2.1.1. Khái niệm về ADSL
Dịch vụ ADSL cung cấp một số kênh truyền tải khác nhau với sự kết hợp một số dịch vụ khác:
- dịch vụ ADSL trên cùng một đôi dây với dịch vụ dải tần thoại (bao gồm POTS và các dịch vụ truyền số liệu dải tần thoại). Tín hiệu ADSL chiếm dải tần số cao hơn dải tần thoại và được tách ra bởi các bộ lọc.
- dịch vụ ADSL trên cùng một đôi dây với dịch vụ ISDN. Tín hiệu ADSL chiếm dải tần số cao hơn dải tần thoại và được tách ra bởi các bộ lọc.
- dịch vụ ADSL trên cùng một đôi dây với dịch vụ dải tần thoại (bao gồm POTS và các dịch vụ truyền số liệu dải tần thoại) và với dịch vụ ISDN với đôi dây bên cạnh.
Theo chiều từ mạng tới phía khách hàng (chiều downstream) các kênh truyền tải có thể bao gồm các kênh truyền tải song công tốc độ thấp và các kênh truyền tải đơn công tốc độ cao. Trong chiều ngược lại upstream ADSL chỉ cung cấp các kênh truyền tải tốc độ thấp. Hệ thống truyền dẫn được thiết kế để hoạt động trên cáp kim loại xoắn đôi nhiều cỡ dây hỗn hợp. Kỹ thuật truyền tải ADSL được xây dựng dựa trên điều kiện không có cuộn tải và có một vài trường hợp hạn chế của các nhánh rẽ được chấp nhận.
2.1.2. Mạng ADSL
Công nghệ ADSL không chỉ đơn thuần là một cách download nhanh các trang web Internet về máy tính cá nhân ở gia đình mà ADSL là một phần trong một kiến trúc nối mạng tổng thể hỗ trợ mạnh mẽ cho các người sử dụng dân dụng và doanh nghiệp nhỏ tất cả các dạng dịch vụ thông tin tốc độ cao.
Hình 2.1: Mạng ADSL
Ở đây dịch vụ thông tin tốc độ cao có nghĩa là thông tin có tốc độ dữ liệu từ 1 hay 2 Mbps trở lên. Hình 2.1 minh hoạ mạng thông tin tốc độ cao dựa trên công nghệ ADSL. Hình vẽ 2.2 và 2.3 là cấu hình thực tế của ADSL tương ứng với trường hợp không có hay có hệ thống DLC. Với dạng đơn giản nhất của kiến trúc này khách hàng cần phải có một bộ modem ADSL. Modem ADSL có một số jack cắm RJ11 dùng cho các máy điện thoại hiện thời ở SOHO. Các port khác có thể là các port dành cho 10BASE-T Ethernet để kết nối với máy tính cá nhân hay các hộp giao tiếp TV dùng cho rất nhiều dịch vụ khác nhau như truy xuất Internet tốc độ cao hay video on demand (xem phim theo yêu cầu).
Hình 2.3: Kiến trúc G.Lite ADSL
Một bộ tách dịch vụ thực hiện tách dịch vụ POTS ra khỏi các dịch vụ số. Hình vẽ 2.4 là so sánh cấu hình của CPE trong trường hợp ADSL G.DMT và ADSL G.Lite. Trong trường hợp ADSL G.Lite thay vì phải lắp đặt bộ POTS splitter ở CPE ta chỉ cần lắp đặt các bộ lọc microfilter dễ lắp đặt và có giá thành rẻ hơn nhưng đạt tốc độ số liệu trên ADSL kém hơn. Ở phía tổng đài dịch vụ thoại tương tự được chuyển sang cho bộ chuyển mạch ở tổng đài bởi một bộ tách dịch vụ khác. Vòng thuê bao ADSL được kết thúc ở Access node. Access node là một dạng của DSLAM thực hiện ghép các đường dây ADSL lại với nhau. Mặt bên kia của Access node được kết nối với các router TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) hay các bộ chuyển mạch ATM. Các bộ chuyển mạch và các bộ định tuyến nàyb cho phép người sử dụng truy xuất dịch vụ họ chọn lựa. Cần lưu ý rằng các dịch vụ này có thể cũng được đặt tại tổng đài nội hạt và được điều hành bởi CLEC hay ILEC. Trong nhiều trường hợp các server có thể được đặt ở gần tổng đài
nội hạt. Trong trường hợp điển hình là các server cung cấp dịch vụ truy xuất Internet, các server work-at-home (corporate Intranet), server video-on-demand hay ngay cả server cung cấp dịch vụ quảng cáo, cung cấp thông tin. Lưu ý rằng việc truy xuất những dịch vụ này có thể là TCP/IP hay ATM và đều được ADSL hỗ trợ.
