Hệ thống ADSL này cung cấp một băng thơng khơng đối xứng tới nhà thuê bao. Ở chiều download (tới nhà thuê bao), băng thơng của nĩ cĩ thể tới 7Mbps trong khi đĩ hướng upload tối đa khoảng 640Kbp. Nhìn chung, tốc độ dữ liệu tối đa của ADSL phụ thuộc vào khoảng cách, kích thước dây và nhiễu.
Bảng 3.8 Tốc độ tối đa của ADSL Khoảng cách Loại cáp (AWG) Tốc độ download (Mbps) Tốc độ upload (Mbps) 18.000 FEC 24 1.7 176 13.500 FEC 26 1.7 176 12.000 FEC 24 6.8 640 3.1.8 Sửa lỗi trong ADSL
Để tăng BER hay tăng hiệu năng của hệ thống, tức là tăng dung lượng tại tốc độ bit cho trước, sửa lỗi trước (FEC) được áp dụng. ANSI xác định rõ việc sử dụng mã hố Reed – Solomon kết hợp với chèn. Cũng cĩ thể lựa chọn việc sử dụng mã hố Trelis nhưng cĩ thể làm giảm BER hay SNR.
Người ta thực hiện phân biệt dữ liệu nhạy cảm đối với trễ, cho các ứng dụng như hội nghị truyền hình hay các phiên TCP/IP, dữ liệu khơng nhạy cảm đối với trễ ví dụ như Video theo yêu cầu (VOD). Dữ liệu nhạy cảm với trễ khơng được chèn và được truyền trong khoảng thời gian nhỏ hơn 2ms (một chiều). Dữ liệu khơng nhạy cảm với trễ được chèn để nĩ cĩ thể chống lại tốt hơn nhiễu tác động. Tiêu chuẩn ANST cho phép truyền dẫn đồng thời dữ liệu nhạy và khơng nhạy đối với trễ.
3.2 Cơng nghệ ADSL2
3.2.1 Các mơ hình tham chiếu
3.2.1.1 Mơ hình chức năng ATU
Hình 3.1 mơ tả các khối chức năng và giao diện của ATU- và AUT-R. Đĩ là các khối chức năng cơ bản nhất của ATU-C và ATU-R. Chức năng được điều khiển bởi hệ thống quản lý của nhà khai thác (EMS hoặc NMS) khơng được mơ tả trong Hình 3.14.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III. Cơng nghệ ADSL2, ADSL2+
Hình 3.14 Mơ tả chức năng ATU
Các chức năng cơ bản của lớp truyền thống vật lý (PMD) bao gồm tạo và khơi phục định thời ký hiệu, mã hĩa và giải mã, điều chế và giải điều chế, triệt tiếng vọng (nếu được sử dụng), cân bằng đường dây, khởi tạo tuyến, ghép và tách tiêu đề lớp vật lý (tạo siêu khung). Ngồi ra, lớp PMD cĩ đặc thù-hội tụ truyền dẫn (PMS- TC).
Lớp PMS-TC thực hiện các chức năng tạo khung và đồng bộ khung, hiệu hiệu chỉnh lỗi hướng phát, phát hiện lỗi, chức năng mã hố ngẫu nhiên và giải mã ngẫu nhiên. Ngồi ra lớp PMS-TC cịn cung cấp kênh tiêu đề mang các bản tin điều khiển được tạo ra trong các lớp giao thức truyền tải đặc thù-hội tụ truyền dẫn (TPS-TC), PMS-TC hoặc PMD cũng như các bản tin được tạo ra tại giao diện quản lý.
Lớp PMS-TC được kết nối với lớp TPS-TC qua giao diện α và β trong ATU-R tương ứng. Lớp TPS-TC là đặc thù ứng dụng và bao gồm sự thích ứng của số liệu giao diện khách hàng và tín hiệu điều khiển với giao diện số liệu đồng bộ (cận đồng bộ) của TPS-TC. Ngồi ra, lớp TPS-TC cĩ thể tạo ra hoặc thu các bản tin điều khiển qua kênh tiêu đề của lớp PMS-TC.
