Tuy là FEC có nhiều tác dụng trong sửa lỗi nhng chúng ta không thể sửa đợc các lỗi xảy ra quá nhiều và liền nhau vì vậy mà đa ra đan xen để trộn lẫn thứ tự của các từ mã. Đan xen đợc thực hiện ở bộ phát và giải đan xen đợc thực hiện ở bộ thu. Có hai kiểu đan xen đó là đan xen khối và đan xen xoắn. Phổ biến đối với DSL là đan xen xoắn. Đan xen khối các bit số liệu đợc viết vào theo hàng và đợc đọc ra theo cột và thờng thì một hàng chứa một từ mã FEC. Bên thu lại làm ngợc lại là viết theo cột, đọc ra theo hàng. Ví dụ của đan xen khối nh hình vẽ 2.22.
1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14
15 16 17 18 19 20 21
Hình 2.22: Nguyên lý thực hiện đan xen
Nhờ đan xen mà lỗi đợc phân đều ra trong khoảng thời gian truyền và điều này giúp cho FEC có hiệu quả hơn. Đan xen gây ra độ trễ trong truyền số liệu từ đầu cuối đến đầu cuối đồng thời nó yêu cầu bộ nhớ là ND với độ trễ khoảng 2DN bit với N là kích thớc 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 bộ nhớ và giảm độ trễ truyền dẫn, nó không liên quan đến cách sử dụng của FEC. Nó có thể hoạt động với cả FEC khối và xoắn. Một bộ đan xen xoắn với kích thớc từ mã N = 7 và độ sâu D = 3 nh hình vẽ 2.23.
27 Viết vào
(từ FEC)
N = 7 đọc ra (gửi tới kênh)
D = 3
Thứ tự trên kênh 1,8, 15, 2,9 16...
Đọc ra Viết vào
B1 1 B1 2 B1 3 B1 4 B1 5 B1 6 B1 7 B4 1 B4 2 B4 3 ... • B1 1 B1 2 B1 3 B1 4 B1 5 B1 6 B1 7 B4 1 B4 2 ... • • B1 1 B1 2 B1 3 B1 4 B1 5 B1 6 B1 7 B4 1 ...
Hình 2.23: Nguyên lý đan xen xoắn
Trong thí dụ này, con số ghi phía trên của B tơng ứng với số thứ tự từ mã, con số ghi bên dới tơng ứng số thứ tự của bit trong từ mã đó. Các từ đợc viết vào trong bộ đan xen theo hàng và đợc đọc ra theo cột. Sự khác nhau giữa đan xen xoắn và đan xen khối là ở chỗ với đan xen xoắn các từ mã không đợc bắt đầu trong cùng một cột nh chúng làm trong bộ đan xen khối, thêm vào đó các hàng không có điểm cuối. Chiều dài và chiều sâu của bộ đan xen (chính là kích thớc của bộ nhớ) quyết định từ mã tiếp theo nên đợc viết vào trong hàng tiếp theo hay trong hàng đầu tiên ngay sau từ mã đã đợc viết ở đó. B1 1 B1 2 B1 3 B1 4 B1 5 B1 6 B1 7 B4 1 B4 2 B4 3 ... • B1 1 B1 2 B1 3 B1 4 B1 5 B1 6 B1 7 B4 1 B4 2 ... • • B1 1 B1 2 B1 3 B1 4 B1 5 B1 6 B1 7 B4 1 ...
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 hàng tiếp theo cho đến khi hàng cuối đợc đọc ra. Sau khi đọc hàng cuối cùng, bộ giải đan xen quay trở lại hàng đầu tiên và đọc từ vị trí cha 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, ngời 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 mức byte hay symbol thì đan xen cũng thực hiện ở mức Byte hay Symbol. Lúc đó độ trễ cũng đợc tính theo đơn vị tơng ứng.
2.2.5 Ngẫu nhiên hoá
Hầu hết DSL gồm 1 bộ ngẫu nhiên hoá trong bộ phát và giải ngẫu nhiên trong bộ thu. Nó có tác dụng giảm xác xuất các chuỗi bit 0 hay chuỗi bit 1 liên tiếp đợc chuyển qua bộ điều chế. Nó có ích cho các mạch vòng khoá pha để khôi phục định
28 Viết vào
Đọc ra
thời và cân bằng thích ứng. Chú ý ngẫu nhiên hoá không đợc dùng cho mật mã hoá số liệu vì nó quá đơn giản.
