bài tập lớn môn ghép kênh tín hiệu số công nghệ adsl

Ưu điểm nổibật của ADSL là cho phép khách hàng sử dụng đồng thời trên cùng một đường dâyđiện thoại cho cả hai dịch vụ: thoại và số liệu.. Như đã nói ở trên, ADSL không chỉ là một cách tr

Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số Công nghệ

ADSL

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ DSL 4

CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ ADSL 5

CHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ ADSL2 20

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, nhu cầu về thông tin đang phát triển như vũ bão trênthế giới nói chung cũng như tại Việt Nam nói riêng, đặc biệt là nhu cầu về dịch vụbăng rộng Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng các nhà khai thác vàcung cấp dịch vụ viễn thông đã đưa ra nhiều giải pháp khác nhau

Mỗi giải pháp đều có ưu điểm và nhược điểm riêng tuỳ thuộc vào từng điềukiện cụ thể Trong khi việc cáp quang hoá hoàn toàn mạng viễn thông chưa thực hiệnđược vì giá thành các thiết bị quang vẫn còn cao thì công nghệ đường dây thuê bao số(xDSL) là một giải pháp hợp lý Trên thế giới nhiều nước đã áp dụng công nghệ này

và đã thu được thành công đáng kể Ở Việt Nam công nghệ xDSL cũng đã được triểnkhai trong những năm gần đây và cũng đã thu được những thành công nhất định vềmặt kinh tế cũng như giải pháp mạng và đáp ứng được nhu cầu của khách hàng (năm

2003 tổng số thuê bao băng rộng trên thế giới là 60 triệu thuê bao đến năm 2005 đã đạttới 107 triệu thuê bao) Tuy nhiên, do những giới hạn nhất định đặc biệt là về mặt côngnghệ nên tốc độ truyền số liệu vẫn còn thấp chưa đáp ứng được hết những nhu cầu củakhách hàng Chính vì vậy, nhu cầu đặt ra trong những năm tiếp theo là áp dụng cáccông nghệ mới nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng đặc biệt là nhucầu về dịch vụ băng rộng

Một trong những công nghệ có thể đáp ứng các nhu cầu trên đó là công nghệADSL2+ Công nghệ này thuộc họ công nghệ ADSL, với băng tần được mở rộng, nó

có thể đáp ứng được các dịch vụ băng rộng hiện tại và trong tương lai Công nghệ này

đã được chuẩn hoá bởi ITU và được phát triển bởi nhiều hãng cung cấp thiết bị trênthế giới

Nhằm mục đích tìm hiểu về công nghệ ADSL cùng khả năng ứng dụng ADSL2+, đềtài được xây dựng với bố cúc như sau:

 Chương 1: Lịch sử hình thành và phát triển DSL

 Chương 2: Tổng quan các công nghệ DSL

 Chương 3: Công nghệ ADSL

 Chương 4: Công nghệ ADSL2

 Chương 5: Công nghệ ADSL2+

 Chương 6: Khả năng ứng dụng công nghệ ADSL2+

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ DSL

Trong xu hướng số hoá mạng viễn thông trên toàn thế giới, mạng liên kết số đadịch vụ ISDN (Intergrated Services Digital Network) và đường dây thuê bao số DSL(Digital Subcriber Line) đã đáp ứng được nhiệm vụ số hoá mạng viễn thông đến tậnphía khách hàng Có thể nói rằng ISDN là dịch vụ DSL đầu tiên cung cấp cho kháchhàng giao diện tốc độ cơ sở BRI (Basic Rate Interface) 144 kbps, được cấu thành từhai kênh B 64 kbps và một kênh D 16 kbps

Cùng với mạng ISDN, một công nghệ mới có nhiều triển vọng với tên gọichung là xDSL, trong đó x biểu thị cho các kỹ thuật khác nhau Kỹ thuật xDSL là kỹthuật truyền dẫn cáp đồng, nó đạt được tốc độ số liệu cao trên môi trường mạng phổbiến nhất thế giới là đường dây điện thoại thông thường Phân biệt các kỹ thuật xDSLdựa vào tốc độ hoặc chế độ truyền dẫn Có thể là kỹ thuật truyền không đối xứng vớiđường xuống có tốc độ cao hơn đường lên, điển hình là ADSL và VDSL; truyền đốixứng với tốc độ truyền hai hướng như nhau, điển hình là HDSL và SDSL

Các đặc trưng cơ bản của họ công nghệ xDSL được mô tả trong Bảng 2.1.Kỹ

HDS

L High data rate DSL

2.048 Mbps1.544 Mbps

Đối xứngĐối xứng

Sử dụng 1-3 đôi sợi

Sử dụng 2 đôi sợiSDSL Single pair DSL 768 Kbps Đối xứng Sử dụng một đôi sợiADS

L Asymmetric DSL 1.5 – 8 Mbps16 – 640 Kbps DownUp Sử dụng một đôi sợiCDSL Consumer DSL Lên tới 1 Mbps16 – 640 Kpbs DownUp Sử dụng một đôi sợi

