ADSL – KỸ THUẬT xDSL part 4 doc

Đặng Quốc Anh ADSL – Thực tiễn, giải pháp và triển khai 54 Đối với các ứng dụng đối xứng M/SDSL đa tốc độ đem lại một công nghệ có giá trò để đáp ứng yêu cầu phân phối dòch vụ ghép kênh phân thời gian ở mọi lúc mọi nơi. Xây dựng trên công nghệ truy xuất một đôi dây cáp đồng SDSL, M/SDSL hỗ trợ sự thay đổi tốc độ đường dây và vì vậy thay đổi được cự ly thông tin. Phiên bản CAP cung cấp 8 tốc độ khác nhau cho phép liên lạc với tốc độ 64 kbps/128 kbps ở cự ly lên tới 8,9 Km đối với cáp cỡ 24 (0,5 mm) hay 4,5 Km đối với tốc độ 2 Mbps. Với khả năng tự động thay đổi tốc độ (tương tự như với RADSL), các ứng dụng đối xứng đang ngày càng được sử dụng rộng rãi trên toàn cầu. Vào năm 1998, nhóm công tác ADSL toàn cầu (UAWG: Universal ADSL Working Group) được thành lập bao gồm các tổ chức hàng đầu trong công nghiệp viễn thông mạng và máy tính cá nhân để phát triển một dạng ADSL tốc độ thấp, giá thành hạ để có thể nhanh chóng giành lấy thò trường. Kết quả công việc của nhóm công tác này là một chủng loại ADSL dựa trên tiêu chuẩn mới là G.lite ra đời. G.lite được ITU-T chấp nhận ở khuyến nghò G.922.2 vào tháng 6 năm 1999 và có thể cung cấp tốc độ lên đến 1,5 Mbps theo chiều downstream và 512 kbps theo chiều upstream. G.lite được thiết kế để cung cấp dòch vụ này qua đường dây điện thoại mà không cần bộ tách dòch vụ thoại đơn thuần POTS mà các giải pháp ADSL tốc độ đầy đủ vẫn cần đến. Một phần của tiêu chuẩn G.lite là kỹ thuật gọi là “fast retrain” giới hạn năng lực dòng dữ liệu upstream của tín hiệu G.lite khi tổ hợp điện thoại đang sử dụng để tối thiểu hoá xuyên kênh và sau đó phục hồi lại năng lực của dòng tín hiệu upstream khi tổ hợp được gác trở lại. Tuy nhiên nhiều lắp đặt G.lite cho thấy hoạt động có hiệu quả hơn và tin cậy hơn khi được lắp các bộ microfilter, một thiết bò chặn tất cả các tín hiệu tần số cao cho tất cả các đường dây điện thoại khác trong CPE. Những bộ microfilter này cũng cho thấy hiệu quả trong các lắp đặt ADSL tốc độ đầy đủ làm cho nhu cầu G.lite bò hạn chế do ADSL tốc độ đầy đủ cũng có ưu điểm này mà lại cung cấp tốc độ dữ liệu cao hơn Hình 2.16ADSL với bộ lọc microfilter Kỹ thuật xDSL Đặng Quốc Anh 55 ReachDSL là công nghệ DSL đối xứng đáp ứng nhu cầu của thuê bao về đường dây DSL tốc độ cao ở các khoảng cách xa. Để bổ sung cho công nghệ ADSL tiêu chuẩn (DMT hay G.lite), các sản phẩm ReachDSL cung cấp tốc độ dữ liệu từ 128 kbps đến 1 Mbps và được thiết kế để làm việc với điều kiện đường dây và đi dây trong nhà dễ dãi hơn. Một trong các lợi ích của ReachDSL là không cần phải lắp đặt các bộ tách dòch vụ thoại đơn thuần POTS. Điều này cho phép khách hàng hoàn toàn có thể tự lắp đặt các bộ microfilter. Khác với các hệ thống ADSL có độ dài vòng thuê bao giới hạn trong khoảng 6 Km kể từ tổng đài, các hệ thống ReachDSL mở rộng dòch vụ đến hơn 6 500 m và hiện nay đã có các đường dây vượt quá 10 Km. Bảng 2.2 Tốc độ các hệ thống VDSL Reach Downstream data rate Upstream data stream 300 m 52 Mbps 6.4 Mbps 300 m 26 Mbps 26 Mbps 1.000 m 26 Mbps 3.2 Mbps 1.000 m 13 Mbps 13 Mbps 1.500 m 13 Mbps 1.6 Mbps Hình 2.17Cự ly đạt được của ReachDSL ReachDSL có khả năng tương hợp phổ tần số. Giải pháp ReachDSL có sự tương