Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số " Công nghệ ADSL " pot

Ưu điểm nổi bật của ADSL là cho phép khách hàng sử dụng đồng thời trên cùng một đường dây điện thoại cho cả hai dịch vụ: thoại và số liệu.. Mạng ADSL Công nghệ ADSL không chỉ đơn thuần l

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 trên thế giới nói chung cũng như tại Việt Nam nói riêng, đặc biệt là nhu cầu về dịch vụ băng rộng Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng các nhà khai thác và cung 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 điều kiện cụ thể Trong khi việc cáp quang hoá hoàn toàn mạng viễn thông chưa thực hiện được 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 triển khai trong những năm gần đây và cũng đã thu được những thành công nhất định về mặt 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 đạt tới 107 triệu thuê bao) Tuy nhiên, do những giới hạn nhất định đặc biệt là về mặt công nghệ nên tốc độ truyền số liệu vẫn còn thấp chưa đáp ứng được hết những nhu cầu của khách hàng Chính vì vậy, nhu cầu đặt ra trong những năm tiếp theo là áp dụng các công nghệ mới nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng đặc biệt là nhu cầu về dịch vụ băng rộng

Một trong những công nghệ có thể đáp ứng các nhu cầu trên đó là công nghệ ADSL2+ 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 trên thế giới

Nhằm mục đích tìm hiểu về công nghệ ADSL cùng khả năng ứng dụng ADSL2+, đề tài 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 đa dịch 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 tận phía khách hàng Có thể nói rằng ISDN là dịch vụ DSL đầu tiên cung cấp cho khách hàng giao diện tốc độ cơ sở BRI (Basic Rate Interface) 144 kbps, được cấu thành từ hai kênh B 64 kbps và một kênh D 16 kbps

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

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 tiên tiến trên thế giới áp dụng và đã được triển khai rất hiệu quả ở Việt Nam ADSL cung cấp tốc độ truyền số liệu không đối xứng giữa đường lên và đường xuống, cụ thể đường xuống có thể đạt tới 8 Mbps và đường lên đạt được 16 – 640 kbps Ưu điểm nổi bật của ADSL là cho phép khách hàng sử dụng đồng thời trên cùng một đường dây điện thoại cho cả hai dịch vụ: thoại và số liệu Có được điều này là do công nghệ ADSL truyền tín hiệu thoại tương tự trong miền tần số thấp và truyền số liệu trong miền tần số cao (4.4 KHz – 1.1 MHz) Ðể tách tín hiệu thoại và số liệu, công nghệ ADSL 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 ADSL như trên Hình 3.1

Hình 3.1 Mô hình tham chiếu ADSL

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

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

 AN (Access Node): Nút truy nhập

 HPF (High Pass Filter) và LPF (Low Pass Filter): Bộ lọc thông cao và bộ lọc thông 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 bằng cách thêm Bộ tách (Splitter) R tại phía thuê bao, khi đó tại tổng đài PSTN cần có bộ tách 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 giao diện U và giao diện T

Hình 3.2 Mạng ADSL

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

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 trợ mạnh mẽ các dịch vụ số liệu tốc độ cao cho người sử dụng ở gia đình cũng như doanh nghiệp nhỏ Nhưng dịch vụ này được cung cấp dưới một môi trường cạnh tranh và rất phong phú từ lĩnh vực giáo dục cho tới lĩnh vực tài chính Hình 5 mô tả chi tiết hơn một bộ ADSL Terminal Unit-Remote (ADSL ATU-R) Thiết bị có thể là một hợp giao tiếp TV hay một máy tính cá nhân mà không cần thêm một thiết bị nào nữa Việc đi dây 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 liệu tốc độ cao thì việc đi dây cho dịch vụ thoại vẫn không thay đổi vì đã có các bộ splitter dùng 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 chuyển mạch thoại PSTN qua một bộ tách dịch vụ đặt tại tổng đài, còn các tín hiệu ADSL được bộ DSLAM ghép lại Dĩ nhiên là khác với ISDN ta không phải thực hiện bất cứ một 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 bị chuyển 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 nội hạt 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 truy xuất internet, cung cấp các tài liệu đào tạo, giáo dục, video, thương mại, và cả thông tin chính phủ

