a.Chuẩn đoán:
Việc xác định nguyên nhân của những vấn đề phát sinh trong quá trình cung cấp dịch vụ ADSL cho khách hàng là một trở ngại rất lớn trong tiến trình phát triển của ADSL. Để khắc phục vấn đề này, bộ thu phát ADSL2 đựơc tăng cường khả năng chuẩn đoán. Khả năng chuẩn đoán cung cấp các công cụ để giải quyết những vướng mắc trong và sau khởi tạo, để giám sát trong khi cung cấp dịch vụ và nâng cao năng lực. Để chuẩn đoán và giải quyết các vấn đề gặp phải thì các bộ thu phát ADSL2 cung cấp khả năng thực hiện đo tạp âm đường dây, suy giảm mạch vòng và tỷ số tín hiệu trên tạp âm (SNR) tại hai đầu đường dây. Kết quả của những phép đo này được tập hợp lại bằng cách sử dụng chế độ kiểm tra chuẩn đoán đặc biệt ngay cả khi chất lượng đường dây là quá tồi để có thể hoàn thành kết nối ADSL.
Ngoài ra, ADSL2 bao gồm khả năng giám sát hiệu năng thời gian thực, khả năng này cung cấp thông tin về chất lượng đường dây và điều kiện tạp âm tại hai đầu đường dây. Thông tin này được xử lý bởi phần mền để giám sát chất lượng kết nối ADSL và tránh xảy ra các lỗi dịch vụ trong tương lai. Thông tin này cũng được sử dụng để quyết định xem một khách hàng có thể được cung cấp các dịch vụ có tốc độ số liệu cao hơn hay không.
b. Thích ứng tốc độ:
Các đường dây điện thoại được bện với nhau trong bó cáp nhiều đôi chứa 25 hoặc nhiều hơn các đôi dây xoắn. Kết quả là tín hiệu điện từ một đôi gây ra từ trường trên các đôi gần kề trong bó cáp Hình 3.24. Hiện tượng này được gọi là “xuyên âm” và có thể cản trở đặc tính tốc độ số liệu ADSL. Kết quả là những thay đổi của các mức xuyên âm có thể làm đứt kết nối trong ADSL. Xuyên âm chỉ là
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III. Công nghệ ADSL2, ADSL2+
một nguyên nhân gây đứt kết nối trên hệ thống ADSL. Các nguyên nhân khác có thể là do nhiễu sóng vô tuyên AM, những thay đổi về nhiệt độ và nước trong bó cáp.
Hình 3.24 Ảnh hưởng giữa các đôi dây bện với nhau trong cùng một cáp
ADSL2 giả quyết vấn đề này bằng cách thích ứng liên tục tốc độ số liệu theo thời gian thực. Cải tiến này, được gọi là thích ứng tốc độ liên tục (SRA), cho phép hệ thống ADSL2 thay đổi tốc độ của kết nối trong khi cung cấp dịch vụ mà không làm ngắt dịch vụ hoặc gây lỗi bit. ADSL2 phát hiện ra những thay đổi trong điều kiện kênh (ví dụ, một trạm vô tuyến AM nội hạt ngừng phát vào buổi tối) và thích ứng tốc độ số liệu với điều kiện mới trong suốt với người sử dụng.
SRA dựa trên cơ sở tách lớp điều chế và lớp tạo khung trong hệ thống ADSL2. Việc tách này cho phép lớp điều chế thay đổi các tham số tốc độ số liệu truyền dẫn mà không thay đổi các tham số trong lớp tạo khung bởi vì việc thay đổi các tham số trong lớp tạo khung làm cho modem mất đồng bộ khung, điều này gây ra các lỗi bit không thể hiệu chỉnh được hoặc phải khởi động lại hệ thống. SRA sử dụng các thủ tục cấu hình lại trực tuyến phức tạp (OLR) của hệ thống ADSL2 để thay đổi nhanh tốc độ số liệu của kết nối. Giao thức được sử dụng cho SRA như sau:
+ Máy thu giám sát SNR của kênh và quyết định thay đổi tốc độ số liệu cần thiết để bù lại những thay đổi trong điều kiện kênh.
+ Máy thu gửi một bản tin tới máy phát để bắt đầu thay đổi tốc độ số liệu. Bản tin này chứa tất cả những tham số truyền dẫn cần thiết để phát tại tốc độ số liệu mới. Những tham số này chứa số bit được điều chế và công suất phát trên mỗi kênh.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III. Công nghệ ADSL2, ADSL2+
+ Máy phát gửi một tín hiệu “cờ đồng bộ” được sử dụng như một nghi nhận chỉ thị chính xác thời điểm sử dụng tốc độ số liệu mới và các tham số truyền dẫn mới.