Hình 2.4: So sánh CPE của G.DMT và G.Lite
2.1.3. Các thành phần thiết yếu của ADSL
ADSL là một kiến trúc mạng hoàn chỉnh. Như đã nói ở trên, ADSL không chỉ là một cách để truy xuất nhanh các trang web Internet mà ADSL còn là một phương tiện hỗ trợ mạnh mẽ các dịch vụ số liệu tốc độ cao cho người sử dụng ở gia đình cũng như doanh nghiệp nhỏ. Những dịch vụ này được cung cấp dưới một môi trường cạnh tranh và rất phong phú từ lĩnh vực giáo dục cho tới lĩnh vực tài chính. Hình 3.5 mô tả chi tiết hơn một bộ ADSL Terminal Unit-Remote (ADSL ATU-R). Thiết bị có thể là một hộp giao tiếp TV hay một máy tính cá nhân mà không cần thêm một thiết bị nào nữa. Việc đi dây từ ATU-R đến đến thiết bị đầu cuối có thể chỉ đơn giản như đi dây 10BASE-T LAN, cũng có thể phức tạp như mạng ATM riêng hay mới mẻ như Consumer Electronics Bus sử dụng dây điện lực sẵn có để gởi thông tin. Dù sao thì khi sử dụng cho truyền dữ liệu tốc độ cao thì việc đi dây cho dịch vụ thoại vẫn không thay đổi vì đã có các bộ splitter dùng để tách riêng các tín hiệu tương tự.
mạch thoại PSTN qua một bộ tách dịch vụ đặt tại tổng đài còn các tín hiệu ADSL được bộ DSLAM ghép lại. Dĩ nhiên là khác với ISDN ta không phải thực hiện bất cứ một thay đổi nào trên phần mềm chuyển mạch của tổng đài nội hạt khi triển khai dịch vụ ADSL. Hơn nữa ADSL lại làm giảm lưu thoại vốn làm tắc nghẽn các thiết bị chuyển mạch, truyền dẫn thoại do các dịch vụ dữ liệu gây ra. Những dịch vụ được công nghệ ADSL đem lại có thể đặt tại tổng đài nội hạt hoặc một nơi khác. Các dịch vụ này có thể do chính tổng đài nội hạt thực hiện hay do các nhà cung cấp dịch vụ tư nhân có giấy phép. Các dịch vụ như vậy bao gồm truy xuất Internet, cung cấp các tài liệu đào tạo, giáo dục, video (on-demand hay broadcast), corporate
(telecommuting), thương mại (bán sách, xe hơi, ...) và ngay cả thông tin của chính phủ (như thông tin thuế chẳng hạn). Lưu ý rằng các đường liên kết ADSL vẫn phải sử dụng các bộ DACS (Digital Access and Cross connect) để gom lưu lượng đưa đến các nhà cung cấp dịch vụ. Dĩ nhiên các nhà cung cấp dịch vụ này cũng là các nhà cung cấp các đường liên kết ADSL (ADSL link) nên tất cả các dịch vụ có thể đặt trực tiếp tại tổng đài nội hạt nhưng trên thực tế có hai cách để thực hiện việc cung cấp các dịch vụ này. Theo cách thứ nhất thì các đường liên kết ADSL được tập trung lại tại DSLAM và chuyển sang cho thiết bị DACS. DACS đưa đến hệ thống truyền dẫn tốc độ cao như đường truyền T3 không phân kênh chẳng hạn có tốc độ 45 Mbps dẫn đến nhà cung cấp dịch vụ Internet. Tất cả các liên kết đều được kết thúc tại bộ định tuyến Internet và các gói dữ liệu được chuyển vận hai chiều nhanh chóng với Internet. Các mạng Intranet cộng tác cũng có cấu hình tương tự. Đây là phương pháp đơn giản nhất. Tuy nhiên, tốc độ tổng cộng của các liên kết ADSL theo phương pháp này không được quá 45 Mbps theo mỗi chiều.