hợp tần số ở mức cao. Một trong các thành viên của gia đình ReachDSL là MVL ® (Multiple Virtual Lines) là hệ thống DSL đầu tiên được FCC công nhận với phê chuẩn ở Đặng Quốc Anh ADSL – Thực tiễn, giải pháp và triển khai 56 Part 68 nghóa là nó thân hữu với các dòch vụ khác trên mạng điện thoại và bản thân không phải là một tác nhân gây nhiễu. Các giải pháp ReachDSL khác cũng phù hợp với tiêu chuẩn quản lý phổ tần số nhóm 1 (Spectral Management Class One). ReachDSL có giá thành sản phẩm thấp và có tốc độ động, cho phép dòch vụ được đònh hướng khách hàng cho các ứng dụng khác nhau. Những thuận lợi kể trên rất quan trọng để điều chỉnh giá thành và đònh hướng thò trường dòch vụ nhắm đến các khu vực doanh nghiệp và người tiêu dùng. Một phiên bản mới nhất của DSL là VDSL (Very High Speed DSL). Các hệ thống VDSL vẫn đang không ngừng được phát triển nên không thể nói được chính xác khả năng tối đa của chúng. Tuy nhiên, các tiêu chuẩn dự đònh cho dòng dữ liệu upstream là 52 Mbps và đối xứng là 26 Mbps. Bù lại tốc độ cao này là độ dài vòng thuê bao rất hạn chế, khoảng 330 m với tốc độ cao nhất và có sự thích ứng tốc độ giảm xuống khi độ dài vòng thuê bao tăng lên. Những hạn chế này làm cho việc đưa vào sử dụng VDSL dẫn tới sử dụng một mô hình hơi khác với các hệ thống DSL truyền thống. Trong mô hình VDSL các bộ DSLAM được dời ra khỏi tổng đài nội hạt và đưa về gần thuê bao hơn. Các bộ DSLAM được nuôi bằng các đường cáp quang. Tốc độ cao của VDSL mở ra một cơ hội cho các nhà cung cấp dòch vụ đưa ra thế hệ dòch vụ mới của DSL, với video trở thành dòch vụ cơ sở. Ở tốc độ 52 Mbps một đường dây VDSL có thể cung cấp nhiều kênh video MPEG-2 chất lượng cao và ngay cả một hay một vài kênh truyền hình độ nét cao (HDTV: High Definition Television). Nhiều nhà cung cấp dòch vụ đã bắt đầu thử nghiệm các hệ thống VDSL cung cấp những dòch vụ này với đầu bên phía thuê bao của VDSL dạng như một máy truyền hình cáp cùng đồng thời với các dòch vụ dữ liệu từ máy tính cá nhân. Giả thiết cơ bản của DSL là trở thành một công nghệ vòng thuê bao mà các thiết bò tương thích được bố trí ở 2 đầu vòng thuê bao cáp đồng đã bảo đảm cho nhiều công nghệ DSL mới sẽ được đưa ra theo thời gian. Mục tiêu chiến lược của các nhà cung cấp dòch vụ là bảo đảm sự chọn lựa một mô hình hay một công nghệ DSL nào đó cho dòch vụ ngày nay sẽ không giới hạn khả năng theo kòp các công nghệ mới trong tương lai. Như vậy là có nhiều dạng DSL để có thể chọn lựa. Sự lựa chọn một công nghệ và bỏ qua các công nghệ khác là phụ thuộc vào một loạt các yếu tố từ loại dòch vụ, dạng chủ yếu của mạng hiện tại, dự đònh của khách hàng về các dòch vụ trong tương lai. Hình vẽ 2.9 và bảng 2.1 sau sẽ minh hoạ tổng kết về các phiên bản của công nghệ DSL đã được đề cập. 2.3 HDSL 2.3.1 Những vấn đề tồn tại với các đường truyền T1/E1 Dù rất phổ biến đối với nhà cung cấp dòch vụ cũng như người sử dụng các đường truyền T1/E1 vẫn có nhiều nhược điểm, thực sự là kết quả của thời đại kỹ thuật sinh ra nó. Tuy đã có nhiều cải tiến kỹ thuật đã được thực hiện qua nhiều năm các đường truyền T1/E1 vẫn còn nhiều dấu ấn của nền kỹ thuật của những năm 1980 và thậm chí của những năm 1960. Nhiều hạn chế tập trung vào các trạm tiếp vận (repeater). Trong