+ Tín hiệu “cờ đồng bộ” được phát hiện bởi máy thu và cả máy thu và máy phát cùng chuyển nhanh và trong suốt sang tốc độ số liệu mới.
c. Hỗ trợ khởi tạo nhanh:
Khởi tạo bộ thu phát ADSL được yêu cầu cho kết nối giữa ATU-C và ATU-R để thiết lập một tuyến thông tin giữa chúng. Trên Hình 3.25 tả tổng quan các khối chức năng trong quá trình khởi tạo. Trên Hình 3.25 mỗi bộ thu phát có thể xác định những thuộc tính có liên quan của kênh thông qua thủ tục phân tích kênh và điều khiển bộ thu phát. Trong quá trình trao đổi, với bộ phát đầu xa về số bit, các mức công suất có liên quan được sử dụng trên mỗi sóng mang phụ DMT, thông tin tốc độ số liệu cuối cùng và các bản tin khác.
ATU-C
Thủ tục bắt tay Phát hiện kênh Điều khiển bộ thu phát
Phân tích kênh Trao đổi
ATU-R
Thủ tục bắt tay Phát hiện kênh Điều khiển bộ thu phát
Phân tích kênh Trao đổi
Thời gian
Hình 3.25 Tổng quan quá trình khởi tạo
Ở ADSL thế hệ thứ nhất chỉ hỗ trợ chế độ khởi tạo thông thường. Tuy nhiên ở ADSL2 hỗ trợ cả hai chế độ: chế độ khởi tạo thông thường và chế độ khởi tạo nhanh. Thủ tục khởi tạo thông thường mất khoảng từ 10 tới 15 giây trong khi đó thủ tục khởi tạo nhanh chỉ mất khoảng từ 2 tới 3 giây. Có được điều này là do thủ tục khởi tạo nhanh dựa vào việc lưu trữ và sử dụng lại các tham số truyền dẫn từ khởi tạo thông thường trước đó nhờ đó giảm đáng kể thời gian điều khiển.
Trong thủ tục bắt tay tại ATU-C việc chỉ thị chế độ khởi tạo nhanh được thực hiện bởi bit Par(2) PMD trong bản tin CLR. Khi bit này được thiết lập là 1 thì chỉ thị rằng ATU-C có hỗ trợ khởi tạo nhanh, ngược lại thì thiết lập là 0. Tương tự, việc chỉ
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III. Công nghệ ADSL2, ADSL2+
thị ATU-R có hỗ trợ việc khởi tạo nhanh hay không cũng được hiển thị bởi bit Par(2)PMD trong bản tin CLR trong thủ tục bắt tay tại ATU-R. Nếu ATU-R có hỗ trợ chứa năng khởi tạo nhanh thì bit này được thiết lập là 1, ngược lại thì thiết lập là 0.
Ngoài ra trong trạng thái khởi tạo nhanh còn một số cải tiến như sau:
+ Khả năng cắt giảm công suất tại hai đầu đường dây để giảm vọng đầu gần và giảm nhiễu xuyên âm trong cáp.
+ Việc quyết định cấp phát tone điều khiển bởi máy thu là để tránh tình trạng kênh trống từ cầu rẽ nhánh hoặc nhiễu băng hẹp từ sóng vô tuyến AM.
+ Việc điều khiển độ dài trạng thái khởi tạo được thực hiện bởi máy thu và máy phát cho phép điều khiển một cách tối ưu các chức năng xử lý tín hiệu của máy thu và máy phát.
+ Việc máy thu quyết định sóng mang sử dụng cho các bản tin khởi tạo là để tránh tình trạng kênh trống từ cầu rẽ nhánh hoặc nhiễu băng hẹp từ sóng vô tuyến AM.
+ Cải tiến trong việc nhận dạng kênh để điều khiển bộ cân bằng trong miền thời gian của máy thu với định dạng phổ trong pha phát hiện kênh và pha điều khiển bộ thu phát trong quá trình khởi tạo.
+ Việc ngắt tạm thời âm tần (những âm tần không được phép) trong khởi tạo cho phép loại bỏ nhiễu tần vô tuyến (RFI).
+ Cải tiến trong pha điều khiển bộ thu phát với việc trao đổi các đặc tính tín hiệu thu phát một cách chi tiết.
