Hai phương thức truyền dẫn song cụng được sử dụng phổ biến trong xDSL là song cụng phõn chia theo tần số FDM và khử tiếng vọng EC.
Trong FDM, dải tần số sử dụng được chia làm 3 phần riờng biệt cho tớn hiệu thoại, đường truyền lờn và đường truyền xuống được phõn cỏch bằng dải tần bảo vệ (guard band). Phương phỏp này đũi hỏi dành riờng 7 kờnh đầu tiờn trong cả hai hướng nhằm sử dụng làm dải tần bảo vệ. Việc này được thực hiện bởi việc đặt đầu ra của cỏc bộ mó hoỏ Zi=0 và sử dụng cỏc bộ lọc ở điểm đầu của bộ phỏt để lọc bỏ những tần số này. Mặt khỏc nú đũi hỏi bộ phỏt hướng xuống khụng sử dụng cỏc kờnh 8 đến 32 vỡ cỏc kờnh này đó được dành cho bộ phỏt hướng lờn. Phương phỏp FDM cú ưu điểm là hạn chế được NEXT do hệ thống khụng thu cựng một dải tần với dải tần phỏt của hệ thống kề nú tuy nhiờn nú yờu cầu một dải tần lớn.
Phương thức khử tiếng vọng EC sử dụng một kờnh duy nhất cho cả phỏt và thu nờn cần một bộ khử tiếng vọng tại phớa thu. Kỹ thuật này cho phộp hai modem sử dụng toàn bộ băng thụng cú sẵn trờn cả hai hướng do đú nú làm tăng tốc độ truyền dẫn đỏng kể.
Cấu trỳc hệ thống sử dụng phương phỏp khử tiếng vọng để tỏch riờng tớn hiệu lờn và xuống được chỉ ra ở hỡnh 2.17. Khi tớn hiệu truyền qua mạch sai động (hybrid), một phần tớn hiệu vũng lại đầu thu do mạch hybrid khụng hoàn hảo. Bộ lọc số đỏp ứng ADF được sử dụng cú chức năng tạo ra một bản sao của tớn hiệu vọng và tiếng vọng bị triệt hoàn toàn bằng cỏch trừ bản sao này với tớn hiệu vọng thực tế. Nhược điểm của phương phỏp này là bị ảnh hưởng của NEXT do chồng lấn giữa băng tần lờn và xuống và cấu trỳc phức tạp của bộ lọc ADF.
Ngoài ra cũn cú phương thức truyền song cụng phõn chia theo thời gian TDD hay cũn gọi là kỹ thuật truyền dẫn ping-pong được sử dụng trong VDSL. Tớn hiệu hướng lờn và xuống được thu, phỏt luõn phiờn khụng chồng lấn trờn đường truyền nờn mạch thực hiện tương đối đơn giản. Kỹ thuật này yờu cầu phải đồng bộ
tớn hiệu giữa cỏc đường dõy TDD trong cựng một cỏp nghĩa là tớn hiệu truyền trờn cỏp được thu, phỏt trong cựng chu kỳ nờn trỏnh được NEXT.
2.2.3 Phỏt hiện và sửa lỗi
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 ít 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 xDSL là mó hoỏ khối chu kỳ Reed-Solomom và mó chập Trelliss-coded modulation .
Mó Reed-Solomon tạo ra những từ mó được làm từ một số lượng nhất định cỏc byte dữ liệu và một số lượng cỏc byte kiểm tra. Khi hoạt động trong galois field GF(256) tổng số byte trong một từ mó phải nhỏ hơn 255 bytes. Sử dụng những từ mó khỏc nhau cú thể làm biến đổi số lượng cỏc byte dữ liệu và cỏc byte kiểm tra trong một từ mó . Trong một hệ thống xDSL tiờu biểu, một từ mó là 240 byte được tạo ra từ 224 bytes dữ liệu và 16 bytes kiểm tra và nú sú thể sửa được 6 byte lỗi.