13 – 55 Mbps

DownUpĐối xứng

Sử dụng một đôi sợi

Bảng 2.1 Các đặc trưng của họ công nghệ xDSL

CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ ADSL

ADSL là công nghệ truy nhập không đối xứng hiện đang được nhiều nước tiêntiến trên thế giới áp dụng và đã được triển khai rất hiệu quả ở Việt Nam ADSL cungcấp tốc độ truyền số liệu không đối xứng giữa đường lên và đường xuống, cụ thểđường xuống có thể đạt tới 8 Mbps và đường lên đạt được 16 – 640 kbps Ưu điểm nổibật của ADSL là cho phép khách hàng sử dụng đồng thời trên cùng một đường dâyđiện thoại cho cả hai dịch vụ: thoại và số liệu Có được điều này là do công nghệADSL truyền tín hiệu thoại tương tự trong miền tần số thấp và truyền số liệu trongmiền tần số cao (4.4 KHz – 1.1 MHz) Ðể tách tín hiệu thoại và số liệu, công nghệADSL sử dụng các bộ lọc tại hai đầu mạch vòng

3.1 Mô hình tham chiếu của hệ thống ADSL

Chuẩn ITU G.922.1 đã đưa ra mô hình các khối chức năng của hệ thống ADSLnhư trên Hình 3.1

Hình 3.1 Mô hình tham chiếu ADSL

 ATU-C (ADSL Transceiver Unit-Central office end): Khối thu phát ADSL phíamạng

 ATU-R (ADSL Transceiver Unit-Remote terminals end): Khối thu phát ADSLphía khách hàng

 AN (Access Node): Nút truy nhập

 HPF (High Pass Filter) và LPF (Low Pass Filter): Bộ lọc thông cao và bộ lọcthông thấp tương ứng

 CPE (Customer Premises Equipment): Thiết bị của khách hàng

Người sử dụng có thể lựa chọn việc sử dụng đồng thời dịch vụ thoại POTS bằngcách thêm Bộ tách (Splitter) R tại phía thuê bao, khi đó tại tổng đài PSTN cần có bộtách C

 Các giao diện trong mô hình tham chiếu:

V-C: Giao diện giữa điểm truy nhập và mạng băng thông rộng

U-C: Giao diện giữa đường dây và bộ chia phía tổng đài

U-C2: Giao diện giữa bộ chia và ATU-C

U-R: Giao diện giữa đường dây và bộ chia phía khách hàng

U-R2: Giao diện giữa bộ chia và ATU-R

T-R: Giao diện giữa ATU-R và lớp chuyển mạch (ATM hoặc STM hoặc gói).T/S: Giao diện giữa kết nối cuối mạng ADSL với CPE

Ðể đơn giản, các giao diện U-C và U-R, T-R và T-S được gọi chung là giaodiện U và giao diện T

Hình 3.2 Mạng ADSL

Công nghệ ADSL không chỉ đơn thuần là một cách download nhanh các trangweb về máy tính cá nhân ở gia đình mà ADSL là một phần trong kiến trúc mạng tổngthể hỗ trợ mạnh mẽ cho người sử dụng và doanh nghiệp nhờ tất cả các dịch vụ thôngtin tốc độ cao Ở đây dịch vụ thông t in tốc độ cao có nghĩa là thông tin có tốc độ dữliệu từ 1 đến 2 Mbps trở lên Hình vẽ 3.3 và 3.4 là cấu trúc thực tế của ADSL tươngứng với trường hợp không có hay có hệ thống DLC Với danghj đơn giản nhất củakiến trúc này khách hàng cần phải có một bộ modem ADSL Modem ADSL có một sốjack cắm RJ11 Các port khác có thể là các port dành cho 10BASE-T Ethernet để kếtnối với máy tính cá nhân hay các hộp giao tiếp TV dùng cho rất nhiều dịch vụ khácnhau

Hình 3.3 Kiến trúc ADSL không có hệ thống DLC

Hình 3.4 Kiến trúc G.Lite ADSL

3.3 Các thành phần thiết yếu của ADSL

ADSL là một kiến trúc mạng hoàn chỉnh Như đã nói ở trên, ADSL không chỉ

là một cách truy xuất nhanh các trang web mà ADSL còn là một phương tiện hỗ trợmạnh mẽ các dịch vụ số liệu tốc độ cao cho người sử dụng ở gia đình cũng như doanhnghiệp nhỏ Nhưng dịch vụ này được cung cấp dưới một môi trường cạnh tranh và rấtphong phú từ lĩnh vực giáo dục cho tới lĩnh vực tài chính Hình 5 mô tả chi tiết hơnmột bộ ADSL Terminal Unit-Remote (ADSL ATU-R) Thiết bị có thể là một hợp giaotiếp TV hay một máy tính cá nhân mà không cần thêm một thiết bị nào nữa Việc đidây từ ATU-R đến thiết bị đầu cuối có thể chỉ đơn giản như đi dây 10BASE-T LAN,cũng có thể thể phức tạp như mạng ATM hay mới mẻ như Consumer Electronics Bus

sử dụng dây điện lực sẵn có để gói thông tin Dù sao thì khi sử dụng cho truyền dữ liệutốc độ cao thì việc đi dây cho dịch vụ thoại vẫn không thay đổi vì đã có các bộ splitterdùng để tách riêng các tín hiệu tương tự

Hình 3.5 Các thành phần thiết yếu của mạng ADSL

Ở tổng đài nội hạt dịch vụ thoại tương tự được chuyển sang cho bó chuyểnmạch thoại PSTN qua một bộ tách dịch vụ đặt tại tổng đài, còn các tín hiệu ADSLđược bộ DSLAM ghép lại Dĩ nhiên là khác với ISDN ta không phải thực hiện bất cứmột thay đổi nào trên phần mềm chuyển mạch của tổng đài nội hạt khi triển khai dịch

vụ ADSL Hơn nữa ADSL lại làm giảm lưu lượng thoại vốn làm tắc nghẽn các thiết bịchuyển mạch, truyền dẫn thoại do các dịch vụ dữ liệu gây ra

