đồ án kỹ thuật viễn thông Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ADSL và VDSL để xây dựng phương án tổ chức dịch vụ Video theo yêu cầu (Video on demand) trên mạng cáp thuê bao hiện có của mạng viễn thông Hà nội

Tại sao công nghệ này lại có thể đạt được tốc độ cao đến nh vậy?Trong đó nêu lên một số vấn đề khi truyền dẫn tín hiệu trên mạng PSTN nh sù suygiảm, môi trường tạp âm còng nh mét số các

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

Chương I: TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ XDSL 5

1.1 Tổng quan về các phương thức truy nhập mạng 5

1.2 Công nghệ xDSL 8

1.3 Tình hình triển khai xDSL trên thế giới 10

Chương II: CƠ SỞ KỸ THUẬT XDSL 12

2.1 Một số vấn đề khi truyền dẫn tín hiệu trên mạng PSTN 12

2.1.1 Sù suy giảm 12

2.1.2 Môi trường tạp âm 13

2.1.3 Một số đặc điểm mạng PSTN 15

2.2 Các kỹ thuật tiên tiến của công nghệ xDSL 16

2.2.1 Các kỹ thuật điều chế 16

2.2.2 Các phương thức truyền dẫn 24

2.2.3 Kỹ thuật sửa lỗi trước 25

2.2.4 Kỹ thuật ghép xen 27

2.2.5 Kỹ thuật ngẫu nhiên hoá 29

Chương III: KIẾN TRÚC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XDSL 30

3.1 Kiến trúc mạng xDSL 30

3.1.1 Mô hình kiến trúc ứng dụng công nghệ xDSL 30

3.1.2 Các thiết bị sử dụng trong mạng 32

3.2 Các dịch vụ ứng dụng công nghệ xDSL 33

3.2.1 Dịch vụ N64 over DSL 34

3.2.2 Dịch vụ Frame Relay over DSL 34

3.2.3 Dịch vụ TCP/IP over DSL 36

3.2.4 Dịch vụ ATM over DSL 39

3.3 Cấu hình hổ trợ cho ATM 41

3.3.1 Mô hình tham chiếu ATM over ADSL 41

3.3.2 Khối ATU-C và ATU-R 43

3.3.3 Hội tụ truyền dẫn trên ADSL 44

Chương IV : CÔNG NGHỆ ADSL 45

4.1 Đặc điểm 45

4.2 Hiện trạng chuẩn hoá ADSL 45

4.3 Mô hình tham chiếu mạng ADSL 46

4.3.1 Mô hình tham chiếu toàn hệ thống 46

4.3.2 Mô hình tham chiếu ATU-C 47

4.3.3 Mô hình tham chiếu ATU-R 49

4.3.4 Hoạt động và chức năng các khối C và ATU-R 50

4.4 Tạo khung và ngẫu nhiên hoá 60

4.4.1 Cấu trúc khung của ADSL 60

4.4.2 Các chế độ phân phối ADSL 63

4.4.3 Ngẫu nhiên hoá 65

4.5 Khởi tạo và vận hành 66

4.5.1 Tiêu đề ADSL 66

4.4.2 Khởi tạo hoạt động hệ thống 67

4.6 ADSL Lite 72

4.7 Một số khó khăn khi triển khai công nghệ ADSL 74

4.7.1 Tương thích phổ 74

4.7.2 Chất lượng đường truyền 76

4.8 Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống ADSL 77

Chương V: KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ADSL TRONG MẠNG TRUY NHẬP VIỆT NAM 79

5.1 Hiện trạng mạng viễn thông Việt Nam 79

5.1.1 Cấu trúc mạng viễn thông Việt Nam 79

5.1.2 Hiện trạng mạng truy nhập Việt Nam 80

5.2 Nhu cầu dịch vụ viễn thông Việt Nam giai đoạn 2000-2010 83

5.3 Khả năng ứng dụng công nghệ xDSL cho mạng truy nhập Việt Nam 85

5.3.1 Kỹ thuậtHDSL 86

5.3.2 Kỹ thuậtADSL 86

5.4 Một số phương pháp triển khai kỹ thuật ADSL 87 5.5 Kết luận 92

tắt 94

Tài liệu tham khảo 96

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, các dịch vụ Internet bùng nổ ngày càng mạnh mẽ

do nhu cầu truyền thông số liệu tăng nhanh Mặc dù các modem tương tù vẫn cònđược sử dụng phổ biến để truy cập dữ liệu được truyền qua mạng PSTN Tuy nhiên,càng ngày các yêu cầu của khách hàng càng cao hơn và các modem tương tự với tốc

độ thấp không đáp ứng được Hơn nữa, các mạng PSTN được xây dựng để phục vụcác dịch vụ thoại truyền thống phải đối mặt với tình trạng tắc nghẽn trầm trọng doviệc truyền số liệu chiếm thời gian lớn hàng chục phót Thực tế này thúc đẩy cácnhà nghiên cứu viễn thông phải nhanh chóng tìm ra một giải pháp hiệu quả để cungcấp các dịch vụ băng rộng tới khách hàng Trong số các giải pháp được đưa ra, côngnghệ đường dây thuê bao sè DSL (Digital Subscriber Line) nổi bật ở tính khả thihơn cả Không những đáp ứng được yêu cầu truyền số liệu tốc độ nhanh hàng chụcMbit/s và đưa thông tin qua mạng truyền số liệu mà công nghệ này còn không đòihỏi vốn đầu tư ban đầu lớn Chính vì vậy mà công nghệ DSL đã được lùa chọn nhmét công nghệ dẫn đầu cho việc xây dựng mạng truy nhập trên toàn thế giới Tronggiai đoạn hiện nay, các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế và các nhóm làm việc liên quannhư ANSI, ETSI, ITU, UAWG, T1E1.4, ADSL Forum đang nỗ lực đưa ra cáctiêu chuẩn chung cho các công nghệ này Trên thế giới các nhà khai thác và quản lýviễn thông cũng đã đưa công nghệ DSL vào mạng của mình và dự đoán số thuê baoDSL sẽ tăng nhanh từ 18,7 triệu thuê bao năm 2002 tới trên 200 triệu thuê bao vàonăm 2005

Do những ưu điểm và sự phù hợp của công nghệ xDSL đối với chiến lược pháttriển của mình, Việt Nam đã và đang tiến hành ứng dụng một số công nghệ xDSL

vào mạng truy nhập của mình, đặc biệt là công nghệ ADSL nhằm đáp ứng đượcnhững nhu cầu ngày càng cao hiện nay của đất nước.

Theo dõi quá trình phát triển công nghệ DSL cho mạng truy nhập, đề tài tốtnghiệp “Nghiên cứu công nghệ đường dây thuê bao sè ADSL và ứng dụng cho cácdịch vụ truy cập băng rộng ” trình bày tổng quan về công nghệ ADSL Ngoài ra đềtài xem xét đến khả năng triển khai một số kỹ thuật của công nghệ xDSL nói chung

và ADSL nói riêng nhằm cung cấp một số dịch vụ tiềm năng đặc biệt là dịch vụtruy cập INTERNET tốc độ cao và dịch vụ truyền hình cáp dùa trên mạng viễnthông của nước ta

Nội dung đề tài chia làm 5 chương :

Chương 1 : Giới thiệu chung về các phương thức truy nhập mạng băng rộng,

các ưu nhược điểm của các phương thức truy nhập Ngoài ra chương này còn giớithiệu một số các công nghệ xDSL còng nh tình hình phát triển của công nghệ xDSLtrên thế giới

Chương 2: Trình bày cơ sở kỹ thuật của công nghệ xDSL nói chung và

ADSL nói riêng Tại sao công nghệ này lại có thể đạt được tốc độ cao đến nh vậy?Trong đó nêu lên một số vấn đề khi truyền dẫn tín hiệu trên mạng PSTN nh sù suygiảm, môi trường tạp âm còng nh mét số các kỹ thuật tiên tiến của công nghệxDSL

Chương 3: Trình bày một số kiến trúc ứng dụng công nghệ xDSL, mô hình

tham chiếu và một số các dịch vụ ứng dụng công nghệ xDSL

Chương 4: Giới thiệu về hiện trạng chuẩn hoá công nghệ ADSL, mô hình

tham chiếu hệ thống, hoạt động và chức năng các khối trong mô hình Chương nàycòn giới thiệu một phiên bản mới của ADSL là ADSL.Lite

Chương 5: Phân tích cấu trúc và hiện trạng mạng viễn thông Việt Nam, dù

đoán các nhu cầu dịch vụ viễn thông trong những năm tới, trên cơ sở đó đánh giákhả năng ứng dụng công nghệ này cho mạng truy nhập Việt Nam Ngoài ra chươngnày còn nêu lên một số các phương pháp triển khai kỹ thuật ADSL để có thể cungcấp các dịch vụ tốc độ cao tới khách hàng

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã truyền đạt kiến thức và chỉ bảocho em trong những năm học vừa qua Em xin cảm ơn thầy giáo TS Trần Văn Cúc

đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình làm đồ án cùng tất cảbạn bè, người thân, những người đã động viên và giúp đỡ em trong thời gian qua

Do có sự hạn chế về thời gian và năng lực cho nên nội dung của đồ án tốtnghiệp không thể tránh khỏi những sai sót, em mong được thầy cô và các bạn quantâm góp ý thêm

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ XDSL

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG THỨC TRUY NHẬP MẠNG

Ngày nay, nhu cầu của khách hàng về các dịch vụ băng rộng đang tăng nhanh.Những khách hàng là các doanh nghiệp thường yêu cầu các dịch vụ băng rộngtương tác nh : truy nhập Internet tốc độ cao, hội nghị truyền hình, video theo yêucầu Còn những khách hàng thông thường thì yêu cầu các dịch vụ không tương tácnhư phim theo yêu cầu, truyền hình số Điều này thúc đẩy các công ty viễn thôngnhanh chóng triển khai các giải pháp phân phối dịch vụ băng rộng tới khách hàng

có hiệu quả nhất

Vấn đề khó khăn nằm trên những kilomet cuối tới thuê bao sử dông các đôidây đồng đã được trang bị từ xưa tới nay để cung cấp các dịch vụ PSTN cho kháchhàng trên khắp thế giới Mạng truy nhập PSTN chỉ cung cấp một băng tần thoại hạnhẹp 0,33,4 kHz với tốc độ truyền số liệu tối đa là 56 kbit/s nên không đáp ứngđược việc truyền tải các khối dữ liệu lớn có nội dung phong phú kèm hình ảnh sốngđộng Để giải quyết vấn đề này nhiều kỹ thuật truy nhập băng rộng đã được đưa raxem xét :

