ATU- R tương tự nh ATU- C đặt tại phớa người sử dụng, tuy nhiờn tại giao diện T cỏc kờnh đơn cụng ASx chỉ hoàn toàn nhận (cũn tại ATU- C chỳng hoàn toàn chỉ gửi). Mụ hỡnh tham chiếu ATU- R được minh hoạ trờn hỡnh 4.4. Chỳng tạo thành cỏc kờnh đến trong khi giao diện LSx song cụng cú thể được định hỡnh để chỉ định dành cho cỏc đường đi. Bởi vỡ băng thụng đường đi tối đa (640kb/s) nhỏ hơn so với băng thụng hướng xuống (6144kb/s) chỉ khi ba kờnh song cụng trong khung được ghộp lại cho truyền dẫn trờn giao diện ATU- R. Tương tự như ATU- C cỏc bộ đệm nhanh và bộ đệm xen được hỗ trợ.
4.3.4 Hoạt động và chức năng của cỏc khối trong mụ hỡnh tham chiếu ATU- C và ATU-R
Hoạt động và chức năng của cỏc khối trong mụ hỡnh tham chiếu ATU- R và ATU-C khỏ giống nhau, chỉ khỏc nhau ở một vài thụng số mó hoỏ và điều chế. Do đú cỏc khối tương ứng nhau ở hai mụ hỡnh sẽ được trỡnh bày chung và một số điểm khỏc nhau sẽ được trớch dẫn riờng.
1. Khối điều khiển ghộp/đồng bộ:
a. Tớn hiệu đầu vào: Tại đầu vào của khối điều khiển và ghộp đồng bộ là cỏc kờnh mang (bearer channel):
Một hệ thống ADSL cú thể truyền tới bảy kờnh mang (bearer channel) đồng thời, chia làm 2 loại: cỏc kờnh mang một chiều ASx và kờnh mang hai chiều LSx. Tốc độ dữ liệu của cỏc kờnh này cú thể khụng cố định, chỳng được tạo ra bằng cỏch ghộp cỏc kờnh 32Kbps được cỏc tốc độ 1,536Mbps hoặc 2,048 Mbps. Tốc độ 32 Kbps xuất phỏt từ cỏch thức mó hoỏ DMT.
Cỏc kờnh ASx là những kờnh mang đơn cụng theo một hướng duy nhất, mỗi kờnh mang cú thể mang tớn hiệu số liệu cho một thiết bị đầu cuối riờng rẽ.
- AS0 cung cấp tốc độ dữ liệu từ 32Kbps đến 6,144Mbps (ghộp từ 32 Kbps). - AS1 cung cấp tốc độ dữ liệu từ 32Kbps đến 4,608Mbps
- AS2 cung cấp tốc độ dữ liệu từ 32Kbps đến 3,072Mbps
- AS3 cung cấp tốc độ dữ liệu từ 32Kbps đến 1,536Mbps (chỉ ở Mỹ)
Cỏc kờnh LSx là những kờnh song cụng, cú thể được cấu hỡnh từ kờnh đơn cụng, tốc độ 2 hướng lờn và xuống cú thể khụng bằng nhau:
- LS0 cung cấp tốc độ 16 Kbps + (32Kbps-640Kbps) trong đú 16Kbps là kờnh C truyền bản tin chọn dịch vụ và thiết lập, tương ứng với kờnh D của ISDN.
Ngoài ra, trong ADSL, cú một kờnh bắt buộc dựng để truyền tớn hiệu điều khiển như chọn dịch vụ hay thiết lập cuộc gọi trong phần header của một khung gọi là kờnh C. Tớn hiệu điều khiển cho cỏc kờnh mang hai chiều cũng được truyền qua kờnh C. Tốc độ của kờnh C là 16 đến 64Kb/s.
Chú ý:
Đối với ATU-C, bảy kờnh này cú thể hoạt động riờng biệt hoặc kết hợp lại với nhau tại giao diện V-C
ATU-R chỉ sử dụng 3 kờnh song cụng LS0, LS1, LS2 tại giao diện T-R. Thụng thường, cỏc kờnh đơn cụng được sử dụng để hỗ trợ cho những thụng tin theohướngxuống. hớng xuống.