Nhưng các dịch vụ được công nghệ ADSL đem lại có thể đặt tại tổng đài nộihạt hoặc một nơi khác Các dịch vụ này có thể do chính tổng đài nội hạt thực hiện hay

do các nhà cung cấp dịch vụ tư nhân có giấy phép Các dịch vụ như vậy bao gồm truyxuất internet, cung cấp các tài liệu đào tạo, giáo dục, video, thương mại, và cả thôngtin chính phủ

Lưu ý rằng các đường liên kết ADSL vẫn phải sử dụng các bộ DACS (DigitalAcces and Cross connect) để gom lưu lượng đến đưa đến các nhà cung cấp dịch vụ.Các nhà cung cấp dịch vụ này cũng là nhà cung cấp các đường liên kết ADSL (ADSLlink) nên tất cả các dịch vụ có thể đặt trực tiếp tại tổng đài nội hạt nhưng trê thực tế có

2 cách để thực hiện việc cung cấp các dịch vụ này

Theo cách thứ nhất thì các đường liên kết ADSL được tập trung tại DSLAM vàchuyển sang cho thiết bị DACS DACS đưa đến hệ thống truyền dẫn tốc độ cao nhưđường truyền T3 không phân kênh đến các nhà cung cấp dịch vụ internet Tất cả cácliên kết đều được kết thúc tại bộ định tuyến internet và các gói dữ liệu được chuyểnvận 2 chiều nhanh chóng với internet Các mạng internet cộng tác cũng có cấu hìnhtương tự Đây là phương pháp đơn giản nhất Tuy nhiên, tốc độ tổng cộng của các liênkết ADSL theo phương pháp này không được quá 45 Mbps theo mọi chiều

Phương pháp thứ 2 là điểm truy xuất (access node) được liên kết trực tiếp tớimột bộ định tuyến IP hay bộ chuyển mạch ATM đặt gần điểm truy xuất Ở phươngpháp này, vẫn sử dụng việc tập trung lưu lượng vào một đường truyền vật lý từ điểmtruy xuất tới bộ định tuyến IP hay bộ chuyển mạch ATM Điểm truy xuất là một tiêuđiểm gây nhiều chuys trong việc tiêu chuẩn hóa ADSL Hiện nay hầu hết các điểmtruy xuất ADSL đều chỉ thực hiện việc ghép lưu lượng đơn giản Điều này có nghĩa là

tất cả các bit dữ liệu và gói dữ liệu vào ra điểm truy xuất đều được truyền tải bằng cácmạch đơn giản Chẳng hạn, trong trường hợp tương đối điển hình nếu có 10 kháchhàng ADSL nhận dữ liệu theo chiều downstream với tốc độ 2 Mbps và gửi dữ liệutheo chiều upstream với tốc độ 64 Kbps thì liên kết giữa điểm truy xuất và mạng dịch

vụ phải có dung lượng tối thiểu là 10 x 2Mbps= 20Mbps cho mỗi chiều để tránh hiệntượng tắc nghẽn hay bị bỏ bớt gói dữ liệu Mặc dù tốc độ theo chiều xuống là

10 x 64Kbps= 640Kbps nhỏ hơn 20 Mbps rất nhiều nhưng do bản chất truyền dẫn đốixứng của các đường truyền ghép kênh số nên tốc độ 2 chiều phải như nhau

Việc cải tiến các hệ thống ADSL căn bản có thể được là ghép kênh thống kê(statistical multiplexing) ở điểm truy xuất ADSL hay cung cấp cho bộ DSLAM ADSLmột vài khả năng chuyển mạch gói trực tiếp Nếu thực hiện ghép kênh thống kê thìdựa trên bản chất xuất hiện từng cụm cửa số liệu kiểu gói để bố trí các đường liên kếttốc độ thấp hơn vì không phải lúc nào tất cả các khách hàng đều đang gửi gói số liệu.Trường hợp nếu điểm truy xuất ADSL có sẵn bộ định tuyến hay khả năng chuyểnmạch ATM thì dung lượng ghép cũng nhỏ hơn Dù thực hiện cách nào thì dung lượngghép cũng giảm hơn 20 Mbps

3.4 Kỹ thuật truyền dẫn trong ADSL

ADSL có thể sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số (FDM Frequency Division Multiplexing) hoặc kỹ thuật xóa tiếng vọng (EC – EchoCancelling) Với kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số, dải tần hướng lên đượctách biệt với dải tần hướng xuống bởi một dải bảo vệ (Hình 3.6) Vì vậy tránh đượcxuyên âm

-Hình 3.6 ADSL sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số

Với kỹ thuật xoá tiếng vọng, dải tần hướng lên nằm trong dải tần hướng xuống(Hình 3.7) Như vậy, sử dụng kỹ thuật xoá tiếng vọng làm cho hiệu suất băng tần caohơn nhưng kỹ thuật này gây ra xuyên âm do đó nó đòi hỏi việc xử lý tín hiệu số phứctạp hơn

Hình 3.7 ADSL sử dụng kỹ thuật xóa tiếng vọng

Do không bị ảnh huởng tự xuyên âm tại trạm trung tâm (CO – Central Office)nên kỹ thuật FDM cho chất lượng hướng lên tốt hơn nhiều so với kỹ thuật EC, nhưng