Một bộ ngẫu nhiên hoá và giải ngẫu nhiên hoá đợc cho nh hình vẽ 2.24 Cả bộ ngẫu nhiên hoá và giải ngẫu nhiên đợc đặc trng bởi đa thức sinh g(x)= 1+x5 +x23
Đây là trờng hợp ngẫu nhiên hoá tự đồng bộ nghĩa là bộ giải ngẫu nhiên có thể bắt đầu trong một trạng thái tuỳ ý(các giá trị khởi tạo nằm trong bộ ngẫu nhiên hoá) sau khoảng thời gian hạn chế, cho ra số liệu đợc 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 nhợc điểm khi sử dụng bộ trộn và giải trộn là làm tăng bit lỗi trên kênh.
Chơng 3: Kiến trúc ứng dụng Công nghệ xDSL
29 z-1 z-1 z-1 z-1 z-1 Đầu vào (1) (2) (5) (23) Đầu ra bộ phát Bộ trộn bộ phát z-1 z-1 z-1 z-1 z-1 Đầu vào (1) (2) (5) (23) Đầu ra bộ thu Bộ giải trộn từ kênh
3.1. Kiến trúc mạng
Hiện nay, một yêu cầu quan trọng đợc 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 viễn thông đang tồn tại, đồng thời thích hợp cho nhiều loại hình dịch vụ phong phú nh thoại, hình ảnh, dữ liệu. Để giải quyết các khó khăn này khi áp dụng công nghệ mới DSL cho mạch vòng thuê bao, ngời ta đã xây dựng đợc một kiến trúc tổng quan truy nhập DSL giữa ngời sử dụng và nhà cung cấp dịch vụ, kiến trúc này thích hợp cho các loại hình dịch vụ và công nghệ nh 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 ngời sử dụng, nhà cung cấp việc truy nhập mạng và nhà cung cấp dịch vụ mạng.
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 nh điện 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 vụ Internet - hỗ trợ cho các máy chủ và các ứng dụng mạng mà ngời sử dụng yêu cầu...
30 DSL Router/ modem DSL line card DSL line card DSL line card Mạng nhà cung cấp dịch vụ Giao diện truy nhập xa Mạng truy nhập DSLAM Mạng nhà cung cấp dịch vụ Mạng nhà cung cấp dịch vụ Giao diện truy nhập xa Giao diện truy nhập xa DSL Router/ modem DSL Router/ modem
Mạng nhà cung cấp dịch vụ Mạng truy nhập Thiết bị khách hàng
Nhà cung cấp mạng truy nhập - NAP (Network Access Provider):
Vai trò của NAP là cung cấp các dịch vụ DSL tới ngời sử dụng và kết nối lu l- ợng ngời sử dụng với các nhà cung cấp dịch vụ mạng. Trong kiến trúc mạng này, vai trò của nhà cung cấp dịch vụ và ngời sử dụng giống nh trong các mạng truyền thống, nhng với NAP dịch vụ DSL phải phù hợp với môi trờng mà nhà cung cấp dịch vụ đa ra, ví dụ phải ứng dụng đợc với các phơng pháp truy nhập khác nhau nh modem quay số hoặc các đờng dây thuê bao riêng (leased-line), truy nhập ISDN BRI, PRI, frame relay, hoặc các phơng thức chuyển mạch gói, chuyển mạch kênh, chuyển mạch ATM...
Để thực hiện điều này, tại phía nhà cung cấp NAP, các đờng dây từ các thuê bao đợc nối vào các DSL line card tập trung trong thiết bị DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer)- Bộ dồn kênh truy cập đờng dây thuê bao số. Đờng dây nối từ NAP đến các thuê bao thông thờng là đôi dây đồng xoắn, tuy nhiên DSL còn hỗ trợ cho cả đờng T1/E1.