Lưu ý rằng các đường liên kết ADSL vẫn phải sử dụng các bộ DACS (Digital Acces 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 (ADSL link) 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 và chuyển sang cho thiết bị DACS DACS đưa đến hệ thống truyền dẫn tốc độ cao như đường truyền T3 không phân kênh đến các nhà cung cấp dịch vụ internet Tất cả các liên kết đều được kết thúc tại bộ định tuyến internet và các gói dữ liệu được chuyển vận 2 chiều nhanh chóng với internet Các mạng internet cộng tác cũng có cấu hình tương tự Đây là phương pháp đơn giản nhất Tuy nhiên, tốc độ tổng cộng của các liên kết 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 tới một bộ định tuyến IP hay bộ chuyển mạch ATM đặt gần điểm truy xuất Ở phương pháp này, vẫn sử dụng việc tập trung lưu lượng vào một đường truyền vật lý từ điểm truy xuất tới bộ định tuyến IP hay bộ chuyển mạch ATM Điểm truy xuất là một tiêu điểm gây nhiều chuys trong việc tiêu chuẩn hóa ADSL Hiện nay hầu hết các điểm truy 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 các mạch đơn giản Chẳng hạn, trong trường hợp tương đối điển hình nếu có 10 khách hàng ADSL nhận dữ liệu theo chiều downstream với tốc độ 2 Mbps và gửi dữ liệu theo 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 hiện tượng 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 đối xứng 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 ADSL một vài khả năng chuyển mạch gói trực tiếp Nếu thực hiện ghép kênh thống kê thì dựa trên bản chất xuất hiện từng cụm cửa số liệu kiểu gói để bố trí các đường liên kết tốc 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 chuyển mạch ATM thì dung lượng ghép cũng nhỏ hơn Dù thực hiện cách nào thì dung lượng ghép 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 – Echo Cancelling) Với kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số, dải tần hướng lên được tách biệt với dải tần hướng xuống bởi một dải bảo vệ (Hình 3.6) Vì vậy tránh được xuyên 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 cao hơn nhưng kỹ thuật này gây ra xuyên âm do đó nó đòi hỏi việc xử lý tín hiệu số phức tạp 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 chất lượng hướng xuống của EC tốt hơn FDM, đặc biệt đối với các đường dây có khoảng cách 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 độ thành 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 tín hiệu) Biên độ của các tín hiệu này được chiếu lên chùm điểm đồng nhất với chùm điểm phía phát Thông thường, nhiễu và méo tín hiệu trên kênh và trên các thiết bị điện 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 thu được Nếu nhiễu quá lớn thì điểm gần nhất với điểm thu được sẽ khác với vị trí ban đầu của điểm phát, gây ra lỗi Ví dụ trên được gọi là QAM 16 do chòm điểm có 16 vị trí Số vị trí tuỳ thuộc số bit trên một kí hiệu, chẳng hạn nếu là 2bit/kí hiệu thì phương pháp điều chế gọi là QAM 4 Hình 3.9 minh họa chùm điểm của QAM 4 trên cùng hệ trục toạ độ với QAM 16.

Giả sử năng lượng trung bình của tín hiệu trong hai phương pháp điều chế là như nhau Lưu ý rằng khoảng cách giữa các điểm ở QAM 4 lớn hơn khoảng cách giữa các điểm của QAM 16 Do đó nếu xét trên cùng một kênh truyền thì nhiễu dễ tác động vào QAM 16 hơn, tức là QAM 16 đòi hỏi tỉ số S/N cao hơn QAM 4 hay khoảng cách truyền của QAM 16 nhỏ hon QAM 4 Tổng quát có thể thấy rõ rằng QAM có bậc càng lớn 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 trên phương pháp điều chế QAM Bộ thu của phương pháp điều chế QAM yêu cầu tín hiệu tới phải có phổ và pha giống như phổ và pha của tín hiệu truyền dẫn Do các tín hiệu truyền 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 hiệu truyền 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 dòng dữ