độ rộng băng tần hướng xuống của kỹ thuật EC lớn hơn so với kỹ thuật FDM nên chấtlượng hướng xuống của EC tốt hơn FDM, đặc biệt đối với các đường dây có khoảngcách ngắn

Hình 3.8 Ví dụ về hệ thống QAM truyền 4bit trên 1 kí hiệu

Bốn bit tín hiệu truyền được ánh xạ lên 16 điểm trên mặt phẳng pha biên độthành một chùm điểm Giá trị x và y của mỗi điểm tương ứng với biên độ của sóng sin

và cosin được truyền trên kênh Cả phía phát và phía thu đều biết truớc phép ánh xạ từ

tổ hợp bit thành các điểm Sau khi các tín hiệu sin và cosin được truyền trên kênh, phía

thu khôi phục lại biên độ của mỗi tín hiệu (sử dụng quá trình cân bằng và xử lý tínhiệu) Biên độ của các tín hiệu này được chiếu lên chùm điểm đồng nhất với chùmđiểm phía phát Thông thường, nhiễu và méo tín hiệu trên kênh và trên các thiết bịđiện tử làm cho các điểm bị chiếu sai lệch so với vị trí của các điểm trên chùm diểm.Máy thu sẽ lựa chọn điểm nào trên chùm điểm có vị trí gần nhất với điểm vừa thuđược Nếu nhiễu quá lớn thì điểm gần nhất với điểm thu được sẽ khác với vị trí banđầu của điểm phát, gây ra lỗi Ví dụ trên được gọi là QAM 16 do chòm điểm có 16 vịtrí Số vị trí tuỳ thuộc số bit trên một kí hiệu, chẳng hạn nếu là 2bit/kí hiệu thì phươngpháp điều chế gọi là QAM 4 Hình 3.9 minh họa chùm điểm của QAM 4 trên cùng hệtrục toạ độ với QAM 16.

Giả sử năng lượng trung bình của tín hiệu trong hai phương pháp điều chế lànhư nhau Lưu ý rằng khoảng cách giữa các điểm ở QAM 4 lớn hơn khoảng cách giữacác điểm của QAM 16 Do đó nếu xét trên cùng một kênh truyền thì nhiễu dễ tác độngvào QAM 16 hơn, tức là QAM 16 đòi hỏi tỉ số S/N cao hơn QAM 4 hay khoảng cáchtruyền của QAM 16 nhỏ hon QAM 4 Tổng quát có thể thấy rõ rằng QAM có bậc cànglớn thì công suất phát đòi hỏi càng lớn và khoảng cách truyền càng nhỏ

Hình 3.9 Chùm điểm QAM 16 và QAM 4 trên cùng hệ trục với cùng mức năng lượng

Hình 3.10 là sơ đồ khối của bộ điều chế Dòng dữ liệu từ người sử dụng đi vào

bộ điều chế Tại dây dữ liệu được chia thành hai nửa, được điều chế thành hai phần trực giao với nhau rồi được tổ hợp thành tín hiệu cầu phương và truyền trên kênh truyền dẫn Ðiều đó có nghĩa là các tín hiệu cầu phương là tổ hợp của hai tín hiệu xuất phát

từ cùng một nguồn nhưng được làm lệch pha nhau 90 độ

Hình 3.10 Sơ đồ bộ điều chế QAM

Hình 3.11 là một dạng của bộ giải diều chế QAM, đầu vào của bộ giải diều chế

là tín hiệu thu được trên đường truyền và tín hiệu đầu ra được chiếu lên chùm điểm của máy thu

Hình 3.11 Sơ đồ khối bộ giải mã điều chế QAM

 Phương pháp điều chế CAP (Carrierless Amplitude/Phase Modulation)

Phương pháp điều chế pha và biên độ không sử dụng sóng mang này dựa trênphương pháp điều chế QAM Bộ thu của phương pháp điều chế QAM yêu cầu tín hiệutới phải có phổ và pha giống như phổ và pha của tín hiệu truyền dẫn Do các tín hiệutruyền trên đường dây điện thoại thông thường không đảm bảo được yêu cầu này nên

bộ diều chế của xDSL phải lắp thêm bộ điều chỉnh thích hợp để bù phần méo tín hiệutruyền dẫn Ðiều chế CAP không sử dụng kết hợp trục tải trực giao bằng kết hợp sin

và cosin Việc điều chế duợc thực hiện bằng cách sử dụng bộ lọc thông dải 2 nửa dòngdữ

liệu Các bit cùng một lúc mã hoá vào một ký hiệu (symbol) và qua bộ lọc, kết quảđồng pha và lệch pha sẽ biểu diễn bằng đơn vị symbol Tín hiệu được tổng hợp lại điqua bộ chuyển dổi A/D, qua bộ lọc thông thấp và tới đường truyền Ở đầu thu, tín hiệunhận được qua bộ chuyển đổi A/D, bộ lọc và đến phần xử lý trước khi tới bộ giải mã

Bộ lọc phía đầu thu và bộ phận xử lý là một phần của việc cân bằng, diều chỉnh

 Phương pháp điều chế đa tần rời rạc (DMT – Discrete Multi-Tone Modulation)