Mó chập (mó mắt cỏo): Cỏc bit kiểm tra được phõn phối vào luồng dữ liệu trong quỏ trỡnh mó hoỏ dữ liệu. Cỏc bit dữ liệu được dịch vào trong bộ mă hoỏ theo chiều từ trỏi sang phải, mỗi bit dữ liệu đó dịch vào trong bộ mó tạo ra 2 bit dữ liệu đầu ra thụng qua một phộp cộng module 2, hai đầu ra này được định nghĩa trước bởi hai đa thức sinh. Bộ mó hoỏ đơn giản này được gọi là bộ mó hoỏ tốc độ 1/2 với độ dài khụng đổi là 2.(Hỡnh 2.19)
Hai vị trớ đầu tiờn là trạng thỏi của bộ mó hoỏ, giả sử rằng ban đầu tất cả trạng thỏi của bộ mó hoỏ là 0. Khi tớn hiệu vào là 1100010100 thỡ đầu ra sẽ nh sau:
0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1
Hỡnh 2.19. Sơ đồ bộ mó hoỏ
Sơ đồ chuyển đổi trạng thỏi :
Hỡnh 2.20 Sơ đồ chuyển đổi cỏc trạng thỏi
Trong sơ đồ trờn : Giỏ trị trong ụ là giỏ trị tương ứng của T0 và T1, trạng thỏi cả T0 và đầu ra tương ứng Y0 và Y1 được biểu thị trờn đường mũi tờn (vớ dụ 1/11). Sử dụng sơ đồ chuyển trạng thỏi ta vẽ được sơ đồ lưới nh hỡnh 2.21.
Trờn cơ sở đú người ta thực hiện quỏ trỡnh giải mó theo cỏc bớt nhận được. Trong trường hợp cú một bớt nhận được khụng đỳng thỡ tại mỗi nút (ứng với 1 trong 4 trạng thỏi) sẽ khụng cú một đường nào được lựa chọn. Thuật toỏn viterbi được sử dụng để lựa chọn đường giống nhất khi cú lỗi đồng thời loại bỏ cỏc đường khỏc bằng cỏch so sỏnh khoảng cỏch mó Hamming, nếu đường nào cú khoảng cỏch Hamming ngắn nhất sẽ được lựa chọn, cỏc đường cũn lại sẽ bị loại bỏ. Khoảng cỏch Hamming được tớnh bằng số bit khỏc nhau giữa hai cặp bit phỏt và thu.
1 x x2 1 x2 Dòng bit đầu vào Dòng bit ra Dòng bit ra 0 0 0 1100010100 00 10 11 01 1/11 1/01 0/00 0/01 0/11 1/00 0/10 1/10 Đầu ra 0: 00 00 00 00 00 00 00 11 11 11 11 11 11 11 10 10 10 10 10 10 01 01 01 01 01 01 11 11 11 11 11 10 10 10 10 10 00 00 00 00 00 T0T1 00 10 01 11 Đầu ra 1: 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 in out
Hỡnh 2.21. Quỏ trỡnh giải mó
2.2.4 Kỹ thuật ghộp xen
Tuy là FEC cú nhiều tỏc dụng trong sửa lỗi nhưng chỳng ta khụng thể sửa
được cỏc lỗi xảy ra quỏ nhiều và liền nhau vỡ vậy mà đưa ra đan xen để trộn lẫn thứ tự của cỏc từ mó. Đan xen được thực hiện ở bộ phỏt và giải đan xen được thực hiện ở bộ thu. Cú hai kiểu đan xen đú là đan xen khối và đan xen xoắn. Phổ biến đối với DSL là đan xen xoắn. Đan xen khối cỏc bit số liệu được viết vào theo hàng và được đọc ra
theo cột và thường thỡ một hàng chứa một từ mó FEC. Bờn thu lại làm ngược lại là viết theo cột, đọc ra theo hàng. Vớ dụ của đan xen khối nh hỡnh vẽ 2.22.