liệu Các bit cùng một lúc mã hoá vào một ký hiệu (symbol) và qua bộ lọc, kết quả đồng pha và lệch pha sẽ biểu diễn bằng đơn vị symbol Tín hiệu được tổng hợp lại đi qua bộ chuyển dổi A/D, qua bộ lọc thông thấp và tới đường truyền Ở đầu thu, tín hiệu nhận 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 thành các kênh 4 KHz Các bit trong mỗi kênh duợc điều chế bằng kỹ thuật QAM và đặt trong các sóng mang Trong hệ thống ADSL, băng tần từ trạm trung tâm xuống thuê bao được chia thành 256 kênh và băng tần từ thuê bao lên trạm trung tâm được chia thành 32 kênh, mỗi kênh có thể mang một số luợng bit khác nhau phụ thuộc vào chất lượng 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, mạng cáp điện thoại có chất lượng và chiều dài dây khác nhau, tín hiệu truyền trên mạng cáp này chịu ảnh hưởng của các loại nhiễu như xuyên âm, tín hiệu radio AM,… DMT khắc phục vấn đề này bằng cách sử dụng các phần phổ có suy hao và nhiễu nhỏ DMT thực hiện việc kiểm tra đường dây để xác định xem dải tần số nào có thể sử dụng và bao 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), DMT thực 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 tại cùng một thời điểm Các kênh này duợc chia thành hai lớp chính: đơn huớng và song hướng Chú ý rằng, các kênh tải tin này là các kênh logic và chuỗi bit từ tất cả các kênh cùng được truyền đồng thời trên đường truyền ADSL mà không phải sử dụng băng tần riêng Bất kỳ kênh tải nào cũng có thể được lập trình để mang tốc độ là bội số của tốc độ 32 kbps (Bảng 3.1) Ðối với những tốc độ không phải là bội số của 32 kbps thì 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 nhiên chỉ 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 (Bảng 3.5) 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 Một trong số đó luôn là kênh điều khiển bắt buộc (gọi là kênh C) Kênh C mang các bản tin báo hiệu cho việc lựa chọn dịch vụ và thiết lập cuộc gọi Tất cả báo hiệu từ nguời sử dụng 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 tuỳ chọn: LS1 hoạt động ở tốc độ 160 kbps và LS2 hoạt động ở tốc độ 384 kbps hoặc 576 Kbps

 Phần mào đầu:

Phần mào đầu thực hiện nhiều chức năng khác nhau trong quá trình tải tin Một trong số các chức năng chính của phần mào đầu là đồng bộ các kênh tải để thiết bị ADSL ở hai dầu đường truyền có thể nhận biết cấu trúc các kênh (AS và LS), tốc độ của các kênh, vị trí của các bit trong khung Các chức năng khác của phần mào đầu bao gồm: kênh nghiệp vụ nhúng (EOC – Embedded Operation Channel), kênh điều khiển 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 sử dụng 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 tin điều 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 biệt không 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 byte chứa thông tin dồng bộ (AEX và LEX) và mã sửa lỗi FEC Mỗi siêu khung ADSL dành 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 bit chỉ thị ib, các khung còn lại tải bit cấu hình (EOC) và bit điều khiển đồng bộ (SC) cho việc xác định cấu trúc kênh tải và dồng bộ Phần số liệu nhanh có cấu trúc kiểm soát lỗi đơn giản được dùng để truyền các dữ liệu yêu cầu độ trễ nhỏ và chấp nhận lỗi như tín 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 hợp theo khuôn dạng giống như khung số liệu nhanh Byte đồng bộ trong khung 0 mang các bit kiểm tra CRC Trong các khung khác từ 1 dến 67, byte đồng bộ sẽ mang thông tin điều khiển SC cho các kênh mang được gán cho đường xen hoặc mang thông tin kênh 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 có thể 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 truyền mỗi 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 vùng đệm 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 tải 2M-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, nhưng sau đó thông dụng hơn với cái tên “ADSL2” ADSL2 được chuẩn hoá trong ITU G.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 với ADSL thế hệ thứ nhất, ADSL2 thêm một số tính năng mới nhằm mục đích cải thiện đặc tính và khả năng kết nối, thêm khả năng hỗ trợ các ứng dụng, các dịch vụ mới và các 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 được điều 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 Media Dependent) 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 tạo tuyến, ghép và tách tiêu đề lớp vật lý (tạo siêu khung) Ngoài ra, lớp PMD có thể tạo hoặc 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 chỉnh lỗi 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 được tạo ra trong các lớp giao thức truyền tải đặc thù - hội tụ truyền dẫn (TPS-TC: Transmission Protocol Specific-Transmission Convergence), PMS-TC hoặc PMD cũng 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 (cận đồng bộ) của TPS-TC Ngoài ra, lớp TPS-TC cũng có thể tạo ra hoặc thu các bản tin điều 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 thuộc vào ứng dụng đặc thù mà lớp TPS-TC có thể được yêu cầu để hỗ trợ một hoặc nhiều kênh số liệu nguời sử dụng và các giao diện kết hợp

