1. Chẩn đoán
Trong hệ thống thông tin viễn thông nói chung thì việc đảm bảo độ tin cậy cho hệ thống hoạt động luôn đóng góp một vai trò hết sức quan trọng. Sự tin cậy này nói lên năng lực của mạng trong khi phục vụ các dịch vụ cho khách hàng. Xét về tổng quan có thể thấy rõ sự tồn tại của mạng viễn thông thành ba phần chính như phía tổng đài, môi trường truyền và phía khách hàng.
Ở phía tổng đài theo tiêu chuẩn mới hiện nay có thể cùng một lúc chuyển mạch được cả hai loại là chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói với tốc độ cao, dung lượng lớn đảm bảo tính chiến lược trong tương lại khi số khách hàng truy nhập mạng ngày càng tăng lên. Chính những thiết bị chuyển mạch này là rất quan trọng trong việc duy trì sự kết nối đến hàng ngàn người sử dụng. Thật là không thể lường hết được hậu quả khi các thiệt bị này hỏng hóc, gây gián đoạn thông tin trong một thời gian mà không có thiết bị khác thay thế. Do đó, để đảm bảo thông tin luôn được thông suốt khi có sự cố các thiêt bị chuyển mạch luôn có 2 bản mạch giống nhau, một đang hoạt động và một dùng để dự phòng. Khi bản mạch chính gặp sự cố thì thì hệ thống ngay lập tức chuyển sang hoạt động ở chế độ dự phòng chờ bản mạch chính khắc phục xong hệ thống lại tự động chuyển sang hoạt động như chế độ bình thường.
Còn phía môi trường truyền của mạng viễn thông luôn tồn tại dưới hai phương thức truyền dẫn là vô tuyến và hữu tuyến. Trong đó, môi trường vô tuyến sử dụng sóng điện từ lan truyền trong môi trường vô tuyến sử dụng sóng điện từ lan truyền trong môi trường vô tuyến để truyền tin, môi trường truyền này ảnh hưởng khá nhiều đến sóng điện từ. Một số mạng như mạng như mạng thông tin 3G, mạng không dây WLAN, WIMAX, để đảm bảo thông tin trong suốt (không bị lỗi). Khi truyền dưới ảnh hưởng của thời tiết, hệ thống luôn có phần sủa lỗi, đo tỷ số tín hiệu trên nhiễu SNR, phương thức truyền hữu tuyến điển hình như mạng cáp quang, mạng cáp đồng.
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 71 SVTH: Trần Võ Hồng Quân Với công nghệ ADSL2 thì việc chuẩn đoán đóng một vai trò hết sức quan trọng, khi mà những đường dây cáp đồng tại một số nơi có phẩm chất kém thường gây ra hiện tượng suy giảm tín hiệu, gây lỗi bit, gây trễ, thậm chí có tình huống xấu gây gián đoạn thông tin. Với những nguyên nhân như vậy, hệ thống luôn phải trang bị các thiết bị đo lường và những chương trình chuẩn đoán tự động phát hiện, định vị chính xác những lỗi xuất hiện trên đường dây. Công nghệ này phải tăng cường phương pháp chuẩn đoán bằng cách đo tạp âm đường dây tại hai đầu dây rồi gửi về trung tâm để có phương án giải quyết.
Ngoài ra, ADSL2 bao gồm khả năng giám sát tín hiệu trong thời gian thực. khả năng này cung cấp về chất lượng đường dây và điều kiện tạp âm tại hai đầu dây. Thông tin này xử lý bởi phần mềm và sau đó sử dụng thông tin này giám sát chất lượng ADSL2, để tránh xảy ra các lỗi trong tương lai. Thêm vào đó, thông tin này cũng có thể đo được tốc độ cung cấp cho khách hàng có luôn được đảm bảo không.
Còn ở phía khách hàng cần phải chọn các thiết bị tương thích với các phần mềm ứng dụng để cho hệ thống hoạt động có hiệu quả nhất.