Phương pháp thứ hai là điểm truy xuất (access node) được liên kết trực tiếp tới một bộ định tuyến IP hay bộ chuyển mạch ATM đặt gần điểm truy xuất. Ở phương pháp này, vẫn sử dụng việc tập trung lưu lượng vào một đường truyền vật lý từ điểm truy xuất tới bộ định tuyến IP hay bộ chuyển mạch ATM. Điểm truy xuất là một tiêu điểm gây nhiều chú ý trong công việc tiêu chuẩn hoá ADSL. Hiện nay, hầu hết các điểm truy xuất ADSL đều chỉ thực hiện việc ghép lưu lượng đơn giản. Điều
này có nghĩa là tất cả các bit dữ liệu và gói dữ liệu vào ra điểm truy xuất đều được truyền tải bằng các mạch đơn giản.
Chẳng hạn, trong trường hợp tương đối điển hình nếu có 10 khách hàng ADSL nhận dữ liệu theo chiều downstream với tốc độ 2 Mbps và gởi dữ liệu theo chiều upstream với tốc độ 64 Kbps thì liên kết giữa điểm truy xuất và mạng dịch vụ (như Internet chẳng hạn) phải có dung lượng tối thiểu là 10 ´ 2Mbps = 20Mbps cho mỗi chiều để tránh hiện tượng tắc nghẽn hay bị bỏ bớt gói số liệu. Mặc dù tốc độ dữ liệu theo chiều xuống là 64 Kbps ´ 10 = 640 Kbps nhỏ hơn 20 Mbps rất nhiều nhưng do bản chất truyền dẫn đối xứng của các đường truyền ghép kênh số nên tốc độ hai chiều phải như nhau. Việc cải tiến các hệ thống ADSL căn bản có thể được là thực hiện ghép kênh thống kê (statistical multiplexing) ở điểm truy xuất ADSL hay cung cấp cho bộ DSLAM ADSL một vài khả năng chuyển mạch gói trực tiếp. Nếu thực hiện ghép kênh thống kê thì dựa trên bản chất xuất hiện từng cụm của số liệu kiểu gói để bố trí các đường liên kết tốc độ thấp hơn vì không phải lúc nào tất cả các khách hàng đều đang gởi gói số liệu. Trường hợp nếu điểm truy xuất ADSL có sẵn bộ định tuyến hay khả năng chuyển mạch ATM thì dung lượng ghép cũng nhỏ hơn. Dù thực hiện cách nào thì dung lượng ghép cũng giảm hơn 20 Mbps.