Hỡnh 4.3: Mụ hỡnh tham chiếu ATU- C Điều khiển ghép/ đồng bộ
CRCF nhiên hoá và FECNgẫu
Ngẫu nhiên hoá và FEC Xen CRCI Sắp xếp tần Mã hoá theo chùm điểm và định tỷ lệ tăng ích A Ghép khung dữ liệu B Khung dữ liệu đầu ra FEC C Mã hoá khung dữ liệu đầu vào Bits Bits và tăng ích Zi I=1 đến 255 AS0 AS1 AS2 AS3 LS0 LS1 LS2 NTR eoc/ aoc ib
Điểm tham chiếu
V-C oam aoc Bộ đệm song song/ nối tiếp xn n=0 đến 511 IDFT n=0 n=1 480 510 511 Xử lý t ơng tự và DAC U-C 2
Hỡnh 4.4: Mụ hỡnh tham chiếu ATU- R Điều khiển ghép/ đồng bộ
CRCF nhiên hoá Ngẫu và FEC Ngẫu nhiên hoá và FEC Xen CRCI Sắp xếp tần Mã hoá theo chùm điểm và định tỷ lệ tăng ích A Ghép khung dữ liệu B Khung dữ liệu đầu ra FEC C Khung dữ liệu đầu vào
mã hoá chùm điểm Bits Bits Zi I=1 đến 31 LS1 LS2 eoc/ aoc ib
Điểm tham chiếu
T-R oam aoc Bộ đệm song song/ nối tiếp/ x n n=0 đến 63 IDFT n=0 n=1 60 62 63 Xử lý t ơng tự và DAC U-R 2 LS0
Cỏc kờnh song cụng được sử dụng để hỗ trợ cho cỏc thụng tin theo hướng lờn. Ghộp kờnh ADSL đủ linh hoạt nờn cho phộp cú nhiều tốc độ khỏc nhau (khụng phải nguyờn lần 32 Kbps) do đú cú thể tương tỏc trực tiếp với nhiều tốc độ khỏc. Điều này cú thể thực hiện được bằng cỏch chia sẽ cỏc bit trong kờnh overhead ADSL cho cỏc kờnh bearer.
Mặc dự tốc độ số liệu truyền trờn đường ADSL cú thể được thay đổi với cỏc bước 32kb/s, nhưng để tăng cường tớnh tương thớch của cỏc thiết bị của cỏc nhà cung cấp khỏc nhau, diễn đàn ADSL đưa ra 4 cấp chuyển vận (transport class) nh
sau: Cấp chuyển vận 1 2 3 4 Cỏc kờnh mang một chiều Tốc độ tối đa (Mb/s) 6,114 4,608 3,072 1,536 Cỏc phương ỏn chọn kờnh mang (Mb/s) 1,536 1,536 1,536 1,536 3,072 3,072 3,072 4,608 4,608 6,144
Số lượng kờnh tối đa 4 (AS0 tới AS3) 3 (AS0 tới AS2) 2 (AS0 và AS1) 1(AS0)
Cỏc kờnh mang hai chiều
Tốc độ tối đa (Mb/s) 640 608 608 176 Cỏc phương ỏn lựa chọn kờnh mang (Mb/s) 576 384 384 384 160 160 160 C (64) C (64) C (64) C (64)
Số lượng kờnh tối đa 3 (LS0 tới LS2) 2 (LS0, LS1) hay (LS0, LS2)
2 (LS0, LS1) hay (LS0, LS2)
2(LS0, LS2)
Bảng 4.2: Cỏc phương ỏn lựa chọn kờnh mang cho cỏc cấp chuyển vận.
Nếu ADSL được sử dụng để chuyển vận cỏc tế bào ATM, kờnh LS2 sẽ được sử dụng để truyền cỏc tế bào này theo hai chiều. Cỏc tế bào ATM trong ADSL sử dụng một trong hai format AAL1 và AAL5. AAL1 được sử dụng cho cỏc ứng dụng cú tốc độ bit cố định (CBR- Constant Bit Rate) và AAL5 dựng cho cỏc ứng dụng cú tốc độ bit biến đổi (VBR- Variable Bit Rate). Mụ tả chi tiết hơn về ứng dụng ADSL cho chuyển vận ATM được đề cập trong mục 4.5.
b. Ghộp khung:
Cỏc luồng dữ liệu này sẽ được vào ghộp kờnh vào cỏc khung, tiếp đú cỏc khung lại được ghộp thành cỏc siờu khung (superframe). Mỗi siờu khung cú chứa 68 khung ADSL, cỏc khung này sau đú sẽ được mó hoỏ và điều chế thành cỏc ký hiệu
(symbol) DMT. Mỗi khung được tạo ra trong 250às, cứ hết một siờu khung thỡ một khung đồng bộ được thờm vào.