Ðiều chế DMT là kỹ thuật điều chế đa sóng mang DMT chia phổ tần số thànhcác kênh 4 KHz Các bit trong mỗi kênh duợc điều chế bằng kỹ thuật QAM và đặttrong các sóng mang Trong hệ thống ADSL, băng tần từ trạm trung tâm xuống thuêbao được chia thành 256 kênh và băng tần từ thuê bao lên trạm trung tâm được chiathành 32 kênh, mỗi kênh có thể mang một số luợng bit khác nhau phụ thuộc vào chấtlượng của từng kênh Hình 3.12 mô tả một sơ đồ điều chế DMT đơn giản

Hình 3.12 Sơ đồ điều chế DTM đơn giản

Phương pháp điều chế DMT có nhiều ưu điểm nổi bật Như ta dã biết, mạngcáp điện thoại có chất lượng và chiều dài dây khác nhau, tín hiệu truyền trên mạng cápnày chịu ảnh hưởng của các loại nhiễu như xuyên âm, tín hiệu radio AM,… DMTkhắc phục vấn đề này bằng cách sử dụng các phần phổ có suy hao và nhiễu nhỏ DMTthực hiện việc kiểm tra đường dây để xác định xem dải tần số nào có thể sử dụng vàbao nhiêu bit có thể truyền trong mỗi kênh Kênh có tỷ số tín hiệu trên tạp âm (S/N)lớn truyền được nhiều bit hơn các kênh có S/N nhỏ Ðối với kênh tốt (S/N lớn), DMTthực hiện tăng số điểm trong chùm điểm

3.6 Ghép kênh

Chuỗi bit trong các khung ADSL có thể chia tối đa thành bảy kênh tải tin tạicùng một thời điểm Các kênh này duợc chia thành hai lớp chính: đơn huớng và songhướng Chú ý rằng, các kênh tải tin này là các kênh logic và chuỗi bit từ tất cả cáckênh cùng được truyền đồng thời trên đường truyền ADSL mà không phải sử dụngbăng tần riêng Bất kỳ kênh tải nào cũng có thể được lập trình để mang tốc độ là bội sốcủa tốc độ 32 kbps (Bảng 3.1) Ðối với những tốc độ không phải là bội số của 32 kbpsthì phải sử dụng đến các bit phụ trong phần mào đầu của khung ADSL

Kênh mang Hệ số nhân tối đa Tốc độ cao nhất hỗ trợ (Kbps)

 Truyền tải đơn hướng từ trạm trung tâm tới khách hàng:

ADSL cho phép tạo tối đa bốn kênh tải tin từ trạm trung tâm tới khách hàng.Bốn kênh tải tin này chỉ có nhiệm vụ mang chuỗi bit tới khách hàng và được ký hiệu

từ AS0 tới AS3 Các kênh này thiết lập trên cơ sở bội số của kênh tốc độ 1,536 Mbps

Bảng 3.2 Các giới hạn trên của tốc độ tải tin

Số kênh con lớn nhất có thể hoạt động tại bất cứ thời điểm nào và số lượng tối

đa kênh tải tin có thể truyền đồng thời trong hệ thống ADSL tuỳ thuộc vào lớp truyền tải ADSL đưa ra 4 lớp truyền tải (Bảng 3.3) được dánh số từ 1 dến 4 Trong đó lớp 1

3(AS0, AS1,AS2)

2(AS0,AS1)

1(AS0)Kênh tải song hướng

2(LS0, LS1)Hay(LS0, LS2)

2(LS0, LS1)Hay(LS0, LS2)

2(LS0, LS1)Bảng 3.3 Các phương án lựa chọn kênh mang cho các lớp truyền tải (T1)

ADSL cũng xây dựng cấu trúc 2 Mbps để truyền tốc độ cơ bản E1 Tuy nhiênchỉ có ba kênh tải AS0, AS1, AS2 (Bảng 3.4) hỗ trợ cho sử dụng luồng 2 Mbps.

AS0 n0 x 2,048 Mbps n0= 0, 1, 2, hoặc 3

Bảng 3.4 Các kênh tải hỗ trợ cho luồng 2 Mbps

Với cấu trúc 2 Mbps, lớp truyền tải được đánh số từ 2M-1 dến 2M-3 (Bảng3.5) Chức năng của tất cả các lớp đều tuỳ chọn

2(AS0, AS1)

1(AS0)Kênh tải song hướng

2(LS0, LS1)Hay(LS0, LS2)Bảng 3.5 Các phương án lựa chọn kênh mang cho các lớp truyền tải (E1)

 Truyền tải song hướng:

Có ba kênh tải song hướng có thể truyền đồng thời trên giao diện ADSL Mộttrong số đó luôn là kênh điều khiển bắt buộc (gọi là kênh C) Kênh C mang các bản tinbáo hiệu cho việc lựa chọn dịch vụ và thiết lập cuộc gọi Tất cả báo hiệu từ nguời sửdụng mạng cho các kênh tải đơn hướng tới khách hàng được tải ở đây Tuy nhiên kênh

C cũng có thể được sử dụng dể mang báo hiệu cho kênh song hướng nếu có yêu cầu

Bên cạnh kênh C, hệ thống ADSL có thể mang hai kênh tải song hướng tuỳchọn: LS1 hoạt động ở tốc độ 160 kbps và LS2 hoạt động ở tốc độ 384 kbps hoặc 576Kbps

 Phần mào đầu:

