønh heä thoáng thoâng tin veä tinh phaûi ñoái maët vôùi vaán ñeà treã trong caùc dòch vuï thoaïi vaø soá lieäu hai chieàu. Caùc heä thoáng veä tinh truyeàn thoâng tröïc tieáp coù saün treân thò tröôøng voán duøng cho caùc dòch vuï truyeàn hình kyõ thuaät soá moät chieàu. Haàu heát caùc dòch vuï naøy ñeàu söû duïng neùn MPEG vaø truyeàn taûi ña keânh ñeå cung caáp dòch vuï gaàn gioáng vôùi dòch vuï xem phim theo yeâu caàu (nghóa laø caùc boä phim baét ñaàu caùch nhau 15 phuùt). Caùc heä thoáng Veä tinh truyeàn thoâng tröïc tieáp bò caûn trôû bôûi caùc vaán ñeà veà truyeàn taûi caùc keânh truyeàn thoâng noäi haït, treã lieân quan ñeán xöû lyù neùn (caùc söï kieän theå thao bò treã khoaûng 1 giaây), maát hoaït ñoäng hai chieàu (maëc duø thöïc teá ñaõ coù nhieàu heä thoáng truyeàn taûi thueâ bao ñeán veä tinh). Haàu heát caùc heä thoáng veä tinh truyeàn thoâng tröïc tieáp söû duïng moät keát noái modem qua ñöôøng daây ñieän thoaïi cho chieàu upstream. Moät keânh veä tinh truyeàn thoâng tröïc tieáp coù theå deã daøng hoaït ñoäng ôû toác ñoä döõ lieäu 23Mbps. Tuy nhieân, toác ñoä phoå bieán nhaát laø khoaûng 400 kbps (dòch vuï Direct PC). Caùc heä thoáng hieän nay söû duïng caùc quyõ ñaïo ñòa tónh (GEO: Geosynchronous Earth Orbit) ôû ñoä cao 22 500 daëm (khoaûng moät phaàn möôøi khoaûng caùch töø quaû ñaát ñeán maët traêng). Khoaûng caùch lôùn naøy laøm taêng leân thôøi gian treã cuûa caùc dòch vuï hai chieàu, caùc dòch vuï töông taùc. Tuy nhieân, caùc heä thoáng veä tinh nhaân taïo theá heä môùi nhö heä thoáng veä tinh nhaân taïo Iridium vaø heä thoáng veä tinh nhaân taïo Teledesic duøng caùc quyõ ñaïo thaáp hôn nhieàu LEO (Low Earth Orbit) coù thôøi gian treã nhoû nhaát vaø tieâu thuï naêng löôïng maùy phaùt nhoû hôn. Moät vaán ñeà cuûa caùc nhaø cung caáp dòch vuï qua heä thoáng thoâng tin veä tinh laø giaù caû. Trong phaïm vi LEO, heä thoáng veä tinh nhaân taïo Iridium coù giaù thaønh khoaûng 5 tyû dollar cho 66 veä tinh. Teân goïi Iridium xuaát phaùt töø nguyeân töû cuûa nguyeân toá Iridium coù 77 ñieän töû xung quanh haït nhaân gioáng nhö 77 veä tinh xung quanh quaû ñaát. Tuy nhieân soá veä tinh caàn thieát ñaõ giaûm töø 77 xuoáng coøn 66 nhöng teân goïi cuûa heä thoáng vaãn khoâng thay ñoåi coù leõ laø do nguyeân toá coù nguyeân töû goàm 66 ñieän töû xung quanh haït nhaân laø Dysprosium laøm nhaãn khoâng ñeïp baèng Iridium. Tuy nhieân muïc ñích chính cuûa heä thoáng veä tinh nhaân taïo Iridium laø duøng cho heä thoáng ñieän thoaïi di ñoäng. Maët khaùc dòch vuï Teledesic coøn goïi laø "Internet treân trôøi" ("Internet-in-the-sky") laïi chuû ñích nhaém vaøo dòch vuï truy xuaát Internet. 288 veä tinh nhaân taïo cuûa Teledesic coù giaù thaønh xaáp xæ 9 tyû dollar. Globalstar, moät coâng ty con cuûa haõng Loral and Qualcomm coù heä thoáng 48 veä tinh vôùi giaù thaønh 2,6 tyû dollar vôùi muïc ñích chính laø duøng cho caùc öùng duïng döõ lieäu truyeàn thoáng, ñieän thoaïi vaø fax. Skybridge döï kieán seõ phoùng 64 veä tinh vôùi giaù thaønh toång coäng laø 3,5 tyû dollar. Toång quan veà maïng thueâ bao noäi haït Ñaëng Quoác Anh 33 Hình 1.35 Ñieän thoaïi di ñoäng Iridium Hình 1.36 Heä thoáng nhaén tin Iridium Duø vaäy, caùc heä thoáng thoâng tin veä tinh GEO vaãn khoâng sôùm ra ñi vì söï xuaát hieän caùc heä thoáng thoâng tin veä tinh LEO. Heä thoáng Direct PC cuûa Hughes Communications vaãn laø nhaø ñieàu haønh Internet qua veä tinh lôùn nhaát hieän nay. Toác ñoä truy xuaát Internet theo chieàu downstream töø 200 Kbps ñeán 400 Kbps seõ ñöôïc môû roäng baèng heä thoáng GEO döï kieán Hughes Spaceway goàm 8 veä tinh nhaân taïo hoaït ñoäng ôû toác ñoä 6 Mbps vôùi giaù thaønh toång coäng 3 tyû dollar. Moät heä thoáng keá tieáp cuûa Hughes Communications laø