2. Thích ứng tốc độ
Các đường dây điện thoại được bện với nhau trong bó cáp nhiều đôi chứa 25 hoặc nhiều hơn các đôi dây xoắn. Kết quả là tín hiệu điện từ một đôi gây ra từ trường trên các đôi gần kề trong bó cáp Hình 3.10. Hiện tượng này được gọi là “xuyên âm” và có thể cản trở đặc tính tốc độ số liệu ADSL. Kết quả là những thay đổi của các mức xuyên âm có thể làm đứt kết nối trong ADSL. Xuyên âm chỉ là một nguyên nhân gây đứt kết nối trên hệ thống ADSL. Các nguyên nhân khác có thể là do nhiễu sóng vô tuyên AM, những thay đổi về nhiệt độ và nước trong bó cáp. ADSL2 giả quyết vấn đề này bằng cách thích ứng liên tục tốc độ số liệu theo thời gian thực. Cải tiến này, được gọi là thích ứng tốc độ liên tục (SRA), cho phép hệ thống ADSL2 thay đổi tốc độ của kết nối trong khi cung cấp dịch vụ mà không làm ngắt dịch vụ hoặc gây lỗi bit. ADSL2 phát hiện ra những thay đổi trong điều kiện kênh (ví dụ, một trạm vô tuyến AM nội hạt ngừng phát vào buổi tối) và thích ứng tốc độ số liệu với điều kiện mới trong suốt với người sử dụng.
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 72 SVTH: Trần Võ Hồng Quân SRA dựa trên cơ sở tách lớp điều chế và lớp tạo khung trong hệ thống ADSL2. Việc tách này cho phép lớp điều chế thay đổi các tham số tốc độ số liệu truyền dẫn mà không thay đổi các tham số trong lớp tạo khung bởi vì việc thay đổi các tham số trong lớp tạo khung làm cho modem mất đồng bộ khung, điều này gây ra các lỗi bit không thể hiệu chỉnh được hoặc phải khởi động lại hệ thống. SRA sử dụng các thủ tục cấu hình lại trực tuyến phức tạp (OLR) của hệ thống ADSL2 để thay đổi nhanh tốc độ số liệu của kết nối. Giao thức được sử dụng cho SRA như sau:
Hình 3.10: Ảnh hưởng của đôi dây bện nhau trong cùng một cặp
Máy thu giám sát SNR của kênh và quyết định thay đổi tốc độ số liệu cần thiết để bù lại những thay đổi trong điều kiện kênh.
Máy thu gửi một bản tin tới máy phát để bắt đầu thay đổi tốc độ số liệu. Bản tin này chứa tất cả những tham số truyền dẫn cần thiết để phát tại tốc độ số liệu mới. Những tham số này chứa số bit được điều chế và công suất phát trên mỗi kênh.
Máy phát gửi một tín hiệu “cờ đồng bộ” được sử dụng như một nghi nhận chỉ thị chính xác thời điểm sử dụng tốc độ số liệu mới và các tham số truyền dẫn mới.
Tín hiệu “cờ đồng bộ” được phát hiện bởi máy thu và cả máy thu và máy phát cùng chuyển nhanh và trong suốt sang tốc độ số liệu mới.
3. Cải thiện công suất phát
Các bộ thu phát ADSL thế hệ thứ nhất hoạt động ở chế độ công suất lớn nhất suốt ngày đêm ngay cả khi không được sử dụng. Với nhiều triệu modem ADSL
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 73 SVTH: Trần Võ Hồng Quân được triển khai thì có thể tiết kiệm đáng kể năng lượng điện nếu các modem nằm trong chế độ dự phòng/ngủ giống như máy tính. Với chế độ này cũng tiết kiệm công suất cho các bộ thu phát ADSL đang hoạt động trong các khối đầu xa và các tủ sóng mang mang mạch vòng số (DLC) có yêu cầu rất khắt khe về toả nhiệt.
Để đáp ứng vấn đề này, chuẩn ADSL2 đưa ra chế độ quản lý công suất giúp giảm công suất tiêu thụ trong khi đó vẫn duy trì chức năng luôn “luôn kết nối” của ADSL cho người sử dụng. Những chế độ này bao gồm: chế độ công suất L2 và chế độ công suất L3.
Chế độ công suất L2 cho phép tiết kiệm đáng kể công suất tại khối thu phát ADSL ở trạm trung tâm (ATU-C) bằng cách vào và ra chế độ công suất thấp một cách nhanh chóng dựa trên lưu lượng Internet chạy trên kết nối ADSL (Hình 3.11). Chế độ công suất L2 là một trong những cải tiến quan trọng nhất của chuẩn ADSL2. Khi tải xuống các file dữ liệu lớn thì ADSL2 hoạt động ở chế độ công suất lớn nhất (được gọi là chế độ công suất “L0”) để cực đại tốc độ tải xuống. Khi lưu lượng Internet giảm, ví dụ như khi người sử dụng đang đọc một trang văn bản dài, thì các hệ thống ADSL2 có thể chuyển sang chế độ công suất thấp L2, trong chế độ này tốc độ số liệu giảm đáng kể và giảm công suất tiêu thụ.
