8 Công nghệ đường dây thuê bao số không đối xứng ADSL
3.1 Cấu hình ISDN phạm vi mở rộng
3.3.5 Đường dây số bổ sung
Các bộ thu phát BRI cũng được sử dụng cho các ứng dụng phi ISDN- đáng chú ý nhất là đường dây số bổ sung (DAML). Các hệ thống DAML cho phép một mạch vòng truyền hai mạch điện thoại. Xem Hình . Các bộ mã hõa /giải mã tiếng nói (CODEC) tại mỗi đầu của hệ thống DAML chuyển đổi kênh B BRI 64 kb/s sang giao tiếp điện thoại tương tự. Do đó, giao tiếp điện thoại truyền thống được cung cấp tới tổng đài trung tâm CO và các máy điện thoại của khách hàng. Khối DAML tại phía khách hàng thường được cấp nguồn từ nguồn cấp của CO thơng qua mạch vịng. Các hệ thống DAML sử dụng cơng nghệ BRI có một tầm với tối đa của vòng là 5,5 km (18 kft). Các hệ thống DAML trên cơ sở HDSL có thể truyền nhiều hơn một mạch thoại thơng qua một đôi dây.
3.3.6 IDSL
Một ứng dụng phi ISDN khác của các bộ thu phát BRI là ISDL (ISDN DSL). Các kênh đối xứng BRI (128 kb/s hoặc 144 kb/s) được móc xích với nhau để tạo ra một kênh truyền dữ liệu gói
26 CHƯƠNG 3. CÁC LOẠI DSL
giữa một bộ tạo tuyến và một máy tính của khách hàng. Phần lớn các dạng IDSL sẽ làm việc với một đầu cuối mạng NT ISDN truyền thống tại phía khách hàng của đường dây. Do đó, với IDSL tổng đài nội hạt được thay thế bởi một bộ tạo tuyến gói. Cấu hình này được sử dụng cho truy cập internet.
3.4 HDSL
3.4.1 Nguồn gốc của HDSL
Nhận định khái niệm ban đầu về HDSL (đường thuê bao số tốc độ bit cao) diễn ra vào cuối năm 1986 tại phịng thí nghiệm AT&T Bell và Bellcore. Các thiết kế bộ thu phát về cơ bản là các thiết kế ISDN tốc độ cơ bản được tăng cường. Các hệ thống HDSL thử nghiệm ra đời vào năm 1989. HDSL được đưa vào phục vụ vào tháng 3 năm 1992 bởi Bell Canada sử dụng thiết bị được sản xuất bởi Tellabs Operation Inc. ở Lisle, Illinois. Ngày nay gần như tất cả các công ty điện thoại chính trên thế giới sử dụng HDSL. Vào năm 1997, khoảng 450.000 đường HDSL được đưa vào phục vụ trên khắp thế giới, với xấp xỉ 350.000 đường trong số này là ở Bắc Mỹ. Triển khai HDSL đang gia tăng với tốc độ 150.000 đường trên 1 năm. Vào năm 1998, ITU đã phê chuẩn khuyến nghị G.991.1 cho HDSL thế hệ thứ nhất; khuyến nghị này chủ yếu dựa trên Đặc tính Kỹ thuật ETSI TM-03036. ITU đã bắt tay vào việc đưa ra khuyến nghị HDSL thế hệ 2 (HDSL2) được gọi là G.991.2.