Lớp TPS-TC liên lạc các khối giao diện qua giao diện γR và γC. Tuỳ thuộc vào ứng dụng đặc thù mà lớp TPS-TC cĩ thể được yêu cầu để hỗ trợ một hoặc nhiều kênh số liệu của người sử dụng và các giao diện kết hợp.
/F T P S- T C # 1 I/F P M S -T C P D M P D M PM S -T C T P S -T C #1 I/F T P S -T C #0 I/F MPS-TC MPS-TC ATU-C ATU-R Giao diện OAM NTR Giao diện OAM NTR Giao diện ứng dụng Giao diện ứng dụng γc α δc U δR β γR T P S- T C # 0 I/F
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III. Cơng nghệ ADSL2, ADSL2+
Lớp giao thức quản lý đặc thù-hội tụ truyền dẫn (MPS-TC) cung cấp các thủ tục quản lý ATU. Chức năng MPC-TC liên lạc với các chức năng lớp cao hơn trong lớp quản lý được mơ tả trong ITU-T G.997.1 [04] (Ví dụ, hệ thống quản lý phần tử, điều khiển CO-MIB). Thơng tin quản lý được trao đổi giữa các chức năng MPS-TC thơng qua kênh tiêu đề ADSL. PMS-TC ghép kênh tiêu đề ADSL với luồng số liệu TPS-TC để truyền trên đường DSL. Thơng tin quản lý chỉ thị những sự cố, lỗi và thơng tin giám sát hiệu năng cĩ liên quan. Ngồi ra, nĩ cịn định nghĩa một số thủ tục điều khiển quản lý cho việc sử dụng bởi các chức năng lớp cao hơn, đặc biệt là cho mục đích kiểm tra.
Các giao diện α, β, γR và γC chỉ là các điểm phân chia về mặt logic, khơng cĩ ý nghĩa về mặt vật lý.
3.1.1.2 Mơ hình tham chiếu giao thức khách hàng
Mơ hình tham chiếu giao thức khách hàng được mơ tả trên Hình 3.15, là mơ hình trao đổi thơng tin giữa các khối chức năng trong Hình 3.14.
Hình 3.15 Mơ hình tham chiếu giao thức khách hàng 3.2.1.3 Mơ hình tham chiếu quản lý
Mơ hình tham chiếu giao thức mặt phẳng quản lý được mơ tả trên Hình 3.16, là mơ hình trao đổi thơng tin giữa các khối chức năng trong Hình 3.14.
Khơng xác định
Giao thức truyền dẫn (ví dụ ATM)
Khơng xác định Giao thức truyền dẫn (ví dụ ATM)
Phương tiện vật lý Giao diện người sử
dụng Giao diện nội bộ α δC δR β γC γR
LT ATU-C ATU-R NT1, AT1/2
Giao diện nội bộ LT U S/T TPS-TC PMS-TC PMD TPS-TC PMS-TC PMD
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III. Cơng nghệ ADSL2, ADSL2+
Hình 3.16 Mơ hình tham chiếu giao thức quản lý
3.2.2 Một số tính năng mới của ADSL2
ADSL2 phát triển trên nền tảng ADSL nên nĩ mang đầy đủ các đặc tính của ADSL, ngồi ra ADSL2 cịn cĩ một số cải tiến đặc biệt. Do cĩ những cải tiến đặc biệt nên nếu ADSL trên đường dây điện thoại cĩ xuất hiện nhiễu băng hẹp thì ADSL2 đạt được hiệu năng tốt hơn. Kết quả là ADSL2 cải thiện đáng kể tốc độ và khoảng cách so với ADSL. Cĩ được kết quả này là do ADSL2 cải thiện hiệu quả điều chế, giảm tiêu đề khung, đạt được độ lợi mã hố cao hơn, cải thiện trạng thái khởi tạo và tăng cường thuật tốn xử lý tín hiệu... So với ADSL, ADSL2 bổ xung một số tính năng mới sau.
