Hầu hết các dịch vụ DSL đòi hỏi truyền hai chiều (song công), các modem DSL sử dụng các phương pháp song công để tách biệt tín hiệu trên các hương ngước nhau. Thông thường có 4 hình thức song công khác nhau như song công 4 dây, triệt tiếng vọng, song công phân chia theo thời gian và song công phân chia theo tần số. Trong đó, phương thức song công triệt tiếng vọng và phân chia theo tần số sử dụng trong trong modem ADSL.
a. Phân chia theo tần số FDM
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 52 SVTH: Trần Võ Hồng Quân Dãy tần được chia thành hai phần đường lên và đường xuống khác nhau. Ghép kênh phân chia theo tần số (FDM) lần lượt truyền theo các hướng khác nhau trong các dải tần không trùng nhau. Nếu sử dụng cùng khoảng băng thông thì FDM loại bỏ được nhiễu đầu gần NEXT. Trong ADSL thì FDM cho phép dùng riêng băng thông 138KHz đầu tiên cho đường truyền hướng lên. Đường dùng băng tần thấp, đường xuống dùng băng tần cao và rộng hơn đường lên.
b. Phương pháp triệt tiếng vọng
Sử dụng một kênh duy nhất cho cả thu và phát, nên cần một bộ khử tiếng vọng phía thu để tráh những sóng phản xạ không mong muốn. Một hệ thống ADSL sử dụng kỹ thuật triệt tiếng vọng ECH (Echo Cancellation), nơi dãy tần số phát được đặt trong tần số thu. Tuy nhiên, Echo khó tránh khỏi xuyên nhiễu và khi thực hiện cần phỉa xử lý phức tạp hơn. Triệt tiếng vọng là dạng phổ biết nhất của ghép kênh trong DSL hiện đại.
Hình 2.18: Truyền dẫn triệt tiếng vọng ECH 2.8 Cấu trúc khung và siêu khung
Một siêu khung (đa khung) dữ liệu dòng xuống được truyền trong 17ms. Mỗi siêu khung bao gồm 68 khung dữ liệu và 1 khung đồng bộ. Mỗi một khung gồm hai phần đó là phần dữ liệu nhanh và phần sữ liệu xen.
Phần dữ liệu nhanh (fast data): Dùng cho các dữ liệu cần sự nhanh nhạy như truyền hình, âm thanh…
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 53 SVTH: Trần Võ Hồng Quân Phần dữ liệu xen (interleaved data): Dữ liệu được bảo vệ tốt nhưng có độ trễ lơn hơn. Mỗi khung truyền hết trong 250 μs (1/4000).
Mỗi một đa khung thực hiện các chức năng như sau:
Khung 0: Truyền tải thông tin CRC các byte đồng bộ nhanh Khung 1, 34, 35: Truyền tải các bt chỉ thị ib – indicator
Tuy nhiên không có kích thước cố định cho một khung ADSL, vì tốc độ đường dây có thể thay đổi theo đáp ứng phân lớp vận chuyển được cài đặt thiết bị và còn bị thay đổi theo điều kiện tác động của môi trường, đồng thời với tính chất bất đối xứng của nó. Nhưng thới gian truyền mỗi khung 250 μs và đa khung 17ms luôn luôn là cố định
Hình 2.19: Cấu trúc đa khung
Số liệu nhanh được chèn vào trong đường dẫn đầu tiên của khung. Byte đầu tiên gọi là “fast byte” và mang chức năng CRC và một số bit chỉ thị cần thiết. Các byte dữ liệu từ bộ đệm liên tục được chèn tiếp sau “fast byte”. Các byte cho mỗi kênh mang theo yêu cầu như (Hình 2.20 và Hình 2.21). Nếu kênh mang nào không dùng thì sẽ không có dữ liệu chèn vào tương ứng. Nếu như không có dữ liệu nào
Byte dFast ữ liệu Byte dữ liệu xen
byte
Các byte FEC
Khung 0 Khung 1 Khung 2 Khung 34 Khung 35 Khung
đồng bộ
Khung 67 Khung 66
Bộ đệm dữ liệu nhanh Bộ đệm dữ liệu xen Ib8-15 Trong byte Không dùng hoặc dữ liệu mức bit Ib16-23 Trong byte Ib= (bit chỉ thị) Ib0-7 Trong byte crc 0-7 trong byte nhanh và đồng bộ Bộđệm khung dữ liệu (68/69x250µs) 1 byte RF Siêu khung (17 ms) Các byte NF
Khung dữ liệu đầu vào mã hoá chùm điểm (C) Các byte NF
Đầu ra FEC (điểm C) hoặc khung dữ liệu đầu vào mã hoá chùm điểm (điểm C)
KF
byt khung dữ liệu ghép,
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 54 SVTH: Trần Võ Hồng Quân được gửi đi, thì khung chỉ chứa “fast byte”. Phần bộ đệm dữ liệu nhanh kết thúc bằng các byte chứa thông tin đồng bộ (AEX và LEX) và mã sửa lỗi FEC.