Trong nhiều trờng hợp nhà cung cấp dịch vụ mạng NSP có thể đồng thời thực hiện việc cấp các kết nối tới ngời sử dụng nh NAP mà không phải dựa trên mạng truy nhập của nhà cung cấp khác.
Thiết bị ngời sử dụng:
Công nghệ DSL hỗ trợ việc truyền dẫn tốc độ cao cho hầu hết các dịch vụ ng- ời dùng, do đó các thiết bị tại thuê bao sẽ rất đa dạng. Thiết bị này có thể là điện thoại, máy tính cá nhân, mạng LAN công sở hoặc TV... tuỳ thuộc vào môi trờng khách hàng và các ứng dụng cần hỗ trợ thông qua giao diện DSL.
Tơng ứng với DSLAM tại phía nhà cung cấp, đờng dây phía ngời sử dụng đợc kết nối với DSL modem/ router trớc khi đa vào các thiết bị của ngời dùng. Để tơng thích với nhiều loại thiết bị nh đã nói trên, các DSL modem/router có các cấu hình phù hợp. Một vài cấu hình thờng thấy là:
- Bộ phân tách splitter trong DSLmodem cấp khe cắm RJ11 để nối với điện thoại hỗ trợ việc cung cấp dịch vụ POTS.
- Ngời sử dụng cần truy nhập Internet hoặc xem video bằng máy tính, DSL modem ngoài việc cấp khe cắm RJ-45 nối với card mạng trong máy tính hoặc có thể đợc tích hợp thành card modem cắm trong máy.
- DSL có thể hỗ trợ cho các mạng LAN truy nhập mạng WAN nhờ sử dụng giao thức IP. Trong trờng 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 mạng LAN. Cấu hình này áp dụng cho các doanh nghiệp nhỏ hoặc các văn phòng chi nhánh của các công ty lớn.
3.1.2 Các thiết bị DSL sử dụng trong mạng
a. Bộ dồn kênh truy nhập đ ờng thuê bao số - DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer):
DSLAM là thiết bị đầu cuối DSL đợc 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 lại thành tốc độ cao hơn nh tốc độ T1, E1 hoặc tốc độ ATM của OC-3 (155 Mbps)... rồi đa tới Internet hay mạng dữ liệu.
DSLAM giúp cho việc ghép lu lợng của các ứng dụng gói, tế bào hoặc chuyển mạch kênh một cách hiệu quả. Ngoài ra thiết bị này còn cho phép nhà cung cấp thực hiện chức năng quản trị trên mạng DSL nh đa dịch vụ đến các các khách hàng mới, giải phóng kết nối khi các khách hàng ngừng dịch vụ, kiểm tra và sửa lỗi... Trong một số trờng hợp, DSLAM có khả năng mở các gói dữ liệu để xử lý, ví dụ nh cung cấp việc chuyển địa chỉ IP động sử dụng giao thức DHCP (Dynamic Host Configurative Protocol) nhằm đa 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 xa nhằm mở rộng vùng phục vụ của nhà cung cấp cho những ngời sử dụng ở xa.
Thông thờng mỗi loại hình dịch vụ hoặc loại hình công nghệ xDSL có một loại DSLAM riêng thích hợp với nó. Nhng hiện nay, một DSLAM có thể đợc tích hợp đa dịch vụ nhằm phối hợp với các phần tử CPE giúp cho việc thực hiện hiệu quả việc truy nhập Internet tốc độ cao cũng nh các ứng dụng thoại và video. DSLAM đa
dịch vụ cho phép thực hiện chuyển mạch ATM đầy đủ, quản lý lu lợng, đảm bảo
chất lợng (QoS) cho các dịch vụ: analog, ISDN đồng thời còn hỗ trợ cho các loại hình xDSL: IDSL, SDSL, RADSL- CAP, RADSL-DMT trên cùng một thiết bị. Ngoài ra, thiết bị này có thể đợc cấu hình để cung cấp thêm các chức năng định tuyến và bảo mật, thực hiện tối u hoá dải thông của cơ sở hạ tầng đã tồn tại cũng nh phân phối các dịch vụ tích hợp tốc độ cao qua các phơng tiện truy nhập vật lý.