heä thoáng Expressway goàm 14 veä tinh nhaân taïo coù giaù thaønh 4 tyû dollar cho pheùp truy xuaát theo chieàu downstream leân ñeán 1,5 Mbps. CyberStar, moät coâng ty hôïp taùc giöõa Loral vaø Alcatel ñaõ coù keá hoaïch cho 3 veä tinh vôùi giaù thaønh 1,6 tyû dollar vaø cung caáp truy xuaát toác ñoä 6,5 Mbps theo chieàu downstream vaø 2,5 Mbps theo chieàu upstream. Motorola duø ñaõ coù ñeán 21 phaàn traêm ñaàu tö trong heä thoáng Iridium vaãn leân keá hoaïch cho heä thoáng Celestri laø moät heä thoáng hoãn hôïp lyù thuù giöõa 9 veä tinh nhaân taïo GEO vaø 63 veä tinh nhaân taïo LEO vôùi giaù thaønh toång coäng leân ñeán 12,9 tyû dollar. Motorola döï ñònh keát hôïp söùc Ñaëng Quoác Anh ADSL – Thöïc tieãn, giaûi phaùp vaø trieån khai 34 maïnh trong truyeàn thoâng broadcast vaø multicast cuûa heä thoáng GEO vaø söï haáp daãn ôû ñoä treã nhoû cuûa caùc heä thoáng LEO cho caùc dòch vuï töông taùc Internet. Öu ñieåm lôùn nhaát vaø ñaëc bieät cuûa caùc heä thoáng GEO laø taàm phuû soùng roäng. Veä tinh nhaân taïo laøm cho vuøng phuû soùng trôû neân lôùn nhaát. Thoâng tin veä tinh hoaøn toaøn khoâng phuï thuoäc vaøo ñieàu kieän ñòa lyù nhö thung luõng, nuùi non, bieån caû, ... Thoâng tin veä tinh phuïc vuï khoâng bò aûnh höôûng bôûi khoaûng caùch. Moät veä tinh nhaân taïo phuïc vuï caùc ñieåm caùch xa nhau haøng ngaøn caây soá cuõng gioáng vôùi khi phuïc vuï cho hai nhaø haøng xoùm. Ñieàu naøy vaãn ñuùng khi naøo caùc ñòa ñieåm phuïc vuï cuûa heä thoáng thoâng tin veä tinh vaãn coøn naèm trong taàm phuû soùng cuûa noù. Hình 1.37 Heä thoáng truy xuaát Internet Iridium Maët khaùc heä thoáng thoâng tin veä tinh cuõng coù nhöõng nhöôïc ñieåm traàm troïng veà maët kyõ thuaät cuûa noù. Caùc dòch vuï döïa vaøo thoâng tin veä tinh coù theå bò maùy bay che khuaát vaø dó nhieân cuõng coù theå bò caùc veä tinh coù quyõ ñaïo thaáp hôn che khuaát. AÙnh saùng maët trôøi cuõng coù theå taùc ñoäng leân tín hieäu vaø tín hieâäu coù theå maát moät thôøi gian khi maët trôøi ñi qua sau caùc veä tinh trong caùc ngaøy ñoâng chí vaø haï chí. Moät vaøi hieäu öùng maët trôøi laøm cho khí quyeån phoàng leân vaø caùc veä tinh coù quyõ ñaïo thaáp phaûi chuyeån ñoäng ñeàu ñaën ñeå traùnh bò khí quyeån loâi keùo. Tuoåi thoï cuûa moät veä tinh ñöôïc xaùc ñònh bôûi löôïng nhieân lieäu noù mang theo. Taùc ñoäng nhoû cuûa troïng tröôøng phaûi ñöôïc caân baèng baèng vieäc ñoát ñònh kyø teân löûa. Khi nhieân lieäu caïn kieät thì veä tinh nhaân taïo trôû neân voâ duïng. Hình 1.38 Nguyeân lyù DirectPC Toång quan veà maïng thueâ bao noäi haït Ñaëng Quoác Anh 35 Ñoä treã cuûa thoâng tin veä tinh lieân quan ñeán khoaûng caùch xa vaø vieäc xöû lyù neùn döõ lieäu soá ñöôïc caùc heä thoáng thoâng tin veä tinh LEO khaéc phuïc vaø nhu caàu dòch vuï hai chieàu thöïc söï taêng nhanh. Nhöng maø mæa mai thay, moät vaøi maùy phaùt soùng ñeán veä tinh duøng cho gia ñình ñaõ ñöôïc thieát keá nhöng giaù thaønh laïi quaù cao (hôn 4000 Myõ kim cho moät boä phaùt soùng ñeán veä tinh). Khi coù nhieàu ñöôøng truyeàn hai chieàu ñeán veä tinh nhaân taïo thì vaán ñeà caáp pheùp vaø dung löôïng caàn thieát laïi trôû neân phöùc taïp khi coù nhieàu cô quan tham gia. FCC chòu traùch nhieäm quaûn lyù soùng trong khoâng khí coøn ITU-R vaø NASA thì quyeát ñònh soùng naøo seõ vaøo quyõ ñaïo vaø vaøo ôû ñaâu. Trôû ngaïi cuoái cuøng cuûa caùc heä thoáng thoâng tin veä tinh laø söï ñoâng ñuùc cuûa caùc veä tinh cuõng gaây ra raéc roái. Caùc vò trí veä tinh thuaän lôïi cuûa caùc veä tinh GEO ñaõ ñöôïc chieám giöõ töø nhieàu naêm qua. Tình hình cuõng seõ xaûy ra töông töï ñoái vôùi caùc veä tinh LEO. Dó nhieân, vieäc chia nhau daûi thoâng haïn cheá giöõa löôïng ngöôøi söû duïng khoång loà seõ trôû thaønh moät baøi toaùn nan giaûi.