3.2.2.1 Các tính năng liên quan đến ứng dụng a. Hỗ trợứng dụng ở chế độ hồn tồn số:
ADSL đưa ra một chế độ tuỳ chọn cho phép truyền số liệu ADSL trên băng tần thoại do đĩ tăng thêm 256Kbps cho tộc độ dữ liệu đường lên. Chếđộ này là lựa chọn hấp dẫn đối với các doanh nghiệp sử dụng dịch vụ thoại và số liệu trên các đường dây riêng biệt bởi vì nhờ chếđộ này mà các doanh nghiệp đạt được các dịch vụ với tốc độđường lên cao hơn.
Hình 3.17 đưa ra mơ hình ứng dụng cơ bản cho dịch vụ số liệu với các điểm tham chiếu và các thiết bịđược triển khai. Trong ứng dụng này ATU-R là một phần của ADSL NT, ADSL NT kết nối với một hoặc nhiều đầu cuối khách hàng, bao gồm đầu cuối số liệu, thiết bị viễn thơng hoặc các thiết bị khác. Các kết nối tới phần thiết bị đầu cuối được thực hiện qua điểm tham chiếu S/T. Kết nối giữa ATU-
TPS-TC PMS-TC PMD Khơng xác định Giao thức quản lý (G.997.1) Khơng xác định Giao thức quản lý (G.997.1)
Phương tiện vật lý Giao diện người sử
dụng
Giao diện nội bộ
δC δR
LT ATU-C ATU-R NT1, AT1/2
Giao diện nội bộ LT S/T U Giao diện OAM TPS-TC PMS-TC PMD
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III. Cơng nghệ ADSL2, ADSL2+
R và ATU-C được thực hiện trực tiếp qua đường DSL qua điểm tham chiếu U-R tại kết cuối khách hàng và qua điểm tham chiếu U-C tại kết cuối mạng. ATU-C là một phần của nút truy nhập, được kết nối tới mạng truy nhập băng rộng tại điểm tham chiếu V. Trong mơ hình ứng dụng này khơng cĩ dịch vụ băng hẹp được triển khai trên đường DSL.
ADSL cĩ thể hoạt động trong chế độ hồn tồn số khơng cĩ dịch vụ ưu tiên hay hoạt động ở chế độ cĩ dịch vụưu tiên POTS hoặc ISDN nhưng khơng sử dụng dải tần dành cho dịch vụưu tiên.
Hình 3.17 Mơ hình ứng dụng dịch vụ số liệu b. Hỗ trợứng dụng thoại trên băng tần ADSL:
Cĩ ba phương thức cơ bản để truyền lưu lượng thoại trên đường dây cáp đồng sử dụng băng tần DSL đĩ là: Thoại qua chế độ truyền dẫn cận đồng bộ (VoATM), thoại qua giao thức internet (VoIP) và thoại phân kênh trên DSL (CVoDSL).
+ Phương thức VoATM, thực hiện việc sắp xếp thoại đã được số hố và thơng tin báo hiệu vào các tế bào ATM, các tế bào này được truyền trên đường dây điện thoại và truyền qua mạng đến kết nối riêng ảo ATM.
+ Tương tự phương thức thứ hai, VoIP cũng sắp xếp thoại đã được số hố và thơng tin báo hiệu vào các gĩi IP và truyền chúng trên đường dây điện thoại cùng với số liệu khác.