1.1.1 Truy nhập mạng thông qua cáp đồng

Kỹ thuật truy nhập mạch vòng cáp đồng hay được gọi là kỹ thuật đường dâythuê bao sè (DSL: Digital Subscriber Line) đã xuất hiện từ đầu những năm 1980.Thực ra đây là một họ các công nghệ thường được gọi là các công nghệ xDSL, chữ

x thể hiện cho các công nghệ DSL khác nhau như : ADSL, HDSL, VDSL Đây làcác kỹ thuật truy nhập điểm tới điểm kết nối giữa thuê bao và tổng đài trung tâmcho phép truyền tải nhiều dạng thông tin như số liệu, âm thanh, hình ảnh qua đôi

dây đồng truyền thống

Giải pháp của xDSL là sử dụng dải tần lớn hơn phía trên dải tần mà dịch vụthoại sử dụng vì vậy băng thông truyền dẫn cao hơn Trên đó, người ta sử dụng cácphương pháp mã hoá khác nhau để có thể truyền được tốc độ dữ liệu rất cao Tốc độcủa đường dây xDSL tuỳ thuộc thiết bị sử dụng, khoảng cách từ tổng đài tới thuêbao, chất lượng tuyến cáp, kỹ thuật mã hoá Thông thường kỹ thuật này cho phép

hầu hết khách hàng truyền từ tốc độ 128 kbit/s tới 1,5 Mbit/s Với kỹ thuật mới nhấtVDSL cho phép truyền số liệu với tốc độ lên tới 52 Mbit/s theo hướng từ tổng đàixuống thuê bao Điểm nổi bật của kỹ thuật xDSL là tận dụng được cơ sở hạ tầngcáp đồng phổ biến trên thế giới nên nó đã mau chóng chuyển từ giai đoạn thửnghiệm sang thị trường thương mại rộng lớn đáp ứng nhu cầu phân phối các dịch vụbăng rộng tới người sử dụng.Ví dụ ở Mỹ, một trong các lý do phát triển nhảy vọtcủa thị trường DSL là sự kiện sửa đổi điều lệ hoạt động viễn thông của quốc hội Mỹvào năm 1996 cho phép các công ty viễn thông cạnh tranh CLEC sử dụng nhữngđiều kiện truy nhập như các công ty độc quyền sở hữu mạng truyền tải nội hạt ILEC

để cung cấp các đường truy nhập tốc độ cao cho dịch vụ của mình Vì vậy đã tạo cơhội cho những công ty cạnh tranh thuê cơ sở hạ tầng của ILEC mà không cần đầu tưxây dựng nên chi phí dịch vụ giảm xuống thu hót nhiều khách hàng hơn

Hình 1.1 Cấu trúc hệ thống truy cập mạng sử dụng công nghệ DSL

Ngoài ra, khi vấn đề đầu tư xây dựng mạng truy nhập sử dụng cáp quang quátèn kém thì công nghệ này đã thu hót sự chú ý của nhiều nhà sản xuất thiết bị viễnthông, các cơ quan quảng bá phát thanh truyền hình, các nhà khai thác dịch vụ, cáccông ty điện thoại nội hạt tạo nên sự cạnh tranh làm giảm chi phí thiết bị và giá cảdịch vụ Một yếu tố góp phần thúc đẩy sự phát triển và hoàn thiện của công nghệnày là sự ra đời các tiêu chuẩn chung cho hoạt động của xDSL do tổ chức viễnthông quốc tế ITU và nhiều tổ chức tiêu chuẩn, nhóm làm việc khác đưa ra

1.1.2 Kỹ thuật truy nhập mạng thông qua cáp quang

Công nghệ truy nhập cáp trên môi trường cáp sợi quang có các ưu điểm mạnh

so với cáp đồng Sợi cáp quang cho phép tín hiệu truyền qua có cự ly xa hơn, khảnăng chống nhiễu và xuyên âm tốt, băng tần truyền dẫn rất lớn đảm bảo việc cungcấp các dịch vụ băng rộng tới khách hàng Nh vậy mạng truy nhập cáp quang làđích cuối cùng của các nhà quản lý và khai thác viễn thông Tuy nhiên việc xâydựng một mạng truy nhập sử dụng cáp quang đòi hỏi sự đầu tư ban đầu rất lớn Việcthay thế toàn bộ cơ sở hạ tầng sẵn có gồm hàng ngàn đôi dây đồng cùng các hệthống cống bể chưa sử dụng hết khấu hao sẽ phải tính vào giá thành cho các dịch vụmới cung cấp Hơn nữa nhu cầu sử dụng của mỗi thuê bao không tận dụng hết khảnăng của 1 đôi sợi cáp quang nên sẽ gây lãng phí Do vậy, phương án lắp đặt cápquang tới từng cụm dân cư (FTTC) hoặc tới các toà nhà (FTTB), các trụ sở cơ quanlớn (FTTO) có ý nghĩa hơn Tín hiệu số từ các nhà cung cấp dịch vụ truyền qua cáctuyến trục chính tới các tổng đài trung tâm Từ đây tín hiệu đi theo phần mạngquang tới điểm phân phối để chuyển đổi sang tín hiệu điện rồi được truyền trên đôidây cáp đồng tới thuê bao Công nghệ VDSL phù hợp với đoạn dây đồng ngắn chophép truyền tải luồng thông tin từ phần mạng quang tới mỗi thuê bao là 52 Mbit/s

và luồng lên là 2,3Mbit/s/thuê bao Nh vậy, việc tồn tại đoạn cáp đồng cuối lại làmột yếu tố thúc đẩy sự phát triển của công nghệ xDSL Phương án sử dụng cápđồng trục để truyền tín hiệu từ phần kết cuối mạng quang ONU tới thuê bao trongcấu hình HFC cũng được sử dụng ở nhiều nước Mạng lai ghép quang/cáp đồngtrục này sử dụng băng tần từ 0-50 MHz cho hướng lên và 50-750 MHz cho hướngxuống cung cấp gần một trăm kênh truyền dẫn tốc độ cao (6 MHz mỗi kênh) phânphối các luồng video tương tự, số, thoại, dữ liệu tới người sử dụng Tuy nhiên HFCphân phối dữ liệu quảng bá tức là cáp đồng trục có thể phân phối nhiều kênh videotới một vùng dân cư nhưng cùng một thông tin Khi dùng chung cho nhiều người sửdụng thì băng thông của mỗi kênh trong HFC không cao bằng DSL DSL phân phối

dữ liệu riêng tới từng người sử dụng nên linh hoạt hơn Hơn nữa ở các nước chưa có

sẵn mạng cáp đồng trục thì việc xây dựng hệ thống này cũng đòi hỏi chi phí đầu tưcao

1.1.3 Kỹ thuật truy nhập mạng thông qua môi trường vô tuyến

Kỹ thuật truy nhập vô tuyến cung cấp dịch vụ băng rộng có nhiều loại khácnhau LMDS - hệ thống phân bố đa điểm nội hạt là một kỹ thuật cung cấp các dịch

vụ đa phương tiện hai hướng gồm cả thoại và số liệu tốc độ cao Hệ thống này chophép những nhà cung cấp dịch vụ ở xa, không có cơ sở hạ tầng có thể cung cấp mộtcách truy nhập có hiệu quả kinh tế tới khách hàng LMDS sử dụng dải tần 1 GHztrong băng tần từ 27,528,35 GHz, phạm vi phục vụ trong vòng bán kính 36 km.MMDS - hệ thống phân bố đa điểm đa kênh cũng là một loại mạng băng rộng tương

tự LMDS nhưng hoạt động ở tần số 2,4 GHz Hệ thống này có thể cung cấp 33 kênh

TV tương tự tới các thuê bao trong bán kính 40-48 km từ trạm phát Nếu tín hiệuvideo được số hoá và nén thì số kênh cung cấp có thể lên tới 100 hoặc 150 kênh.Còng nh LMDS, MMDS yêu cầu anten thu tại nhà thuê bao phải trong tầm nhìnthẳng với trạm phát DBS - hệ thống quảng bá trực tiếp từ vệ tinh là thế hệ tiếp theocủa các dịch vụ truyền hình quảng bá nhờ vệ tinh Hệ thống DBS sử dụng kỹ thuậtnén MPEG-2 cho tín hiệu video số làm tăng hiệu quả sử dụng băng tần Kích thướcanten tại nhà khách hàng giảm đi, chất lượng âm thanh và hình ảnh tốt hơn Bộ set-top box tại nhà khách hàng ngoài việc chuyển đổi tín hiệu số sang analog còn đượctrang bị nhiều tính năng thông minh cung cấp nhiều dịch vụ mới như truyền hìnhtương tác và thông tin theo yêu cầu Mạch vòng thuê bao vô tuyến WLL cũng làmột giải pháp được sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới WLL có ưu điểm là lắp đặttriển khai nhanh chóng, dễ thay đổi cấu hình lắp đặt lại ở phía thuê bao, dễ triểnkhai ở những khu vực có địa hình hiểm trở Tuy nhiên chi phí cho một thuê bao vẫncao hơn so với cáp đồng và dung lượng bị hạn chế theo dải tần được cung cấp bởi

cơ quan quản lý tần số

Những nhược điểm mà kỹ thuật truy nhập vô tuyến không được lùa chọn làmgiải pháp mạng truy nhập hiện nay là : khó đáp ứng yêu cầu truyền thông 2 chiều,khó triển khai trong vùng đô thị Các hệ thống LMDS/MMDS thì chịu nhiều ảnhhưởng của thời tiết dễ hư hại do mưa, bão, sấm, sét Để tăng vùng phủ sóng của hệthống DBS yêu cầu phải tăng số vệ tinh tuy nhiên vị trí của chúng là một vấn đềkhó khăn cho các nhà cung cấp dịch vụ, giá thành vệ tinh cao Các hệ thống này cònthiếu các chuẩn chung nên không thể mua một đĩa vệ tinh của một hãng để sử dụngvới một hệ thống khác Thậm chí với cùng một hãng cũng phải mua các đĩa vệ tinhkhác nhau cho các dịch vụ số liệu và truyền hình quảng bá WLL chỉ đem lại nhiều

ưu điểm khi triển khai ở những vùng dân cư thưa thít, tận dụng được những trạmgốc đã có sẵn

Với lợi thế tận dụng mạng lưới cáp đồng đang tồn tại rộng khắp trên thế giớikhông đòi hỏi vốn đâù tư ban đầu quá lớn với các kỹ thuật đang ngày càng hoànthiện nhằm cung cấp cho khách hàng mọi dịch vụ băng rộng theo yêu cầu với giá cảhợp lý nên công nghệ xDSL đang thực sự trở thành sự lùa chọn số 1 cho các nhàcung cấp dịch vụ trong giai đoạn hiện nay.