Phần mào đầu thực hiện nhiều chức năng khác nhau trong quá trình tải tin Mộttrong số các chức năng chính của phần mào đầu là đồng bộ các kênh tải để thiết bịADSL ở hai dầu đường truyền có thể nhận biết cấu trúc các kênh (AS và LS), tốc độcủa các kênh, vị trí của các bit trong khung Các chức năng khác của phần mào đầubao gồm: kênh nghiệp vụ nhúng (EOC – Embedded Operation Channel), kênh điềukhiển nghiệp vụ (OCC - Operations Control Channel) để tái cấu hình, thích ứng tốc độ

từ xa và phát hiện lỗi qua việc kiểm tra CRC (kiểm tra phần dư chu kỳ), một số bit sửdụng cho khai thác, quản lý và bảo duỡng (OMC), số khác dùng để sửa lỗi trước (FEC– Forward Error Correction)

3.7 Cấu trúc siêu khung và khung ADSL

Trong ADSL, một siêu khung bao gồm một dãy 68 khung ADSL liên tiếp.Trong số đó một vài khung có chức năng đặc biệt Ví dụ, khung 0 và 1 mang thông tinđiều khiển lỗi (CRC) và các bit chỉ thị sử dụng cho quản lý đường truyền Ngoài ra,các bit chỉ thị khác được mang trong khung 34 và 35 Một khung dồng bộ đặc biệtkhông mang tin theo sau siêu khung đảm nhận chức năng đồng bộ cho siêu khung

Hình 3.13 Cấu trúc siêu khung ADSLMột khung ADSL có chu kỳ 250 µs và chia thành hai phần chính: phần số liệu nhanh và phần số liệu xen

đi, thì khung chỉ chứa fast byte Phần bộ đệm dữ liệu nhanh kết thúc bằng các bytechứa thông tin dồng bộ (AEX và LEX) và mã sửa lỗi FEC Mỗi siêu khung ADSLdành 8 bit cho CRC (crc0-crc7), 24 bit chỉ thị (ib0-ib23) dành cho chức năng OAM.

“Fast byte” của khung 0 được dùng cho các bit CRC, của khung 1, 34, 35 dùng cho bitchỉ thị ib, các khung còn lại tải bit cấu hình (EOC) và bit điều khiển đồng bộ (SC) choviệc xác định cấu trúc kênh tải và dồng bộ Phần số liệu nhanh có cấu trúc kiểm soátlỗi đơn giản được dùng để truyền các dữ liệu yêu cầu độ trễ nhỏ và chấp nhận lỗi nhưtín hiệu video, audio

Hình 3.14 Khung dữ liệu đường nhanh

Hình 3.15 Định dạng byte đồng bộ đường nhanh gọi là “fast byte”

 Phần số liệu xen:

Số liệu xen được chèn vào sau khung số liệu nhanh Ðầu tiên nó được tập hợptheo khuôn dạng giống như khung số liệu nhanh Byte đồng bộ trong khung 0 mangcác bit kiểm tra CRC Trong các khung khác từ 1 dến 67, byte đồng bộ sẽ mang thôngtin điều khiển SC cho các kênh mang được gán cho đường xen hoặc mang thông tinkênh điều khiển mào đầu ADSL (AOC) (Hình 3.16 và Hình 3.17)

Hình 3.16 Tạo khung đường xen

Hình 3.17 Định dạng byte đồng bộ đường xen còn được gọi là “sync byte”

Phần tử tạo nên siêu khung là các khung ADSL Cấu trúc cho số byte mặc địnhtrong khung ADSL được trình bày trong Bảng 3.6 Tuy nhiên, các giá trị mặc định cóthể thay đổi.

Tín hiệu Phần đệm dữ liệu xen Phần đệm dữ liệu nhanh

Bảng 3.6 Vùng đệm mặc định cho các lớp truyền tải

Trên đây đã nêu ra những nét chính của cấu trúc khung và siêu khung ADSL.Như trên Bảng 7, cấu trúc mặc định cho lớp truyền tải thứ nhất là 96 byte AS0 và AS1trong mỗi khung ADSL Vì có 8 bit trong một byte và 4000 khung ADSL được truyềnmỗi giây nên tốc độ bit trên AS0 và AS1 là 3,072 Mbps Tương tự như trên, các dịch

vụ tốc độ dựa trên chuẩn 2,048 Mbps cũng có quy định kích cỡ mặc định của vùngđệm cho lớp truyền tải 2M (Bảng 3.7)

Bảng 3.7 Vùng đệm mặc định cho các lớp truyền tải (E1)

Các kênh AS0, AS1 và AS2 gửi 64 byte trong mỗi khung trên lớp truyền tải2M-1 Như vậy sẽ có ba kênh tải tin từ trạm trung tâm xuống thuê bao hoạt động ở tốc

độ 2,048 Mbps

CHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ ADSL2

Khi số nguời sử dụng ADSL dựa trên chuẩn ADSL thế hệ thứ nhất vượt con số

25 triệu thì cũng là lúc ITU hoàn thiện và phê duyệt phiên bản mới về chuẩn ADSL.Chuẩn mới này được biết dến với cái tên “G.dmt.bis” và “G.lite.bis” tại ITU, nhưngsau đó thông dụng hơn với cái tên “ADSL2” ADSL2 được chuẩn hoá trong ITUG.992.3 và G.992.4 vào tháng 7 năm 2002 và được xem là ADSL thế hệ thứ hai.ADSL2 vẫn sử dụng băng tần như ADSL thế hệ thứ nhất (Hình 4.1) Tuy nhiên so vớiADSL thế hệ thứ nhất, ADSL2 thêm một số tính năng mới nhằm mục đích cải thiệnđặc tính và khả năng kết nối, thêm khả năng hỗ trợ các ứng dụng, các dịch vụ mới vàcác kế hoạch phát triển trong tương lai