Nhu cầu về HDSL trở nên rõ ràng khi các hệ thống truyền dẫn T1 và E1 ngừng được sử dụng cho các mục đích ban đầu của chúng làm các đường trung kế liên đài và nhìn thấy sự phát triển nhanh chóng thành các đường riêng từ CO đến nhà khách hàng. Các hệ thống truyền dẫn E1/T1 hoạt động trên các đường điện thoại hiện có nhưng với giá thành cao cho các kỹ thuật đặc biệt, tu sửa mạch vòng (loại bỏ các cầu rẽ và cuộn tải), và hàn nối các hộp thiết bị để chứa các bộ lặp mà được yêu cầu cứ 3000 đến 5000 feet một bộ. Các phương thức truyền được sử dụng cho các đường T1/E1 đặt các mức cơng suất tín hiệu phát cao ở các tần số từ 100 kHz tới 2 MHz; điều này đòi hỏi phải cách ly các đường T1/E1 vào trong các bó dây tách biệt khỏi nhiều dịch vụ khác. Ngoài việc tốn kém cho lắp đặt và bảo dưỡng, các đường T1/E1 thường mất nhiều tuần từ khi có đơn đặt hàng cho tới khi dịch vụ được khởi động. Những gì cần thiết là một hệ thống truyền kiểu "cắm và chạy - plug-and-play" có thể nhanh chóng và dễ dàng cung cấp truyền tải từ 1,5 đến 2 Mb/s qua phần lớn các đường dây thuê bao, vì thế HDSL đã ra đời.
Lợi ích của HDSL phần lớn là nhờ vào việc loại bỏ các bộ lặp giữa chặng. Mỗi vùng lặp phải được thiết kế theo yếu tố khác hàng để đảm bảo rằng mỗi đoạn của đường dây duy trì trong giới hạn đối với tổn thất tín hiệu. Các tín hiệu được lặp có thể gây ra xun âm trầm trọng; do đó cần phải quan tâm khi thiết kế các trang thiết bị cho bộ lặp nhằm tránh xuyên âm quá mức tới các hệ thống truyền dẫn khác. Bộ lặp được đặt trong một hộp thiết bị chịu được môi trường khắc nghiệt ở hầm cáp hoặc trên một cột. Hộp thiết bị phải được hàn vào cáp. Hộp thiết bị tốn kém hơn nhiều bản thân giá thành của bộ lặp. Một lỗi bộ lặp đòi hỏi đội ngũ phục vụ phải tới tận nơi để giải quyết. Các bộ lặp thường được cấp nguồn trên chính đường dây; điều này địi hỏi một nguồn cấp đặc biệt vào đường dây từ phía CO. Hầu hết việc cấp nguồn bằng nguồn cấp CO bị lãng phí do điện trở của mạch vịng và do đó việc cấp nguồn là khơng hiệu quả.
3.4. HDSL 27
năng chuẩn đoán hơn (kể cả đo SNR) và HDSL gây ra ít xuyên âm hơn sang các hệ thống truyền dẫn khác do tín hiệu phát của nó bị hạn chế trong một băng tần hẹp hơn đường T1 truyền thống.
3.4.2 Khả năng và ứng dụng của HDSL
HDSL cung cấp truyền tải hai chiều tốc độ 1,544 Mb/s hoặc 2,048 Mb/s qua đường điện thoại lên tới 3,7 km (12 kft) bằng đơi dây xoắn đường kính 0,5 mm khơng dùng bộ lặp giữa chặng và lên tới gần gấp đôi khoảng cách này nếu sử dụng một bộ lặp trung gian. Hơn 95% đường dây HDSL không dùng bộ lặp. Theo lệ thường, không cần tu chỉnh đường dây hay cách ly bó dây là cần thiết đối với HDSL. HDSL tạo ra truyền dẫn tin cậy qua tất cả các đường dây trong vùng phục vụ (CSA) với tỷ lệ lỗi bit 10−9 tới 10−10. Các hệ thống HDSL DS1 sử dụng hai đôi dây, mỗi đôi truyền 768 kb/s tải tin (784 kb/s thực chất) trong cả hai hướng. Vì vậy, thuật ngữ song cơng kép được sử dụng để mô tả truyền dẫn HDSL. Xem Hình . Các hệ thống HDSL E1 (2,048 Mb/s) có tùy chọn sử dụng hai hoặc 3 đơi dây, với mỗi đôi dây sử dụng truyền hồn tồn song cơng. HDSL ba đôi dây tốc độ 2,048 Mb/s sử dụng các bộ thu phát 784 kb/s rất giống các hệ thống 1,544 Mb/s. Mạch vịng HDSL có thể có các cầu rẽ nhưng khơng được có các cn phụ tải.