1.2 CÔNG NGHỆ XDSL

xDSL là một họ công nghệ đường dây thuê bao số gồm nhiều công nghệ cótốc độ, khoảng cách truyền dẫn khác nhau nên được ứng dụng vào các dịch vụ khácnhau Bảng 1.1 sẽ liệt kê các loại công nghệ và tính chất của từng loại

Nói chung thì những công nghệ xDSL có thể được phân loại theo tính đối xứng, sốđôi dây cáp xoắn được sử dụng, chồng phổ hay không chồng phổ băng tần thoại, có

bộ chia hay không có bộ chia và tốc độ biến đổi hay cố định

Ví dụ khi phân loại theo tính chất của công nghệ là đối xứng hay không đốixứng thì có thể phân thành 3 nhóm chính nh sau :

 Công nghệ HDSL truyền dẫn hai chiều đối xứng gồm HDSL/HDSL2 đã đượcchuẩn hoá và những phiên bản khác nh : SDSL, MDSL, IDSL

 Công nghệ ADSL truyền dẫn hai chiều không đối xứng gồm ADSL/ADSL.Lite (G.Lite) đã được chuẩn hoá và các công nghệ khác nh CDSL, Etherloop,

 Công nghệ VDSL cung cấp cả dịch vụ truyền dẫn đối xứng và không đốixứng

Truyền dẫn

Số đôi dâyđồng sử dụng

Hổ trợ đồngthời POTS

HDSL

1,544Mb/s đốixứng2,048Mb/s đốixứng

3,6 km – 4,5km

2 đôi

HDSL2

1,544Mb/s đốixứng2,048 Mb/s đốixứng

1,544Mb/shoặc2,048 Mb/smột chiều

ADSL

1,5- 8 Mb/s luồngxuống1,544 Mb/sluồng lên

5km (tốc độcàng cao thìkhoảng cáchcàng ngắn )

VDSL

26 Mb/s đối xứng13–52 Mb/sluồng xuống1,5-2,3 Mb/sluồng lên

300 m – 1,5km(tuỳ tốc độ)

Bảng 1.1: Các công nghệ DSL

1.3 TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI XDSL TRÊN THẾ GIỚI

Trên thế giới hiện nay có khoảng trên 725 triệu đường truy nhập là đôi dâyđồng kết nối tới các hộ gia đình cũng như các khách hàng thương mại Cơ sở hạtầng này là điều kiện để các công ty viễn thông triển khai công nghệ xDSL và mở ramột kỹ nguyên mới cho truy nhập băng rộng trên toàn thế giới

Hiện nay kỹ thuật xDSL đã được phát triển mạnh mẽ do các thiết bị trên thịtrường hoạt động tương thích với nhau do có những tiêu chuẩn chung, giá thànhthiết bị giảm nhanh chóng đồng thời những tiến bộ kỹ thuật mới cho phép người sửdụng tự lắp đặt thiết bị tại nhà, giảm chi phí dịch vụ

Trong cuộc họp của DSL Forum tại Rome vào tháng 3/2002 cho thấy DSL đãđược chấp nhận nh mét kỹ thuật truy nhập băng rộng dẫn đầu trên thế giới với tổng

số thuê bao lên tới 18,7 triệu khách hàng (bảng 1.2) Người ta dự đoán số thuê baonày còn tăng nhanh và đạt tới 200 triệu thuê bao vào năm 2005

Bảng 1.2 Số lượng thuê bao DSL trên thế giới năm 2002

Khu vực

Tổng số thuê bao DSL

Số lượng thuê bao nhà riêng

% thuê bao nhà riêng so với tổng số người dùng

Số lượng thuê bao là doanh nghiệp

% doanh nghiệp so với tổng người dùng

Đầu tháng 4/2002 , hệ thống ADSL đầu tiên đã được thử nghiệm tại HảiPhòng với đường truyền 8Mbps/2Mbps Tuy nhiên tốc độ download xấp xĩ 5Mbps

và tốc độ upload xấp xĩ 400 kbps Đầu tháng 5/2002 hệ thống này đã được tiếp tụctriển khai tại Hà Nội và thành phố Hồ Chí Mính và theo kế hoạch sẽ đưa vào sửdụng vào tháng 7/2002 Tuy nhiên cho đến nay thì hệ thống này mới chỉ được thửnghiệm một cách hạn chế đối với một số thuê có khoảng cách đến tổng đài nhỏ hơn1km

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ KỸ THUẬT XDSL

2.1 MỘT SỐ VẤN ĐỀ KHI TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU TRÊN MẠNG PSTN 2.1.1 Sù suy giảm tín hiệu do khoảng cách

Cũng giống nh trong bất cứ một môi trường truyền dẫn nào, tín hiệu truyền

trên sợi dây đồng cũng bị suy giảm về độ lớn Khoảng cách càng dài thì tín hiệu tạiđầu thu bị suy giảm càng mạnh Do đó vấn đề làm sao để có thể thu lại được tínhiệu mong muốn ban đầu ở bộ thu, điều này phụ thuộc vào tỷ số tín hiệu trên tạp

âm (S/N) Khi tỷ số này giảm mạnh thì bộ thu sẽ khó phân biệt được chính xác tínhiệu Loại dây và tần số tín hiệu cũng là hai trong nhiều nhân tè ảnh hưởng mạnhđến sự suy giảm này Do đó dung lượng (tốc độ cực đại) của một kênh có độ rộngbăng tần B(Hz) cũng bị ảnh hưởng và được tính theo công thức :

Định lý Nyquist chỉ rõ khả năng truyền Rs ký hiệu độc lập trong 1 giâykhông có giao thoa giữa các ký hiệu đi qua bộ lọc thông thấp lý tưởng có băngthông Rs/2 nghĩa là:

Độ rộng băng B  (Hz)

Trong hệ thống PCM , tốc độ truyền các ký hiệu bằng số lượng bit trong một

từ mã được tạo ra (b) từ xung lượng tử nhân với tần số lấy mẩu fs

Sè bit trong một từ mã : b=log2Q với Q là số mức lượng tử

Độ rộng băng tần của hệ thống PCM sử dụng mã nhị phân:

BPCM  (Hz)

Để giảm bớt băng tần trước khi truyền trên kênh thì phải sử dụng các phươngpháp điều chế M trạng thái nh (BPSK, QPSK,QAM )trong đó thay các xung nhịphân bằng dãy xung dãy xung M mức:

Do đó băng tần truyền dẫn ló này :B (kHz)

Hiệu suất sử dụng phổ tần : (bit/s/Hz)

Khi sử dụng điều chế : Hz với  là hệ số điều chế và thường có giá trịnằm trong khoảng (0.50.7)

Rs (tốc độ bit)= (b/s) với T là tốc độ ký hiệu tính bằng baud

Chó ý một điều rằng khi mức điều chế càng cao (M càng cao) thì hiệu suất sửdụng băng thông càng lớn (do  nhỏ_lý tưởng =0).Băng tần giảm nên sẽ tiết kiệmđược băng tần Tuy nhiên khi M làm cho số mức tăng, khoảng cách giữa các mứcgiảm xuống làm Do đó nhiễu tác động lên chúng làm càng khó phân biệt các mứchơn và do vậy cho lỗi trong quá trình hoạt động tăng

2.1.2 Môi trường tạp âm

Tín hiệu truyền đi trên đường dây đồng chịu tác động của môi trường tạp âmcủa bản thân mạch vòng dây đồng Tạp âm làm giảm tỷ số S/N gây khó khăn choviệc xác định chính xác tín hiệu ở đầu thu Mạch vòng dây đồng có một số nguồntạp âm sau:

 Tạp âm trắng(nhiễu nhiệt độ):Tạp âm nhiệt gây ra do chuyển động của

các electron trong đường dây có thể coi như tạp âm trắng có phân bố Gausian đượcgọi là tạp âm trắng Gausian cộng AWGN Tạp âm này ảnh hưởng độc lập lên từng

kí hiệu được truyền hay nói cách khác chúng được cộng với tín hiệu bản tin Nhiễunày là nhiễu không thể tránh được và được tính như sau:

No=kT

No : Độ nhạy nguồn nhiễu

k : Hằng số boltzman (k=1,38*10-23 J/K)

T : Nhiệt độ Kenvin

Nhiễu này cũng không phụ thuộc vào tần số do đó nó được tính bằng Watt trongtoàn băng thông B

N=kTB hay được tính bằng decibel-watt

N = 10logk + 10logT+10logB = -228,6dBW + 10logT + 10logB

 Xuyên âm: Xuyên âm xảy ra khi tín hiệu từ các đôi dây kế cận gây nhiễu

với nhau Thành phần xuyên âm tiếp tục truyền theo hướng ban đầu gọi là xuyên

âm đầu xa FEXT Thành phần xuyên âm truyền ngược lại tới đầu phát gọi là xuyên

âm đầu gần NEXT NEXT có ảnh hưởng lớn hơn FEXT đối với truyền dẫn haichiều đối xứng vì FEXT bị suy hao trong suốt chiều dài truyền dẫn trong khi NEXTchỉ đi qua một khoảng cách nhỏ rồi quay trở lại đầu phát Một dạng đặc biệt củaNEXT là nhiễu trong một đôi dây kế cận có cùng dạng tín hiệu truyền dẫn, được gọi

là self-NEXT (tự xuyên âm) Vì đôi dây đồng thường nằm trong một bó cáp nhiềuđôi với chiều dài mạch vòng ngắn nên ảnh hưởng của xuyên âm đầu gần rất lớn