hầu hết các lắp đặt T1/E1 đều sử dụng các trạm tiếp vận đặt cách nhau khoảng đều đặn 1 km để phục hồi tín hiệu do kỹ thuật điện tử thời đó không đủ để phục hồi các tín hiệu yếu ở đầu thu. Các trạm tiếp vận làm cho việc cung cấp các đường truyền T1/E1 phải tận dụng nhiều nhân công trong việc thiết kế, lắp đặt và tạo điều kiện cho đường dây. Phải gỡ ra các cuộn phụ tải, thay vào các trạm tiếp vận, gỡ ra các nhánh rẽ. Cũng cần phải tránh các cỡ Kỹ thuật xDSL Đặng Quốc Anh 57 dây hỗn hợp để đạt được sự thực hiện tốt nhất. Không có sự chú ý đặc biệt đến đặc tính đường dây và các thông số điện thì các đường truyền T1/E1 sẽ không làm việc được nên việc cung cấp các đường truyền T1/E1 thường phải chờ đến hàng tuần và đôi khi đến hàng tháng mới hoàn thành. Thật là không bình thường khi các dự án phải trì hoãn hàng tuần chỉ vì chưa lắp được đường truyền giữa các đòa điểm với nhau. Các trạm tiếp vận cũng là mối lo ngại chủ yếu của các nhà cung cấp dòch vụ do chúng quá nhiều (hầu hết các đường dây T1/E1 đều cần ít nhất một cặp trạm tiếp vận, mỗi trạm dùng cho một chiều trên một đôi dây), đơn giản, khó sửa chữa và khó bảo dưỡng (do nằm trong cáp luồng ống hay cáp chôn). Đến những năm cuối của thập kỷ 80 người ta nảy ra sáng kiến “hay là cố gắng thoát khỏi các trạm tiếp vận”. Sự tiến bộ của kỹ thuật điện tử đã làm cho điều này không những là hiện thực mà còn hiệu quả hơn nhiều. 2.3.2 Sự khai sinh ra HDSL Dó nhiên là không ai nói rằng T1/E1 có nhược điểm. Cả hai đều là tình trạng thiết kế tối ưu theo điều kiện kỹ thuật vào khoảng những năm 60 của thế kỷ trước. Thực vậy chỉ có tiêu chuẩn giao tiếp nối tiếp EIA-232 mới có độ tuổi đáng nể như T1/E1 khi nó trở thành tiêu chuẩn chung trong lónh vực viễn thông. Nhưng kỹ thuật điện tử từ những năm 1960 đến nay đã có những bước tiến dài. Kỹ thuật điện tử viễn thông ngày nay có thể tận dụng những tiến bộ của sức mạnh xử lý tăng nhanh, giá thành hạ của các bộ nhớ và những tiến bộ của những vi mạch điện tử DSP (Digital Signal Processing) làm cho có thể truyền đi các bit thông tin bằng bất cứ cách nào ta muốn. Triết lý trong kỹ thuật viễn thông của những năm đầu của thập kỷ 80 thế kỷ trước là “đừng bắt đường dây phải tuân theo kỹ thuật điện tử mà hãy bắt kỹ thuật điện tử thích ứng với đường dây”. Theo chân triết lý này các bộ MODEM tương tự đã có những tiến bộ vào khoảng năm 1982 trong việc nâng cao tốc độ truyền với điều kiện đường dây cho trước. Người ta đã áp dụng tiến bộ của các đường truyền T1/E1 và cho kết quả là một phiên bản của DSL: High bit rate DSL (HDSL). HDSL không cần phải có các trạm tiếp vận hay các điều kiện đặc biệt cho đường dây. Ngay cả một số nhánh rẽ cũng có thể tồn tại trong các liên kết HDSL với số lượng không quá 2 và độ dài cũng phải bò giới hạn. Điều hấp dẫn của HDSL là giá thành hạ và HDSL làm cáp đồng có vẻ như cáp quang trong chừng mực độ tin cậy và tỷ số sai bit khá hơn cáp đồng trong T1/E1 nhiều. 