2.1.4. Tiêu chuẩn hoá ADSL
Cũng như mọi công nghệ khác, ADSL cần phải được tiêu chuẩn hoá. Người sử dụng cần các sản phẩm dựa trên công nghệ được tiêu chuẩn hoá vì chúng thực hiện ổn định, độc lập với từng nhà sản xuất và có thể làm việc được với các thiết bị khác cùng loại. Ở Hoa Kỳ, tiêu chuẩn cho ADSL lớp vật lý lần đầu tiên được Viện Tiêu chuẩn hoá Quốc gia Hoa Kỳ (ANSI: American National Standards Institute) mô tả trong tiêu chuẩn T1.413-1995. Nói cách khác, tài liệu này mô tả chính xác cách thiết bị ADSL liên lạc với nhau qua vòng thuê bao tương tự. Tiêu chuẩn thực sự không có và cũng không có ý định mô tả toàn bộ kiến trúc mạng và dịch vụ ADSL. Tiêu chuẩn không mô tả chức năng bên trong của điểm truy xuất ADSL. Tiêu chuẩn này chỉ xác định các vấn đề căn bản của ADSL như mã đường truyền (cách truyền đi các bit dữ liệu) và cấu trúc khung (cách tổ chức dòng bit dữ liệu) trên đường dây.
Các sản phẩm ADSL được sản xuất đã sử dụng các kỹ thuật mã đường dây là các kỹ thuật điều chế CAP, QAM và DMT. Có những kỹ thuật mã đường dây khác
thông dụng nhất. Dù cho sử dụng kỹ thuật mã đường dây nào thì khi dùng cùng một đôi dây cho truyền dẫn tín hiệu song công cũng phải sử dụng một trong hai phương pháp: song công phân tần (FDD: Frequency Division Duplexing) hay triệt tín hiệu dội (Echo cancellation).
Với phương pháp thực hiện song công phân tần dải tần truyền dẫn được chia thành dải tần upstream và dải tần downstream. Phương pháp triệt tiếng dội khử bỏ phần tín hiệu của máy phát tác động vào chiều thu của chính nó. Với ADSL thì phương pháp song công được thực hiện là sự kết hợp của cả song công phân tần và triệt tiếng dội vì với bản chất bất đối xứng của dải tần tín hiệu ADSL, dải tần của hai chiều upstream và downstream có thể chồng lấn nhau nhưng không thể khớp được nhau.
Tháng 6 năm 1999 ITU-T đã cho ra đời khuyến nghị G.992.1 cho ADSL G.DMT và khuyến nghị G.992.2 cho ADSL G.Lite. Việc tiêu chuẩn hoá cho ADSL của ITU-T cũng chỉ dừng lại ở thiết bị thu phát ADSL mà chưa có tiêu chuẩn cho kiến trúc mạng ADSL.
2.2. G.DMT ADSL
2.2.1. Mô hình chuẩn hệ thống ADSL
Mô hình chuẩn hệ thống ADSL ở hình 2.6 minh hoạ sơ đồ khối chức năng cần thiết cho dịch vụ ADSL.
Giao tiếp ADSL có thể thực hiện nhiều hơn việc hỗ trợ dòng bit hai chiều cho khách hàng dù đây chỉ là một tuỳ chọn. Cũng như hầu hết các phương tiện chuyển vận khác, ADSL là một phương tiện chuyển vận theo khung (framed transport). Dòng bit trong các khung ADSL có thể chia thành tối đa 7 kênh truyền tải cùng một lúc. Các kênh truyền tải được chia thành hai loại. Có thể có đến bốn kênh truyền tải độc lập, đơn công theo chiều downstream. Bốn kênh truyền tải đơn công này được ký hiệu là AS0, AS1, AS2, AS3. Cụm ký tự "AS" không mang ý nghĩa thực sự nào. Bên cạnh các kênh đơn công này ASx có đến tối đa ba kênh truyền tải song công dùng để truyền tải dữ liệu theo cả hai chiều downstream và upstream. Ba kênh truyền tải song công này được ký hiệu là LS0, LS1, LS2. Cũng như cụm ký tự "AS", cụm ký tự "LS" không mang ý nghĩa thực sự nào. Lưu ý rằng những kênh truyền tải này đều là các (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
kênh luận lý và các bit của tất cả các kênh được truyền đồng thời trên đường dây ADSL. Bất kỳ kênh truyền tải nào cũng đều có thể được lập trình để truyền tải các tốc độ bit là một bội số của 32 Kbps. Các dòng bit có tốc độ phức tạp hơn, không phải là một bội số của 32 Kbps cũng được hỗ trợ nhưng phải tải các bit phụ trội ở vùng overhead dùng chung của khung ADSL. Ví dụ khi truyền tải 70 Kbps thì phải tải 6 Kbps phụ trội tại vùng overhead dùng chung của khung ADSL.