 Nhiễu tần số vô tuyến : Các đường dây xoắn đôi cân bằng ban đầu được

thiết kế để truyền thoại nên chỉ chống được ảnh hưởng của các tín hiệu tần số vôtuyến ở tần số làm việc thấp Còn hệ thống DSL làm việc với tần số cao thì sự cânbằng bị giảm nên bị các tín hiệu tần số vô tuyến RFI có thể xâm nhập Mức độnhiễu phụ thuộc vào khoảng cách nguồn nhiễu tới mạch vòng

Những nguồn nhiễu chính thuộc loại này là các hệ thống vô tuyến quảng báđiều biên AM và các hệ thống vô tuyến nghiệp dư Các trạm vô tuyến AM phátquảng bá trong dải tần từ 5601600 KHz Tuy nhiên do tần số làm việc của cáctrạm này là cố định nên nhiễu do chúng gây ra có thể dự đoán được Ngược lại,nhiễu vô tuyến nghiệp dư lại không đoán trước được vì tần số làm việc thay đổi và

có nhiều mức công suất phát Nhưng nhiễu này chỉ ảnh hưởng tới VDSL vì dải tần

vô tuyến nghiệp dư chỉ chồng lấn lên băng tần truyền dẫn của VDSL

 Tạp âm xung: Sinh ra do giao thoa điện từ tức thời Ví dụ khi có bão sét,

thiết bị trong nhà bật, tắt Tạp âm xung có thể kéo dài từ vài s tới vài ms

Truyền dẫn số liệu cũng bị suy yếu mạnh do các cầu nối rẽ (bridge tap) trênđường dây Cầu nối rẽ là những đoạn dây được nối vào đôi dây phân bố để mở rộngmạch vòng thuê bao Nã cho phép truy nhập từ nhiều điểm giao diện mạng củakhách hàng hoặc tận dụng đôi dây của một khách hàng cũ không sử dụng nữa chomột yêu cầu mới gần đôi dây này Những cầu nối rẽ không được kết cuối ở cuối đôidây xoắn và gây ảnh hưởng tới việc truyền số liệu (hình 2.7) Khi mét xung truyềntrên đường dây gặp một cầu nối rẽ, năng lượng xung bị chia thành hai đường Xungtruyền trên đoạn dây nhánh không được kết cuối bị phản xạ ngược lại điểm rẽ.Xung phản xạ này cũng bị chia thành hai đường gây tiếng vọng về đầu phát.

Nhiễu này thực tế là do sự không kết hợp trở kháng trên đường truyền

2.1.3 Một số đặc điểm mạng thoại PSTN

 Truyền dẫn tương tự : Mặc dù sự phát triển của ISDN đang diễn ra mạnh,

mạng truy nhập PSTN vẫn chiếm ưu thế dùa trên truyền dẫn tương tự với tất cảnhững vấn đề cố hữu của nó về việc dò và phát lại tín hiệu một cách chính xác

 Băng thông hẹp : Mạng truy nhập PSTN được thiết kế để truyền dẫn những

kênh thoại tương tự trong phạm vi dải tần hẹp 4kHz, vì vậy tại tổng đài có các bộlọc để giảm ảnh hưởng của đường truyền và các tần số cao trên 4kHz do đó làm giớihạn băng tần có thể để mang dữ liệu

 Những cầu nối : Đường điện thoại thường có những cầu nối (bridged taps)

cái giúp cho các nhà cung cấp sự năng động hơn trong việc cung cấp dịch vụ chonhiều người Bidged taps ban đầu được thiết kế dùng cho duy nhất mạng thoạikhông phải cho mạng truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao, nã cung cấp một dịch vụ thoạitruyền thống POTS năng động nhưng lại có ảnh hưởng tiêu cực trong việc truyền dữliệu

 Những cuộn cảm (load coils): Những vòng thuê bao dài thường có những

cuộn tải trên nó để làm phẳng đáp ứng tần số của băng tần thoại Nhưng không may

nó hoạt động nh những bộ lọc thông thấp vì vậy nó ngăn cản việc sử dụng các tần

số cao hơn để truyền dẫn dữ liệu Vì vậy nó không phù hợp với công nghệ DSL

 Điều kiện vòng thuê bao : Những vòng thuê bao thường không cùng một

loại Ví dụ ở Mỹ, ở 10 Kft đầu tiên kể từ CO tới thuê bao thường là loại 26American Wire Gause (AWG) và theo sau đó là loại nặng hơn (như 24 AWG) đểgiử cho điện trở vòng thuê bao thấp hơn 1.300(1,3k) Giống nh trong trườnghợp cầu nối sẽ xuất hiện tín hiệu phản xạ do sự không kết hợp trở kháng và điềunày cũng xãy ra thậm chí đối với một vòng thuê bao có nhiều đoạn dây cùng loạighép với nhau Ngoài ra ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh dẫn đến sự oxit hoávòng thuê bao làm cho trong thực tế việc giữ cho điện trở vòng dây đồng thấp hơn1,3k là rất khó

 Các bộ chuyển đổi số sang tương tự : Tín hiệu thoại của con người bản chất

là tín hiệu tương tự, trong khi đó tín hiệu gửi đi từ máy tính là tín hiệu số, do đó đểtruyền được trên mạng PSTN thì nó cần phải được chuyển đổi từ số sang tương tự

và ngược lại

2.2 CÁC KỸ THUẬT TIÊN TIẾN CỦA CÔNG NGHỆ XDSL

2.2.1 Các kỹ thuật điều chế đối với cáp xoắn trong dải tần MHz

Có ba phương pháp điều chế thường được sử dụng trong xDSL là phươngpháp điều chế biên độ cầu phương QAM, phương pháp điều chế biên độ và phakhông sóng mang CAP và phương pháp điều chế đa tần rời rạc DMT

a.Phương pháp điều chế biên độ cầu phương QAM

QAM là một phương pháp điều chế tín hiệu nhiều mức, kết hợp sự thay đổipha và biên độ sóng mang

Chùm tín hiệu của M-QAM gồm một mạng các điểm bản tin hình chữ nhậtnhư hình 2.9 cho trường hợp M=16 (16-QAM)

Dạng tổng quát của QAM-M trạng thái được xác định bằng tín hiệu phát :

4 bit ®Çu ra

y-sine magnitude

y-sine magnitude

x-cosine magnitude

x-cosine magnitude

Hình 2.8 Sơ đồ quá trình điều chế của hệ thống 16 QAM

T là thời gian của một ký hiệu

Eo là năng lượng của tín hiệu có biên độ thấp nhất

xi, yi là cặp số nguyên độc lập được chọn tuỳ theo vị trí của điểm bản tin

Tín hiệu si(t) gồm hai thành phần sóng mang có pha vuông góc được điềuchế bởi một tập hợp tín hiệu rời rạc nên được gọi là “điều chế biên độ vuông góc”,

si(t) có thể phân tích thành cặp hai hàm cơ sở :

(2.7) thành phần tín hiệu lệch pha 90 0

Sơ đồ khối của bộ điều chế M-QAM nh hình 2.10 Bộ biến đổi nối tiếp/songsong nhận luồng nhị phân với tốc độ bit Rb=1/Tb với Tb là thời gian của một bit tínhiệu và tạo ra hai chuỗi bit nhị phân song song có tốc độ bit là Rb/2 Các bộ biến đổimức hai vào L mức (L=log2M) tạo ra các tín hiệu M mức tương ứng với các đầu vàođồng pha và pha vuông góc Sau khi nhân hai tín hiệu L mức với hai sóng mang cópha vuông góc rồi cộng với nhau ta được tín hiệu M-QAM.

Bé giải điều chế có sơ đồ khối nh hình 2.11 Việc giải mã các kênh cơ sở đượcthực hiện ở đầu ra của mạch quyết định, mạch này được thiết kế để so sánh tín hiệu

L mức với L-1 ngưỡng quyết định Sau đó hai chuỗi nhị phân được tách ra ở trên sẽđược kết hợp với nhau ở bộ biến đổi song song/ nối tiếp để khôi phục lại chuỗi bitban đầu

Cơ sở toán học của QAM:

Hình 2.12 Quá trình xử lý điều chế

Nhờ sử dụng tính chất trực giao của hàm cosine và hàm sine

Trong đó  : Chu kỳ của tín hiệu sóng sine và cosine

Tín hiệu tại A : VA(t)=Xicos(t)+Yisin(t)

Tín hiệu tại B: VB(t)=Xicos2(t)+Yisin(t)

Tín hiệu tại C: VC(t)=Xicos(t)+Yisin2(t)

Sine wave generator

=

=

=

sine Các giá trị này ở dầu ra của bộ giải điều chế sau đó được đưa qua bé so sánhngưỡng để chọn được điểm tin trên chùm bản tin QAM

Sù phân tích này giả sử xung băng cơ bản trong bộ điều chế được sử dụng đểđịnh dạng cho các ký hiệu trước khi điều chế bằng sóng sine và cosine có biên độkhông đổi trong suốt chu kỳ của ký hiệu Nói chung, một bộ lọc định dạng có thểđược sử dụng để định dạng xung trước khi điều chế nhằm giảm độ rộng băng tầntruyền dẫn bằng cách loại bỏ các thành phần tần số cao, nếu đáp ứng xung của bộlọc này là p(t) thì tín hiệu truyền dẫn cho ký hiệu i sẽ có dạng :

VA(t)=Xip(t-i)cos(t)+Yip(t-i)sin(t)

b Phương pháp điều chế pha và biên độ không sử dụng sóng mang CAP:

Phương pháp CAP tương tự như QAM , sử dụng một chùm các điểm tin để

mã hoá các bít ở bộ phát và giải mã ở bộ thu Các giá trị x và y từ quá trình mã hoáđược sử dụng để kích thích bộ lọc sè

Hình 2.13.Sơ đồ khối bộ điều chế CAP

Sù điều chế CAP được thực hiện với các bộ lọc số thay cho các bộ nhân đồngpha và vuông pha Để so sánh với bộ điều chế QAM, chóng ta sẽ xem xét điện áp ởcác điểm khác nhau trên sơ đồ Giả sử bộ điều chế sử dụng cùng kích thước bộ mãhoá chùm tin