Mỗi siêu khung ADSL dành 8 bit cho CRC (crc0-crc7), 24 bit chỉ thị (ib0- ib23) dành cho chức năng OAM. “Fast byte” của khung 0 được dùng cho các bit CRC, của khung 1, 34, 35 dùng bit chỉ thị ib, các khung còn lại tải bit cấu hình (EOC) và bit điều khiển đồng bộ (SC) cho việc xác định cấu trúc kênh tải và đồng bộ.
Hình 2.20: Cấu trúc khung dữ liệu đường nhanh
Hình 2.21: Cấu trúc khung nghiệp vụ
Phần số liệu xen được chèn vào sau khung số liệu nhanh. Đầu tiên nó được tập hợp theo khuôn dạng giống như khung số liệu nhanh. Byte đồng bộ trong khung 0 mang các bit kiểm tra CRC. Trong các khung khác từ 1 đến 67, byte đồng
Byte đồng
bộ AS0 AS1 AS2 AS3 L0 LS1 LS2 AEX LEX
Các byte KF
Ghép khung dữ liệu điểm (A)
Byte 1 Byte BF (AS0) Byte BF (AS0) Byte BF (AS1) Byte BF (AS2) Byte BF (AS3) Byte BF (LS1) Byte BF (LS2) Byte AF Byte LF Các byte FEC
Đầu ra FEC (điểm B) hoặc khung dữ liệu đầu vào mã hoá chùm điểm (điểm C)
Ib23 Ib22 Ib21 Ib20 Ib19 Ib18 Ib17 Ib16 Crc7 Crc6 Crc5 Crc4 Crc3 Crc2 Crc1 Crc0
Eoc7 Eoc7 Eoc7 Eoc7 Eoc7 Eoc7 Eoc7 Eoc7
aoc7 Aoc6 Aoc5 Aoc4 Aoc3 Aoc2 Aoc1 Aoc0 aoc7 Aoc6 Aoc5 Aoc4 Aoc3 Aoc2 Aoc1 Aoc0
Eoc7 Eoc7 Eoc7 Eoc7 Eoc7 Eoc Eoc6 Eoc7 Ib23 Ib22 Ib21 Ib20 Ib19 Ib18 Ib17 Ib16 Crc Crc6 Crc5 Crc4 Crc3 Crc2 Crc1 Crc0 mbs lbs Frames 2÷23 36÷67 Frames 0,1 Frames 34,35 mbs lbs
Ib23 Ib22 Ib21 Ib20 Ib19 Ib18 Ib17 Ib16 ib7 ib67 ib5 ib4 ib3 ib2 ib1 ib0
Eoc13 Eoc12 Eoc11 Eoc10 Eoc9 Eoc8 Eoc7 1
sc7 sc6 sc5 sc4 sc3 sc2 sc1 0
sc7 sc6 sc5 sc4 sc3 sc2 sc1 0
Eoc6 Eoc5 Eoc4 Eoc3 Eoc2 Eoc1 r1 0 Ib15 Ib14 Ib13 Ib12 Ib11 Ib10 Ib9 Ib8 Crc7 Crc6 Crc5 Crc4 Crc3 Crc2 Crc1 Crc0 Frames 2÷23 36÷67 Frames 0,1 Frames 34,35 mbs lbs
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 55 SVTH: Trần Võ Hồng Quân bộ sẽ mang thông tin điều khiển SC cho các kênh mang thông tin kênh điều khiển mào đầu ADSL2 (AOC) (Hình 2.22 và Hình 2.23).
