Do mụi trường truyền dẫn thụng tin của đụi dõy đồng chịu ảnh hưởng của nhiều nguồn nhiễu như xột ở trờn làm số liệu thu cú thể bị lỗi nờn cần đưa thờm cỏc bit phỏt hiện và sửa lỗi. Nhược điểm của việc đưa thờm cỏc bit là giảm dung lượng thực và gõy trễ trong quỏ trỡnh truyền số liệu. Càng nhiều bit phỏt đi để phỏt hiện và sửa lỗi thỡ càng ớt cỏc bit mang thụng tin. Thời gian trễ thụng thường từ vài ms tới nhiều giõy.
Cú hai phương phỏp cơ bản để phỏt hiện và sửa lỗi được sử dụng trong truyền dẫn DSL là mó khối và mó xoắn. Trong mó khối, luồng thụng tin được chia thành cỏc khối cú độ dài bằng nhau được gọi là cỏc khối bản tin. Cỏc bit dư được bổ xung vào cỏc khối theo một thuật toỏn nhất định phụ thuộc vào loại mó được sử dụng. Mó khối cú thể phỏt hiện và sửa một hay nhiều bit thụng tin. Mó xoắn được tạo ra bằng cỏch cho một chuỗi bit thụng tin đi qua cỏc tầng nhớ thường là cỏc thanh ghi dịch tuyến tớnh hạn chế trạng thỏi. Điểm khỏc biệt cơ bản với mó khối là bộ lập mó phải cú bộ nhớ để lưu giữ thời điểm trước. Vớ dụ bộ mó hoỏ xoắn tốc độ 1/ 2 tạo ra 2 bit cho mỗi bit đầu vào. Quan hệ giữa đầu ra và đầu vào bộ mó hoỏ càng lớn, cỏc bit dư càng lớn thỡ chống lỗi càng tốt. Vớ dụ, bộ mó hoỏ xoắn tốc độ 1/ 4 cú khả năng chống lỗi tốt hơn bộ mó xoắn tốc độ 1/ 2. Tuy nhiờn, bộ mó xoắn 1/ 4 tạo ra 4 bit cho mỗi bit đầu vào của số liệu người sử dụng nờn nếu dung lượng kờnh truyền là 40 kbit/s thỡ người sử dụng chỉ gửi số liệu với tốc độ 10 kbit/s. Do đú phỏt hiện và sửa lỗi làm giảm dung lượng hệ thống.[5]
Kết quả của những cụng cuộc nghiờn cứu đưa vào sử dụng toàn bộ băng thụng của đường dõy đồng gồm cả dải tần số phớa trờn dải tần số thoại cựng những tiến bộ kỹ thuật của giải phỏp xDSL đó tận dụng được cỏc mạch vũng
cỏp đồng cú mặt ở khắp nơi trờn thế giới. Với tốc độ truyền dữ liệu hàng chục Mbit/s, những modem xDSL sẽ thay thế toàn bộ cỏc modem tương tự cũ để cung cấp cỏc dịch vụ truyền dữ liệu chất lượng cao trong tương lai.
