ADSL – KỸ THUẬT xDSL part 1 docx

Đặng Quốc Anh ADSL – Thực tiễn, giải pháp và triển khai 36 Chương 2: KỸ THUẬT xDSL 2.1 Công nghệ truy xuất nội hạt tốc độ cao xDSL 2.1.1 Sự ra đời của kỹ thuật DSL DSL (Digital Subscriber Line: đường dây thuê bao số) được sử dụng đầu tiên với ISDN (Integrated Services Digital Network: mạng số đa dòch vụ) là mạng tiên phong trong việc số hoá dòch vụ thoại, tích hợp với dòch vụ số liệu truyền tải từ người sử dụng đến người sử dụng. Nhiều đặc tính tiến bộ của các phiên bản xDSL sau này được lấy từ thực tế của ISDN DSL. Trong những năm đầu của thập kỷ 90 thế kỷ trước nhiều nhà cung cấp đã mạnh dạng dùng 2B1Q ở tốc độ truyền dẫn cao hơn để cung cấp các đường truyền T1 và E1 mà không dùng các trạm tiếp vận. Kỹ thuật được sử dụng là chia dòch vụ 1 544 000 bps thành 2 cặp (4 dây), mỗi đôi dây hoạt động ở tốc độ 784 000 bps. Bằng cách chia dòch vụ qua 2 đôi dây và tăng số bit thông tin trên mỗi tín hiệu làm cho tốc độ truyền dẫn trên mỗi đôi dây cần phổ tần số hẹp hơn và cho phép thực hiện đường dây thuê bao dài hơn. Kỹ thuật này gọi là đường dây thuê bao số tốc độ cao (HDSL: High-bit-rate Digital Subscriber Line). Kết quả là HDSL trên nền tảng dòch vụ DS-1 đã có thể truyền tải qua khoảng cách dài đến 4 000 m cho cỡ dây 24 AWG và 3 000 m cho cỡ dây 26 AWG mà không phải bố trí các trạm tiếp vận. HDSL E1 dựa trên 2B1Q ban đầu chia dòch vụ 2048 kbps thành 3 đôi dây (tổng cộng là 6 dây) để cố gắng đạt được độ dài vòng thuê bao mong muốn. Khi kỹ thuật đã được hình thành và việc thực hiện được cải tiến HDSL E1 chuyển sang sử dụng 2 đôi dây (tổng cộng là 4 dây), mỗi đôi dây hoạt động ở tần số 1168 kbps giống như với đường truyền T1. Trong hình vẽ 2.1 HTU-C là HSDL Termination Unit/Central Office, HTU-R là HSDL Termination Unit Remote. Cùng với 2B1Q hãng Paradyne (vào lúc đó là một chi nhánh của công ty AT&T) bắt đầu phát triển một hệ thống thu phát tương tự HDSL sử dụng một kiểu mã hoá gọi là kỹ thuật điều chế CAP (Carrierless Amplitude and Phase). Giống như mã 2B1Q, CAP là một kỹ thuật mã hoá tiên tiến cho phép truyền nhiều bit thông tin trên một chu kỳ tín hiệu hay baud. Tuy nhiên CAP được thiết kế để có thể truyền từ 2 đến 9 bit trên một chu kỳ tín hiệu. Điều này cho phép các máy thu phát dựa trên kỹ thuật CAP phát một lượng thông tin sử dụng phổ tần nhỏ hơn 2B1Q nghóa là suy hao tín hiệu nhỏ hơn và vòng thuê bao dài hơn. Cả hai phương pháp mã hoá 2B1Q và CAP đều được 2 tổ chức tiêu chuẩn hoá là Viện tiêu chuẩn hoá quốc gia Hoa Kỳ (ANSI: American National Standards Institute) và Viện tiêu chuẩn hoá viễn thông châu Âu (ETSI: European Telecommunications Standardization Institute) thực hiện tiêu chuẩn hoá cho HDSL. Có một vài trường hợp các nhà sản xuất phát triển các sản phẩm sử dụng các kỹ thuật mã hoá khác với 2B1Q và CAP. Tuy nhiên, những trường hợp này là riêng lẻ và không được các cơ quan tiêu chuẩn hoá thừa nhận. Kỹ thuật xDSL Đặng Quốc Anh 37 Hình 2.5 cung cấp một so sánh có tính chất lý thuyết tốc độ đường truyền so với độ dài vòng thuê bao trong các trường hợp AMI, CAP và dung lượng cực đại Shannon. Hình 2.4 minh hoạ tầm tần số của truyền dẫn mã hoá AMI so với kỹ thuật truyền dẫn HDSL T1. Hình vẽ cho thấy T1 sử dụng mã AMI chiếm phổ tần số rộng gấp 4 lần phổ của 2B1Q và gấp 9 lần phổ của CAP. Hình 2.1 Mô hình thay thế T1/E1 không có các trạm tiếp vận Hình 2.2 Mô hình HSDL2 thay thế T1 Tín hiệu tần số cao hơn của AMI sẽ mau yếu hơn truyền dẫn HDSL. Vì vậy HDSL sử dụng 2B1Q và CAP đạt được vòng thuê bao dài hơn với AMI ở đường truyền T1 và với HDB3 ở đường truyền E1. Đặng Quốc Anh ADSL – Thực tiễn, giải pháp và triển khai 38 Hình 2.3 Mô hình sử dụng shdsl thay thế T1/E1 Hình 2.4 So sánh phổ tần của HDSL và T1 sử dụng AMI Các kỹ thuật DSL mới hấp dẫn và hứa hẹn hơn nhiều. Các kỹ thuật DSL này có tên chung là xDSL với x đại diện cho một vài chữ cái nào đó. Một số kỹ thuật xDSL cung cấp liên lạc ở chế độ song công đối xứng (liên lạc 2 chiều cùng tốc độ) trong khi một số kỹ thuật xDSL khác cung cấp liên lạc ở chế độ song công bất đối xứng (liên lạc 2 chiều khác tốc độ). Các chế độ liên lạc song công bất đối xứng đặc biệt thích hợp với các dòch vụ mới như video-on-demand (video theo yêu cầu), truy xuất trang Web vì trong các dòch vụ này lưu lượng dữ liệu từ máy của người sử dụng đưa về nhà cung cấp dòch vụ bao giờ cũng nhỏ hơn nhiều so với lưu lượng theo chiều ngược lại: từ nhà cung cấp dòch vụ đến máy của người sử dụng. Bảng 2.1 liệt kê các dạng xDSL. Kỹ thuật xDSL Đặng Quốc Anh 39 Hình 2.5 So sánh giữa tốc độ đường truyền và độ dài vòng thuê bao Bảng 2.1 Công nghệ xDSL trên dây cáp đồng so với modem qua PSTN Tên Ý nghóa Tốc độ dữ liệu Chế độ Ứng dụng V.22 V.32 V.34 Voice-grade modem 1200 bit/s đến 33600 bit/s Song công Thông tin số liệu dựa trên PSTN ISDL Integrated Digital Subscriber Line 160 kbps a) Song công b) Dòch vụ ISDN cho thông tin thoại và số liệu HDSL High data rate Digital Subscriber Line 1,544 kbps c) 2,048 kbps d) Song công Song công Mạng cung cấp T1/E1, truy xuất WAN, LAN, truy xuất server SDSL Single-line Digital Subscriber Line 1,544 kbps 2,048 kbps Song công Song công Như HDSL nhưng thêm phần truy xuất đối xứng ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line 1,5 đến 9 Mbps 16 đến 640 kbps Downstream Upstream Truy xuất Internet, video demand, interactive multimedia, truy xuất LAN từ xa VDSL e)g) Very high rate Digital Subscriber Line 13 đến 52 Mbps 1,5 đến 23 Mbps Down f) Up f) Như ADSL nhưng thêm HDT Nguồn: ADSL Forum a) 160 kbps được chia làm 2 kênh B (64 kbps) và một kênh D (16 kbps) và các bit phục vụ ghép kênh. b) Song công có nghóa là dữ liệu được truyền đồng thời theo 2 chiều. c) Cần 2 đường dây cáp xoắn đôi. d) Cần 3 đường dây cáp xoắn đôi. e) Còn gọi là BDSL, VADSL hay ADSL VDSL f) Down là Down stream: từ mạng xuống đến người sử dụng còn Up là Upstream: từ người sử dụng lên mạng. g) Tương lai gần VDSL có thể tốc độ upstream bằng tốc độ downstream nhưng với đường dây ngắn hơn. Đặng Quốc Anh ADSL – Thực tiễn, giải pháp và triển khai 40 HDSL hoạt động ở 1544kbps (đường truyền T1 ở Hoa Kỳ, Gia Nã Đại và Mễ Tây Cơ) và ở 2048kbps (đường truyền E1 ở châu Âu). Ở cả 2 tốc độ này HDSL đều là đối xứng (tốc độ như nhau ở cả 2 hướng). HDSL hoạt động ở tốc độ 1544kbps sử dụng 2 đôi dây xoắn đôi với độ dài tối đa là 5Km còn HDSL hoạt động ở 2048kbps sử dụng 3 đôi dây cho cùng khoảng cách này. Phiên bản mới nhất của HDSL là HDSL2 chỉ dùng một đôi dây. SDSL là giải pháp cố gắng sử dụng một đôi dây cáp xoắn đôi dài dưới 3300m và có tốc độ truyền ngang ngửa với HDSL. SDSL cung cấp truyền tải 768kbps và vì HDSL2 thực hiện được tất cả các chức năng truyền tải của SDSL và còn tốt hơn nên về sau SDSL sẽ bò thay thế bởi HDSL2. ADSL khắc phục nhược điểm cự ly thông tin ngắn của SDSL do truyền tải song công đối xứng bằng cách thực hiện truyền song công bất đối xứng thích hợp với các dòch vụ dải rộng ngày nay và đưa cự ly thông tin lên đến 6000m.VDSL là thành viên mới nhất của họ xDSL với tốc độ truyền tải nhanh nhất và cự ly truyền tải trên cáp đồng lên đến 1500m phục vụ chủ yếu cho ATM. 2.1.2 Vòng thuê bao DSL Với công nghệ DSL đường dây cáp đồng xoắn đôi vẫn như cũ nhưng lắp thêm một số thiết bò cho phép nhà cung cấp dòch vụ thực hiện dòch vụ thoại và dữ liệu tốc độ cao. Ở phía thuê bao thoại được phát qua tín hiệu điện thoại tương tự vào vòng thuê bao cáp đồng. Số liệu cũng được truyền tải trên cùng đường dây với thoại nhưng phải qua một bộ modem DSL phát số liệu qua tín hiệu số dung lượng lớn tần số cao. Những tín hiệu này được gởi từ thuê bao cho tổng đài nội hạt. Ở tổng đài nội hạt tín hiệu được chuyển sang cho một bộ tách tín hiệu (splitter) và một hệ thống quản lý vòng thuê bao (local-loop management system) đến bộ ghép truy xuất đường dây thuê bao số (DSLAM: Digital Subscriber Line Access Multiplexer). Bộ tách tín hiệu lọc tín hiệu điện thoại tiêu chuẩn và chuyển cho bộ chuyển mạch thoại còn tín hiệu số dung lượng lớn được đưa đến bộ DSLAM để nhận biết, ghép tín hiệu từ nhiều đường dây thuê bao khác nhau. Hệ thống quản lý vòng thuê bao có thể nằm trước hoặc sau bộ tách tín hiệu có chức năng kiểm tra dòch vụ điện thoại thuần tuý (POTS: Plain Old Telephone Service) và kiểm tra tín hiệu số dung lượng lớn để trợ giúp cài đặt dòch vụ, bảo dưỡng và sửa chữa. Từ DSLAM, dữ liệu số được đưa qua một bộ đònh tuyến (router) để chuyển đến mạng Internet. Hình 