Để VoDSL thực sự hấp dẫn được khách hàng và trở thành giải pháp tốt cho các mạng thuê bao trong tương lai thì VoDSL phải thoả mãn được các yêu cầu của thị trường. Chính yêu cầu của thị trường đã định hình cho các đặc tính kỹ thuật của giải pháp VoDSL.
- VoDSL phải là một dịch vụ điện thoại thực sự về:
+ chất lượng: rõ ràng, tiếng dội và độ trễ không nhận biết được.
+ kết nối được mọi loại thiết bị POTS như các máy điện thoại quay số bằng Pulse, Tone, các loại máy fax, modem, …
- Ghép tối thiểu 4 đến 12 kênh thoại hỗ trợ từng mạch DSL để đáp ứng nhu cầu của hầu hết các doanh nghiệp vừa và nhỏ cũng như các chi nhánh của các doanh nghiệp lớn.
- Thực hiện trong suốt các CLASS feature (Customer Local Area Signaling Service) như caller ID, selective call forwarding, automatic callback, selective call rejection, caller ID when waiting, who call me, … hay Custom calling service như call waiting, call forwarding (busy line, no answer), teen service, call transfer, three- way calling, …
- Xác định dải tần động cho âm thoại, với sự ưu tiên cho âm thoại để bảo đảm chất lượng dịch vụ đồng thời phải thực hiện nén thoại, bỏ qua các khoảng yên lặng để tận dụng tối đa dải tần cho thoại.
xây dựng dựa trên công nghệ mạng số dữ liệu gọi là computer based solution, giải pháp VoDSL cũng phải đạt độ ổn định cao như dịch vụ điện thoại thông thường được các công ty điện thoại thực hiện.
- Dễ cung cấp và quản lý: giải pháp VoDSL phải tương hợp với các hệ thống quản lý, điều hành, bảo dưỡng mạng điện thoại và số liệu hiện tại mà không làm ngưng trệ chúng.
3.6.2. Các thành phần chính trong một hệ thống VoDSL
Có 3 thành phần chính trong một hệ thống VoDSL:
- Thiết bị truy xuất tích hợp VoDSL (IAD: Integrated Access Device) dùng để gói hoá âm thoại và sắp xếp tín hiệu vào các tế bào ATM hay gói IP và chuyển vận chúng qua các liên kết DSL (và chuyển đổi ngược lại các gói âm thoại thành các tín hiệu kênh thoại). Ngoài nhiều port thoại để nối với các máy điện thoại, IAD còn bao gồm các port số liệu để kết nối máy tính, hub LAN và các bộ định tuyến.
- DSLAM có khả năng VoDSL là DSLAM đa dịch vụ có khả năng dẫn đường cho các gói dữ liệu Internet hay các mạng số liệu khác trong khi đồng thời dẫn đường các gói hay tế bào dữ liệu thoại qua voice gateway để đến PSTN. Voice gateway chuyển thoại được gói hoá thành lưu thoại dựa trên mạch (và ngược lại đối với lưu thoại chuyển xuống từ IAD) và sau đó chuyển tiếp các tín hiệu mạch này cho các bộ chuyển mạch Class 5 của PSTN bằng chuẩn giao tiếp công nghiệp GR-303, TR-008 (ở Bắc Mỹ) hay V5 (ở châu Âu).
Hình 3.6: Cấu hình VoDSL tiêu biểu
Ngoài ra, trong cấu hình mạng VoDSL tiêu biểu còn có:
- CPE (Customer Premises Equipment): thiết bị tài sản của khách hàng như: điện thoại, PABX, fax, modem, …
- DSL line: vận chuyển dữ liệu và thoại đã được gói hoá qua đường dây điện thoại.
- Class 5 switch: chuyển mạch nội hạt trong các tổng đài nội hạt.