2.2. Cụng nghệ ADSL
2.2.1. Sự ra đời và chuẩn hoỏ của ADSL
ADSL hiện đang là cụng nghệ được chỳ ý nhất trong họ cụng nghệ xDSL. Hai đặc điểm riờng để phõn biệt ADSL với cỏc cụng nghệ DSL khỏc là truyền hai chiều tốc độ khụng đối xứng và cho phộp truyền đồng thời cả tớn hiệu thoại và số liệu trờn một đụi dõy đồng. Phần này sẽ đề cập tới lý do ra đời và sự chuẩn hoỏ của cụng nghệ này.[1]
ADSL truyền tải cả thụng tin số và tương tự trờn một đụi dõy đồng. Kờnh truyền dẫn ADSL cú thể được chia thành nhiều kờnh số liệu tốc độ cao và cựng lỳc phục vụ cho cả dịch vụ thoaị. Kờnh ISDN và POTS được tỏch từ modem số nhờ cỏc bộ lọc. Điều này cho phộp truyền tớn hiệu POTS và ISDN ngay cả khi hệ thống truyền số liệu tốc độ cao làm việc. Cỏc kờnh hướng xuống cú thể đạt tốc độ 1,58 Mbit/s và kờnh hướng lờn từ 16 kbit/s640 kbit/s. Mỗi kờnh số liệu cú thể phõn chia nhỏ hơn thành nhiều kờnh tốc độ thấp hơn nếu cần (vớ dụ một kờnh cho truyền hỡnh số và một kờnh để truy nhập Internet). Tốc độ truyền số liệu tối đa của cỏc modem ADSL thay đổi tuỳ khoảng cỏch từ thuờ bao tới tổng đài, cỏc mức nhiễu, cầu nối rẽ và chất lượng đường dõy. [4]
ADSL ngày càng được chuẩn hoỏ một cỏch đầy đủ, ban đầu là ở tầng vật lý, tiếp đú là cỏc giao thức tầng cao. ANSI đó đưa ra chuẩn hoỏ cho mó đường của ADSL là DMT, và sử dụng cỏc phương phỏp truyền dẫn song cụng như FDM hoặc EC và chuẩn của ANSI cho ADSL được phỏt hành vào năm 1995 với tờn gọi là T.413i2. ITU dựa trờn nhiều tham khảo của cỏc tổ chức chuẩn hoỏ đó đưa ra một loạt cỏc chuẩn cho ADSL gồm:
- G.992.1 (G.dmt)- phiờn bản quốc tế hoỏ của T1.413i2 với cỏc phần phụ lục cho ADSL tốc độ đầy đủ
- G.992.2 (G.lite)-chuẩn hoỏ ADSL lite để hỗ trợ cho thị trường Internet rộng lớn và cỏc ứng dụng của khỏch hàng
- G.994.1 (G.hs)-cỏc thủ tục bắt tay
- G.996.1 (G.test)- cỏc thủ tục kiển tra cho cỏc modem xDSL
- G.997.1 (G.ploam)- cỏc hoạt động, quản trị, bảo dưỡng tầng vật lý cho modem xDSL
Gần đõy nhất, ADSL đó được xem như một phương tiện lý tưởng cho cỏc ứng dụng viễn thụng và truy cập Internet. [4]
2.2.2. Cấu trỳc hệ thống ADSL
Mạch vũng thuờ bao là một đụi dõy đồng xoắn đụi nối cụm thuờ bao và tổng đài trung tõm. Đối với ADSL full-rate (cung cấp tốc độ 6ữ8 Mbit/s luồng xuống), bộ Splitter được lắp đặt tại cả hai đầu cuối mạch vũng. Phớa khỏch hàng modem ADSL mà dõy ADSL kết nối tới gọi là khối kết cuối ADSL đầu xa (ATU-R). ở phớa tổng đài, cỏc bộ Splitter được lắp đặt nơi cỏc mạch vũng thuờ bao kết cuối trờn giỏ phối dõy chớnh MDF, đầu ra cú hai đụi dõy. Đụi thứ
nhất kết nối tới mạng chuyển mạch thoại để cung cấp dịch vụ thoại truyền thống. Đụi dõy thứ hai kết nối tới khối kết cuối ADSL trung tõm (ATU-C).
