3.1.1 Giới thiệu chung
Trong vài thập niên vừa qua, khoa học kỹ thuật cĩ nhiều thay đổi, đặc biệt là sự phát triển ngồi dự đốn của cơng nghệ viễn thơng. Trước kia, chúng ta mất 2 đến 5 ngày chờ đợi một bức thư đến được đích và khi máy fax xuất hiện, khoảng thời gian đĩ
được rút ngắn lại trong vịng 24 h. Và bây giờ, với thư điện tử, quãng thời gian đĩ được rút ngắn lại xuống chỉ cịn vài phút hoặc ngắn hơn tùy theo yêu cầu. Và mỗi khi sử dụng Internet để tìm thơng tin, việc phải chờ đợi quá một phút để mở được một trang web là khĩ cĩ thể chấp nhận được. Tất cả điều đĩ đều chỉ ra rằng, chúng ra sẽ khơng thoả mãn chỉ đến khi viễn thơng đạt được tốc độ làm việc trong thời gian thực.
Từ khi điện thoại ra đời, chúng ta đã cĩ thể nĩi chuyện với nhau như khi nĩi chuyện trực tiếp. Và bây giờ, chính vì lẽ đĩ mà chúng ta mong muốn mọi dịch vụ viễn thơng được truyền trên cáp đồng cũng phải đạt được tốc độ như vậy.
Cơng nghệ hiện đại đã cố gắng giải quyết vấn đề đĩ và một vài giải pháp dựa trên cáp đồng để tăng tốc độ truyền đã được áp dụng, tuy nhiên điều cần thiết ở đây là sự đầu tư vào hạ tầng cở sở của mạng truyền thơng.
Cơng nghệ ADSL (đường truyền thuê bao số bất đối xứng), đã xuất hiện vào cuối những năm 90 của thế kỷ trước, hứa hẹn một khả năng cung cấp tốc độ như yêu cầu dựa trên hệ thống điện thoại cơng cộng sử dụng cáp đồng mà khơng cần thay đổi bất cứ thành phần nào trong hạ tầng cơ sở.
Sau những cuộc thử nghiệm trên khắp thế giới, cơng nghệ ADSL đã chứng tỏ khả năng truyền tải hiệu quả và nhanh chĩng các dịch vụ multimedia băng rộng trên cáp đồng. Với các ưu điểm vượt trội, ADSL đã nhanh chĩng trở thành một cơng nghệ tiên tiến hàng đầu trên thế giới và đang dần đựơc áp dụng vào thực tiễn. Với ADSL, hơn 750 triệu thuê bao điện thoại trên tồn thế giới sẽ cĩ cơ hội sử dụng các dịch vụ với tốc độ truy cập cao và đĩ mới chỉ là khúc dạo đầu của một kỷ nguyên mới trong cơng nghệ truyền thơng.
ADSL là một cách kết nối tốc độ cao tới Internet, với tốc độ cĩ thể nhanh hơn vài chục đến cả trăm lần modem quay số hiện nay chúng ta đang dùng.
ADSL là một thành viên của họ cơng nghệ kết nối modem tốc độ cao hay cịn gọi là DSL, viết tắt của Digital Subscriber Line. DSL tận dụng hệ thống cáp điện thoại bằng đồng cĩ sẵn để truyền tải dữ liệu ở tốc độ cao, tiết kiệm kinh phí lắp đặt cáp quang (fibre-optic) đắt tiền hơn. Tất cả các dạng DSL hoạt động dựa trên thực tế là truyền âm thanh qua đường cáp điện thoại đồng chỉ chiếm một phần băng thơng rất nhỏ. DSL tách băng thơng trên đường cáp điện thoại thành hai: một phần nhỏ dành cho truyền âm, phần lớn dành cho truyền tải dữ liệu ở tốc độ cao.
ADSL là từ viết tắt của cụm từ "Asymmetric Digital Subscriber Line" cĩ nghĩa là "đường dây thuê bao số bất đối xứng", đĩ là kỹ thuật truyền được sử dụng trên đường dây từ modem của thuê bao tới Nhà cung cấp dịch vụ. Hiểu một cách đơn giản nhất, ADSL là sự thay thế với tốc độ cao cho thiết bị Modem hoặc ISDN giúp truy nhập Internet được nhanh hơn:
- Asymmetric: Tốc độ truyền khơng giống nhau ở hai chiều. Tốc độ chiều xuống (từ mạng tới thuê bao) cĩ thể nhanh gấp hơn 10 lần so với tốc độ chiều lên (từ thuê bao tới mạng). Ðiều này phù hợp một cách tuyệt vời cho khai thác Internet khi mà chỉ cần nhấn chuột (tương ứng với lưu lượng nhỏ thơng tin mà thuê bao gửi đi) là cĩ thể nhận được một lưu lượng lớn dữ liệu tải về từ Internet.
- Digital: Các modem ADSL hoạt động ở mức bít (0 & 1) và dùng để chuyển thơng tin số hố giữa các thiết bị số như các máy tính PC. Chính ở khía cạnh này thì ADSL khơng cĩ gì khác với các Modem thơng thường.
- Subscriber Line: ADSL tự nĩ chỉ hoạt động trên đường dây thuê bao bình thường nối tới tổng đài nội hạt. Ðường dây thuê bao này vẫn cĩ thể được tiếp tục sử dụng cho các cuộc gọi thoại thơng qua thiết bị gọi là 'splitters' cĩ chức năng tách thoại và dữ liệu trên đường dây.
Đây là một cơng nghệ truyền dữ liệu mới cho phép gửi nhiều dữ liệu hơn trên các đường dây điện thoại bằng đồng đang tồn tại (POTS: plain old telephone service, dịch vụ điện thoại cũ đơn giản). Trong khi POTS bị hạn chế tốc độ truyền tải ở 52Kbps, ADSL hỗ trợ tốc độ truyền tải dữ liệu (data rate) từ 1,5 - 8Mbps khi nhận dữ liệu (gọi là tốc độ tải xuống, downstream) và từ 16 – 640 Kbps khi gửi dữ liệu đi (tốc độ tải lên, upstream). Vì thế, ADSL cịn được gọi là cơng nghệ Internet băng rộng (broadband).
Sở dĩ gọi là “bất đối xứng” (Asymmetric) vì trong cơng nghệ này, tốc độ tải lên Internet bao giờ cũng chậm hơn rất nhiều so với tải từ Internet xuống. Thật ra, tình trạng này cũng xảy ra với giao thức Dial-up, khi tốc độ download luơn cao hơn upload, chỉ cĩ điều là khơng quá chênh lệch như ADSL.
Tùy khả năng thiết bị và hệ thống của nhà cung cấp dịch vụ Internet ISP, khoảng cách giữa máy khách hàng với trạm trung chuyển (DSLAM) và chất lượng đường dây điện thoại mà tốc độ của ADSL cĩ khác nhau.
Bằng cách gửi các tín hiệu số trên đường dây điện thoại đang tồn tại, ADSL cung cấp việc truy cập Internet tốc độ cao mà khơng ảnh hưởng, khơng cản trở việc bạn sử dụng một cách bình thường đường dây điện thoại cho các dịch vụ điện thoại, fax,...
Để cĩ thể sử dụng dịch vụ ADSL, bạn phải cĩ một đường dây điện thoại được đăng ký chuyển sang cơng nghệ ADSL (nhưng vẫn duy trì liên lạc điện thoại bình thường), một modem ADSL và một thiết bị splitter (hay là bộ lọc Line Filter) để tách riêng tín hiệu thoại và tín hiệu dữ liệu.
3.1.2 Mạng ADSL
Cơng nghệ ADSL khơng 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 kiến trúc nối
mạng tổng thể hỗ trợ mạnh mẽ cho người sử dụng tất cả các dịch vụ thơng tin tốc độ cao.
Mạng thơng tin tốc độ cao dựa trên cơng nghệ ADSL:
Trong đĩ:
- Internet Access Server : Server truy nhập Internet.
- Work-at-home Server: Server truy nhập đến trạm chủ của mạng nội bộ. - Video on demand Server: Server truy nhập video theo yêu cầu.
- Info & Advertiser Server: Server truy nhập những thơng tin quảng bá.
- TCP/IP router: Bộ định tuyến các gĩi tin theo nghi thức IP (Internet Protocol). - Access Node: Điểm truy nhập.
Để sử dụng cần phải cĩ một modem ADSL. Nĩ được nối qua jack-11, hỗ trợ cả tín hiệu thoại tương tự. Các port khác nối qua 10BASE-T ethernet liên kết các PC để cung cấp các dịch vụ như truy cập Internet tốc độ cao hay video theo yêu cầu. Ở tổng đài tín hiệu tương tự được mang đến tổng đài trung tâm (CO) được chuyển mạch và được lọc thơng qua bộ lọc. Tại nút truy nhập sẽ cho ghép nhiều đường dây ADSL lại với nhau, thơng qua TCP/IP Router hay chuyển mạch ATM là chính.
3.1.3 Các thành phần của ADSL Internet Access Server Work-at- Home Server Video on Demand Server Info & Advertiser server M U X ADSL.1 ADSL.n Access Node TCP/IP Router Chuyển mạch ATM ADSL.1 New Services POTS 1 ADSL.n New Services POTS n Khách hành 1 Tổng đài nội hạt POTS 1 POTS n Khách hàng n Hình 3.1: Mạng ADSL
Hình 3.2: Sơ đồ kết nối các thành phần của ADSL.
Trong phần này chúng ta sẽ lần lượt mơ tả chức năng của từng thành phần của ADSL, bắt đầu từ Modem ADSL tới nhà cung cấp dịch vụ Internet. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.1.3.1 Modem ADSL/bộ định tuyến Router
Modem/các bộ định tuyến ADSL thực hiện chức năng ATU-R trong mơ hình tham chiếu.
* Khái niệm: Modem ADSL kết nối vào đường dây điện thoại (cịn gọi là local loop) và đường dây này nối tới thiết bị tổng đài nội hạt. Modem ADSL sử dụng kết hợp một loạt các kỹ thuật xử lý tín hiệu tiên tiến nhằm đạt được tốc độ băng thơng cần thiết trên đường dây điện thoại thơng thường với khoảng cách tới vài km giữa thuê bao và tổng đài nội hạt.
* Hoạt động: ADSL hoạt động bằng cách vận hành cùng lúc nhiều modem, trong đĩ mỗi modem sử dụng phần băng thơng riêng cĩ thể.
Hình 3.3: Tần số sử dụng.
- Sơ đồ trên đây chỉ mơ phỏng một cách tương đối, nhưng qua đĩ ta cĩ thể nhận thấy ADSL sử dụng rất nhiều modem riêng lẻ hoạt động song song để khai thác băng thơng tối đa và cung cấp một tốc độ rất cao.
- Mỗi đường kẻ sọc ở trên thể hiện một modem và chúng hoạt động tại các tần số hồn tồn khác nhau. Trên thực tế cĩ thể tới 255 modem hoạt động trên một đường ADSL. Ðiểm đặc biệt ở chỗ ADSL sử dụng dải tần số từ 26kHz tới 1.1MHz. Tất cả 255 modems này được vận hành chỉ trên một con chíp đơn.
- Lượng dữ liệu mà mỗi modem cĩ thể truyền tải phụ thuộc vào các đặc điểm của đường dây tại tần số mà modem đĩ chiếm. Một số modem cĩ thể khơng làm việc một chút nào vì sự can nhiễu từ nguồn tín hiệu bên ngồi chẳng hạn như bởi một đường
dây (local loop) khác hoặc nguồn phát vơ tuyến nào đĩ. Các modem ở tần số cao hơn thơng thường lại truyền tải được ít dữ liệu hơn bởi lý ở tần số càng cao thì sự suy hao càng lớn, đặc biệt là trên một khoảng cách dài.
3.1.3.2Mạch vịng (Local Loop)
Hình 3.4: Mạch vịng.
- 'Local loop' là thuật ngữ dùng để chỉ các đường dây điện thoại bình thường nối từ vị trí người sử dụng tới cơng ty điện thoại.
- Nguyên nhân xuất hiện thuật ngữ local loop - đĩ là người nghe (điện thoại) được kết nối vào hai đường dây mà nếu nhìn từ tổng đài thoại thì chúng tạo ra một mạch vịng local loop.
3.1.3.3 Bộ lọc
Cĩ chức năng tách riêng tín hiệu thoại và dữ liệu tại đầu nhà cung cấp dịch vụ. Thơng thường bộ lọc cĩ thể tích hợp cùng với DSLAM. Hiện nay một số modem ADSL cĩ thể tích hợp luơn bộ lọc tách tín hiệu.
3.1.3.4 Các thành phần của ADSL từ phía ISP
GVHD: TS. VÕ TRƯỜNG SƠN SVTH: TRẦN THỊ LOAN37
Các DSLAM BAS ISP
… …
… …
Splitter
Hình 3.5: Các thành phần của ADSL từ phía ISP.
Như chỉ ra trong khối Service provider ở trên, phạm vi nhà cung cấp dịch vụ gồm cĩ ba thành phần quan trọng:
DSLAM - DSL Access Multiplexer. BAS - Broadband Access Server. ISP - Internet Service Provider. DSLAM:
- DSLAM là thiết bị đặt ở phía tổng đài, là điểm cuối của kết nối ADSL. Nĩ chứa vơ số các modem ADSL bố trí về một phía hướng tới các mạch vịng và phía kia là kết nối cáp quang.
- Một thiết bị DSLAM cĩ thể tập hợp nhiều kết nối thuê bao ADSL, cĩ thể nhiều tới hàng trăm thuê bao và tụ lại trên một kết nối cáp quang. Sợi cáp quang này thường được nối tới thiết bị gọi là BAS (Broadband Access Server) nhưng nĩ cũng cĩ thể khơng nối trực tiếp tới BAS vì BAS cĩ thể được đặt tại bất cứ đâu.
BAS:
- Broadband Access Server (BAS) là thiết bị đặt giữa DSLAM và POP của ISP. Một thiết bị BAS cĩ thể phục vụ cho nhiều DSLAM.
- BAS là thiết bị cĩ nhiệm vụ tập trung các kết nối về trung tâm theo phương thức giảm thiểu kết nối logic. BAS tập trung các kết nối logic (các PVC) đến từ các DSLAM rồi tập trung lại thành một hoặc vài PVC để truyền tải qua mạng trục để về đến ISP… Khi khơng dùng BAS thì với nxPVC đến từ n thiết bị đầu cuối sẽ chiếm nxPVC đường kết nối trên mạng trục.
- Các giao thức truyền thơng được đĩng gĩi để truyền dữ liệu thơng qua kết nối ADSL. Vì vậy, mục đích của BAS là mở gĩi để hồn trả lại các giao thức đĩ trước khi đi vào Internet. Nĩ cũng đảm bảo cho kết nối của bạn tới ISP được chính xác giống như khi bạn sử dụng modem quay số hoặc ISDN. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Như chú giải ở trên, ADSL khơng chỉ rõ các giao thức được sử dụng để tạo thành kết nối tới Internet. Kết quả là cĩ năm cách khác nhau mà dữ liệu cĩ thể được truyền giữa PC và BAS. Phương pháp mà PC và Modem sử dụng bắt buộc phải giống như BAS sử dụng để cho kết nối thực hiện được. Thơng thường ADSL sử dụng hai giao thức chính là:
+ PPPoE: Point-to-Point protocol over Ethernet. + PPPoA: Point-to-Point protocol over ATM.
3.1.4 Các giao thức sử dụng giữa modem và BAS
Trong ADSL, PPP thường được sử dụng để kiểm tra tên và mật khẩu truy nhập, và ATM thì luơn được sử dụng ở mức thấp nhất.
Hình 3.6: Sơ đồ kết nối ADSL điển hình.
Vai trị của ATM: ATM được sử dụng như là cơng cụ chuyển tải cho ADSL ở mức thấp. Lý do vì đĩ là một cách thuận tiện và mềm dẻo đối với các cơng ty thoại muốn kéo dài khoảng cách kết nối từ DSLAM tới BAS giúp họ cĩ thể đặt BAS ở bất cứ đâu trên mạng. Cĩ hai tham số cần thiết lập cấu hình một cách chính xác trên modem ADSL để đảm bảo kết nối thành cơng tại mức ATM với DSLAM là:VPI (Virtual Path Identifier) và VCI (Virtual Channel Identifier).
Vai trị của PPP: PPP là giao thức dùng để vận chuyển lưu lượng Internet tới ISP dọc theo kết nối modem và ISDN. PPP kết hợp chặt chẽ các yếu tố xác thực – kiểm tra tên/mật khẩu. Mặc dù BAS thực thi giao thức PPP và tiến hành việc xác thực, nhưng thực ra việc đĩ được thực hiện bằng cách truy nhập vào các cơ sở dữ liệu khách hàng đặt tại ISP. Bằng cách đĩ, ISP biết được rằng các kết nối do BAS định tuyến tới đã được xác thơng qua giao dịch với cơ sở dữ liệu riêng của ISP.