Tín hiệu tại các điểm chỉ ra có dạng:

®iÓm (X,Y)

B

C

Chúng là cỏc xung rời rạc dựng để kớch thớch bộ lọc số Với đỏp ứng xung nhưtrờn thỡ đầu ra của cỏc bộ lọc sẽ là :

Tớn hiệu đầu ra cú dạng : VE(t) = Xih(t-i) + Yih(t-i)

Tớn hiệu được tổng hợp lại đi qua bộ chuyển đổi A/D, qua bộ lọc thụng thấp(LPF- Low pass filter) và tới đường truyền

Sơ đồ khối bộ giải điều chế CAP:

Hỡnh 2.14 Sơ đồ khối bộ giải điều chế CAP

Ở đầu thu tớn hiệu nhận được qua bộ chuyển đổi A/D, bộ lọc và đến phần xử

lý sau đú là mới giải mó Bộ lọc phớa đầu thu và bộ phận xử lý là một phần của việccõn bằng, điều chỉnh Bộ cõn bằng sẽ bự lại cỏc tớn hiệu đến bị mộo

CAP được thiết kế hoạt động trong băng tần (35 đến 191,4)kHz theo hướnglờn và (240 đến 1491,2 )kHz Băng tần này cú nghĩa là tớn hiệu khụng hoạt động ởtần số thấp hơn, trỏnh được ảnh hưởng của nhiễu

Đầu ra của cỏc bộ mó hoỏ bản tin là cỏc biờn độ (dấu và độ lớn) của cỏc súngsine và cosine Súng sine và cosine dựng để điều chế cỏc ký hiệu này cú cỏc tần số

Phát sóng sine

và cosine ở tần số f1

Phát sóng sine

và cosine ở tần số f2

Phát sóng sine

và cosine ở tần số f

Dòng bít vào

Dòng bít vào

Dòng bít vào

Biên độ sóng

Biên độ sóng

Biên độ sóng

Sóng đầu ra

khác nhau Do đó DMT là kỹ thuật điều chế đa sóng mang Quá trình điều chế cóthể biểu diễn như sau: Ở bé thu, tập hợp các sóng này được phân tách ra theo cáctần số khác nhau và được giải mã giống như QAM.

Hình 2.15 Quá trình điều chế của DMT

Các tần số sóng mang này là một số nguyên lần của một tần số cơ bản Để đảmbảo không có giao thoa giữa các kênh với nhau thì sóng sine và sóng cosine từ bất

kỳ kênh nào cũng đều phải trực giao với sóng sine và sóng cosine của bất kỳ mộtkênh khác

(1) (2) (3) Trong đó : n,m là các số nguyên dương

Trong đó n là số thứ tự của bộ mã hoá chùm bản tin

Nếu s(t) được lấy mẫu ở tần số 2Nf ta có :

sk(t) =

sn(t) =

Điều chế

Điều chế

Điều chế

Điều chế

.

Kiểm soát

Kiểm soát

Hình 2.16 Sơ đồ khối hệ thống DMT

Bản tin phản hồi để hiệu chỉnh kênh

Số liệu tốc độ cao

Tớn hiệu số tốc độ cao được chia thành nhiều tớn hiệu tốc độ thấp Mỗi tớn hiệu tốc

độ thấp điều chế một kờnh con Những kờnh con này được kết hợp và truyền trờn

dây đồng Đến đầu thu, mỗi kênh con được thu và giải điều chế và tín hiệu được kếthợp và khôi phục lại tín hiệu tốc độ cao ban đầu.

So sánh các phương pháp điều chế và ứng dụng:

Ưu điểm của CAP so với QAM ở chổ nó thực hiện điều chế số sẽ tốt hơn điềuchế trong miền tương tù , hơn nữa do không gửi sóng mang nên nó trở nên tiết kiệmhơn Tuy nhiên giá phải trả cho việc không gửi sóng mang là với QAM , chùm bảntin hình sao là cố định , trong khi đó với CAP chùm bản tin hình sao là tự do xoay

vì không có sóng mang để giử cho nó một giá trị cố định Để khắc phục điều này,trong bé thu phải có chức năng dò xoay để dò chùm bản tin hình sao Trái ngượcvới DMT, CAP sử dụng toàn bộ băng tần có thể (trừ băng thoại), vì vậy không cónhững kênh con trong CAP

Đối với DMT, do có nhiều ưu điểm về khả năng điều chỉnh tốc độ để tươngthích với nhiều loại tốc độ và điều kiện đường truyền khác nhau nên hiện nay nó làphương pháp điều chế được sử dụng phổ biến nhất trong các công nghệ DSL hiệnnay

2.2.2 Các phương thức truyền dẫn song công

Hai phương thức truyền dẫn song công được sử dụng phổ biến trong xDSL làsong công phân chia theo tần số FDM và khử tiếng vọng EC

Trong FDM, dải tần số sử dụng được chia làm 3 phần riêng biệt cho tín hiệuthoại, đường truyền lên và đường truyền xuống được phân cách bằng dải tần bảo vệ(guard band) Phương pháp này đòi hỏi dành riêng 7 kênh đầu tiên trong cả haihướng nhằm sử dụng làm dải tần bảo vệ Việc này được thực hiện bởi việc đặt đầu

ra của các bộ mã hoá Zi=0 và sử dụng các bộ lọc ở điểm đầu của bộ phát để lọc bỏnhững tần số này Mặt khác nó đòi hỏi bộ phát hướng xuống không sử dụng cáckênh 8 đến 32 vì các kênh này đã được dành cho bộ phát hướng lên Phương phápFDM có ưu điểm là hạn chế được NEXT do hệ thống không thu cùng một dải tầnvới dải tần phát của hệ thống kề nó tuy nhiên nó yêu cầu một dải tần lớn

Phương thức khử tiếng vọng EC sử dụng một kênh duy nhất cho cả phát vàthu nên cần một bộ khử tiếng vọng tại phía thu Kỹ thuật này cho phép hai modem

sử dụng toàn bộ băng thông có sẵn trên cả hai hướng do đó nó làm tăng tốc độtruyền dẫn đáng kể

Cấu trúc hệ thống sử dụng phương pháp khử tiếng vọng để tách riêng tín hiệulên và xuống được chỉ ra ở hình 2.17 Khi tín hiệu truyền qua mạch sai động(hybrid), một phần tín hiệu vòng lại đầu thu do mạch hybrid không hoàn hảo Bộlọc số đáp ứng ADF được sử dụng có chức năng tạo ra một bản sao của tín hiệuvọng và tiếng vọng bị triệt hoàn toàn bằng cách trừ bản sao này với tín hiệu vọngthực tế Nhược điểm của phương pháp này là bị ảnh hưởng của NEXT do chồng lấngiữa băng tần lên và xuống và cấu trúc phức tạp của bộ lọc ADF

Ngoài ra còn có phương thức truyền song công phân chia theo thời gian TDDhay còn gọi là kỹ thuật truyền dẫn ping-pong được sử dụng trong VDSL.Tín hiệu hướng lên và xuống được thu, phát luân phiên không chồng lấn trên đườngtruyền nên mạch thực hiện tương đối đơn giản Kỹ thuật này yêu cầu phải đồng bộtín hiệu giữa các đường dây TDD trong cùng một cáp nghĩa là tín hiệu truyền trêncáp được thu, phát trong cùng chu kỳ nên tránh được NEXT

2.2.3 Phát hiện và sửa lỗi

Do môi trường truyền dẫn thông tin của đôi dây đồng chịu ảnh hưởng củanhiều nguồn nhiễu như xét ở trên làm số liệu thu có thể bị lỗi nên cần đưa thêm cácbit phát hiện và sửa lỗi Nhược điểm của việc đưa thêm các bit là giảm dung lượngthực và gây trễ trong quá trình truyền số liệu Càng nhiều bit phát đi để phát hiện vàsửa lỗi thì càng Ýt các bit mang thông tin Thời gian trễ thông thường từ vài ms tớinhiều giây

Có hai phương pháp cơ bản để phát hiện và sửa lỗi được sử dụng trong xDSL

là mã hoá khối chu kỳ Reed-Solomom và mã chập Trelliss-coded modulation

Mã Reed-Solomon tạo ra những từ mã được làm từ một số lượng nhất địnhcác byte dữ liệu và một số lượng các byte kiểm tra Khi hoạt động trong galois fieldGF(256) tổng số byte trong một từ mã phải nhỏ hơn 255 bytes Sử dụng những từ

mã khác nhau có thể làm biến đổi số lượng các byte dữ liệu và các byte kiểm tratrong một từ mã Trong một hệ thống xDSL tiêu biểu, một từ mã là 240 byte đượctạo ra từ 224 bytes dữ liệu và 16 bytes kiểm tra và nó só thể sửa được 6 byte lỗi

Mã chập (mã mắt cáo): Các bit kiểm tra được phân phối vào luồng dữ liệutrong quá trình mã hoá dữ liệu Các bit dữ liệu được dịch vào trong bộ mă hoá theochiều từ trái sang phải, mỗi bit dữ liệu đã dịch vào trong bộ mã tạo ra 2 bit dữ liệuđầu ra thông qua một phép cộng module 2, hai đầu ra này được định nghĩa trước bởihai đa thức sinh Bộ mã hoá đơn giản này được gọi là bộ mã hoá tốc độ 1/2 với độdài không đổi là 2.(Hình 2.19)

Hai vị trí đầu tiên là trạng thái của bộ mã hoá, giả sử rằng ban đầu tất cả trạngthái của bộ mã hoá là 0 Khi tín hiệu vào là 1100010100 thì đầu ra sẽ nh sau:

in

out

Hình 2.20 Sơ đồ chuyển đổi các trạng thái

Trong sơ đồ trên : Giá trị trong ô là giá trị tương ứng của T0 và T1, trạng thái

cả T0 và đầu ra tương ứng Y0 và Y1 được biểu thị trên đường mòi tên (ví dụ 1/11)