Với những cải tiến trong khởi tạo vừa làm tăng tốc độ số liệu vừa cải thiện khả năng tương tác giữa các bộ thu phát ADSL từ các nhà cung cấp khác nhau.
d. Cải thiện về mặt công suất:
Các bộ thu phát ADSL thế hệ thứ nhất hoạt động ở chế độ công suất lớn nhất suốt ngày đêm ngay cả khi không được sử dụng. Với nhiều triệu modem ADSL được triển khai thì có thể tiết kiệm đáng kể năng lượng điện nếu các modem nằm trong chế độ dự phòng/ngủ giống như máy tính. Với chế độ này cũng tiết kiệm công suất cho các bộ thu phát ADSL đang hoạt động trong các khối đầu xa và các tủ sóng mang mang mạch vòng số (DLC) có yêu cầu rất khắt khe về toả nhiệt.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III. Công nghệ ADSL2, ADSL2+
Để đáp ứng vấn đề này, chuẩn ADSL2 đưa ra chế độ quản lý công suất giúp giảm công suất tiêu thụ trong khi đó vẫn duy trì chức năng luôn “luôn kết nối” của ADSL cho người sử dụng. Những chế độ này bao gồm: chế độ công suất L2 và chế độ công suất L3.
Chế độ công suất L2 cho phép tiết kiệm đáng kể công suất tại khối thu phát ADSL ở trạm trung tâm (ATU-C) bằng cách vào và ra chế độ công suất thấp một cách nhanh chóng dựa trên lưu lượng Internet chạy trên kết nối ADSL (Hình 3.26). Chế độ công suất L2 là một trong những cải tiến quan trọng nhất của chuẩn ADSL2. Khi tải xuống các file dữ liệu lớn thì ADSL2 hoạt động ở chế độ công suất lớn nhất (được gọi là chế độ công suất “L0”) để cực đại tốc độ tải xuống. Khi lưu lượng Internet giảm, ví dụ như khi người sử dụng đang đọc một trang văn bản dài, thì các hệ thống ADSL2 có thể chuyển sang chế độ công suất thấp L2, trong chế độ này tốc độ số liệu giảm đáng kể và giảm công suất tiêu thụ.
Hình 3.26 Các chế độ công suất L0, L2 và L3
Trong khi đang chạy ở L2, hệ thống ADSL2 có thể ngay lập tức chuyển sang chế độ công suất L0 và tăng tốc độ số liệu cực đại ngay khi người sử dụng bắt đầu tải xuống một file. Cơ chế vào/ra L2 và việc thích ứng tốc độ số liệu được thực hiện mà không làm ngắt dịch vụ hoặc gây ra lỗi bit, do đó là trong suốt đối với người sử dụng.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III. Công nghệ ADSL2, ADSL2+
Chế độ này cho phép tiết kiệm công suất tại cả ATU-C và bộ thu phát ADSL ở xa (ATU-R) bằng cách vào chế độ ngủ khi kết nối không được sử dụng trong khoảng thời gian dài. Chế độ công suất L3 là chế độ ngủ trong đó lưu lượng không được truyền trên kết nối ADSL khi người sử dụng không trực tuyến. Khi người sử dụng ở trạng thái trực tuyến thì các bộ thu phát ADSL yêu cầu khoảng 3 giây để khởi tạo lại và vào chế độ kết nối trạng thái sẵn sàng.
Thủ tục vào, ra L2
Một trong các tính năng quan trọng của việc chuyển đổi trạng thái giữa L2 và L0 là chúng không gây ra lỗi hoặc ngắt dịch vụ. Có được diều này là vì ADSL2 sử dụng phương pháp phân khung mới liên quan đến việc tách ghép lớp truyền thông vật lý (PMD) ADSL ra khỏi lớp truyền thông vật lý đặc thù-hội tụ truyền dẫn (PMS-TC). Tính năng này liên quan đến tham số S là tham số chỉ thị số khung PMD trong một khung PMS-TC. Trong các chuẩn ADSL trước, tham số này là một số nguyên cố định. Tuy nhiên, trong chuẩn ADSL2 tham số này được phép lấy các giá trị không nguyên. Bằng cách này lớp PMD điều chỉnh tốc độ số liệu trên kết nối mà không ảnh hưởng đến các lớp cao hơn.
Khi vào L2, lớp PMD giảm số liệu và giảm công suất phát để tiết kiệm năng lượng. Việc chuyển từ L0 sang L2 được điều khiển bởi bộ thu phát ADSL2 tại trạm trung tâm (ATU-C) Hình 3.27.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III. Công nghệ ADSL2, ADSL2+
Hình 3.27 Biểu đồ minh hoạ quá trình vào L2
Bộ thu phát ADSL2 xác định yêu cầu lưu lượng dựa trên số tế bào ATM được phát trên kết nối ADSL. Có rất nhiều thuật toán được sử dụng để thực hiện công việc này. Ví dụ, ATU-C có thể đếm số tế bào ATM rỗi được phát trong một khoảng thời gian nhất định (Ví dụ 10 giây) và dựa trên những tế bào được xác định trước để quyết định thời điểm vào L2.