+ Cịn phương thức CVoDSL, là một cải tiến của cơng nghệ đường dây thuê bao số. Phương thức này truyền lưu lượng thoại TDM một cách trong suốt qua băng tần DSL. CVoDSL là duy nhất giữa các giải pháp thoại qua DSL trong đĩ nĩ truyền thoại trong lớp vật lý, cho phép truyền các kênh thoại trên băng tần DSL trong khi vẫn duy trì cả POTS và truy nhập Internet tốc độ cao. Đây là một phương thức đơn giản, linh hoạt, hiệu quả về mặt chi phí cho phép thiết bị thế hệ sau cĩ chức năng thoại. User Te S/T User Terminal S/T U-C U-R DSL CO Network (Optional) ATU-C ATU-C NT AN
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III. Cơng nghệ ADSL2, ADSL2+
CVoDSL sử dụng kênh 64Kbps của băng tần DSL (Hình 3.18) để truyền các luồng PCM DS0 từ modem DSL tới kết cuối đầu xa hoặc trạm trung tâm, giống như POST chuẩn. Sau đĩ thiết bị truy nhập phát các luồng DS0 thoại trực tiếp tới chuyển mạch kênh qua PCM. Phương thức này khơng cần đĩng gĩi lưu lượng thoại vào các giao thức cao hơn như ATM hay IP (Hình 3.19). Nhiều đường thoại cĩ thể hoạt động đồng thời phụ thuộc vào độ rộng băng tần đường lên. Với độ rộng băng tần đường lên là 256Kbps thì cĩ thể sử dụng cực đại là bốn kênh thoại (256/4≈4)
Hình 3.18 CVoDSL sử dụng các kênh từ băng tần lớp vật lý để truyền các đường thoại TDM
Hình 3.19 CVoDSL khơng đĩng gĩi số liệu thoại như VoIP và VoATM c. Hỗ trợ chức năng ghép ngược ATM (IMA) trong ATM TPS-TC:
Một yêu cầu chung đặt ra giữa các sĩng mang đĩ là khả năng cung cấp các mức dịch vụ khác nhau (SLA) cho các khách hàng khác nhau. Tốc độ số liệu tới khách hàng cĩ thể tăng đáng kể bằng cách ghép nhiều đường điện thoại cùng nhau. Để thực hiện việc ghép, chuẩn ADSL2 hỗ trợ chức năng ghép ngược ATM (IMA) được triển khai cho cấu trúc ATM truyền thống. Thơng qua IMA, ADSL2 cĩ thể ghép hai hoặc nhiều đơi dây đồng trong một tuyến ADSL. Kết quả là đạt được tốc
PPP AAL5 AAL2 IP ATM Network xDSL Physical Layer PPP AAL2 AAL5 IP ATM Customer Pmise Baseand POTS VoIP VoATM Channelied VoDSL
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III. Cơng nghệ ADSL2, ADSL2+
độđường xuống linh hoạt hơn (Hình 3.20): + 20 Mbps trên 2 đơi ghép. + 30 Mbps trên 3 đơi ghép. + 40 Mbps trên 4 đơi ghép.
Hình 3.20 Ghép nhiều đường dây điện thoại để tăng tốc độ số liệu
Chuẩn IMA xác định một lớp con mới, được gọi là lớp con ghép ngược ATM (IMA), nằm giữa lớp vật lý ADSL (PHY) và lớp ATM. Ở phía máy phát, lớp con IMA nhận luồng ATM từ lớp ATM và phân phối luồng này tới nhiều lớp vật lý ADSL (Hình 3.21).Ở phía thu, lớp con IMA nhận các tế bào ATM từ nhiều lớp vật lý ADSL và cấu trúc lại luồng ATM ban đầu.
Hình 3.21 Chức năng của IMA phía thu và phía phát
Lớp con IMA xác định khung IMA, các giao thức và các chức năng quản lý sử dụng để thực hiện các hoạt động trên khi lớp vật lý suy giảm (lỗi bit), mất đồng bộ và cĩ độ trễ khác nhau. Để hoạt động được dưới các điều kiện này thì chuẩn IMA cũng yêu cầu cĩ sự điều chỉnh đối với một số chức năng lớp vật lý ADSL
IAM Group phy phy phy phy phy phy IAM Group Link 1 Link 0 Link 2
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III. Cơng nghệ ADSL2, ADSL2+
chuẩn như loại bỏ các tế bào rỗi và các tế bào lỗi tại máy thu. ADSL2 bao gồm chế độ hoạt động IMA cung cấp những điều chỉnh lớp vật lý cần thiết cho IMA dể hoạt động kết hợp với ADSL.
3.2.2.2 Các tính năng liên quan đến PMS-TC
a. Việc phân khung linh hoạt hơn, hỗ trợ tới 4 khung mang, 4 đường:
Số liệu được truyền khác nhau cĩ thểđựơc tập hợp vào các cấu trúc khác nhau khi chúng truyền qua chức năng PMS-TC phát. Nhĩm cấu trúc này được gọi là cấu trúc khung.