Hình 2.22: Tạo khung đường xen
Hình 2.23: Cấu trúc khung đồng bộ
Phần tử tạo nên siêu khung là các khung ADSL. Cấu trúc số byte mặc định trong khung ADSL được trình bày trong Bảng 2.6. Tuy nhiên, các giá trị mặc định có thể thay đổi cho phù hợp với độ của đường dây và do khi nhu cầu của khách hàng khi tham gia sử dụng dịch vụ.
Byte đồng bộ
AS0 AS1 AS2 AS3 L0 LS1 LS2 AEX LEX
Các byte KI
Ghép khung dữ liệu điểm (A)
Byte 1 Byte BI
(AS0)
Byte BI
(AS0)
Byte BI
(AS1) Byte B(AS2) I Byte B(AS3) I Byte B(LS1) I Byte B(LS2) I
Byte AI Byte LI Ghép khung Ghép khung Các byte KI Các byte KI Ghép khung Các byte FEC Các byte K1 Các byte R1 Khung dữ liệu đầu ra FEC # Khung dữ liệu đầu ra FEC #1 Khung dữ liệu đầu ra FEC #
Các byte NI Các byte NI Các byte NI
Synch Contr ol Sc7 Sc7 Sc7 Sc7 Sc7 Sc7 Sc7 crc7 Crc6 Crc5 Crc7 Crc3 Crc2 Crc1 Crc0 Nếu tín hiệu được chỉ thị chèn vào hàng đợi
Nếu tín hiệu không được chỉ
thịchèn vào hàng đợi Frame 1÷16 Synch Control aoc Sc5
Aoc7 Aoc6 Aoc5 Aoc4 Aoc3 Aoc2 Aoc1 Aoc0 Sc7 Sc6 Sc4 Sc3 Sc2 Sc1 Sc0 crc7 Crc6 Crc5 Crc7 Crc3 Crc2 Crc1 Crc0
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 56 SVTH: Trần Võ Hồng Quân
Bảng 2.6: Vùng đệm mặc định cho các vùng truyền tải (T1)
Tín hiệu Phần đệm định tuyến dữ liệu Phần đệm dữ liệu nhanh Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 AS0 96 96 48 0 0 0 0 0 AS1 96 48 48 0 0 0 0 0 AS2 0 0 0 0 0 0 0 0 AS3 0 0 0 0 0 0 0 0 LS0 2 2 2 255 0 0 0 0 LS1 0 0 0 0 5 0 0 5 LS2 0 0 0 0 12 12 12 0
Trên đây đã nêu ra những nét chính của cấu trúc khung và siêu khung của ADSL. Như trên Bảng 2.6, cấu trúc mặc định cho lớp truyền tải thứ nhất là 96 byte AS0 và AS1 cho mỗi khung ADSL. Vì có 8 bit trong một byte và 4000 khung ADSL được truyền đi trong một giây nên tốc độ bit trên AS0 và AS1 là 3,072Mbps.
Tương tự như trên, các dịch vụ tốc độ dựa trên chuẩn 2,048 Mbps cũng có quy định kích cỡ mặc định của vùng đệm cho lớp truyền tải 2M (Bảng 2.7)
Bảng 2.7 Vùng mặc định cho các lớp truyền tải (E1)
Tín hiệu
Phần đệm định tuyến dữ liệu xen Phần đệm dữ liệu nhanh
Lớp 2M-1 Lớp 2M-2 Lớp 2M-3 Lớp 2M-1 Lớp 2M-2 Lớp 2M-3 AS0 64 64 64 0 0 0 AS1 64 64 0 0 0 0 AS2 64 0 0 0 0 0 LS0 2 2 255 0 0 0 LS1 0 0 0 5 0 5 LS2 0 0 0 12 12 0
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 57 SVTH: Trần Võ Hồng Quân Các kênh AS0, AS1 và AS2 gửi 64 byte trong mỗi khung trên lớp truyền tải 2M-1. Như vậy sẽ có ba kênh tải tin từ trạm trung tâm xuống thuê bao hoạt động ở tốc độ 2,048 Mbps.
2.9 Hiệu năng ADSL
Hệ thống ADSL này cung cấp một băng thông không đối xứng tới nhà thuê bao. Ở chiều download (tới nhà thuê bao), băng thông của nó có thể tới 7 Mbps trong khi đó hướng upload tối đa khoảng 640 Kbps. Nhìn chung, tốc độ dữ liệu tối đa của ADSL phụ thuộc vào khoảng cách, kích thước dây và nhiễu.