3.6.3. Kiến trúc mạng của hệ thống VoDSL
Kiến trúc mạng VoDSL được minh họa ở hình 3.6. Với những thuê bao chỉ sử dụng dịch vụ thoại qua DSL vòng thuê bao kết thúc ở phía khách hàng bằng một modem DSL hay một bộ định tuyến. Với các thuê bao sử dụng cả dịch vụ thoại và số liệu thì vòng thuê bao DSL kết thúc tại thiết bị truy xuất tích hợp IAD.
Hình 3.7: Hệ thống VoDSL theo kiến trúc tập trung
Kiến trúc mạng tập trung minh hoạ ở hình 3.7 đáp ứng nhu cầu của các nhà cung cấp dịch vụ muốn phân phối dịch vụ thoại từ một tổng đài nội hạt (class 5 switch) có voice gateway qua nhiều DSLAM ở các tổng đài nội hạt khác không có voice gateway. Đây là trường hợp các CLEC cung cấp dịch vụ DSL qua các bộ DSLAM đặt tại các tủ trong các tổng đài ILEC. Trong trường hợp này mạng thông tin gói tập trung lưu lượng từ các bộ DSLAM được dùng cho cả thoại và số liệu để kết nối với PSTN hay Internet. Lợi ích của kiến trúc này là chỉ một tổng đài loại 5 có thể phục vụ nhu cầu thoại của các khách hàng trải trên một diện tích điạ lý rộng. Mạng thông tin gói tập trung lưu lượng thoại từ các bộ DSLAM khác nhau vào một voice gateway nối với PSTN cho phép nhà cung cấp dịch vụ đưa dịch vụ thoại tới những vùng xa mà sự đầu tư còn khiêm tốn, ngay cả trong giai đoạn đầu khi sự thâm nhập thị trường còn thấp.
3.6.3.2. Kiến trúc phân bố
Kiến trúc phân bố đáp ứng nhu cầu của các nhà cung cấp dịch vụ sở hữu cả các bộ DSLAM và chuyển mạch loại 5 trong cùng một tổng đài và muốn đưa lưu lượng thoại từ mạng DSL xuống tại mỗi tổng đài nội hạt. Kiến trúc này thích hợp với các ILEC muốn phục vụ các khách hàng VoDSL của mình từ cùng một tổng đài loại 5 mà họ đã cung cấp cho khách hàng các dịch vụ POTS. Trong kiến trúc phân bố cần phải tách lưu thoại và lưu lượng số liệu giữa DSLAM và mạng thông tin số liệu. Lưu
lượng số liệu được chuyển qua mạng thông tin gói đến một điểm tập trung để kết nối Internet trong khi lưu thoại lại được chuyển ngay tại chỗ sang bộ chuyển mạch loại 5. Việc tách rời các gói thoại và số liệu đòi hỏi chức năng chuyển mạch gói. Tuy nhiên, việc lắp đặt một thiết bị chuyển mạch gói riêng cho mỗi tổng đài nội hạt để thực hiện mạng phân bố là không kinh tế.
Có hai giải pháp khác nhau cho vấn đề kiến trúc này. Giải pháp thứ nhất là sử dụng một bộ voice gateway mở rộng có chức năng cho các gói dữ liệu thuần túy đi qua như được minh họa ở hình 3.8 (a). Bộ voice gateway như vậy kết nối cả với DSLAM và mạng thông tin gói. Các gói chuyển đến từ DSLAM sẽ được kiểm tra xem là gói dữ liệu thuần tuý hay thoại. Các gói thoại được chuyển sang các bộ chuyển mạch nội hạt trong khi các gói dữ liệu thuần túy được chuyển sang cho mạng số liệu vùng (regional data network). Ở chiều ngược lại, các gói dữ liệu từ mạng dữ liệu vùng được ghép chung với các gói thoại từ các đường dây PSTN và kết hợp lại thành dòng gói gởi tới DSLAM.