Lớp giao thức quản lý đặc thù - hội tụ truyền dẫn (MPS-TC: Management Protocol 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 Thông tin 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 đường DSL Thông tin quản lý chỉ thị những sự cố, lỗi và thông tin giám sát hiệu năng có liên quan Ngoài ra, nó còn định nghĩa một số thủ tục điều khiển quản lý cho việc sử dụng bởi 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 hình trao 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 của ADSL, ngoài ra ADSL2 còn có một số cải tiến dặc biệt Do có những cải tiến dặc biệt nên 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 khoảng cách 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 và tang cuờng thuật toán xử lý tín hiệu,… So với ADSL, ADSL2 bổ sung một số tính nang 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 băng tần thoại do đó tăng thêm 256 kbps cho tốc độ số liệu đường lên Chế độ này là lựa chọn hấp dẫn đối với các doanh nghiệp sử dụng dịch vụ thoại và số liệu trên các đường dây diện thoại khác nhau, bởi vì nhờ chế độ này mà các doanh nghiệp có được các dịch 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 điểm tham chiếu và các thiết bị được triển khai Trong ứng dụng này ATU-R là một phần của ADSL NT, ADSL NT kết nối với một hoặc nhiều đầu cuối khách hàng, bao gồm đầu cuối số liệu, thiết bị viễn thông hoặc các thiết bị khác Các kết nối tới phần thiết bị đầu cuối được thực hiện qua điểm tham chiếu S/T Kết nối giữa ATU-R và ATU-C được thực hiện trực tiếp qua đường DSL qua điểm tham chiếu U-R tại kết cuối khách hàng và qua điểm tham chiếu U-C tại kết cuối mạng ATU-C là một phần của nút truy nhập, được kết nối tới mạng truy nhập băng rộng tại điểm tham chiếu V Trong mô hình 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 tiên hoặc hoạt động ở chế độ có dịch vụ ưu tiên POTS hoặc ISDN nhưng không sử dụng dải 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 pháp thứ nhất, VoATM, thực hiện việc sắp xếp thoại đã được số hoá và thông tin báo hiệu vào các tế bào ATM, các tế bào này được truyền trên đường dây điện thoại và truyền qua mạng trên kết nối riêng ảo ATM Tương tự, phương pháp thứ hai, VoIP, cũng sắp xếp thoại đã được số hoá và thông tin báo hiệu vào các gói IP và truyền chúng trên đường dây điện thoại cùng với số liệu khác

Phương pháp thứ ba, CVoDSL, là một cải tiến của công nghệ đường dây thuê bao số Phương pháp này truyền lưu lượng thoại TDM một cách trong suốt qua băng tần DSL CVoDSL là duy nhất giữa các giải pháp thoại qua DSL trong đó nó truyền thoại trong lớp vật lý, cho phép truyền các kênh thoại trên băng tần DSL trong khi vẫn duy 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 các luồng PCM DS0 từ modem DSL tới kết cuối đầu xa hoặc trạm trung tâm, giống như POTS chuẩn Sau đó thiết bị truy nhập phát các luồng DS0 thoại trực tiếp tới chuyển mạch kênh qua PCM Phương pháp này không cần đóng gói lưu lượng thoại trên đường dây điện thoại vào các giao thức cao hơn như ATM và IP (Hình 4.7) Nhiều đường 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 đường thoại (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 liệu đường xuống linh hoạt hơn (Hình 4.8):