Bảng 2.8: Tốc độ tối đa ADSL
2.10 Sửa lỗi trong ADSL
Để tăng BER hay tăng hiệu năng của hệ thống, tức là tăng dung lượng tại tốc độ bit cho trước, sửa lỗi trước (FEC) được áp dụng. ANSI xác định rõ việc sử dụng mã hoá Reed – Solomon kết hợp với chèn. Cũng có thể lựa chọn việc sử dụng mã hoá Trelis nhưng có thể làm giảm BER hay SNR.
Người ta thực hiện phân biệt dữ liệu nhạy cảm đối với trễ, cho các ứng dụng như hội nghị truyền hình hay các phiên TCP/IP, dữ liệu không nhạy cảm đối với trễ ví dụ như Video theo yêu cầu (VOD). Dữ liệu nhạy cảm với trễ không được chèn và được truyền trong khoảng thời gian nhỏ hơn 2 ms (một chiều). Dữ liệu không nhạy cảm với trễ được chèn để nó có thể chống lại tốt hơn nhiễu tác động. Tiêu chuẩn ANSI cho phép truyền dẫn đồng thời dữ liệu nhạy và không nhạy đối với trễ.
Khoảng cách Loại cáp (AWG) Tốc độ download (Mbps) Tốc độ upload (Mbps) 18.000 FEC 24 1.7 176 13.500 FEC 26 1.7 176 12.000 FEC 24 6.8 640
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 58 SVTH: Trần Võ Hồng Quân
2.11 Nhiễu trong ADSL
Những đường dây điện thoại DSL là cáp xoắn được bó lại thành những cáp lớn. Dây cáp xoắn về cơ bản được sử dụng để tối giản sự giao thoa của những tín hiệu từ cáp này sang cáp khác gây ra bởi sự bức xạ hoặc sự ghép bằng điện dung. Tuy nhiên, sự ghép đôi giữa các tín hiệu để giảm nhiễu chỉ có thể đạt tới một giới hạn nhất định. Nếu vượt quá giới hạn này, nhiễu tổng cộng trên từng dây sẽ khiến cho chất lượng thông tin trên đó bị suy hao đáng kể. Và như vậy, nếu truyền tín hiệu một cách cân đối trên nhiều đôi dây trong một cáp, tốc độ và chiều dài của tuyến sẽ bị giới hạn trong một khoảng hẹp.
Sở dĩ như vậy là do nhiễu trên đường dây thuê bao số, mà phổ biến nhất là 2 loại nhiễu xuyên âm thường thấy trong DSL: NEXT – xuyên âm đầu gần và FEXT – xuyên âm đầu xa.
Xuyên âm đầu gần NEXT là loại xuyên âm xảy ra từ các tín hiệu đi theo hướng ngược lại trên đôi dây xoắn hoặc là từ bộ phát đi tới bộ thu đầu cuối gần.
Xuyên âm đầu xa FEXT có từ tín hiệu đi theo cùng một hướng trên 2 đôi dây xoắn hoặc từ bộ phát tới bộ thu đầu xa.
Hình 2.24: Nhiễu trong ADSL
Ngoài NEXT và FEXT, ADSL còn chịu ảnh hưởng của các loại nhiễu khác, ví dụ như nhiễu vô tuyến, nhiễu xung, can nhiễu giữa các loại DSL với nhau hoặc tự can nhiễu.
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 59 SVTH: Trần Võ Hồng Quân
2.12 Kết luận
Chương này đi sâu vào tìm hiểu công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. Chính những nhu cầu quen thuộc của người sử dụng khiến cho tính bất đối xứng trong việc truyền số liệu tốc độ cao như đường xuống lớn hơn đường lên gấp nhiều lần. Ở chương này, trình bày các kỹ thuật điển hình để nói lên sự khác biệt của tốc độ truyền cáp đồng trong công nghệ ADSL lên đến hàng
Megabit trên giây lớn hơn tốc độ của các thiết bị không sử dụng công nghệ đường dây thuê bao số. Các kỹ thuật đó chính là phương pháp điều chế và phương pháp ghép kênh. Trong đó, với phương pháp điều chế đa tần rời rạc DMT, phương pháp điều chế biên độ cầu phương QAM cho tốc độ tín hiệu rất cao mà chỉ với dải tần từ 25KHz đến 1100KHz. Hơn thế, công nghệ này còn có thêm kỹ thuật truyền dẫn theo FDM và theo phương pháp triệt tiếng vọng ECH cho tận dụng tốt băng tần đường lên và đường xuống để cải thiện thêm được tốc độ. Bên cạnh đó, các mô hình mạng, mô hình tham chiếu của phía khách hàng cũng như phía nhà khai thác dịch vụ, các cấu trúc khung dữ liệu đơn công và song công đã được trình bày để khái quát được tổng quan hoát động công nghệ ADSL.