Hình 2.6: Mô hình chuẩn hệ thống ADSL
2.2.2. Mô hình chuẩn thiết bị ADSL
Hình 2.7 đến hình 2.10 không phải là yêu cầu cho một máy thu phát DMT mà là mô hình ngắn gọn và chính xác để mô tả dạng tín hiệu DMT. Trong các hình vẽ này, Zi là sóng mang phụ DMT thứ i (được xác định trong miền tần số), và xn là mẫu ngõ ra IDFT thứ n (được xác định trong miền thời gian). Bộ DAC và khối xử lý dạng sóng tương tự của các hình vẽ này xây dựng dạng sóng tương tự tương ứng với các mẫu tín hiệu số rời rạc ở ngõ vào. Việc sử dụng mô hình chuẩn cho phép tất cả các dạng sóng tín hiệu đều được mô tả qua chuỗi ký hiệu DMT, {Z} cần thiết để tạo tín hiệu đó.
cell ATM. Giao tiếp U-C và U-R có thể dựa trên đồng bộ bit STM, nghĩa là không có các cell ATM trên giao tiếp U-C hay dựa trên các cell ATM.
Hình 3.7 là sơ đồ khối của một máy phát ADSL ở phía tổng đài ADSL (Transceiver Unit-Central office: ATU-C) gồm các khối chức năng và các giao tiếp chuẩn hoá cho chuyển vận dữ liệu STM chiều downstream.
Lưu ý: Đường liền nét mô tả khả năng cần phải có và đường đứt nét biểu diễn khả năng chọn lựa thêm.
Hình 2.7: Mô hình chuẩn của ATU-C dùng cho chuyển vận STM
Nếu được hỗ trợ thì STM chỉ là tuỳ chọn thêm. Tuy nhiên thiết bị ADSL cần phải đáp ứng các yêu cầu sau:
- Chế độ chuyển vận STM căn bản là truyền nối tiếp bit (bit serial).
- Bên ngoài các giao tiếp nối tiếp ASx/LSx các byte dữ liệu được truyền theo thứ tự MSB trước. Tuy nhiên, mọi quá trình xử lý trong khung ADSL (chẳng hạn như CRC, ngẫu nhiên hoá, ...) lại được thực hiện theo thứ tự LSB trước. Với thế giới bên ngoài thì MSB được ADSL xem như LSB. Vì vậy, bit nhận được đầu tiên (MSB của thế giới bên ngoài) sẽ là bit được xử lý đầu tiên trong ADSL (ADSL LSB).
- Thiết bị ADSL phải có khả năng hỗ trợ tối thiểu các kênh truyền tải AS0 và LS0. Khả năng hỗ trợ các kênh truyền tải khác được xem là một tùy chọn của thiết bị ADSL.
- Có hai đường tín hiệu giữa bộ điều khiển Mux/Sync và bộ xử lý Tone ordering. Đường tín hiệu "nhanh" ("fast" path) cung cấp thời gian trễ nhỏ. Đường tín
hiệu ghép xen kẽ (interleave path) cung cấp tỷ lệ sai rất thấp và độ trễ lớn hơn. Một hệ thống ADSL hỗ trợ STM phải có thể hoạt động với cả chế độ hai độ trễ theo chiều downstream, tức là dữ liệu của người sử dụng được đặt trong cả hai đường tín hiệu (đường tín hiệu nhanh và đường tín hiệu xen kẽ), và chế độ một độ trễ cho cả hai chiều upstream và downstream, tức là dữ liệu của người sử dụng được đặt ở một