Để truyền dẫn hiệu quả, cỏc khối ATU-C được kết hợp với chức năng ghộp kờnh tạo nờn bộ ghộp kờnh truy nhập DSL (DSLAM) trong tổng đài trung tõm và được kết nối tới mạng cỏc nhà cung cấp dịch vụ. Cấu hỡnh DSLAM gồm cỏc ngăn giỏ, cấu trỳc panel và mụi trường hoạt động tối đa cho 500 đường ADSL. DSLAM được thiết kế để được đấu nối tới một chuyển mạch ATM hoặc một kết nối chộo ATM qua giao diện STM-1 155Mbit/s. Khởi đầu DSLAM chỉ yờu cầu cung cấp mạch ảo cố định PVC. Kờnh chuyển mạch ảo SVC sẽ được yờu cầu để cung cấp cho chuyển tải IP và cỏc dịch vụ khỏc. Sự chuyển đổi từ PVC sang SVC cú thể nhờ nõng cấp phần mềm. Số liệu qua ADSL được đúng gúi trong cỏc tế bào ATM. DSLAM cần cú khả năng xử lý cỏc tế bào ATM để thực hiện ghộp kờnh lưu lượng thống kờ. Tổng tốc độ cỏc đường ADSL qua tất cả cỏc khối ATU-C cú thể lớn hơn tốc độ đường STM-1. Để đảm bảo chất lượng dịch vụ cho cỏc kết nối ATM cần cú cỏc bộ đệm và hàng đợi. Đối với lưu lượng số liệu trờn cơ sở TCP/IP thỡ giao diện số dành riờng là khụng hiệu quả và khụng cần thiết. Vỡ vậy tất cả cỏc kờnh ADSL cú thể được ghộp kờnh thống kờ bước đầu qua một mạng LAN ở tổng đài trung tõm trước khi được kết nối tới mạng chớnh truyền số liệu. Mỗi bộ thu phỏt ADSL yờu cầu một giao diện mạng LAN. Lưu lượng bờn ngoài tới mạng LAN được kết nối tới một mạng mỏy tớnh riờng hoặc cụng cộng thụng qua một bộ định tuyến. Lưu lượng số liệu tập trung cú thể kết nối hoặc khụng kết nối tới một mạng mỏy tớnh thụng qua một chuyển mạch số. Vỡ tất cả cỏc khối ATU-C đều gần nhau và mạng LAN chỉ cú vai trũ như một bộ tập trung lưu lượng nờn chức năng của LAN và bộ định tuyến cú thể được kết hợp lại tạo thành một bộ tập trung ATU-C. Bộ tập trung này cú thể bao gồm cả DSLAM nếu giao thức ATM được thực hiện trờn bộ tập trung và trờn đường ADSL. [4]
2.2.3. Mụ hỡnh tham chiếu của hệ thống ADSL
Mụ hỡnh hệ thống do ADSL Forum đưa ra:
U-C U-R Mạch vòng Splitter R Splitter C HPF HPF LPF LPF Thiết bị thoại hoặc modem tương tự U-R2 POST ATU-R ATU-C U-C2 PSTN Mạng băng hẹp Mạng băng rộng V-C T-SM T Mạng phân bổ dữ liệu phía nhà thuê bao SM SM
Hình3.5 Mô hình mạng ADSL full-rate
Trong đú:
- Mạng băng rộng là hệ thống chuyển mạch với tốc độ trờn 1,5/2,0 Mbps (tốc độ của luồng T1/E1).
- Mạng băng hẹp là hệ thống chuyển mạch với tốc độ dưới 1,5/2,0 Mbps (tốc độ của luồng T1/E1).
- Mạng phõn bổ dữ liệu phớa nhà thuờ bao là hệ thống kết nối ATU-R tới cỏc modul dịch vụ. Cấu hỡnh kết nối cú thể là điểm nối điểm hoặc điểm nối đa điểm, cú thể là một đường dõy nối hoặc một mạng tớch cực.
- POTS là cỏc dịch vụ thoại đơn thuần.
- PSTN là mạng chuyển mạch thoại cụng cộng.
- Module Dịch vụ (SM) thực hiện cỏc chức năng thớch ứng của thiết bị đầu cuối như cỏc set - top box, cỏc giao diện mỏy tớnh hay LAN router.
- Splitter bao gồm cỏc bộ lọc thực thi chức năng tỏch cỏc tớn hiệu tần số cao (ADSL) được lắp đặt ở cả phớa nhà cung cấp cũng như phớa nhà thuờ bao. Bộ splitter cú thể được tớch hợp vào bộ ATU, tỏch rời về mặt vật lý khỏi ATU hay cú bộ lọc thụng cao tỏch rời khỏi bộ lọc thụng thấp, trong đú chức năng
bộ lọc thụng thấp tỏch rời về mặt vật lý khỏi ATU. Trong một số trường hợp, POTS splitter và cỏc chức năng thoại thụng thường cú thể được sử dụng. - T-SM là giao diện giữa ATU-R và mạng phõn bổ dữ liệu phớa nhà thuờ bao, nú cú thể hoàn toàn giống giao diện T khi mạng chỉ là đường dõy điểm nối điểm. Một ATU-R cú thể cú nhiều loại giao diện T-SM khỏc nhau (vớ dụ như một giao diện T1/E1 và một giao diện Ethernet).