Giải pháp thứ hai là sử dụng một bộ DSLAM có chức năng chuyển mạch (switching DSLAM) có đến hai uplink tốc độ cao hay nhiều hơn như mô tả ở hình 3.8 (b). Các kết nối gói trong bộ DSLAM được cấu hình để chuyển hướng các gói dữ liệu ra khỏi một uplink cho mạng gói vùng (regional packet network) trong khi đó các gói thoại được dẫn đường ra khỏi uplink khác và chuyển vào voice gateway để đưa về bộ chuyển mạch nội hạt.
3.6.4. Nghi thức gói cho mạng thuê bao DSL
Trong các phần trước đã nói đến mạng thông tin gói nhưng không nói rõ là dạng nào. Trong trường hợp của mạng thuê bao DSL thuật ngữ gói chỉ đến cell ATM, frame của frame relay hay gói IP. Các gói IP thường được tải trong các payload của cell ATM hay frame trong frame relay. Vấn đề càng phức tạp hơn khi kỹ thuật chuyển mạch gói trong mạng thông tin gói vùng có thể thực hiện ở lớp mạng hay lớp frame relay bằng các chuyển mạch cell hay chuyển mạch frame hay cũng có thể được thực hiện ở lớp IP bằng các bộ định tuyến. Vấn đề còn phức tạp ở chỗ các mạng frame relay phải kết nối với các mạng ATM qua các chức năng giao thức frame-to- cell. Việc cung cấp các dịch vụ kết hợp thoại và số liệu qua DSL liên qua đến khái niệm VoDSL. Dịch vụ số liệu được cung cấp trên DSL hầu hết là dựa trên cở sở IP, vì vậy, IP được các mạng thuê bao DSL hỗ trợ rộng rãi. Tuy nhiên, đối với VoDSL thì vấn đề cần giải quyết là nên dùng loại thông tin gói nào để hỗ trợ thoại. Trước khi trả lời câu hỏi này hãy xét chi tiết quá trình xây dựng mạng thuê bao VoDSL. Theo những nguyên tắc chính của thị trường đã nêu ở trên thì phải tìm ra một giải pháp cho thoại dạng gói tương hợp với thực tế hiện tại mà không làm thay đổi kiến trúc mạng nội hạt có sẵn.
3.6.4.1. Mạng thuê bao DSL thực tế hiện tại a) Kiến trúc mạng thuê bao DSL của các ILEC
Phần lớn các ILEC sử dụng DSL dưới phiên bản DSL bất đối xứng (ADSL)
dựa trên tiêu chuẩn T1.431 của ANSI hỗ trợ chuyển vận các cell ATM. Thứ tự các
nghi thức dành cho lưu lượng dữ liệu chủ yếu là IP qua PPP qua ATM dù cũng hỗ trợ
nhiều phương pháp khác như RFC1483 chẳng hạn. Các bộ DSLAM ADSL thực hiện
tập trung lưu lượng dữ liệu và cung cấp các uplink ATM. Các uplink này được nối
đến một mạng ATM vùng tiếp tục tập trung hay chuyển hướng sang hệ thống quản lý
thuê bao (Subscriber Management System) cung cấp các kết nối IP đến các nhà cung
cấp Internet.
Hình 3.9: Kiến trúc nghi thức của thoại qua ATM AAL2
Hình 3.10: Kiến trúc nghi thức của VoIP với DSLAM dựa trên frame relay
Nhiều ILEC quy hoạch sử dụng G.lite trong tương lai bên cạnh ADSL. G.lite là một phiên bản biến thể của ADSL hứa hẹn đem đến một giải pháp rẻ tiền cho thị trường hàng loạt và cũng giống như ADSL, nó được sử dụng để hỗ trợ chuyển vận các cell ATM. G.lite có thể được làm cho thích ứng với hạ tầng kiến trúc mạng hiện đang hỗ trợ ADSL mà không cần phải thay đổi gì. Các mạng thuê bao của các ILEC có thể hỗ trợ thoại qua ATM (Voice over ATM: VoATM) hay thoại qua IP (Voice over IP: VoIP). Yêu cầu phải tách rời lưu lượng thoại và số liệu giữa DSLAM và mạng thông tin gói vùng để hỗ trợ kiến trúc tập trung đồng thời dù sử dụng phương pháp nào thì thoại và số liệu cũng phải đi trên các kết nối kênh ảo (virtual circuit connection: VCC) ATM khác nhau. Nếu sử dụng VoIP thì thoại và số liệu có thể truyền trên cùng một VCC nhưng hoặc bộ DSLAM, hoặc bộ voice gateway phải tái
nào chứa dữ liệu. Quá trình này làm tăng thêm độ phức tạp và giá thành của giải pháp.