Hình 4.1 Băng tần ADSL2

4.1 Các mô hình tham chiếu

4.1.1 Mô hình chức nang ATU

Hình 4.2 mô tả các khối chức năng và các giao diện của ATU-C và ATU-R Ðó

là các chức năng cơ bản nhất của ATU-C và ATU-R Các chức năng quản lý đượcđiều khiển bởi hệ thống quản lý của nhà khai thác (EMS hoặc NMS) không được mô

tả trong Hình 4.2

Hình 4.2 Mô hình chức năng ATU

Các chức năng cơ bản của lớp truyền thông vật lý (PMD: Physical MediaDependent) bao gồm tạo và khôi phục định thời ký hiệu, mã hoá và giải mã, điều chế

và giải điều chế, triệt tiếng vọng (nếu được sử dụng), cân bằng đường dây, khởi tạotuyến, ghép và tách tiêu đề lớp vật lý (tạo siêu khung) Ngoài ra, lớp PMD có thể tạohoặc thu các bản tin điều khiển qua kênh tiêu đề của lớp truyền thông vật lý đặc thù -hội tụ truyền dẫn (PMS-TC: Physical Media Specific-Transmission Convergence)

Lớp PMS-TC thực hiện các chức năng tạo khung và đồng bộ khung, hiệu chỉnhlỗi hướng phát, phát hiện lỗi, các chức năng mã hoá ngẫu nhiên và giải mã ngẫu nhiên.Ngoài ra, lớp PMS-TC còn cung cấp kênh tiêu đề để mang các bản tin điều khiển đượctạo ra trong các lớp giao thức truyền tải đặc thù - hội tụ truyền dẫn (TPS-TC:Transmission Protocol Specific-Transmission Convergence), PMS-TC hoặc PMDcũng như các bản tin được tạo ra tại giao diện quản lý

Lớp PMS-TC được kết nối với lớp TPS-TC qua giao diện α và β trong ATU-C

và ATU-R tương ứng Lớp TPS-TC là đặc thù ứng dụng và bao gồm sự thích ứng của

số liệu giao diện khách hàng và tín hiệu điều khiển với giao diện số liệu dồng bộ (cậnđồng bộ) của TPS-TC Ngoài ra, lớp TPS-TC cũng có thể tạo ra hoặc thu các bản tinđiều khiển qua kênh tiêu đề của lớp PMS-TC

Lớp TPS-TC liên lạc với các khối giao diện qua giao diện γR và γC Tuỳ thuộcvào ứng dụng đặc thù mà lớp TPS-TC có thể được yêu cầu để hỗ trợ một hoặc nhiềukênh số liệu nguời sử dụng và các giao diện kết hợp

Lớp giao thức quản lý đặc thù - hội tụ truyền dẫn (MPS-TC: ManagementProtocol Specific-Transmission Convergence) cung cấp các thủ tục quản lý ATU.Chức năng MPS-TC liên lạc với các chức năng lớp cao hơn trong lớp quản lý Thôngtin quản lý được trao đổi giữa các chức năng MPS-TC thông qua kênh tiêu đề ADSL.PMS-TC ghép kênh tiêu đề ADSL với luồng số liệu TPS-TC để truyền trên đườngDSL Thông tin quản lý chỉ thị những sự cố, lỗi và thông tin giám sát hiệu năng có liênquan Ngoài ra, nó còn định nghĩa một số thủ tục điều khiển quản lý cho việc sử dụngbởi các chức năng lớp cao hơn, đặc biệt là cho mục đích kiểm tra Các giao diện α, β,

γR và γC chỉ là các điểm phân chia về mặt logic, không có ý nghĩa về mặt vật lý

4.1.2 Mô hình tham chiếu giao thức khách hàng

Mô hình tham chiếu giao thức khách hàng được mô tả trên Hình 4.3, là mô hìnhtrao đổi thông tin giữa các khối chức năng trong Hình 4.2

4.1.3 Mô hình tham chiếu quản lý

Mô hình tham chiếu giao thức mặt bằng quản lý được mô tả trên Hình 4.4, là

mô hình trao đổi thông tin giữa các khối chức năng trong Hình 4.2

Hình 4.4 Mô hình tham chiếu quản lý

4.2 Một số tính nang mới của công nghệ ADSL2

ADSL2 phát triển trên nền tảng ADSL nên nó mang dầy dủ các dặc tính củaADSL, ngoài ra ADSL2 còn có một số cải tiến dặc biệt Do có những cải tiến dặc biệtnên nếu trên các duờng dây diện thoại có sự xuất hiện của nhiễu bang hẹp thì ADSL2dạt duợc hiệu nang tốt hon Kết quả là ADSL2 cải thiện dáng kể tốc dộ và khoảngcách so với ADSL Có duợc kết quả này là do ADSL2 cải thiện hiệu quả diều chế,giảm tiêu dề khung, dạt duợc dộ lợi mã hoá cao hon, cải thiện trạng thái khởi tạo vàtang cuờng thuật toán xử lý tín hiệu,… So với ADSL, ADSL2 bổ sung một số tínhnang mới sau dây:

4.2.1 Các tính năng liên quan đến ứng dụng

1 Hỗ trợ ứng dụng ở chế độ hoàn toàn số

ADSL2 đưa ra một chế độ tuỳ chọn cho phép truyền số liệu ADSL trên băngtần thoại do đó tăng thêm 256 kbps cho tốc độ số liệu đường lên Chế độ này là lựachọn hấp dẫn đối với các doanh nghiệp sử dụng dịch vụ thoại và số liệu trên các đườngdây diện thoại khác nhau, bởi vì nhờ chế độ này mà các doanh nghiệp có được cácdịch vụ số liệu với tốc độ đường lên cao hơn

Hình 4.5 đưa ra mô hình ứng dụng cơ bản cho dịch vụ số liệu với các điểmtham chiếu và các thiết bị được triển khai Trong ứng dụng này ATU-R là một phầncủa ADSL NT, ADSL NT kết nối với một hoặc nhiều đầu cuối khách hàng, bao gồmđầu cuối số liệu, thiết bị viễn thông hoặc các thiết bị khác Các kết nối tới phần thiết bịđầu cuối được thực hiện qua điểm tham chiếu S/T Kết nối giữa ATU-R và ATU-Cđược thực hiện trực tiếp qua đường DSL qua điểm tham chiếu U-R tại kết cuối kháchhàng và qua điểm tham chiếu U-C tại kết cuối mạng ATU-C là một phần của nút truynhập, được kết nối tới mạng truy nhập băng rộng tại điểm tham chiếu V Trong môhình ứng dụng này không có dịch vụ băng hẹp được triển khai trên đường DSL

ADSL có thể hoạt động trong chế độ hoàn toàn số không có dịch vụ ưu tiênhoặc hoạt động ở chế độ có dịch vụ ưu tiên POTS hoặc ISDN nhưng không sử dụngdải tần dành cho dịch vụ ưu tiên.

Hình 4.5 Mô hình ứng dụng dịch vụ số liệu

2 Hỗ trợ ứng dụng thoại trên băng tần ADSL

Có ba phương thức cơ bản để truyền lưu lượng thoại trên đường dây cáp đồng

sử dụng băng tần DSL đó là: thoại qua chế độ truyền dẫn cận đồng bộ (VoATM), thoạiqua giao thức Internet (VoIP) và thoại phân kênh trên DSL (CVoDSL) Phương phápthứ nhất, VoATM, thực hiện việc sắp xếp thoại đã được số hoá và thông tin báo hiệuvào các tế bào ATM, các tế bào này được truyền trên đường dây điện thoại và truyềnqua mạng trên kết nối riêng ảo ATM Tương tự, phương pháp thứ hai, VoIP, cũng sắpxếp thoại đã được số hoá và thông tin báo hiệu vào các gói IP và truyền chúng trênđường dây điện thoại cùng với số liệu khác

Phương pháp thứ ba, CVoDSL, là một cải tiến của công nghệ đường dây thuêbao số Phương pháp này truyền lưu lượng thoại TDM một cách trong suốt qua băngtần DSL CVoDSL là duy nhất giữa các giải pháp thoại qua DSL trong đó nó truyềnthoại trong lớp vật lý, cho phép truyền các kênh thoại trên băng tần DSL trong khi vẫnduy trì cả POTS và truy nhập Internet tốc độ cao Ðây là một phương pháp đơn giản,linh hoạt, hiệu quả về mặt chi phí cho phép thiết bị thế hệ sau có chức năng thoại

CVoDSL sử dụng kênh 64 kbps của băng tần DSL (Hình 4.6) để truyền cácluồng PCM DS0 từ modem DSL tới kết cuối đầu xa hoặc trạm trung tâm, giống nhưPOTS chuẩn Sau đó thiết bị truy nhập phát các luồng DS0 thoại trực tiếp tới chuyểnmạch kênh qua PCM Phương pháp này không cần đóng gói lưu lượng thoại trênđường dây điện thoại vào các giao thức cao hơn như ATM và IP (Hình 4.7) Nhiềuđường thoại có thể hoạt động đồng thời phụ thuộc vào độ rộng băng tần đường lên.Với độ rộng băng tần đường lên là 256 kbps thì có thể sử dụng cực đại là bốn đườngthoại (256/64 = 4)

Hình 4.6 CVoDSL sử dụng các kênh từ băng tần lớp vật lý để truyền các

đường thoại TDM

Hình 4.7 CVoDSL không đóng gói số liệu thoại như VoIP và VoATM

3 Hỗ trợ chức năng ghép nguợc ATM (IMA – Inverse Multiplexing ATM) trong

ATM TPS-TC

Một yêu cầu chung được đặt ra cho các nhà cung cấp dịch vụ là khả năng cung cấp các mức dịch vụ khác nhau (SLA) cho các khách hàng khác nhau Tốc độ số liệu tới khách hàng có thể tăng đáng kể bằng cách ghép nhiều đường điện thoại cùng nhau

Ðể thực hiện việc ghép, chuẩn ADSL2 hỗ trợ chức năng ghép ngược ATM (IMA) được triển khai cho cấu trúc ATM truyền thống Thông qua IMA, ADSL2 có thể ghép hai hoặc nhiều đôi dây đồng trong một tuyến ADSL Kết quả là đạt được tốc độ số liệuđường xuống linh hoạt hơn (Hình 4.8):