1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14
15 16 17 18 19 20 21
Hỡnh 2.22: Nguyờn lý thực hiện đan xen
Nhờ đan xen mà lỗi được phõn đều ra trong khoảng thời gian truyền và điều này giỳp cho FEC cú hiệu quả hơn. Đan xen gõy ra độ trễ trong truyền số liệu từ đầu cuối đến đầu cuối đồng thời nú yờu cầu bộ nhớ là ND với độ trễ khoảng 2DN bit với N là kớch thước từ mó và D là độ sõu đan xen.
Đan xen xoắn cú hiệu quả hơn so với đan xen khối trong cỏc yờu cầu về bộ nhớ và giảm độ trễ truyền dẫn, nú khụng liờn quan đến cỏch sử dụng của FEC. Nú cú thể
hoạt động với cả FEC khối và xoắn. Một bộ đan xen xoắn với kớch thước từ mó N = 7 và độ sõu D = 3 nh hỡnh vẽ 2.23.
Viết vào (từ FEC)
N = 7 đọc ra (gửi tới kênh)
D = 3
Thứ tự trên kênh 1,8, 15, 2,9 16...
Đọc ra Viết vào
B1 1 B1 2 B1 3 B1 4 B1 5 B1 6 B1 7 B4 1 B4 2 B4 3 ... • B1 1 B1 2 B1 3 B1 4 B1 5 B1 6 B1 7 B4 1 B4 2 ... • • B1 1 B1 2 B1 3 B1 4 B1 5 B1 6 B1 7 B4 1 ...
Hỡnh 2.23: Nguyờn lý đan xen xoắn
Trong thớ dụ này, con số ghi phớa trờn của B tương ứng với số thứ tự từ mó, con số ghi bờn dưới tương ứng số thứ tự của bit trong từ mó đú. Cỏc từ được viết vào trong bộ đan xen theo hàng và được đọc ra theo cột. Sự khỏc nhau giữa đan xen xoắn và đan xen khối là ở chỗ với đan xen xoắn cỏc từ mó khụng được bắt đầu trong cựng một cột nh chúng làm trong bộ đan xen khối, thờm vào đú cỏc hàng khụng cú điểm cuối. Chiều dài và chiều sõu của bộ đan xen (chớnh là kớch thước của bộ nhớ) quyết định từ mó tiếp theo nờn được viết vào trong hàng tiếp theo hay trong hàng đầu tiờn ngay sau từ mó đó được viết ở đú.
B1 1 B1 2 B1 3 B1 4 B1 5 B1 6 B1 7 B4 1 B4 2 B4 3 ... • B1 1 B1 2 B1 3 B1 4 B1 5 B1 6 B1 7 B4 1 B4 2 ... • • B1 1 B1 2 B1 3 B1 4 B1 5 B1 6 B1 7 B4 1 ...
Hỡnh 2.24: Nguyờn lý giải đan xen xoắn
Bộ giải đan xen chỉ phải đọc 1 từ mó từ mỗi hàng và sau đú chuyển tới hàng tiếp theo cho đến khi hàng cuối được đọc ra. Sau khi đọc hàng cuối cựng, bộ giải đan xen quay trở lại hàng đầu tiờn và đọc từ vị trớ chưa đọc tiếp theo.
Đan xen xoắn cú thể phõn phỏt một từ mó cú độ dài N trờn khoảng thời gian là ND, tạo ra trễ truyền là ND bit.
Trờn thực tế, người ta đan xen ở cấp độ byte hay symbol. Nh mó hoỏ Reed - Solomon thực hiện trong GF (256) là ở mức độ byte. Nếu FEC thực hiện ở mức byte hay symbol thỡ đan xen cũng thực hiện ở mức Byte hay Symbol. Lỳc đú độ trễ cũng được tớnh theo đơn vị tương ứng.