Sử dụng sơ đồ chuyển trạng thái ta vẽ được sơ đồ lưới nh hình 2.21

Trên cơ sở đó người ta thực hiện quá trình giải mã theo các bít nhận được.Trong trường hợp có một bít nhận được không đúng thì tại mỗi nót (ứng với 1 trong

4 trạng thái) sẽ không có một đường nào được lùa chọn Thuật toán viterbi được sửdông để lùa chọn đường giống nhất khi có lỗi đồng thời loại bỏ các đường khácbằng cách so sánh khoảng cách mã Hamming, nếu đường nào có khoảng cáchHamming ngắn nhất sẽ được lùa chọn, các đường còn lại sẽ bị loại bỏ Khoảng cáchHamming được tính bằng số bit khác nhau giữa hai cặp bit phát và thu

Hình 2.21 Quá trình giải mã

2.2.4 Kỹ thuật ghép xen

Tuy là FEC có nhiều tác dụng trong sửa lỗi nhưng chúng ta không thể sửa

được các lỗi xảy ra quá nhiều và liền nhau vì vậy mà đưa ra đan xen để trộn lẫn thứ

tự của các từ mã Đan xen được thực hiện ở bộ phát và giải đan xen được thực hiện

ở bộ thu Có hai kiểu đan xen đó là đan xen khối và đan xen xoắn Phổ biến đối vớiDSL là đan xen xoắn Đan xen khối các bit số liệu được viết vào theo hàng và đượcđọc ra

theo cột và thường thì một hàng chứa một từ mã FEC Bên thu lại làm ngược lại làviết theo cột, đọc ra theo hàng Ví dụ của đan xen khối nh hình vẽ 2.22

1 2 3 4 5 6 7

15 16 17 18 19 20 21

Hình 2.22: Nguyên lý thực hiện đan xen

Nhờ đan xen mà lỗi được phân đều ra trong khoảng thời gian truyền và điềunày giúp cho FEC có hiệu quả hơn Đan xen gây ra độ trễ trong truyền số liệu từđầu cuối đến đầu cuối đồng thời nó yêu cầu bộ nhớ là ND với độ trễ khoảng 2DNbit với N là kích thước từ mã và D là độ sâu đan xen

Đan xen xoắn có hiệu quả hơn so với đan xen khối trong các yêu cầu về bộnhớ và giảm độ trễ truyền dẫn, nó không liên quan đến cách sử dụng của FEC Nó

Hình 2.23: Nguyên lý đan xen xoắn

Trong thí dụ này, con sè ghi phía trên của B tương ứng với số thứ tự từ mã,con sè ghi bên dưới tương ứng số thứ tự của bit trong từ mã đó Các từ được viếtvào trong bộ đan xen theo hàng và được đọc ra theo cột Sự khác nhau giữa đan xenxoắn và đan xen khối là ở chỗ với đan xen xoắn các từ mã không được bắt đầutrong cùng một cột nh chóng làm trong bộ đan xen khối, thêm vào đó các hàngkhông có điểm cuối Chiều dài và chiều sâu của bộ đan xen (chính là kích thước của

bộ nhớ) quyết định từ mã tiếp theo nên được viết vào trong hàng tiếp theo hay tronghàng đầu tiên ngay sau từ mã đã được viết ở đó

Hình 2.24: Nguyên lý giải đan xen xoắn

Bộ giải đan xen chỉ phải đọc 1 từ mã từ mỗi hàng và sau đó chuyển tới hàngtiếp theo cho đến khi hàng cuối được đọc ra Sau khi đọc hàng cuối cùng, bộ giảiđan xen quay trở lại hàng đầu tiên và đọc từ vị trí chưa đọc tiếp theo

Đan xen xoắn có thể phân phát một từ mã có độ dài N trên khoảng thời gian

là ND, tạo ra trễ truyền là ND bit

Trên thực tế, người ta đan xen ở cấp độ byte hay symbol Nh mã hoá Reed Solomon thực hiện trong GF (256) là ở mức độ byte Nếu FEC thực hiện ở mứcbyte hay symbol thì đan xen cũng thực hiện ở mức Byte hay Symbol Lúc đó độ trễcũng được tính theo đơn vị tương ứng

-2.2.5 Ngẫu nhiên hoá

Hầu hết DSL gồm 1 bộ ngẫu nhiên hoá trong bộ phát và giải ngẫu nhiên trong

bé thu Nó có tác dụng giảm xác xuất các chuỗi bit 0 hay chuỗi bit 1 liên tiếp đượcchuyển qua bộ điều chế Nó có Ých cho các mạch vòng khoá pha để khôi phục địnhthời và cân bằng thích ứng Chú ý ngẫu nhiên hoá không được dùng cho mật mãhoá số liệu vì nó quá đơn giản

Mét bộ ngẫu nhiên hoá và giải ngẫu nhiên hoá được cho nh hình vẽ 2.24

Cả bộ ngẫu nhiên hoá và giải ngẫu nhiên được đặc trưng bởi đa thức sinh

g(x)= 1+x5 +x23

Đây là trường hợp ngẫu nhiên hoá tự đồng bộ nghĩa là bộ giải ngẫu nhiên cóthể bắt đầu trong một trạng thái tuỳ ý(các giá trị khởi tạo nằm trong bộ ngẫu nhiênhoá) sau khoảng thời gian hạn chế, cho ra số liệu được giải mã chính xác

Hình 2.25: Bộ trộn và giải trộn

Trong đó: z-1 là khối làm trể 1 bit, các bộ cộng là cộng module2

Khi có một lỗi xẩy ra ở đầu vào thì sẽ tạo ra 3 lỗi ở đầu ra của bộ giải trộn, do

đó nhược điểm khi sử dụng bộ trộn và giải trộn là làm tăng bit lỗi trên kênh

CHƯƠNG 3: KIẾN TRÚC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XDSL

3.1 KIẾN TRÚC MẠNG

Hiện nay, một yêu cầu quan trọng được đặt ra khi sử dụng các công nghệ mới

là phải tận dụng và phối hợp tốt với các công nghệ và thiết bị sẵn có của mạng viễnthông đang tồn tại, đồng thời thích hợp cho nhiều loại hình dịch vụ phong phú nhưthoại, hình ảnh, dữ liệu Để giải quyết các khó khăn này khi áp dụng công nghệ mớiDSL cho mạch vòng thuê bao, người ta đã xây dựng được một kiến trúc tổng quantruy nhập DSL giữa người sử dụng và nhà cung cấp dịch vụ, kiến trúc này thích hợpcho các loại hình dịch vụ và công nghệ như POTS, ISDN, frame relay, ATM

3.1.1 Các thành phần trong kiến trúc mạng DSL

Mô hình mạng DSL này gồm 3 phần: Thiết bị tại phía người sử dụng, nhàcung cấp việc truy nhập mạng và nhà cung cấp dịch vụ mạng

DSL Router/

modem DSL line

card

DSL line card

DSL line card

M¹ng nhµ

cung cÊp

dÞch vô

Giao diÖn truy nhËp xa

M¹ng truy nhËp

Giao diÖn truy nhËp xa

DSL Router/

modem

DSL Router/

modem

M¹ng nhµ cung cÊp dÞch vô M¹ng truy nhËp ThiÕt bÞ kh¸ch hµng

Giao diÖn nhµ cung cÊp dÞch vô Giao diÖn DSL

Hình 3.1: Tổng quan kiến trúc mạng DSL.

 Nhà cung cấp dịch vụ mạng - NSP (Network Service Provider):

Vai trò của NSP là cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu của khách hàng nhđiện thoại, trang Web, video theo yêu cầu Nhà cung cấp dịch vụ có thể là:

Tổng đài trung tâm thực hiện dịch vụ thoại hoặc ISP - nhà cung cấp dịch vụInternet - hỗ trợ cho các máy chủ và các ứng dụng mạng mà người sử dụng yêucầu

 Nhà cung cấp mạng truy nhập - NAP (Network Access Provider):

Vai trò của NAP là cung cấp các dịch vụ DSL tới người sử dụng và kết nốilưu lượng người sử dụng với các nhà cung cấp dịch vụ mạng Trong kiến trúc mạngnày, vai trò của nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng giống như trong các mạngtruyền thống, nhưng với NAP dịch vụ DSL phải phù hợp với môi trường mà nhàcung cấp dịch vụ đưa ra, ví dụ phải ứng dụng được với các phương pháp truy nhậpkhác nhau như modem quay số hoặc các đường dây thuê bao riêng (leased-line),truy nhập ISDN BRI, PRI, frame relay, hoặc các phương thức chuyển mạch gói,chuyển mạch kênh, chuyển mạch ATM

Để thực hiện điều này, tại phía nhà cung cấp NAP, các đường dây từ các thuêbao được nối vào các DSL line card tập trung trong thiết bị DSLAM (DigitalSubscriber Line Access Multiplexer)- Bộ dồn kênh truy cập đường dây thuê bao số.Đường dây nối từ NAP đến các thuê bao thông thường là đôi dây đồng xoắn, tuynhiên DSL còn hỗ trợ cho cả đường T1/E1

Trong nhiều trường hợp nhà cung cấp dịch vụ mạng NSP có thể đồng thờithực hiện việc cấp các kết nối tới người sử dông nh NAP mà không phải dùa trênmạng truy nhập của nhà cung cấp khác

 Thiết bị người sử dụng:

Công nghệ DSL hỗ trợ việc truyền dẫn tốc độ cao cho hầu hết các dịch vụngười dùng, do đó các thiết bị tại thuê bao sẽ rất đa dạng Thiết bị này có thể là điệnthoại, máy tính cá nhân, mạng LAN công sở hoặc TV tuỳ thuộc vào môi trườngkhách hàng và các ứng dụng cần hỗ trợ thông qua giao diện DSL

Tương ứng với DSLAM tại phía nhà cung cấp, đường dây phía người sửdụng được kết nối với DSL modem/ router trước khi đưa vào các thiết bị của ngườidùng Để tương thích với nhiều loại thiết bị nh đã nói trên, các DSL modem/router

có các cấu hình phù hợp Mét vài cấu hình thường thấy là:

- Bé phân tách splitter trong DSLmodem cấp khe cắm RJ11 để nối với điệnthoại hỗ trợ việc cung cấp dịch vụ POTS

- Người sử dụng cần truy nhập Internet hoặc xem video bằng máy tính, DSLmodem ngoài việc cấp khe cắm RJ-45 nối với card mạng trong máy tính hoặc có thểđược tích hợp thành card modem cắm trong máy.