Bảng 3.1: Các đặc điểm nổi bật của DSLAM đa dịch vụ
Đặc tính Tác dụng
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 đ- ờng dây
Kiến trúc linh hoạt Có khả năng kết hợp các u 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 tơng 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 ngời dùng với đ- ờng truyền DSL. DSL modem/router làm nhiệm vụ nén và mã hoá/giải mã đờng truyền, ngoài ra còn có chức năng: hiệu chỉnh lỗi, đo lờng hiệu năng (giám sát thực hiện), định tuyến. Khả năng định tuyến cho phép nhiều máy tính cá nhân cùng dùng chung một modem DSL và do đó chung đờng truyền DSL.
Điểm cuối DSL CPE có thể là nhiều loại cấu hình khác nhau tuỳ thuộc vào thiết bị ngời sử dụng nh: máy tính, mạng LAN, thiết bị FRAD.... Để tơng thích với các loại thiết bị và dịch vụ đó, ngoài các chức năng cơ bản, DSL modem còn cung cấp các chức năng nh là: cầu nối, định tuyến, ghép kênh TDM, ghép kênh ATM.
Các DSL modem/router đợc lắp đặt thêm vào các đầu cuối của hệ thống cáp đồng và các thiết bị đã có sẵn của khách hàng do đó chúng đợc thiết kế sao cho đơn giản để ngời 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 downstream nhng vẫn giữ lại phổ tần từ 0 đến 4 KHz để truyền tín hiệu thoại. Việc sử dụng thiết bị POTS splitter cho phép ngời sử dụng có thể sử dụng đồng thời dịch vụ điện thoại và các dịch vụ tốc độ cao khác nh: video theo yêu cầu, truy nhập Internet tốc độ cao...
Để thực hiện điều này, hai khối POTS splitter đợc đặt tại cả vị trí CO và thuê bao. Splitter có thể nằm trong ngay trong các khối DSLAM (phía nhà cung cấp) và DSL modem/router (phía ngời sử dụng), hoặc có thể tách rời thành khối riêng.
3.2 Các dịch vụ ứng dụng công nghệ DSL
Kiến trúc mạng tổng quát đã đa ra trong phần 3.1 cho phép tơng thích với nhiều loại hình ứng dụng và công nghệ đang tồn tại hiện nay nh: các ứng dụng truyền thoại, truyền số liệu, truyền hình ảnh, âm thanh; các công nghệ chuyển mạch ISDN, X25, Frame Relay, ATM... Tuy nhiên, mỗi loại ứng dụng và công nghệ cụ thể lại phù hợp với một loại công nghệ DSL và các thiết bị mạng truy nhập nhất định. Để thấy rõ sự khác biệt giữa các loại hình và thuận lợi cho việc áp dụng chúng, kiến trúc chi tiết của một số dịch vụ cơ bản dựa trên công nghệ DSL sẽ đợc phân tích cụ thể:
• Dịch vụ Nx64 over DSL
• Dịch vụ Frame Relay over DSL • Dịch vụ TCP/IP over DSL • Dịch vụ ATM over DSL.
3.2.1 Dịch vụ Nx64 over DSL
Tốc độ dữ liệu trên các đờng trung kế và các đờng backbone cần lớn hơn rất nhiều lần tốc độ cơ bản của kênh thoại số là 64 Kbps. Kỹ thuật ghép kênh TDM đ ợc sử dụng để đạt đợc các tốc độ cao Nx64, ví dụ: ghép 24 kênh cơ bản có thể đạt tốc độ T1 (1,544Mbps), ghép 30 kênh cơ bản đợc kênh E1 (2,048Mbps)... tơng tự ta có thể có các tốc độ 8 Mbps, 44Mbps... Các đờng truyền T1/E1 hay đợc sử dụng nhất cho các đờng trung kế tốc độ vừa phải. Hạn chế của các đờng truyền này là giá thành lắp đặt và bảo dỡng cao, đặc biệt là khi truyền băng thông rộng thì suy hao lớn dẫn đến khoảng cách truyền dẫn bị giới hạn và phải dùng các bộ lặp.
DSL khắc phục các nhợc điểm này khi truyền các luồng T1/E1 hoặc T3/E3 với khoảng cách xa hơn mà không cần các bộ lặp trung gian. Kiến trúc của hệ thống