Mặc dù các mô tả ban đầu về HDSL như một "công nghệ không dùng bộ lặp" nhưng các bộ lặp HDSL thường được sử dụng cho các đường truyền ngồi tầm với khơng lặp (2,75 tới 3,7 km hay từ 9 đến 12 kft) của HDSL. Đối với dây dẫn 24 AWG, lên tới 7,3 km (24 kft) có thể đạt được khi sử dụng 1 bộ lặp và lên tới 11 km (36 kft) nếu hai bộ lặp được sử dụng. Tầm với thực tế có thể ngắn hơn ở những nơi khơng thể đặt bộ lặp chính xác ở giữa chặng. Các hệ thống HDSL hai bộ lặp cấp nguồn cho bộ lặp đầu tiên thông qua nguồn cấp đường dây từ CO, và bộ lặp thứ 2 được cấp nguồn từ phía khách hàng. Cấp nguồn từ phía khách hàng đặt ra những khó khăn cho quản lý và bảo dưỡng. Với việc giảm công suất thiêu thụ năng lượng của các bộ thu phát gần đây, cấp nguồn đường dây cho hai bộ lặp HDSL chuyển tiếp từ nguồn cấp của CO.
Các mạch đường dây riêng tốc độ cơ sở (1,544 hay 2,048 Mb/s) từ một người sử dụng tới mạng là ứng dụng hàng đầu của HDSL. HDSL là một phương tiện phổ biến cho việc kết nối một tổng đài nhánh riêng (PBX) và thiết bị số liệu gói/ATM vào mạng cơng cộng. Các đường HDSL được sử dụng để nối các trạm vô tuyến không dây vào mạng hữu tuyến mặt đất. HDSL được sử dụng để kết nối một lượng nhỏ các vùng mạch vòng số (DLC) tới CO. Trong những năm đầu sử dụng của nó, giá thành thiết bị HDSL cao làm hạn chế sử dụng HDSL tới các tình huống ở đó khơng có chỗ để bố trí một cách kinh tế hộp thiết bị bộ lặp. Vào cuối năm 1994, giá thành thiết bị HDSL đã đạt tới điểm mà ở đó HDSL về mặt kinh tế được ưa chuộng hơn so với thiết bị truyền dẫn T1/E1 truyền thống trong hầu hết tất cả lắp đặt mới. Thiết bị T1/E1 vẫn được sử dụng cho các đường dây ngắn (dưới 3 kft) khơng địi hỏi bộ lặp và cho các đường truyền rất dài (trên 30 kft) đòi hỏi hơn hai bộ lặp HDSL.
Giá thành bảo dưỡng các đường HDSL hàng năm thấp hơn các đường T1/E1 bởi vì các đường HDSL có ít bộ lặp có sự cố hơn, độ tin cậy cao hơn và khả năng chuẩn đoán được cải thiện. Tuy nhiên, các đường T1/E1 hiếm khi được thay thế bởi các đường HDSL mới bởi chi phí lắp đặt đường dây mới.
Mặc dù HDSL phần lớn được sử dụng bởi các nhà khai thác tổng đài nội hạt (các cơng ty điện thoại) nhưng có một số ứng dụng của HDSL trong các mạng riêng nhằm cung cấp các tuyến
28 CHƯƠNG 3. CÁC LOẠI DSL
tốc độ cao trong một khuôn viên trường học.