b) Kiến trúc mạng thuê bao DSL của các CLEC
Các mạng của các CLEC đều định hướng hỗ trợ nhiều kiến trúc khác nhau hơn các ILEC. Hiện nay, mạng thuê bao DSL của các CLEC chủ yếu sử dụng các DSLAM DSL đối xứng (SDSL) hỗ trợ truyền tải frame relay qua DSL. Hầu hết các DSLAM này được kết nối với các mạng ATM vùng qua các chức năng giao thức frame-to-cell có sẵn hay có trong các điểm chuyển mạch ATM cung cấp truy xuất cho các loại DSLAM khác nhau.
Vì các gói IP được chuyển trong suốt qua chức năng giao thức frame-to-cell nên sự xuất hiện của IP đã đem lại một giải pháp trực tiếp cho chuyển vận thoại qua các loại mạng này. Các kỹ thuật khác nhìn chung phức tạp hơn nhiều vì các thiết bị phía khách hàng phải hỗ trợ frame relay trong khi bộ voice gateway tập trung lại kết nối qua ATM. Điều này nghĩa là thoại qua frame relay (Voice over Frame Relay: VoFR) rất cần thiết cho các kết nối DSL và giao thức frame-to-cell phải xếp tương ứng các các frame chứa thoại sang các cell để có thể tương hợp với các bộ voice gateway. Tuy nhiên, sắp tới ta sẽ thấy trong lúc VoIP được xem là khá đơn giản thì nó lại có nhiều nhược điểm nghiêm trọng khi sử dụng cho VoDSL. Không phải tất cả các CLEC đều sử dụng các bộ DSLAM dựa trên kỹ thuật frame relay. Có một số ít nhưng không ngừng tăng lên các CLEC sử dụng các bộ DSLAM dựa trên ATM dĩ nhiên hoàn toàn tương hợp với các các mạng ATM vùng. Các bộ DSLAM dùng kỹ thuật ATM đôi lúc lại rẻ tiền hơn các bộ DSLAM sử dụng kỹ thuật frame relay tương đương nhưng sự khác biệt có thể nhiều hơn khi các ưu điểm của các bộ
DSLAM đem lại khi hỗ trợ lưu thoại.
3.6.4.2 Giải pháp thoại qua ATM
a) Mô phỏng mạch CES (Circuit Emulation Services)
Giải pháp thoại qua ATM dựa trên một kỹ thuật thuật truyền thống gọi là mô “phỏng mạch” (“circiut emulation”) với các cấu trúc khung xen byte như T1 hay E1 được chuyển đổi thành dòng cell ATM truyền ở một tốc độ không đổi. Mô phỏng
mạch được dựa trên cơ sở sử dụng nghi thức lớp thích ứng ATM loại 1 (ATM Adaptation Layer 1: AAL1) và được sử dụng rộng rãi hiện nay để hỗ trợ các đường truyền T1 và T3 qua mạng ATM. Mô phỏng mạch thật sự đáp ứng một trong các yêu cầu cơ bản của VoDSL là bố trí được nhiều kênh thoại chia nhau cùng một kênh ảo VCC ATM nhưng lại không đáp ứng được một số yêu cầu thiết yếu khác, chi tiết là:
- Hỗ trợ hỗn hợp thoại nén và thoại không nén, giải toả lưu lượng kênh đồng thời trên cùng một VCC. Điều này cần thiết để hỗ trợ việc chuyển vận hiệu quả thoại dạng nén qua kết nối DSL dải tần cố định trong khi cùng lúc hỗ trợ lưu lượng dữ liệu dải tần thoại từ các máy fax và modem tốc độ đầy đủ.