- T là giao diện giữa mạng phõn bổ dữ liệu phớa nhà thuờ bao và cỏc Module Dịch vụ. Nú cú thể giống như T-SM khi mạng chỉ là đường dõy điểm nối điểm. Chỳ ý rằng giao diện T cú thể khụng tồn tại một cỏch vật lý khi ATU-R được tớch hợp vào trong một Module dịch vụ.
- U-C là giao diện giữa POTS splitter và ATU-C. Chỳ ý rằng tiờu chuẩn ANSI T1.413 hiện khụng định nghĩa một giao diện như vậy và việc phõn chia POTS splitter khỏi ATU-C làm nảy sinh một số khú khăn về mặt chuẩn hoỏ giao diện này.
- U-R là giao diện giữa mạch vũng thuờ bao và ATU-R (analog).
- U-R2 là giao diện giữa POTS splitter và ATU-R. Chỳ ý rằng tiờu chuẩn ANSI T 1.413 hiện khụng định nghĩa một giao diện như vậy và việc phõn chia POTS splitter khỏi ATU-R làm nảy sinh một số khú khăn về mặt tiờu chuẩn hoỏ giao diện này.
- U-C2 là giao diện giữa POST Splitter và ATU-C.
Cỏc kờnh mang của ADSL:
Một hệ thống ADSL cú thể vận chuyển 7 kờnh mang đồng thời. Tốc độ của cỏc kờnh mang cú thể là 1,536 Mbit/s hoặc 2,048 Mbit/s là bội số của 32 Kbit/s – bước thay đổi tốc độ truyền của DMT.
Cú 4 kờnh mang một chiều độc lập hướng xuống được mang nhón từ AS 0- AS3:
AS 1 mang tốc độ từ 32 Kbit/s ữ 4,608 Mbit/s. AS 2 mang tốc độ từ 32 Kbit/s ữ 3,072 Mbit/s. AS 3 mang tốc độ từ 32 Kbit/s ữ 1,536 Mbit/s.
Cú 3 kờnh mang hai chiều mang nhón LS 0 – LS 2. Kờnh mang LS 0 mang tốc độ số liệu 16 kbit/s và 32 ữ 640 Kbit/s. LS 1và LS2 cũng mang tốc độ 32
ữ640 Kbit/s đều là bội số của 32Kbit/s. LS 0 là bắt buộc, LS 1 và LS 2 là tuỳ chọn. Tốc độ dữ liệu 16 Kbit/s dành cho một kờnh điều khiển bắt buộc gọi là kờnh C. Mặc dự 3 kờnh này truyền hai hướng nhưng chỳng thường được sử dụng cho luồng số liệu hướng lờn.
Cỏc cấp chuyển vận của ADSL:
Để tăng cường tớnh tương thớch của cỏc thiết bị do cỏc nhà cung cấp khỏc nhau, Diễn đàn ADSL đưa ra 4 cấp chuyển vận như bảng sau:
Bảng 2.2. Cỏc phương ỏn lựa chọn kờnh mang cho cỏc cấp chuyển vận. [1]
Cấp chuyển vận 1 2 3 4 Cỏc kờnh mang một chiều Tốc độ tối đa Mbit/s 6,144 4,608 3,072 1,536 Cỏc phương ỏn lựa chọn kờnh mang (Mbit/s) 1,536 1,536 1,536 1,536 3,072 3,072 3,072 4,608 4,608 6,114 Số lượng kờnh tối đa 4AS0 ữAS3 3AS0 ữ AS2 2AS0và AS1 1AS0 Cỏc kờnh mang hai chiều
Tốcđộ tối đa Kbit/s 640 608 608 176 Cỏc phương ỏn lựa chọn kờnh mang 576 384 384 384 160 160 160 160
(Kbit/s) C(64) C(64) C(64) C(64)
2.2.4. Cỏc giải phỏp kỹ thuật trong ADSL
Kỹ thuật điều chế :
Như đó giới thiệu ở trờn, DMT và CAP đều là hai loại mó đường truyền hoạt động cú hiệu quả trong dải tần số cao phớa trờn băng tần thoại. Tuy nhiờn chỳng cú những nguyờn lý làm việc khỏc nhau nờn một bộ thu phỏt ỏp dụng kỹ thuật DMT khụng thể cựng hoạt động với một bộ thu phỏt ứng dụng kỹ thuật CAP. Những năm qua đó cú nhiều cuộc tranh luận để lựa chọn loại mó đường dõy tiờu chuẩn cho ADSL nhằm nhanh chúng đưa cụng nghệ ADSL ra thị trường, tăng tốc độ dịch vụ băng rộng với giỏ rẻ và giải quyết vấn đề tắc nghẽn lưu lượng mà mạng thoại đang phải gỏnh chịu. Cuối cựng DMT đó được chấp nhận là một tiờu chuẩn quốc tế mà cả ANSI và ETSI đều cú văn bản xỏc nhận từ năm 1995 và được ITU phờ chuẩn năm 1997. Nhiều nhà mỏy sản xuất cỏc vi mạch tớch hợp đang phỏt triển cỏc thiết bị ADSL cú khả năng tương tỏc dựa trờn tiờu chuẩn này. Sở dĩ DMT được lựa chọn là do một loạt ưu điểm sau đõy:
Khả năng tương thớch: đõy là một yờu cầu của cả khỏch hàng và cỏc nhà sản xuất cho bất kỳ một cụng nghệ viễn thụng mới. Khỏch hàng thỡ mong muốn thiết bị mới mua về cú thể làm việc cựng với những thiết bị cũ. Nhà sản xuất cần chiều theo ý khỏch hàng muốn mua modem của họ để sử dụng với thiết bị đầu cuối của hóng khỏc. Đõy cũng là nguyờn tắc lựa chọn thiết bị tiờu chuẩn. CAP khụng đỏp ứng được yờu cầu này do nú là cụng nghệ được cung cấp từ một nguồn duy nhất là hóng Globenspan Semiconductor (trước đõy thuộc AT&T/Paradyne). Những nhà cung cấp DMT đó chứng minh được khả năng làm việc tương thớch của cỏc modem do cỏc hóng khỏc nhau sản xuất dựa trờn cựng một cụng nghệ. Cú nhiều hóng đang phỏt triển kỹ thuật DMT : Alcatel, Amati, Analog Devices/Aware, Orckit, Motorola, Texas Instruments và Pairgain cú những chương trỡnh riờng đều dựa theo tiờu chuẩn T1.413 cú
khả năng làm việc tương thớch với nhau tạo thành thị trường cung cấp sản phẩm rộng lớn. [11]
Khả năng chống nhiễu tốt nờn thụng lượng cao hơn: Về nguyờn tắc thỡ DMT và CAP đạt được thụng lượng như nhau trờn cựng một kờnh nhưng thực tế thỡ cú sự khỏc nhau giữa kiến trỳc mỏy thu và phỏt cũng như cỏc giới hạn thực thi đó ảnh hưởng tới hiệu năng của mỗi hệ thống. Kỹ thuật truyền dẫn tốt nhất thật sự cú thể thớch ứng tớn hiệu đầu vào với khả năng của kờnh truyền dẫn, cụ thể là phải phõn phối cụng suất phỏt tớn hiệu trong từng khoảng tần số đảm bảo sao cho phớa thu nhận được tốt nhất. Trờn đường dõy điện thoại, những thành phần tần số cao bị suy hao nhiều hơn tần số thấp và nếu mạch vũng cú cỏc nhỏnh rẽ (bridge tap) thỡ một phần băng tần khụng sử dụng được. DMT xử lý cỏc kờnh con độc lập với trạng thỏi đường dõy. DMT đo tỷ số SNR cho mỗi kờnh con và dựa vào đú để gỏn cho mỗi kờnh con một số bớt nhất định. Những tần số thấp thường mang số bit nhiều hơn tần số cao do bị suy hao ớt hơn. Kết quả là thụng lượng đường truyền tăng lờn ngay cả khi trạng thỏi đường dõy xấu.
Khả năng đỏp ứng tốc độ số liệu linh động theo trạng thỏi đường dõy. Mỗi