Cấu trúc khung ATU với trường hợp hai khung mang truyền trên một đường (NBC=2, NLP=1, TP=1) được minh hoạ trên Hình 3.22. Hình này chỉ ra cấu trúc khung và các nhĩm số liệu tại thời điểm bắt đầu thủ tục PMS-TC tại các điểm tham chiếu A, B và C của các đường #0 và tại thời điểm kết thúc thủ tục PMS-TC.
Hình 3.22 Minh họa cấu trúc khung với hai khung mang một đường
Hình 3.23 minh họa cấu trúc khung khi chức năng PMS-TC được cấu hình để hỗ trợ hai khung mang với hai đường (NBC=2, BLP=2, B00=0, B11=0).
Frame Bearer#1 (B01 octets) Frame Bearer#0 (B00 octets) MDF #0 MDF #0 … MDF #(M0-1) FEC (R0 octets)
Sync Frame Bearer#0
Octets (B00 octets) Sync Frame Bearer#0 Octets (B01octets)
(Interleaved FEC Data Frame) Data Frame
#(i-1) Data Frame #i Data Frame #(i+1) L0 bits L0 bits L0 bits
Data Frame in PMD.Bits.confirm
L0 bits Refrence Point C Interleaved FEC Data Frame
M0X(B00+B01+1)+R0 octets Data from Frame.beare(0).confirm and B00+B01 octets … Refrence Point B FEC Data Frame M0X(B00+B01+1)+R0 octets
Refrence Point A FEC Data Frame B00+B01 +1 octets
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III. Cơng nghệ ADSL2, ADSL2+
Hình 3.23 Minh họa cấu trúc khung với hai đường và hai khung
Các tham số trong các hình vẽ cĩ ý nghĩa và giá trị như sau:
+ p, n là chỉ sốđường và khung mang tương ứng. Nĩ cĩ các giá trị 0, 1, 2 hoặc 3.
+ Bp n là số octet trong khung mang n trên đường p. 0 ≤ Bp n ≤ 254, ∑Bp n ≤ 254.
+ Rp là chỉ số octet RS trên cùng một từ mã trong đường p. Nĩ cũng là chỉ số octet dư trên khung số liệu FEC trong đường p. Rp nhận các giá trị 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 hoặc 16.
+ Mp là số khung ghép số liệu trên khung số liệu FEC trong đường p. Nĩ nhận các giá trị 1, 2, 4, 8 hoặc 16. Nếu Rp=0 thì Mp=1.
+ Lp là số bit từđường p đưa tới khối PMD trên PMD.Bits.comfirm. Nĩ cĩ giá trị 1≤Lp≤15*(NSC-1) và 8≤∑Lp≤*(NSC-1).
+ NSC là chỉ số sĩng mang phụ cao nhất.
b. Giảm tiêu đề khung:
Hệ thống ADSL2 giảm tiêu đề khung bằng cách sử dụng khung với các tiêu đề của khung cĩ thể lập trình được. Do đĩ, khơng như trong chuẩn ADSL thế hệ
Refrence Point C Interleaved FEC Data
Frame M0X(B01+1)+R0 octets
Refrence Point B FEC Data frame M0X(B01+1)+R0 otets
Refrence Point A MUX Data frame B01 +1 octets
Data Form Frame(0).confirm
B00+1 octets
MDF MDF … MDF FEC
(Interleaved FEC Data Frame)
(Interleaved FEC Data Frame)
Frame Bearer Channel #0
L1 bits L1 bits
MDF MDF … MDF FEC
(Interleaved FEC Data Frame)
(Interleaved FEC Data Frame)
Frame Bearer Channel #1
L0 bits L0 bits
Refrence Point C Interleaved FEC Data
Frame M0X(B01+1)+R0 octets
Refrence Point B FEC Data frame M0X(B01+1)+R0 otets
Refrence Point A MUX Data frame B01 +1 octets
Data Form Frame(0).confirm
B00+1 octets Latency Path Function #0 Latency Path Function #1
Data Frame #(i) Data Frame #(i-1)
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III. Cơng nghệ ADSL2, ADSL2+
thứ nhất số bit tiêu đề trên khung là cố định và chiếm 32Kbps của tải số liệu thực