2.6 Vòng thuê bao DSL Kỹ thuật xDSL Đặng Quốc Anh 41 Để cung cấp dòch vụ truyền tải dữ liệu tốc độ cao và dòch vụ thoại đa kênh nhà cung cấp dòch vụ cần phải lắp đặt thêm nhiều thiết bò như minh hoạ ở hình vẽ 1.11. Ở tại thuê bao các đường dây thoại và số liệu được kết nối đến một thiết bò truy xuất tích hợp (IAD: Integrated Access Device). Tại đây tín hiệu thoại được gói hoá (packetize) và tín hiệu thoại dạng gói cùng với dữ liệu được ghép lại và được truyền dưới dạng tín hiệu số dung lượng lớn tần số cao đến tổng đài nội hạt (CO: Central Office). Ở tổng đài nội hạt tín hiệu được chuyển qua hệ thống quản lý đường dây thuê bao và được tiếp nhận tại DSLAM. Hệ thống quản lý vòng thuê bao có chức năng kiểm tra dòch vụ điện thoại thuần tuý (POTS: Plain Old Telephone Service) và kiểm tra tín hiệu số dung lượng lớn để trợ giúp cài đặt dòch vụ, bảo dưỡng và sửa chữa. Bộ DSLAM nhận biết và ghép tín hiệu từ nhiều đường dây thuê bao khác nhau. Hình 2.7 Vòng thuê bao DSL đa dòch vụ Từ DSLAM, dữ liệu gói được đưa qua một bộ đònh tuyến (router) để chuyển đến mạng PSTN hay Internet. Với mạng đường dây thuê bao số mới này đặc tính tín hiệu truyền giữa thuê bao và tổng đài khác với mạng tương tự dải hẹp rất nhiều. Tín hiệu được truyền ở tần số cao hơn và phổ tần số rộng hơn. Thông tin đa dòch vụ, thoại đa kênh, dữ liệu tốc độ cao và video được truyền dưới dạng tín hiệu số. Để quản lý mạng này một cách hiệu quả nhà cung cấp dòch vụ cần phải có nhiều công cụ mới và nhiều chiến lược quản lý mạng mới. 2.1.3 Kỹ thuật DSL Mạng PSTN mạng thuê bao nội hạt của nó được thiết kế theo tiêu chuẩn giới hạn truyền dẫn kênh thoại tương tự 3400Hz. Ví dụ: điện thoại, MODEM quay số, MODEM fax, đều được giới hạn truyền dẫn trên đường dây điện thoại với phổ tần số từ 0 Hz đến 3400Hz. Tốc độ thông tin cao nhất có thể đạt được trong phổ tần số 3400Hz là 35kbps và thực tế đã đạt được 33,6 kbps. Vậy làm cách nào công nghệ DSL có thể đạt được tốc độ thông tin hàng triêäu bit mỗi giây trên cùng một môi trường truyền dẫn cáp đồng như vậy. Câu trả lời thật đơn giản: loại bỏ giới hạn 3400Hz! DSL cũng như T1 và E1 trước đó sử dụng tầm tần số rộng hơn kênh thoại. Ứng dụng như vậy đòi hỏi truyền dẫn thông tin trên một tầm tần số rộng . Đặng Quốc Anh ADSL – Thực tiễn, giải pháp và triển khai 36 Chương 2: KỸ THUẬT xDSL 2 .1 Công nghệ truy xuất nội hạt tốc độ cao xDSL 2 .1. 1 Sự ra đời của kỹ thuật DSL DSL (Digital. AMI so với kỹ thuật truyền dẫn HDSL T1. Hình vẽ cho thấy T1 sử dụng mã AMI chiếm phổ tần số rộng gấp 4 lần phổ của 2B1Q và gấp 9 lần phổ của CAP. Hình 2 .1 Mô hình thay thế T1/E1 không có. Đặng Quốc Anh ADSL – Thực tiễn, giải pháp và triển khai 38 Hình 2.3 Mô hình sử dụng shdsl thay thế T1/E1 Hình 2.4 So sánh phổ tần của HDSL và T1 sử dụng AMI Các kỹ thuật DSL mới