- DSL có thể hỗ trợ cho các mạng LAN truy nhập mạng WAN nhờ sử dụnggiao thức IP Trong trường hợp này DSL modem nằm trong một bộ định tuyến,cung cấp giao diện 10base-T, giao diện V35 hoặc giao diện T1/E1 cho mạngLAN Cấu hình này áp dụng cho các doanh nghiệp nhỏ hoặc các văn phòng chinhánh của các công ty lớn

3.1.2 Các thiết bị DSL sử dụng trong mạng

a Bộ dồn kênh truy nhập đường thuê bao sè - DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer):

DSLAM là thiết bị đầu cuối DSL được đặt tại địa điểm của nhà cung cấp dịch

vụ mạng DSLAM tập trung luồng dữ liệu từ các mạch vòng DSL và tổ hợp lạithành tốc độ cao hơn nh tốc độ T1, E1 hoặc tốc độ ATM của OC-3 (155 Mbps) rồi đưa tới Internet hay mạng dữ liệu

DSLAM giúp cho việc ghép lưu lượng của các ứng dụng gói, tế bào hoặcchuyển mạch kênh một cách hiệu quả Ngoài ra thiết bị này còn cho phép nhà cungcấp thực hiện chức năng quản trị trên mạng DSL nh đưa dịch vụ đến các các kháchhàng mới, giải phóng kết nối khi các khách hàng ngừng dịch vụ, kiểm tra và sửalỗi Trong một số trường hợp, DSLAM có khả năng mở các gói dữ liệu để xử lý, ví

dụ như cung cấp việc chuyển địa chỉ IP động sử dụng giao thức DHCP (DynamicHost Configurative Protocol) nhằm đưa các gói dữ liệu tới đúng đích Các DSLAM

có thể không cần phải đặt ngay ở vị trí của trung tâm mà có thể đặt ở đầu cuối từ xanhằm mở rộng vùng phục vụ của nhà cung cấp cho những người sử dụng ở xa.Thông thường mỗi loại hình dịch vụ hoặc loại hình công nghệ xDSL có métloại DSLAM riêng thích hợp với nó Nhưng hiện nay, mét DSLAM có thể được tíchhợp đa dịch vụ nhằm phối hợp với các phần tử CPE giúp cho việc thực hiện hiệuquả việc truy nhập Internet tốc độ cao cũng như các ứng dụng thoại và video

DSLAM đa dịch vụ cho phép thực hiện chuyển mạch ATM đầy đủ, quản lý lưu

lượng, đảm bảo chất lượng (QoS) cho các dịch vụ: analog, ISDN đồng thời còn hỗtrợ cho các loại hình xDSL: IDSL, SDSL, RADSL- CAP, RADSL-DMT trên cùngmột thiết bị Ngoài ra, thiết bị này có thể được cấu hình để cung cấp thêm các chứcnăng định tuyến và bảo mật, thực hiện tối ưu hoá dải thông của cơ sở hạ tầng đã tồntại cũng như phân phối các dịch vụ tích hợp tốc độ cao qua các phương tiện truynhập vật lý

Bảng 3.1: Các đặc điểm nổi bật của DSLAM đa dịch vụ

Đa dịch vụ Hỗ trợ cho hầu hết các loại hình dịch vụ và công nghệ xDSL, đảm

bảo QoS Thực hiện mã hoá DSL Cung cấp một số mã DSL (CAP, DMT, 2B1Q) và giao thức đường

dây Kiến tróc linh hoạt Có khả năng kết hợp các ưu điểm của ATM và IP để sử dụng cho

nhiều mô hình dịch vụ, ứng dụng và mạng Khả năng quản lý Sử dụng các chuẩn tương thích với nhiều hệ thống quản lý mạng

(NMS) và quản lý mạng đầu cuối- đầu cuối đáng tin cậy.

b DSL modem/router:

Đây là thiết bị đầu cuối DSL đặt tại phía thuê bao để kết nối người dùng vớiđường truyền DSL DSL modem/router làm nhiệm vụ nén và mã hoá/giải mã đườngtruyền, ngoài ra còn có chức năng: hiệu chỉnh lỗi, đo lường hiệu năng (giám sátthực hiện), định tuyến Khả năng định tuyến cho phép nhiều máy tính cá nhân cùngdùng chung mét modem DSL và do đó chung đường truyền DSL

Điểm cuối DSL CPE có thể là nhiều loại cấu hình khác nhau tuỳ thuộc vàothiết bị người sử dụng như: máy tính, mạng LAN, thiết bị FRAD Để tương thíchvới các loại thiết bị và dịch vụ đó, ngoài các chức năng cơ bản, DSL modem còncung cấp các chức năng như là: cầu nối, định tuyến, ghép kênh TDM, ghép kênhATM

Các DSL modem/router được lắp đặt thêm vào các đầu cuối của hệ thống cápđồng và các thiết bị đã có sẵn của khách hàng do đó chúng được thiết kế sao chođơn giản để người sử dụng có thể tự cài đặt hoặc có đặc tính plug- and- play

c POTS splitter:

Công nghệ DSL dùng phổ tần lớn để truyền tín uptream và downstreamnhưng vẫn giữ lại phổ tần từ 0 đến 4 KHz để truyền tín hiệu thoại Việc sử dụngthiết bị POTS splitter cho phép người sử dụng có thể sử dụng đồng thời dịch vụđiện thoại và các dịch vụ tốc độ cao khác như: video theo yêu cầu, truy nhậpInternet tốc độ cao

Để thực hiện điều này, hai khối POTS splitter được đặt tại cả vị trí CO vàthuê bao Splitter có thể nằm trong ngay trong các khối DSLAM (phía nhà cungcấp) và DSL modem/router (phía người sử dụng), hoặc có thể tách rời thành khốiriêng

3.2 CÁC DỊCH VỤ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ DSL

Kiến trúc mạng tổng quát đã đưa ra trong phần 3.1 cho phép tương thích vớinhiều loại hình ứng dụng và công nghệ đang tồn tại hiện nay như: các ứng dụng

truyền thoại, truyền số liệu, truyền hình ảnh, âm thanh; các công nghệ chuyển mạchISDN, X25, Frame Relay, ATM Tuy nhiên, mỗi loại ứng dụng và công nghệ cụthể lại phù hợp với một loại công nghệ DSL và các thiết bị mạng truy nhập nhấtđịnh Để thấy rõ sự khác biệt giữa các loại hình và thuận lợi cho việc áp dụngchóng, kiến trúc chi tiết của một số dịch vụ cơ bản dùa trên công nghệ DSL sẽđược phân tích cụ thể:

 Dịch vô Nx64 over DSL

 Dịch vô Frame Relay over DSL

 Dịch vô TCP/IP over DSL

 Dịch vô ATM over DSL

3.2.1 Dịch vụ Nx64 over DSL

Tốc độ dữ liệu trên các đường trung kế và các đường backbone cần lớn hơnrất nhiều lần tốc độ cơ bản của kênh thoại số là 64 Kbps Kỹ thuật ghép kênh TDMđược sử dụng để đạt được các tốc độ cao Nx64, ví dụ: ghép 24 kênh cơ bản có thểđạt tốc độ T1 (1,544Mbps), ghép 30 kênh cơ bản được kênh E1 (2,048Mbps) tương tự ta có thể có các tốc độ 8 Mbps, 44Mbps Các đường truyền T1/E1 hayđược sử dụng nhất cho các đường trung kế tốc độ vừa phải Hạn chế của các đườngtruyền này là giá thành lắp đặt và bảo dưỡng cao, đặc biệt là khi truyền băng thôngrộng thì suy hao lớn dẫn đến khoảng cách truyền dẫn bị giới hạn và phải dùng các

bộ lặp

DSL khắc phục các nhược điểm này khi truyền các luồng T1/E1 hoặc T3/E3với khoảng cách xa hơn mà không cần các bộ lặp trung gian Kiến trúc của hệ thốngNx64 sử dụng công nghệ DSL nh sau:

Transport Node

M¹ng cung cÊp dÞch vô

HDSL link (dÞch vô nx64)

HDSL Modem

Application IP/Voice

DSL

TDM SONET

TDM WDM

TDM SONET

TDM

WDM TDM

Hình 3.2: Kiến trúc hệ thống Nx64 over DSL

Trong các loại hình công nghệ xDSL thì HDSL, HDSL 2 và SDSL đặc biệtthích hợp cho các dịch vụ Nx64

3.2.2 Dịch vụ Frame Relay over DSL

Chuyển tiếp khung được coi nh là một dịch vụ chuyển mạch gói mở rộng vớinhững ưu điểm hơn hẳn so với chuyển mạch gói truyền thống, đó là tăng tốc độ vàbăng thông truyền dẫn, giảm chi phí và giảm nguy cơ tắc nghẽn

Có thể coi Frame Relay nh mét công nghệ chuyển tiếp giữa công nghệchuyển mạch gói X25 và công nghệ ATM

Kiến trúc của dịch vụ Frame Relay dùng công nghệ DSL nh sau:

Hình 3.3: Kiến trúc Frame Relay over DSL

Các ưu điểm của chuyển tiếp khung là:

 Giảm thời gian trễ và tăng dải thông: Người sử dụng có thể yêu cầu một dảithông cho kết nối của mình (bandwidth on demand)

 Dải thông chia sẽ giữa nhiều người sử dụng

 Giảm đáng kể chi phí cho kết nối và duy trì bảo dưỡng

Nhờ các ưu điểm của mình, Frame Relay phù hợp cho các mạng riêng củacác doanh nghiệp, các trường đại học, các công ty lớn, đặc biệt khi cần truy nhập từ

Application IP

Physical

LAPD DSL

LAPD WDM

ATM SONET

ATM

WDM ATM

Transport Node MDF

w th ATM/IP

HDSL Modem

M¹ng truy nhËp ILEC Ng êi sö dông M¹ng cung cÊp dÞch vô

HDSL link (dÞch vô nx64)

Router CPE

Frame relay/ATM FrameRelay

các mạng này vào Internet hoặc khi mở rộng kết nối WAN với chi phí thấp FrameRelay còn là giải pháp đáng chú ý cho việc thay thế những kết nối leased- line màcác mạng riêng vẫn sử dụng hiện nay Các kết nối leased- line nối trực tiếp ngườidùng tới các ISP toàn bộ thời gian (always on) nên chi phí cao trong khi dải thôngđược cung cấp thường nhỏ, khó đáp ứng yêu cầu của cả một mạng lớn.