Hình 3.11: Các chếđộ công suất L0, L2, L3
Trong khi đang chạy ở L2, hệ thống ADSL2 có thể ngay lập tức chuyển sang chế độ công suất L0 và tăng tốc độ số liệu cực đại ngay khi người sử dụng bắt đầu tải xuống một file. Cơ chế vào/ra L2 và việc thích ứng tốc độ số liệu được thực hiện
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 74 SVTH: Trần Võ Hồng Quân mà không làm ngắt dịch vụ hoặc gây ra lỗi bit, do đó là trong suốt đối với người sử dụng.
Chế độ này cho phép tiết kiệm công suất tại cả ATU-C và bộ thu phát ADSL ở xa (ATU-R) bằng cách vào chế độ ngủ khi kết nối không được sử dụng trong khoảng thời gian dài. Chế độ công suất L3 là chế độ ngủ trong đó lưu lượng không được truyền trên kết nối ADSL khi người sử dụng không trực tuyến. Khi người sử dụng ở trạng thái trực tuyến thì các bộ thu phát ADSL yêu cầu khoảng 3 giây để khởi tạo lại và vào chế độ kết nối trạng thái sẵn sàng.
Thủ tục vào, ra L2
Một trong các tính năng quan trọng của việc chuyển đổi trạng thái giữa L2 và L0 là chúng không gây ra lỗi hoặc ngắt dịch vụ. Có được diều này là vì ADSL2 sử dụng phương pháp phân khung mới liên quan đến việc tách ghép lớp truyền thông vật lý (PMD) ADSL ra khỏi lớp truyền thông vật lý đặc thù-hội tụ truyền dẫn (PMS-TC). Tính năng này liên quan đến tham số S là tham số chỉ thị số khung PMD trong một khung PMS-TC. Trong các chuẩn ADSL trước, tham số này là một số nguyên cố định. Tuy nhiên, trong chuẩn ADSL2 tham số này được phép lấy các giá trị không nguyên. Bằng cách này lớp PMD điều chỉnh tốc độ số liệu trên kết nối mà không ảnh hưởng đến các lớp cao hơn.
Khi vào L2, lớp PMD giảm số liệu và giảm công suất phát để tiết kiệm năng lượng. Việc chuyển từ L0 sang L2 được điều khiển bởi bộ thu phát ADSL2 tại trạm trung tâm (ATU-C) Hình 3.12
Bộ thu phát ADSL2 xác định yêu cầu lưu lượng dựa trên số tế bào ATM được phát trên kết nối ADSL. Có rất nhiều thuật toán được sử dụng để thực hiện công việc này. Ví dụ, ATU-C có thể đếm số tế bào ATM rỗi được phát trong một khoảng thời gian nhất định (Ví dụ 10 giây) và dựa trên những tế bào được xác định trước để quyết định thời điểm vào L2.
Các bước vào L2 như sau:
1. ATU-C xác định thấy rằng các yêu cầu về tốc độ số liệu đã giảm đáng kể và mong muốn tiết kiệm công suất L2.
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 75 SVTH: Trần Võ Hồng Quân 2. ATU-C gửi bản tin (yêu cầu vào L2) cho bộ thu phát ADSL2 tại đầu xa (ATU-R). Các bản tin này chứa các yêu cầu về tốc độ số liệu cực đại và cực tiểu trong L2 và các giá trị cắt giảm công suất cực đại và cực tiểu theo đơn vị dB.
Hình 3.12: Biểu đồ minh họa quá trình vào L2
3. ATU-R trả lời bằng cách gửi bản tin (đồng ý vào L2) tới ATU-C. Bản tin này chứa các tham số L2 bao gồm các bản tin mới và bít/độ lợi/sắp xếp lại, giá trị cắt giảm công suất L2 và giá trị cắt giảm công suất được sử dụng cho kí hiệu ra khỏi L2 kế tiếp. Vào L2 giảm tốc độ số liệu và giảm công suất phát. Lưu trữ các thông số L0 Vào L2 giảm tốc độ số liệu và giảm công suất phát. Lưu trữ các thông số L0 và khởi động bộ Ký hiệu Sync Xác định rằng yêu cầu tốc độ số liệu đã giảm Gửi bản tin tới ATU-R yêu cầu vào L2 Nhận bản tin đồng ý vào L2 và gửi ký hiệu SyncFlag để vào L2 Giải mã bản tin yêu cầu vào L2 từ ATU- Chuyển tiếp và trả Phát hiện ký hiệu SyncFlag và chuyển các thông số truyền Yêu cầu vào Đồ ng ý ATU- ATU-
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 76 SVTH: Trần Võ Hồng Quân 4. ATU-C vào L2 bằng cách gửi ký hiệu đồng bộ (ký hiệu syncflag). Trên ký hiệu biến đổi đa tần rời rạc DMT đầu tiên sau khi phát ký kiệu syncflag, hệ thống bắt đầu phát lại tốc độ số liệu L2 mới và mức công suất phát L2 mới. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng các bảng bít/độ lợi/sắp xếp lại L2 và giá trị cắt giảm công suất L2. Trong L2, ATU-C lưu các tham số truyền dẫn L0 để sử dụng khi thoát ra khỏi L2 và quay trở lại L0.