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 60 SVTH: Trần Võ Hồng Quân
Chương 3: Công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng tiếp theo ADSL2/ADSL2+
3.1 Giới thiệu chương.
Công nghệ đường dây thuê bao số DSL ra đời đã xóa bỏ hoài nghi về băng thông rộng tốc độ thấp của cáp đồng vốn một thời đã gắn liền với tốc độ băng thông của tổng đài ISDN (Intergrate Services Digital Network) là 2B + D tương ứng với tốc độ 144 đến 192Kbps. Công nghệ DSL đã một lần nữa khẳng định rằng cáp đồng hoàn toàn có thể truyền được các loại hình dịch vụ băng thông rộng với tốc độ lớn hơn rất nhiều tốc độ mà trước kia tổng đài ISDN đã giới hạn cho cáp đồng. Khi công nghệ DSL ra đời trong hoàn cảnh mạng ngoại vị sử dụng cáp quang đang có những bước phát triển. Khả năng cạnh tranh và thay thế mạng cáp đồng hoàn toàn có thể xảy ra. Tuy nhiên, mạng cáp đồng vẫn thể hiện những ưu điểm của mình điển hình như công nghệ ADSL hoạt động ở dải tần 0 đến 1.1MHz với tốc độ cung cấp cho khách hàng là 1.5 đến 8Mbps và tốc độ đường lên từ phí khách hàng là 16 đến 640Kbps (tốc độ này có thể giảm cho những thuê bao ở xa tổng đài). ADSL đi vào triển khai các loại hình dịch vụ như truyền đồng thời tín hiệu thoại, Internet tốc độ cao, truyền hình với các kênh SD có tốc độ khoảng 2 đến 3 Mbps, truyền hình hội nghị, học từ xa, bán hàng qua mạng, chữa bệnh từ xa. Trên thực tế, nhu thưởng thức các loại hình dịch vụ phi thoại như truyền hình có độ nét cao HD với tốc độ vượt ngưỡng mà ADSL có khả năng cung cấp. Do đó, công nghệ ADSL đã được các nhà nghiên cứu không ngừng cải thiện dẫn đến sự ra dời các công nghệ tiếp theo như ADSL2 và ADSL2+. Công nghệ ADSL2 ra đời dựa theo chuẩn G.992.3, G.992.4 cung cấp tốc độ lên đến 12Mbps dành cho đường xuống và khoảng cách mạch vòng thuê bao tính từ tổng đài tới nhà khách hàng tăng thêm so với ADSL là 600 feet (khoảng 180m). Còn công nghệ ADSL2+ hoạt động ở dải tần 0 đến 2.2MHz lớn gấp đôi dải tần 0 đến 1.1MHz mà ADSL/ADSL2 mà công nghệ này đang sử dụng. Các công nghệ ADSL thế hệ sau không ngừng được cải thiện để cung cấp các dịch vụ phù hợp vợi nhu cầu của khách hàng, để biết các công nghệ này hoạt động như thế nào ta đi xét từng đặc tính kỹ thuật của từng công nghệ.
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 61 SVTH: Trần Võ Hồng Quân
3.2 Công nghệ ADSL2
Công nghệ ADSL2 đã được triển khai để cung cấp các loại hình dịch vụ thoại, phi thoại đã đáp ứng phần nào nhu cầu từ phía khách hàng. Tuy nhiên, những loại hình dịch vụ tuyền hình chất lượng cao ngày một gia tăng khiến tốc độ hiện tại khó có thể đáp ứng hết được. Việc nâng công nghệ ADSL để cải thiện về