2.2.5 Ngẫu nhiờn hoỏ
Hầu hết DSL gồm 1 bộ ngẫu nhiờn hoỏ trong bộ phỏt và giải ngẫu nhiờn trong bộ thu. Nú cú tỏc dụng giảm xỏc xuất cỏc chuỗi bit 0 hay chuỗi bit 1 liờn tiếp được
Viết vào Đọc ra
chuyển qua bộ điều chế. Nú cú ích cho cỏc mạch vũng khoỏ pha để khụi phục định thời và cõn bằng thớch ứng. Chỳ ý ngẫu nhiờn hoỏ khụng được dựng cho mật mó hoỏ số liệu vỡ nú quỏ đơn giản.
Một bộ ngẫu nhiờn hoỏ và giải ngẫu nhiờn hoỏ được cho nh hỡnh vẽ 2.24 Cả bộ ngẫu nhiờn hoỏ và giải ngẫu nhiờn được đặc trưng bởi đa thức sinh g(x)= 1+x5 +x23
Đõy là trường hợp ngẫu nhiờn hoỏ tự đồng bộ nghĩa là bộ giải ngẫu nhiờn cú thể bắt đầu trong một trạng thỏi tuỳ ý(cỏc giỏ trị khởi tạo nằm trong bộ ngẫu nhiờn hoỏ) sau khoảng thời gian hạn chế, cho ra số liệu được giải mó chớnh xỏc.
Hỡnh 2.25: Bộ trộn và giải trộn
Trong đú: z-1 là khối làm trể 1 bit, cỏc bộ cộng là cộng module2
Khi cú một lỗi xẩy ra ở đầu vào thỡ sẽ tạo ra 3 lỗi ở đầu ra của bộ giải trộn, do đú nhược điểm khi sử dụng bộ trộn và giải trộn là làm tăng bit lỗi trờn kờnh.
CHƯƠNG 3: KIẾN TRÚC ỨNG DỤNG CễNG NGHỆ XDSL 3.1. KIẾN TRÚC MẠNG
Hiện nay, một yờu cầu quan trọng được đặt ra khi sử dụng cỏc cụng nghệ mới là phải tận dụng và phối hợp tốt với cỏc cụng nghệ và thiết bị sẵn cú của mạng viễn
z-1 z-1 z-1 z-1 z-1 Đầu vào (1) (2) (5) (23) Đầu ra bộ phát Bộ trộn bộ phát z-1 z-1 z-1 z-1 z-1 Đầu vào (1) (2) (5) (23) Đầu ra bộ thu Bộ giải trộn từ kênh
thụng đang tồn tại, đồng thời thớch hợp cho nhiều loại hỡnh dịch vụ phong phỳ như thoại, hỡnh ảnh, dữ liệu. Để giải quyết cỏc khú khăn này khi ỏp dụng cụng nghệ mới DSL cho mạch vũng thuờ bao, người ta đó xõy dựng được một kiến trỳc tổng quan truy nhập DSL giữa người sử dụng và nhà cung cấp dịch vụ, kiến trỳc này thớch hợp cho cỏc loại hỡnh dịch vụ và cụng nghệ như POTS, ISDN, frame relay, ATM.
3.1.1 Cỏc thành phần trong kiến trỳc mạng DSL
Mụ hỡnh mạng DSL này gồm 3 phần: Thiết bị tại phớa người sử dụng, nhà cung cấp việc truy nhập mạng và nhà cung cấp dịch vụ mạng.
Hỡnh 3.1: Tổng quan kiến trỳc mạng DSL.
Nhà cung cấp dịch vụ mạng - NSP (Network Service Provider):
Vai trũ của NSP là cung cấp cỏc dịch vụ theo yờu cầu của khỏch hàng nh
điện thoại, trang Web, video theo yờu cầu... Nhà cung cấp dịch vụ cú thể là:
Tổng đài trung tõm thực hiện dịch vụ thoại hoặc ISP - nhà cung cấp dịch vụ Internet - hỗ trợ cho cỏc mỏy chủ và cỏc ứng dụng mạng mà người sử dụng yờu cầu...