- Hỗ trợ loại bỏ khoảng yên lặng là một kỹ thuật tiết kiệm dải thông lên đến 50% trong mạng thông tin gói.
- Một yêu cầu khác nữa của VoDSL gọi là hỗ trợ định vị dải thông động giữa thoại và số liệu có thể thực hiện được với kỹ thuật mô phỏng mạch nhưng
công nghệ cần thiết lại rất phức tạp.
b) Mô phỏng vòng LES (Loop Emulation Services)
Hình 3.11: Dịch vụ mô phỏng vòng LES
Một giải pháp tốt hơn cho VoDSL có thể có được từ lớp thích ứng ATM loại 2 (ATM Adaptation Layer 2: AAL2), một kỹ thuật mới được thiết kế để hỗ trợ ghép các dòng gói thời gian thực qua VCC của ATM. AAL2 định nghĩa một header riêng cho các gói thoại (hay các loại dịch vụ thời gian thực khác như video) chứa một bộ chỉ thị độ dài, một bộ nhận dạng kênh và một cơ chế nhận dạng loại mã hoá thoại trong gói. Các tiện ích được AAL2 cung cấp đem lại sự thực hiện xuất sắc cho giải pháp VoDSL. Chi tiết về AAL2 được nêu rõ trong ITU-T Rec. I.363.2 xuất bản vào tháng chín năm 1997. Đặc tính kỹ thuật trong khuyến nghị này bao gồm dạng gói
giải pháp VoDSL là các khuyến nghị I.366.1 và I.366.2 của ITU-T. Khuyến nghị I.366.2 nêu chi tiết định dạng gói cần thiết để truyền dẫn thoại và tín hiệu điều khiển cuộc gọi sử dụng AAL2 trong khi đó khuyến nghị I.366.1 mô tả phương pháp truyền tải các gói dữ liệu (chứa chẳng hạn, các nghi thức quản lý mạng) qua cùng một VCC AAL2 với các gói thoại. Vào tháng tư năm 1999, ATM Forum nhận thấy sự quan trọng của VoDSL khi là một ứng dụng của công nghệ thoại qua ATM và đã phê chuẩn một công trình mang tên “Loop Emulation Service Using AAL2” (“Dịch vụ mô phỏng vòng sử dụng AAL2”) để xác định cách áp dụng các tiêu chuẩn của ITU-T vào việc hỗ trợ cung cấp thoại qua DSL.
3.6.4.3. Giải pháp thoại qua Frame Relay
Như đã thảo luận dưới đây, giải pháp VoDSL cho các khách hàng được các bộ DSLAM dựa trên cơ sở frame relay phục vụ rất phức tạp do hầu hết các bộ DSLAM như vậy đều kết nối với mạng ATM qua các chức năng giao thức frame-to-cell. Ở phía khách hàng, thoại phải được chèn vào trong các frame frame relay để truyền dẫn trên kến nối DSL. Một phương pháp thực hiện điều này là tiêu chuẩn dành cho thoại qua frame relay FRF.12 của Frame Relay Forum. Giao thức frame-to-cell được xác định bởi tiêu chuẩn FRF.8 của Frame Relay Forum mô tả cách payload của một frame được sắp xếp vào một payload của AAL5 ATM. AAL5 là lớp thích ứng ATM thông thường cho dữ liệu ở chế độ gói.
Hình 3.12: Kiến trúc nghi thức của thoại qua AAL2 với DSLAM dựa trên frame relay
Nếu ta sử dụng các quá trình đã được thiết lập thì lưu lượng thoại trong mạng