Với các đặc điểm tốc độ của mình, Frame Relay phù hợp với công nghệHDSL, HDSL2 hoặc SDSL

3.2.3 Dịch vụ ATM over DSL

a Công nghệ ATM:

Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và nhu cầu trao đổi thông tinngày càng tăng nhanh và đa dạng hoá của xã hội đòi hỏi phải cấp bách bổ sung cácdịch vụ truyền ảnh bao gồm cả ảnh tĩnh và ảnh động chất lượng cao và truyền sốliệu, truyền file tốc độ siêu cao mà tốc độ bit cầu tới vài trăm Mb/s hoặc hàng chụcGb/s Mạng viễn thông ISDN băng hẹp không thoả mãn được các yêu cầu bổ sungtrên dẫn đến sự ra đời của mạng số liên kết đa dịch vụ băng rộng (B-ISDN) Nhiềugiải pháp kỹ thuật đã được đề xuất nhằm tiến tới thực hiện B-ISDN nhưng ATM đãđược lùa chọn bởi những tính năng ưu việt của nó so với các công nghệ khác

1 Nguyên lý cơ bản:

ATM kết hợp các ưu điểm của chuyển mạch kênh với chuyển mạch gói và ATDM(Asynchronous Time Division Multiplexing) Trong kỹ thuật chuyển mạch gói cácgói tin có tiêu đề khá phức tạp, kích thước gói khá lớn và không chuẩn hoá độ dàigói tin Do đó việc xử lý ở chuyển mạch khó khăn, kích thước lớn nên độ trễ lớn, xử

lý và truyền dẫn chậm đồng thời khó quản lý quá trình Khắc phục nhược điểm nàycủa chuyển mạch gói, ở ATM người ta tạo các tế bào ATM, các tế bào này đượcchuẩn hoá kích thước và format sao cho phù hợp nhất, dễ quản lý nhất, hiệu quảnhất và tiêu đề đơn giản nhất

Căn cứ vào bốn tiêu chí chính là hiệu quả truyền dẫn, độ trễ, tổn thất và độphức tạp khi thực hiện mà ITU-T đã chọn kích thước tế bào ATM là 53 byte trong

đó 5 byte tiêu đề và 48 byte cho phần tải tin (payload)

Việc truyền dẫn các tế bào được tối ưu hoá nhờ thực hiện kỹ thuật ghép kênhthống kê ATDM Các khe thời gian không cần phải gán cho các quá trình thông tin

cụ thể nào mà cứ có bất kỳ khe thời gian nào rỗi thì ATDM ghép gói tin cần truyềnvào, do vậy ATDM đạt được độ mềm dẻo, linh hoạt và hiệu quả cao với mọi kiểudịch vụ, mọi tốc độ bit và kiểu lưu lượng khác nhau Các tế bào mang tin thực sựmới được truyền còn các tế bào rỗng và các tế bào không mang tin hiệu lực bị bỏ đi

do đó mà độ rộng băng hiệu dụng giảm được một cách đáng kể

2 Cấu trỳc tế bào ATM:

Cấu trỳc tế bào ATM được chuẩn hoỏ cực kỳ đơn giản nhằm mục tiờu đơngiản hoỏ tối đa cỏc chức năng chuyển mạch, truyền dẫn và quản lý tin trong mạng

Hỡnh 3.4 : Cấu trỳc tế bào ATM

Khuụn dạng tiờu đề giao diện UNIKhuụn dạng tiờu đề giao diện NNI

Khuôn dạng tiêu đề giao diện NNI

tin

VPI: Nhận dạng đường ảo CLP: Độ ưu tiờn tổn thất tế bào CLP: Độ utiên tổn thất tế bào

GFC: Điều khiển luồng chungHEC: Điều khiển sai lỗi tiờu đề

HEC: Điều khiển sai lỗi tiêu đề

UNI: Giao diện Người dựng- MạngNNI: Giao diện Mạng- Mạng NNI: Giaodiện Mạng- Mạng

3 Kết nối lớp ATM:

ATM thực hiện phương phỏp kết nối cú hướng với sự truyền tải thụng tin

dịch vụ được thực hiện nhờ việc thiết lập kờnh ảo Kờnh ảo chỉ tồn tại vật lý khi

cần thiết, tức là chỉ trong thời gian thực sự truyền tải cỏc tế bào ATM Khi kờnh ảođược thiết lập, cuộc nối được gỏn tờn và khi giải phúng cuộc nối thỡ tờn sẽ bị xoỏ

bỏ Kờnh ảo cú ý nghĩa rất quan trọng để nõng cao hiệu suất và độ mềm dẻo củamụi trường truyền tin ATM Quỏ trỡnh điều khiển thiết lập kết nối, khởi tạo, điềukhiển định tuyến giữa cỏc node được thưc hiện nhờ xử lý cỏc VPI/VCI tại cỏcnode

Tương ứng với VCI cú kiểu kết nối kờnh ảo VCC (Virtual ChannelConnection), VPI cú kiểu kết nối đường ảo VPC (Virtual Path Connection)

Thuê bao ATM có thể nhận được dịch vụ bằng hai cách sau:

- Qua kênh ảo cố định PVC (Permanent Virtual Circuit)

- Qua kênh ảo chuyển mạch SVC (Switched Virtual Circuit)

Tóm lại nhờ sử dụng khái niệm kênh ảo/ đường ảo mà các tế bào ATM có thểđược định tuyến đúng Hơn nữa VPI và VCI rất đơn giản, do vậy việc xử lý phầnmềm dễ dàng thực hiện, nhanh, tèn Ýt thời gian và tăng tốc độ thực hiện trong quátrình điều khiển đấu nối Nói cách khác đây chính là sự phát huy triệt để ưu điểmcủa chuyển mạch kênh

4 Mô hình tham chiếu:

Hình 3.5 : Mô hình tham chiếu giao thức ATM.

Mô hình tham chiếu của mạng ATM bao gồm mặt bằng quản lý, mặt bằngđiều khiển và mặt bằng khách hàng Giao thức của mặt bằng điều khiển và bặt bằngkhách hàng được phân loại tiếp thành líp mức cao 3 líp tiếp theo là líp thích ứngATM (ATM Adaptive Layer- AAL), líp ATM và líp vật lý Chức năng của các lípđược mô tả nh sau:

Giao thøc cña líp møc cao Giao thøc cñalíp møc cao

Qu¶n lý mÆt b»ng

Líp vật lý

Kết hợp chuyển đổi

Phân chia tốc độ tế bào Tạo và xác nhận tín hiệu HEC Nhận dạng biên của tế bào Tạo và khôi phục khung truyền dẫn

Môi trường vật lý

Chức năng thông tin thời gian bit Chức năng tương ứng môi trường

vật lý

Bảng 3.2 : Chức năng của các líp trong mô hình tham chiếu

b Kiến trúc ATM over DSL:

Hình 3.6: Kiến trúc ATM over DSL

Với những đặc điểm của mình, ATM thích hợp với công nghệ ADSL vàVDSL 2 công nghệ này cho tốc độ truyền dẫn lớn và đặc biệt là có cấu hình riêngtương thích với ATM

3.2.4 Dịch vụ IP over DSL

Giao thức TCP/IP được hình thành dùa trên mô hình tham chiếu cho việc kếtnối các hệ thống mở OSI nhưng có một số cải tiến để phù hợp với việc cung cấpphương tiện truyền thông liên mạng Mô hình giao thức TCP/IP gồm có 4 líp: lípgiao diện mạng, líp giao thức Internet, líp giao vận host- to- host và líp ứng dụng.Giao thức IP cung cấp khả năng kết nối các mạng con thành liên mạng để truyền dữliệu Trên cơ sở đó, Internet đã được hình thành, đây là mạng toàn cầu kết nối hàng

Application AAL

Physical

ATM DSL

ATM WDM

ATM SONET

ATM

WDM ATM

DSL Multiplexer

w th DM Mux

xDSL Modem

M¹ng cung cÊp dÞch vô

xDSL link

ATM ATM sw itch

triệu máy tính với nhau với những dịch vụ rất phong phú như thư điện tử, truyềnfile, truy nhập từ xa, tìm kiếm Với ưu thế là nguồn thông tin cực kỳ phong phó,chi phí thấp và khả năng kết nối rộng lớn, dịch vụ Internet và truyền số liệu đangphát triển bùng nổ với tốc độ tăng lưu lượng khoảng 35%/năm

Internet không chỉ là mạng của giao thức IP, nhiều mạng với kiến trúc khác(không dùng IP) nhưng nhờ có các cầu nối đa giao thức (Multiprotocol gateway)nên vẫn có thể nối kết được vào Internet và sử dụng đầy đủ các dịch vụ thông tintrên Internet

Hình 3.7 Kiến trúc IP over DSL

Do đó hiện nay có rất nhiều công nghệ được ứng dụng dùa trên nền IP nhưVoice over IP, thông tin di động qua IP (Wap, SMS), ATM over IP , nhờ đó màkhả năng kết nối được mở rộng và đơn giản hoá, đặc biệt là mức chi phí giảm đi rấtnhiều

Hiện nay, hai xu hướng nổi bật của dịch vụ Internet là: Phát triển thêm cácdịch vụ truyền video, audio và tích hợp văn bản tương tác Để thực hiện được điềunày đòi hỏi băng thông truyền dẫn phải lớn hơn nhiều lần, DSL có thể coi là mộtgiải pháp cho việc đưa các dịch vụ tốc độ cao từ mạng đến tận nhà các thuê bao

Application IP

Ethernet

HDLC DSL

HDSL WDM

ATM

WDM ATM

IP AAL5 AAL5

IP IP

w th ATM/IP

DSL Modem

M¹ng truy nhËp ILEC Ng êi sö dông M¹ng cung cÊp dÞch vô

DSL link

Router CPE

IP / ATM IP over Ethernet

§Õn POTS switch qua Gateway