Nhà cung cấp mạng truy nhập - NAP (Network Access Provider):
Vai trũ của NAP là cung cấp cỏc dịch vụ DSL tới người sử dụng và kết nối lưu lượng người sử dụng với cỏc nhà cung cấp dịch vụ mạng. Trong kiến trỳc mạng này, vai trũ của nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng giống như trong cỏc mạng truyền thống, nhưng với NAP dịch vụ DSL phải phự hợp với mụi trường mà nhà cung cấp dịch vụ đưa ra, vớ dụ phải ứng dụng được với cỏc phương phỏp truy nhập khỏc nhau như modem quay số hoặc cỏc đường dõy thuờ bao riờng (leased-line),
DSL Router/ modem DSL line card DSL line card DSL line card Mạng nhà cung cấp dịch vụ Giao diện truy nhập xa Mạng truy nhập DSLAM Mạng nhà cung cấp dịch vụ Mạng nhà cung cấp dịch vụ Giao diện truy nhập xa Giao diện truy nhập xa DSL Router/ modem DSL Router/ modem
Mạng nhà cung cấp dịch vụ Mạng truy nhập Thiết bị khách hàng
truy nhập ISDN BRI, PRI, frame relay, hoặc cỏc phương thức chuyển mạch gúi, chuyển mạch kờnh, chuyển mạch ATM...
Để thực hiện điều này, tại phớa nhà cung cấp NAP, cỏc đường dõy từ cỏc thuờ bao được nối vào cỏc DSL line card tập trung trong thiết bị DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer)- Bộ dồn kờnh truy cập đường dõy thuờ bao số. Đường dõy nối từ NAP đến cỏc thuờ bao thụng thường là đụi dõy đồng xoắn, tuy nhiờn DSL cũn hỗ trợ cho cả đường T1/E1.
Trong nhiều trường hợp nhà cung cấp dịch vụ mạng NSP cú thể đồng thời thực hiện việc cấp cỏc kết nối tới người sử dụng nh NAP mà khụng phải dựa trờn mạng truy nhập của nhà cung cấp khỏc.
Thiết bị người sử dụng:
Cụng nghệ DSL hỗ trợ việc truyền dẫn tốc độ cao cho hầu hết cỏc dịch vụ người dựng, do đú cỏc thiết bị tại thuờ bao sẽ rất đa dạng. Thiết bị này cú thể là điện thoại, mỏy tớnh cỏ nhõn, mạng LAN cụng sở hoặc TV... tuỳ thuộc vào mụi trường khỏch hàng và cỏc ứng dụng cần hỗ trợ thụng qua giao diện DSL.
Tương ứng với DSLAM tại phớa nhà cung cấp, đường dõy phớa người sử dụng được kết nối với DSL modem/ router trước khi đưa vào cỏc thiết bị của người dựng. Để tương thớch với nhiều loại thiết bị nh đó núi trờn, cỏc DSL modem/router cú cỏc cấu hỡnh phự hợp. Một vài cấu hỡnh thường thấy là:
- Bộ phõn tỏch splitter trong DSLmodem cấp khe cắm RJ11 để nối với điện thoại hỗ trợ việc cung cấp dịch vụ POTS.
- Người sử dụng cần truy nhập Internet hoặc xem video bằng mỏy tớnh, DSL modem ngoài việc cấp khe cắm RJ-45 nối với card mạng trong mỏy tớnh hoặc cú thể được tớch hợp thành card modem cắm trong mỏy.
- DSL cú thể hỗ trợ cho cỏc mạng LAN truy nhập mạng WAN nhờ sử dụng giao thức IP. Trong trường hợp này DSL modem nằm trong một bộ định tuyến, cung cấp giao diện 10base-T, giao diện V35 hoặc giao diện T1/E1... cho mạng LAN. Cấu hỡnh này ỏp dụng cho cỏc doanh nghiệp nhỏ hoặc cỏc văn phũng chi nhỏnh của cỏc cụng ty lớn.
3.1.2 Cỏc thiết bị DSL sử dụng trong mạng
a. Bộ dồn kờnh truy nhập đường thuờ bao số - DSLAM (Digital Subscriber Line