3.4.3 Truyền dẫn HDSL
Truyền dẫn 2B1Q song công kép sử dụng bộ sai động khử tiếng vọng được sử dụng cho hầu hết các hệ thống HDSL khắp thế giới, với một số hệ thống đa tần rời rạc (DMT) và AM/PM khơng sóng mang (CAP) được sử dụng ở một số nơi thuộc Châu Âu. Đối với truyền tốc độ 1,544 Mb/s, truyền dẫn song công kép sử dụng mỗi đôi dây để truyền một nửa tải tin hai hướng (768 kb/s) cộng với mào đầu đồng bộ khung và kênh điều hành nhúng (eoc) 16 kb/s cho truyền dẫn tổng cộng 784 kb/s. Hai đôi dây tạo thành hệ thống truyền HDSL 1,544 Mb/s. Do cùng một lượng thông tin mào đầu được truyền trên cả hai đôi dây nên máy thu sẽ lựa chọn một đôi dây cho thông tin mào đầu. Thông thường máy thu lựa chọn đơi dây với tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) lớn hơn.
Một vài phương án truyền thay thế được xem xét cho các hệ thống HDSL nguyên thủy là : song công đơn, đơn công kép và song công kép.
Song công đơn đem lại lợi nhuận nhiều hơn nhờ sử dụng chỉ một đơi dây và địi hỏi chỉ một cặp máy thu-máy phát tại mỗi đầu của đường truyền. Xem Hình 3.2. Hai hướng truyền có thể được tách biệt bởi bộ ghép phân chia tần số (FDM) hoặc bởi truyền dẫn sai động khử tiếng vọng. Tuy nhiên truyền tốc độ tải tin tối đa qua phần lớn các mạch vịng nằm ngồi khả năng của công nghệ trong những năm đầu 1990. Hơn thế nữa, độ rộng băng lớn cần quan tâm tới độ tương thích phổ với các loại hệ thống truyền dẫn khác. Các hệ thống HDSL 1,544 dùng một đôi dây đơn (đội khi gọi là SDSL) được phát triển đầu những năm 1990 có tầm với của vịng nhỏ hơn 6 kft trên dây 26 AWG; tầm với ngắn này làm giới hạn nhiều tới khả năng ứng dụng của chúng. Chỉ với cơng nghệ tiên tiến nhất sẵn có ở cuối những năm 1990 truyền tải song công đơn tốc độ 1,544 Mb/s mới có thể trở thành hiện thực cho tầm với hết cỡ của vùng phục vụ CSA. HDSL2, được mô tả trong phần 2.4.4, sử dụng truyền song công đơn. Truyền đơn cơng kép sử
Hình 3.2:HDSL song cơng đơn
dụng hai cặp dây, với một cặp mang toàn bộ tải tin theo một hướng và đơi dây thứ hai mang tồn bộ tốc độ đường truyền theo hướng ngược lại. Xem Hình 3.3. Phương pháp này cung cấp một phương tiện rất đơn giản cho việc tách riêtn các tín hiệu ở hai hướng truyền khác nhau. Đường T1 truyền thống sử dụng truyền đơn công kép. Truyền đơn cơng kép có thuận lợi là truyền một tín hiệu với dải tần rộng, đó là chủ đề gây ra tổn thất lớn và xuyên âm ở các tần số cao hơn. Do xuyên âm, các tín hiệu gửi đi trên hai đơi dây khơng hồn tồn được cách ly. Do đó, các bộ thu phát đơn cơng kép có thể đơn giản hơn nhưng dẫn tới hiệu năng kém hơn song công kép.
Truyền song cơng kép cải thiện tầm với của mạch vịng có thể vươn tới và độ tương thích về phổ bằng cách gửi chỉ một nửa tổng thông tin được phát đi trên mỗi đôi dây. Xem Hình 3.4. HDSL làm giảm hơn nữa độ rộng băng tần tín hiệu được phát đi bằng cách sử dụng truyền ECH
3.4. HDSL 29
Hình 3.3:HDSL đơn cơng kép
(bộ sai động khử tiếng vọng) để gửi hai hướng truyền trong cùng một băng tần. Cơng suất tín hiệu được phát từ HDSL song công kép giảm dần đối với các tần số trên 196 kHz. Kết quả là xuyên âm và suy hao được giảm đi. Một ưu điểm khác của truyền song công kép là ở chỗ việc sử dụng một đơi dây có thể dễ dàng cung cấp một hệ thống truyền dẫn tốc độ một nửa.
Hình 3.4:HDSL đơn cơng kép
Các hệ thống HDSL tốc độ một phần sử dụng một đôi dây được sử dụng để truyền các dịch vụ đường dây thê riêng tốc độ một phần 768 kb/s và thấp hơn và cũng sử dụng cho các hệ thống mạch vòng nhỏ hỗ trợ 12 kênh thoại hoặc ít hơn. HDSL tốc độ một phần cho ngân hàng kênh D4 cho phép lên tới 12 DS0 của thông tin truyền tải HDSL được ghép với thông tin từ các đơn vị kênh khác trong cùng một ngân hàng kênh D4.
Thơng tin bảo trì đồng nhất (các bít chỉ thị và eoc) được truyền trên mỗi đôi dây của hệ thống HDSL song công kép. Truyền tải mào đầu dư thừa này cho phép sử dụng các phần tử máy thu phát giống nhau cho các hệ thống HDSL một hoặc hai và hoặc ba đôi dây. Hơn thế nữa, thông tin mào đầu dư thừa đảm bảo hoạt động tin cậy của các chức năng bảo dưỡng cho dù hệ thống có bị lỗi hoặc hư hỏng trên một trong các mạch vịng.
Định thời
Thơng tin đồng bộ khung HDSL gồm các vị trí cho các stuff quat (các ký hiệu 4 mức biểu diễn hai bit nhị phân). các stuff quat được bổ sung vào các khung cần thiết để đồng bộ tốc độ bit tải tin T1/E1 với tốc độ đường truyền HDSL. Để cho phép hoạt động khử tiếng vọng có hiệu quả, các tốc độ ký hiệu HDSL hướng lên và hướng xuống phải hồn tồn giống nhau. Có một số tình huống ở đó tốc độ bit tải tin T1/E1 luồng lên phải có thể hơi khác với tốc độ bit tải tin luồng xuống. Các stuff quat cùng với một hoạt động đệm nhỏ cho phép tốc độ tải tin hơi khác
30 CHƯƠNG 3. CÁC LOẠI DSL
so với tốc độ đường dây HDSL. Nhiều mạch T1/E1 mạng công cộng được định thời vịng, có nghĩa là tín hiệu định thời luồng lên được lấy từ đồng hồ bit luồng xuống. Các mạch định thời vịng khơng u cầu stuff quats. Tuy nhiên đặc điểm này được cung cấp trên tất cả các HDSL đề phòng trường hợp một mạch khơng được định thời vịng.
Trễ (latency)
Các hệ thống truyền dẫn T1 có một độ trễ truyền dẫn tín hiệu từ điểm tới điểm nhỏ hơn 100µs.
Do xử lý tín hiệu số, các mạch HDSL điển hình có độ trễ truyền tín hiệu khoảng 400 µs khi được đo một hướng giữa giao tiếp DSX-1 và giao tiếp T1.403. Trễ phát sinh được tìm thấy trong các hệ thống HDSL hiếm khi tỏ ra là một vấn đề lớn nhưng có một vài trường hợp ở đó sự kết nối giao thức lớp trên đã vượt quá thời gian qui định do tổng thời gian trễ từ điểm tới điểm. Vì lý do đó, các hệ thống HDSL được thiết kế để đảm bảo rằng trễ truyền dẫn tín hiệu một hướng cho đường HDSL khơng lặp nhỏ hơn 500 µs. Các đường HDSL với một bộ lặp giữa chặng (trung
gian) có độ trễ gấp đơi con số nay. Các phần tử mạng khác gồm các đầu cuối SONET và các hệ thống kết nối chéo số (DCS) có thể có độ trễ vượt q 500 µs. Do đó, các hệ thống ở cuối
đường nên cho phép trễ vàimsbất chấp sự có mặt của HDSL.