5. ATU-R vào L2 sau khi tách ký hiệu syncflag trên ký hiệu DMT đầu tiên. Sau khi nhận ký hiệu syncflag, hệ thống bắt đầu nhận lại tốc độ số liệu L2 mới và mức công suất phát l2 mới. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng các bảng bít/độ lợi/sắp xếp lại L2 và giá trị cắt giảm công suất L2. Trong L2, ATU-R lưu các tham số truyền dẫn L0 để sử dụng khi thoát ra khỏi L2 và quay trở lại L0.
Chú ý rằng, việc lưu các tham số truyền dẫn các tham số L0 bao gồm các bảng bít L0, bảng độ lợi L0 và bảng sắp xếp lại L0 yêu cầu thêm bộ nhớ trên bộ thu phát L2. thông thường, bộ thu phát L2 với 256 sóng mang phải thêm bộ nhớ 768byte để lưu các tham số truyền dẫn L0. Ngoài ra, bộ thu và bộ phát phải được thiết kế sao cho bộ phát có thể chuyển sang các tham số truyền dẫn mới ngay khi tách chuỗi đầu ra L2.
Khi ra khỏi L2 và quay trở lại L0, lớp PMD tăng tốc độ số liệu và mức công suất phát tới mức L0 trước. Việc chuyển từ L2 về L0 được điều khiển bởi ATU-C hoặc ATU-R (Hình 3.13)
ATU-R có thể bắt đầu thoát ra L2 và vào L0 để thực hiện các chức năng xử lý tín hiệu của bộ thu (ví dụ, cấu hình lại trực tuyến hoặc trao đổi bít). Bộ thu phát ATU-C có thể bắt đầu chuyển từ L2 sang L0 khi yêu cầu tốc độ số liệu tăng vượt quá khả năng L2. Cũng như trường hợp vào L2, các thuật toán được sử dụng để xác định yêu cầu lưu lượng dựa trên số tế bào ATM rối được phát trên một kết nối ADSL. Các bước cho việc thoát ra khỏi L2 như sau:
1. A) ATU-C xác định thấy rằng các yêu cầu về tốc độ số liệu đã tăng đáng kể và yêu cầu quay trở lại L0.
B) ATU-R xác định yêu cầu quay trở lại L0 để thực hiện các thuật toán xử lý tín hiệu và gửi bản tin yêu cầu “vào L0” tới ATU-C.
GVHD: T.S Võ Trường Sơn 77 SVTH: Trần Võ Hồng Quân 2. ATU-C vào L0 bằng cách phát một chuỗi đầu ra L2. Trên ký hiệu DMT đầu tiên sau khi phát chuỗi đầu ra L2, các bảng bit/độ lợi/sắp xếp lại L0 lưu trong bộ thu phát được sử dụng cho việc truyền dẫn.
3. ATU-R tách chuỗi đầu ra L2 và vào L0. Trên ký hiệu DMT đầu tiên sau khi tách chuỗi đầu ra L2, các bảng bit/độ lợi/sắp xếp lại L0 lưu trong bộ thu phát được sử dụng để thu.
Hình 3.13: biểu đồ minh họa thủ tục ra L2
Việc ATU-R tách chuỗi đầu ra L2 và chuyển sang tham số truyền dẫn L0 lưu trong bộ thu phát gây nhiều khó khăn cho bộ thu phát ADSL. Do chuỗi đầu ra L2 có thể được gửi tại vị trí của bất kỳ ký hiệu DMT thông thường nào nên ATU-R phải tách chuỗi đầu ra L2 trong khi vẫn thu và giải điều chế các ký hiệu DMT thông thường trong trạng thái hoạt động ổn định. Do đó, bộ tách chuỗi đầu ra L2 sẽ hoạt động một cách hiệu quả song song với các chức năng giải điều chế thông thường và khi tách chuỗi đầu ra L2, ATU-C phải thực hiện các bước sau:
1. Tách ký hiệu DMT chuỗi đầu ra L2 và không chuyển tới lớp PMS-TC do chúng không mang thông tin thực.
Xác định thấy có yêu cầu thoát khỏi L2 bởi vì có yêu cầu Gửi một chuỗi thoát khỏi L2 tới