Các bước vào L2 như sau:
1. ATU-C xác định thấy rằng các yêu cầu về tốc độ số liệu đã giảm đáng kể và mong muốn tiết kiệm công suất L2.
Vào L2 giảm tốc độ số liệu và giảm công suất phát. Lưu trữ các thông số L0 Vào L2 giảm tốc độ số liệu và giảm công suất phát. Lưu trữ các thông số L0 và khởi động bộ phát hiện chuỗi yêu cầu thoát Ký hiệu
SyncFlag Xác định rằng yêu
cầu tốc độ số liệu đã giảm
Gửi bản tin tới ATU-R yêu cầu
vào L2
Nhận bản tin đồng ý vào L2 và gửi ký hiệu SyncFlag để
vào L2
Giải mã bản tin yêu cầu vào L2 từ ATU-Chuyển tiếp và trả lời bằng bản tin đồng ý vào L2 Phát hiện ký hiệu SyncFlag và chuyển các thông số truyền dẫn sang L2 Yêu cầu vào L2 Đồng ý vào L2 ATU-R ATU-C
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III. Công nghệ ADSL2, ADSL2+
2. ATU-C gửi bản tin (yêu cầu vào L2) cho bộ thu phát ADSL2 tại đầu xa (ATU-R). Các bản tin này chứa các yêu cầu về tốc độ số liệu cực đại và cực tiểu trong L2 và các giá trị cắt giảm công suất cực đại và cực tiểu theo đơn vị dB.
3. ATU-R trả lời bằng cách gửi bản tin (đồng ý vào L2) tới ATU-C. Bản tin này chứa các tham số L2 bao gồm các bản tin mới và bít/độ lợi/sắp xếp lại, giá trị cắt giảm công suất L2 và giá trị cắt giảm công suất được sử dụng cho kí hiệu ra khỏi L2 kế tiếp.
4. ATU-C vào L2 bằng cách gửi ký hiệu đồng bộ (ký hiệu syncflag). Trên ký hiệu biến đổi đa tần rời rạc DMT đầu tiên sau khi phát ký kiệu syncflag, hệ thống bắt đầu phát lại tốc độ số liệu L2 mới và mức công suất phát L2 mới. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng các bảng bít/độ lợi/sắp xếp lại L2 và giá trị cắt giảm công suất L2. Trong L2, ATU-C lưu các tham số truyền dẫn L0 để sử dụng khi thoát ra khỏi L2 và quay trở lại L0.
5. ATU-R vào L2 sau khi tách ký hiệu syncflag trên ký hiệu DMT đầu tiên. Sau khi nhận ký hiệu syncflag, hệ thống bắt đầu nhận lại tốc độ số liệu L2 mới và mức công suất phát l2 mới. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng các bảng bít/độ lợi/sắp xếp lại L2 và giá trị cắt giảm công suất L2. Trong L2, ATU-R lưu các tham số truyền dẫn L0 để sử dụng khi thoát ra khỏi L2 và quay trở lại L0.
Chú ý rằng, việc lưu các tham số truyền dẫn các tham số L0 bao gồm các bảng bít L0, bảng độ lợi L0 và bảng sắp xếp lại L0 yêu cầu thêm bộ nhớ trên bộ thu phát L2. thông thường, bộ thu phát L2 với 256 sóng mang phải thêm bộ nhớ 768byte để lưu các tham số truyền dẫn L0. Ngoài ra, bộ thu và bộ phát phải được thiết kế sao cho bộ phát có thể chuyển sang các tham số truyền dẫn mới ngay khi tách chuỗi đầu ra L2.
Khi ra khỏi L2 và quay trở lại L0, lớp PMD tăng tốc độ số liệu và mức công suất phát tới mức L0 trước. Việc chuyển từ L2 về L0 được điều khiển bởi ATU-C hoặc ATU-R (Hình 3.28)
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III. Công nghệ ADSL2, ADSL2+
Hình 3.28 Biểu đồ minh hoạ thủ tục vào ra L2
ATU-R có thể bắt đầu thoát ra L2 và vào L0 để thực hiện các chức năng xử lý tín hiệu của bộ thu (ví dụ, cấu hình lại trực tuyến hoặc trao đổi bít). Bộ thu phát ATU-C có thể bắt đầu chuyển từ L2 sang L0 khi yêu cầu tốc độ số liệu tăng vượt quá khả năng L2. Cũng như trường hợp vào L2, các thuật toán được sử dụng để xác định yêu cầu lưu lượng dựa trên số tế bào ATM rối được phát trên một kết nối ADSL. Các bước cho việc thoát ra khỏi L2 như sau: