Thiết bị đầu cuối khách hàng bao gồm các thiết bị như modem ADSL, bộ Splitter dùng để tách các luồng tín hiệu thoại thông thường và tín hiệu số liệu.
Thiết bị ADSL hoạt động bằng cách vận hành cùng lúc nhiều modem, trong mỗi modem sử dụng phần băng thông riêng có thể.
Thiết bị ADSL sử dụng rất nhiều modem riêng lẻ hoạt động song song để khai thác băng thông tối đa và cung cấp một tốc độ rất cao.
Hình 2.4: Modem ADSL 2.3.2 Phía nhà mạng
Phía nhà mạng cũng bao gồm các modem ADSL; bộ lọc tần số Splitter thành hai phần đó là băng tần thấp dành cho thoại và băng tần cao dành cho số liệu; bộ ghép kênh truy nhập đường dây thuê bao số DSLAM và bộ tập trung lưu lượng
User for ADSL
1 10 100 1100 KHz Centre office ADSL i Splitter ADSL i PSTN POST
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 30 SVTH: Trần Võ Hồng Quân thuê bao BAS. Trong đó, cũng như bộ lọc ở phía khách hàng, bộ Splitter ở phía nhà cung cấp dịch vụ cũng có ba giao tiếp đó là một giao tiếp nối tới phía các giao diện mạng lõi (ATM – TCP/IP), một đường rẽ xuống tổng đài thoại để chuyển mạch, còn một giao tiêp với mạch vòng thuê bao số DSL.
Modem ADSL ở phía nút truy nhập cũng có chức năng giống như modem ở phía khác hàng, tuy nhiên đối với công nghệ ADSL tốc độ đường xuống lớn hơn rất nhiều tốc độ đường lên cho nên việc tạo thành khung ADSL ở modem này sẽ khác so với modem phía người sử dụng. Cụ thể hơn, đường xuống phía nhà mạng hỗ trợ kênh truyền đơn hướng AS0, AS1, AS2 với tốc độ lên đến 6 Mbps. Kênh đường xuống này phải bắt buộc truyền kênh AS0 còn tùy chọn với các kênh AS1, AS2. Ngược lại với hướng xuống, hướng lên từ phía khách hàng chỉ hỗ trợ kênh truyền song công (cả hướng lên và hướng xuống) LS0, LS1, LS2 với tốc độ từ 16 đến 640Kbps thấp hơn nhiều so với đường xuống.
2.3.2.1. Bộ ghép kênh truy nhập đường dây thuê bao số DSLAM
Hình 2.5: Sơ đồ DSLAM trong mạng ADSL
Giả sử tại phía đầu cuối khách hàng có nhiều người muốn sử dụng modem ADSL để gọi điện, truy cập Internet hoặc truyền hình. Tín hiệu số này được đóng khung ADSL có tốc độ từ 16Kbps đến 640Kbps, sau đó được điều chế bằng mã đa tần rời rạc DMT hay điều chế pha và biên độ không sóng mang CAP hay điều chế
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 31 SVTH: Trần Võ Hồng Quân biên độ cầu phương QAM thành tín hiệu tương thích với sóng mang của dạng sóng của tín hiệu rồi ghép lại với tín hiệu thoại bởi bộ splitter thành một luồng thống nhất chạy trên mạch vòng thuê bao số đến tổng đài. Với luồng dữ liệu này khi đến tổng đài được bộ lọc splitter tách thành hai luồng chính: Một luồng băng tần thấp đi qua bộ lọc thông thấp LPF (Low Pass Filter) rồi đưa đến tổng đài điện thoại chuyển mạch. Còn luồng tín hiệu cao được đưa qua bộ lọc thông cao HPF (High Pass Filter) rồi đưa vào bộ DSLAM đặt ở phía tổng đài, sau đó luồng dữ liệu sẽ được đưa đến bộ tập trung lưu lượng BAS (BRAS) để cùng một lúc gửi yêu cầu đến nhà cung cấp dịch vụ ISP.
Như vậy, bộ ghép kênh truy nhập đường dây thuê bao số DSLAM có nhiệm vụ hết sức quan trọng trong việc trung chuyển tất cả lưu lượng từ các yêu cầu từ các khách hàng ở xa tới nhà cung cấp dịch vụ và đồng thời nó cũng thực hiện việc phân phối từng đáp ứng dịch vụ của nhà khai thác dịch vụ tới từng yêu cầu của khách hàng đúng nơi, đúng thời điểm.
Các modem ADSL khi gửi yêu cầu đến nhà mạng nhất thiết phải đến DSLAM , còn với DSLAM nó có thể phục vụ tất cả các modem xDSL mà cụ thể như HDSL, CDSL, RADSL, SHDSL.
Ở DSLAM nổi bật lên những chức năng chính như tập chung lưu lượng từ các thuê bao hay phân phối lưu lượng dịch vụ từ phía nhà mạng đến khách hàng DSLAM là bộ ghép kênh linh động, không chỉ có chức năng ghép kênh mà DSLAM còn có chức năng tạo khung IP và định tuyến hoặc tạo ra các tế bào ATM và chuyển mạch các tế bào này.
Chức năng tập chung và phân phối lưu lượng tới từ nhà cung cấp dịch vụ của các modem ADSL được thể hiện rõ như DLAM có thể cung cấp các modul ADSL và tạo ra các phương pháp điều chế như QAM, DMT, CAP. Lưu lượng từ khách hàng có băng tần từ 25KHz đến 1.1MHz sau khi đã được đi qua (lọc) ở phần HPF sẽ đi vào DSLAM. Tín hiệu sẽ được đồng bộ để thu được chính được chính xác khung ADSL, sau đó sẽ được giải điều chế tương ứng với từng phương pháp điều chế ở đầu phát phương pháp này được xử lý ở chính mạch của ADSL được tích hợp trong DSLAM. Sau đó, luồng tín hiệu sau khi được giải điều chế với các yêu cầu sử dụng dịch vụ khác nhau sẽ được đóng thành các khung IP nếu như mạng đó
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 32 SVTH: Trần Võ Hồng Quân hội tụ trên nền TCP/IP hoặc đóng thành các tế bào 53 bytes của ATM định tuyến rồi đưa đến bộ tập chung BAS (BRAS) để làm giảm các liên kêt logic tăng hiệu suất truyền tải rồi mới từ bộ này theo đường định tuyến hoặc chuyển mạch tới nhà cung cấp dịch vụ.
Khi nền mạng giao thức điều khiển truyền tải /giao thức Internet TCP/IP thì DSLAM sẽ chuyển từ khung ADSL sang khung IP. Khung IP này bao gồm phần header (chiếm 20/24 bytes nếu không/có bytes option) và dữ liệu mang thông tin của khách hàng với trường header chứa nhiều byte chuyên dụng để tạo thành tính tin cậy. Khi xảy ra các hiện tượng không thể truyền thông tin tới đích thì các khung IP này sẽ truyền giao thức bản tin điều khiển Internet ICMP để báo lỗi và yêu cầu phát lại. Do giao thức TCP/IP là giao thức không kết nối nghĩa là quá trình thiết lập, duy trì và giải phóng cuộc nối dịch vụ là không đầy đủ, quá trình đường đi của tín hiệu từ nơi phát đến nơi thu là chưa có sẵn. Để đi được đến đích trong quá trình thiết lập cuộc nối thì sự định tuyến này là không được biết trước, đường đi trên mạng hoàn toàn phụ thuộc vào đường đi của các Router liên kết với nhau. Thông thường sự định tuyến này có hai dạng chính đó là định tuyến tĩnh và định tuyến động. Định tuyến tĩnh được các nhà sản suất thiết bị định sẵn chi thiết bị Router. Còn định tuyến động là các đường đi trên mạng sẽ được tạo ra từ các Router lân cận (học địa chỉ Router lân cận). Tuy từng cấu hình mạng lớn hay nhỏ mà khung IP này dễ dàng phân đoạn thành các khung IP nhỏ hơn và chúng được gắn các chỉ số tuần tự để đầu thu dựa vào đó mà sắp xếp luồng dữ liệu cho đúng.
Còn khi giao thức trên mạng đường trục dựa trên chuyển mạch các tế bào ATM (kiểu truyền tải không đồng bộ) thì luồng này sẽ được chuyển từ khung ADSL sang khung (tế bào) ATM, tế bào này bao gồm 53 bytes trong đó có 5 bytes header và 48 bytes dành cho tải tin. Phần header chứa các bit về chỉ số nhận dạng kênh ảo VCI, chỉ số nhận dạng đường ảo VPI, trường điều khiển luồng với tế bào ở phía giao diện người sử dụng UNI và trường nhận dạng loại tải tin PTI để cho biết khung này đang truyền loại hình dịch vụ thoại hay phi thoại. Ở ATM là giao thức được truyền theo hướng kết nối nghĩa là quá trình truyền dịch vụ được diễn ra theo đúng ba bước thiết lập, duy trì và giải phóng đường nối. Quá trình thiết lập được nói đến chính là sự có sẵn đường đi tới nhà cung cấp dịch vụ thông qua các
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 33 SVTH: Trần Võ Hồng Quân kênh ảo và đường ảo trước khi truyền thông tin. Các giá trị như chỉ số nhận dạng kênh ảo VCI và chỉ số nhận dạng đường ảo VPI chứa các bit cho phép thiết lập được rất nhiều đường đi từ nơi phát tới nới nhận. Khi qua các nút chuyển mạch và các điểm chung chuyển thì chỉ số đường ảo là thay đổi còn chỉ số kênh ảo là không thay đổi để tránh hiện tượng trễ do số lượng kênh ảo là nhiều hơn đường ảo. Khi truyền thông tin để dảm bảo độ tin cậy cho các gói tin khi bị lỗi, khác với Router sẽ gửi bản tin ICMP lại cho Router nguồn để thông báo truyền chậm lại để xử lý sau đó lại gửi bản tin về báo cho nguồn tăng tốc độ như bình thường, còn ở ATM do tốc độ các tế bào truyền rất nhanh nên khi xảy ra hiện tượng tắc nghẽn chúng hủy các tế bào không ưu tiên, sự ưu tiên của các tế bào này sẽ được trường điều khiển luồng chung GFC ở phía giao diện giữa mạng và người sử dụng (UNI) dựng cờ “1”.
Ngoài các tính năng chính của DSLAM là tập chung lưu lượng đến từ các modem ADSL của khách hàng, hỗ trợ các phương pháp điều chế CAP/DMT khi DSLAM chứa cả các modem ADSL và cả bộ chia tần Splitter, ghép kênh không thụ đông do DSLAM làm như vậy chuyển từ khung ADSL sang khung IP hoặc tế bào ATM và hơn thế nữa DSLAM còn chứa cả chức năng định tuyến thì DSLAM còn có các chức năng phụ như:
Hỗ trợ cơ chế quản lý chất lượng qua nền IP
DSLAM phía cung cấp các chức năng an toàn cho dữ liệu như bộ điều khiển truy nhập môi trường MAC (Media Access Control), bộ lọc địa chỉ IP để chống lại những tác động không mong muốn sự giả danh của người ngoài truy nhập bất hợp pháp vào nguồn dữ liệu được bảo mật mà chung quy lại đó chính là lỗ hổng bảo mật của an ninh mạng. Cung cấp đường hầm dành riêng cho khách hàng là các cá nhân hay các doanh nghiệp cần độ bảo mật cao, với thông tin bảo mật hầu như là tuyệt đối và kiểm tra thẩm quyền của khách hàng truy nhập từ xa RADIUS (Remote Access Dial User Service).
Thêm vào đó DSLAM còn hỗ trợ tính năng Netflow Expport tới Netflow Packet Collectors (đo lường lưu lượng thuê bao)
Và cuối cùng DSLAM phải chứa đầy đủ các chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS, nó có chức năng định tuyến IP DSLAM đầy đủ và như vậy nó có thể kết
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 34 SVTH: Trần Võ Hồng Quân thúc một kết nối, nó còn được chức năng như một thiết bị PE để hướng tới MPLS, việc này cho phép thiết lập mạng riêng ảo MPLS.
2.3.2.2 Bộ tập hợp truy cập BAS (BRAS–Broadband Remote Access Server)
Trước khi lưu lượng từ DSLAM chuyển đến nhà khai thác dịch vụ nó phải qua một bộ tập chung lưu lượng BAS. Thiết bị này có nhiệm vụ tập chung các kết nối riêng lẻ thành một đường kết nối chung rồi từ đó truyền đến nhà mạng để giảm thiểu các kết nối logic trên mạng. Bộ này tập chung các kết nối PVC đến từ các DSLAM rôi tập chung thành một và kết nối đường ảo để truyền qua mạng đường trục về đến nhà cung cấp Internet/truyền hình. Căn cứ vào liên kết đó mà phía nhà cung cấp sẽ cung cấp cho khách hàng các loại hình dịch vụ khác nhau như Internet tốc độ cao, truyền hình theo yêu cầu. Kết nối mạng riêng ảo VPN tới các công ty ngân hàng đòi hỏi tính bảo mật thông tin, hay cung cấp dịch vụ quay số từ xa dành cho nhân đi công tác ở xa. Chính việc tập chung kết nối ảo vào trong một diểm duy nhất, điều này đồng nghĩa với việc tập hợp tất cả các giao thức kết nối điểm điểm PPP vào một thời điểm sau đó mới ấp lên trên mạng. Về nguyên lý mỗi một thuê bao dùng một kết nối PPP, tuy nhiên số lượng kết nối PPP là không giới hạn trên mỗi kết nối DSL, cho phép nhiều khách hàng khác nhau trong cùng một văn phòng chia sẻ cùng một đường DSL để ra ngoài mạng Internet.
PPP được thực hiện xác thực và kết thúc tại BAS và BAS có thể thực hiện việc xác thực, cấp phép cho một thuê bao thông qua tài khoản của thuê bao được tạo ra và lưu lại tại RADIUS Server đặt trong mạng của nhà cung cấp dịch vụ. Sau khi xác thực đạt kết quả thì BAS sẽ thiết lập một kết nối định hướng từ nhà khách hàng tới nhà cung cấp dịch vụ. Các BAS này tập hợp các RADIUS đặt tại chung tâm điều hành nhà mạng để quản lý các khách hàng DSL truy cập vào Internet. Thiết bị BAS có thể là một thiết bị định tuyến đa chức năng hoặc một thiết bị mang chuyên dùng cho băng rộng. Các thiết bị này đặt trên các DSLAM ngày tại các POP cung cấp dịch vụ hay có thể đặt tại khu vực trung tâm vùng kết nối đến các DSLAM.
Kết nối giữa DSLAM và BAS (BRAS) thông thường là ATM hay một luồng STM – 1 (STM – 4) vớ nền ATM và ngày nay có thể dung kết nối băng rộng FE hay GE.
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 35 SVTH: Trần Võ Hồng Quân
2.4 Mô hình tham chiếu ADSL 2.4.1 Mô hình tham chiếu ADSL 2.4.1 Mô hình tham chiếu ADSL
Hình 2.6: Mô hình tham chiếu ATU
Khối ATU - R/C chính là bộ thu pháp ADSL tại phía khách hàng và tại phía trung tâm tổng đài. Trong mô hình tham chiếu trên các khối hoạt động trong trạng thái các cuộc nối dịch vụ được phân tích như sau:
Tại phía khách hàng có nhu cầu đồng thời sử dụng thông tin thoại và phi thoại (Internet và truyền hình). Tại đây tín hiệu được truyền dưới dạng sóng hình sine với tốc độ lên đến 64 Kbps và không trải qua quá trình xử lý thêm. Tín hiệu này được ghép với tín hiệu ở thiết bị máy tính truy cập Internet và tín hiệu truyền hình với thông tin số. Trước khi ghép vói tín hiệu thoại, thông tin số được xử lý tại thiết bị ATU – R (ADSL Transceiver Unit – Remote/thiết bị thu phát ADSL phía khách hàng) với việc đóng khung tín hiệu số để đạt được tốc độ hướng lên là 16Kbps đến 640 Kbps sau đó dùng phương pháp điều chế đa tần rời rạc DMT hoặc điều chế biên độ cầu phương QAM để tạo thành tín hiệu tương tự mang thông tin số. Cả hai tín hiệu này được ghép với nhau tại bộ Splitter rồi cùng được đưa đến nút truy nhập của tổng đài thông qua đường dây thuê bao số (hay còn gọi
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 36 SVTH: Trần Võ Hồng Quân là mạch vòng thuê bao). Trước khi vào node truy nhập luồng tín hiệu được tách thành hai phần chính bằng bộ lọc Splitter phía tổng đài. Một phần băng tần thấp của tín hiệu thoại qua bộ lọc thông thấp LPF (Low Pass Filter) rồi qua đường thoại về phía tổng đài thoại PSTN/ISDN (Public Swiching Telephone Network/mạng tích hợp đa dịch vụ số) để kết nối cuộc thoại với thuê bao bị gọi.
Phần còn lại mang tần số cao được đi qua bộ lọc thông cao HPF (High Pass Filter) để đưa luồng tín hiệu tương tự mang thông tin số dịch vụ Internet và truyền hình. Tại đây, luồng tín hiệu này được giải điều chế và xử lý bằng cách phân loại dịch vụ, tạo khung tương thích từ khung ADSL sang khung tế bào ATM 53 bytes hoặc các khung IP phù hợp để định tuyến/chuyển mạch đưa đến các nhà cung cấp dịch vụ Internet cũng như là dịch vụ truyền hình.
Sau khi tín hiệu từ phía khách hàng đến nhà cung cấp dịch vụ thoại và phi thoại được xử lý, ngay lập tức luồng tín hiệu từ tổng đài cũng phản hồi đáp ứng lại những yêu cầu của khách hàng.
Tín hiệu trả lời mang thông tin từ mạng Internet và truyền hình lại được đóng trong khung ATM/IP đưa về nút truy nhập mạng AN (Access Node), ở đây tín hiệu này được phần loại chuyển từ khung ATM/IP sang khung ADSL rồi lại tiến hành điều chế bằng phương pháp DMT/QAM. Sau đó tín hiệu lại được ghép với tín hiệu thoại từ phía tổng đài qua bộ Splitter , từ đó luồng tín hiệu chuyển về cho khách hàng.
Tín hiệu phía tổng đài tới bộ Splitter phía khách hàng lọc tín hiệu thoại và phi thoại ra, một phần tín hiệu thoại kết nối cho cuộc thoại còn phần tín hiệu còn lại