2.3.3 Mô hình chuâån và chức năng Ở giao diện ứng dụng (I) dòng dữ liệu được nhóm thành các khung ứng dụng (application frame – ví dụ, khung 32 khe thời gian sơ cấp). Sau đó, chức năng sắp xếp (mapping function, một phần của khối chức năng M) đem các khung ứng dụng này sắp xếp vào khung lõi (core frame – trong một vài ứng dụng không phải tất cả các byte đều chứa thông tin hợp lệ và có thể được xếp thành mẫu trống). Kế tiếp, khung lõi được đem sang khối mạch chung (C: common circuitry) để kết hợp với các bit đồng bộ, bảo dưỡng, … để được truyền thành các khung HDSL trong suốt qua các DLL. Ở máy thu HDSL dữ liệu trong các khung HDSL được ghép lại ở khối mạch chung để hình thành lại khung lõi và chuyển sang khối sắp xếp để xếp lại thành khung ứng dụng và truyền qua giao diện ứng dụng (I). Hình 4.3 minh hoạ tổng quát về các thủ tục hình thành các loại khung. Đặng Quốc Anh ADSL – Thực tiễn, giải pháp và triển khai 58 Hình 2.18 Mô hình đơn giản tầng truy nhập số sử dụng công nghệ HDSL Hình 2.19 Mô hình chi tiết tầng truy nhập số sử dụng công nghệ HDSL 2.3.4 Môi trường truyền dẫn Môi trường truyền dẫn cho HDSL là đường dây thuê bao sử dụng cáp xoắn đôi. Để cho phép triển khai hệ thống HDSL trên nhiều đường dây thuê bao HDSL không yêu cầu bất cứ điều kiện đường dây đặc biệt nào. Các yêu cầu tối thiểu đối với đường dây thuê bao số cho ứng dụng HDSL là: - không có cuộn phụ tải, - chỉ sử dụng cáp xoắn đôi hay cáp 4 dây, - nếu có nhánh rẽ thì số nhánh rẽ này phải không quá 2 và độ dài mỗi nhánh rẽ không quá 500m. Một đường dây thuê bao số DLL (Digital Local Line) được xây dựng từ 1 hay nhiều đoạn cáp nối với nhau. Một mô hình DLL điển hình được mô tả ở hình 4.5 và đặc tính cáp điển hình được cho ở bảng 4.1. Kỹ thuật xDSL Đặng Quốc Anh 59 Hình 2.20 Các thủ tục hình thành các loại khung trong HDSL Hình 2.21 Mô hình DLL 2.3.5 Phương pháp truyền dẫn Hệ thống truyền dẫn cung cấp truyền dẫn song công trên các cặp dây xoắn cân bằng. Truyền dẫn song công đạt được bằng cách sử dụng phương pháp triệt tiếng dội (ECH: Echo Cancellation Hybrid). Hình 4.5 mô tả sơ đồ chức năng của phương pháp triệt tiếng dội. Truyền dẫn HDSL thực hiện trên 3 đôi dây, mỗi đôi dây hoạt động ở tốc độ 784 kbps và sử dụng mã đường dây 2B1Q. Truyền dẫn HDSL thực hiện trên 2 đôi dây thì tốc độ số liệu trên mỗi dây là 1168 kbps sử dụng mã đường dây 2B1Q. Khi sử dụng 1 đôi dây thì tốc độ truyền số liệu là 2320 kbps và sử dụng mã đường dây 2B1Q. - hệ thống 3 đôi dây có tốc độ tín hiệu là 392 kbaud ± 32ppm - hệ thống 2 đôi dây có tốc độ tín hiệu là 584 kbaud ± 32ppm - hệ thống 1 đôi dây có tốc độ tín hiệu là 1160 kbaud ± 32ppm Mã đường dây được sử dụng là 2B1Q. Trước khi được truyền đi mỗi dòng bit trong các máy phát HDSL ngoại trừ các bit trong từ đồng bộ có mẫu cố đònh sẽ được nhóm thành các nhóm 2 bit để chuyển thành một ký hiệu tứ phân như được xác đònh trong bảng 4.3. Ở máy thu HDSL thực hiện quá trình ngược lại . ADSL tốc độ đầy đủ làm cho nhu cầu G.lite bò hạn chế do ADSL tốc độ đầy đủ cũng có ưu điểm này mà lại cung cấp tốc độ dữ liệu cao hơn Hình 2.1 6ADSL với bộ lọc microfilter Kỹ thuật xDSL. là kết quả của thời đại kỹ thuật sinh ra nó. Tuy đã có nhiều cải tiến kỹ thuật đã được thực hiện qua nhiều năm các đường truyền T1/E1 vẫn còn nhiều dấu ấn của nền kỹ thuật của những năm 1980. nào ta muốn. Triết lý trong kỹ thuật viễn thông của những năm đầu của thập kỷ 80 thế kỷ trước là “đừng bắt đường dây phải tuân theo kỹ thuật điện tử mà hãy bắt kỹ thuật điện tử thích ứng với