Hỡnh 4.5: Cấu trỳc siờu khung của ADSL.
Mỗi siờu khung ADSL dành 8 bit cho CRC, 24 bit chỉ thị (indicator) ib0- ib23) dành cho chức năng OAM
c. Tớn hiệu đầu ra:
Cỏc khung sau khi được ghộp kờnh cú thể chia làm hai đường khỏc nhau. Trong ATU- C, cú hai đường dẫn ngầm được dành để hỗ trợ cho dữ liệu bao gồm: đường dẫn nhanh (fast) và đường dẫn xen (interleaved). Tuỳ theo loại thụng tin mà một kờnh cú thể được gỏn một trong hai loại đường dẫn. Đường dẫn nhanh thớch hợp với cỏc dữ liệu nhạy cảm với trễ nhưng khụng đũi hỏi độ chớnh xỏc quỏ cao (cú thể chấp nhận lỗi) nh audio, video. Đường dẫn xen thớch hợp với cỏc lưu lượng khụng nhạy cảm với trễ và đũi hỏi độ chớnh xỏc cao, do đú cần bổ sung cỏc phương phỏp dũ và sửa lỗi.
Tuy nhiờn trong một số trường hợp nếu cần truyền cả hai loại hỡnh dữ liệu, ATU-C cú sử dụng cả hai đường dẫn. Chẳng hạn nh, trong một hội nghị truyền hỡnh cú thể đặt cỏc kờnh AS0 trong đường xen, cũn đặt cỏc kờnh song cụng LS0 trong đường dẫn nhanh. Kờnh AS0 mang luồng lưu lượng video MPEG, cũn cỏc kờnh khỏc cú thể được sử dụng để truyền dữ liệu điều khiển tương tỏc giữa người sử dụng với hệ thống video. Kờnh AS0 mang lưu lượng ATM trờn đường đến trong đường nhanh. Lưu lượng đường đi được mang trong kờnh song cụng LS0, cũng ở trong đường nhanh (và chỉ mang lưu lượng trong hướng đi).
2. Khối kiểm tra CRC (Cycle Redundancy Check):
- Khối này cú nhiệm vụ ghộp cỏc bit kiểm tra vào khung thứ nhất của mỗi siờu khung. ADSL sử dụng kiểm tra CRC 8 bit đối với truyền trạng thỏi ổn định và CRC 16 bit cho cỏc dữ liệu khởi tạo nh cỏc bit thụng tin về độ lợi.
Khung
0 Khung1 Khung2 Khung34 Khung35 Khung66 Khung67 đồng bộKhung
Siêu khung (17 ms) crc 0-7 trong byte nhanh và đồng bộ Ib0-7 trong byte Ib8-15 trong byte Ib16-23 trong byte Không dùng hoặc dữ liệu mức bit (Ib= bit chỉ thị)
- Thụng thường kiểm tra CRC được sử dụng cho chức năng bảo dưỡng mức độ cao để chẩn đoỏn hoặc bỏo cho thiết bị bảo dưỡng thực hiện sửa chữa hoặc thay thế nếu thiết bị DSL nhận được lỗi. Kiểm tra CRC xỏc định nhanh chúng DSL hoạt động khụng đỳng, nhưng khụng thể chỉ dựa vào CRC để đảm bảo là tất cả dữ liệu luụn được truyền đỳng. Do đú ADSL cũn ỏp dụng phương phỏp mó hoỏ chống lỗi FEC.
3. Khối ngẫu nhiờn hoỏ và FEC:
a. Mó hoỏ chống lỗi FEC (Forward Error Correction):
Cỏc bit kiểm tra FEC sẽ được đưa vào cỏc khung dữ liệu nhanh và dữ liệu xen. FEC được sử dụng nhằm tối ưu hoỏ đặc tớnh của hệ thống bằng cỏch làm giảm tỷ số lỗi bit BER. FEC đợc sử dụng nhằm tối u hoá đặc tính của hệ thống bằng cách làm giảm tỷ số lỗi bit BER.
FEC dựa trờn phương phỏp mó hoỏ Reed- Solomon. Kớch thước của từ mó Reed- Solomon là N=K+R, trong đú R là số byte kiểm tra, N là độ dài từ mó thay đổi tuỳ theo số bit dành cho bộ đệm nhanh hoặc bộ đệm xen. Mó hoỏ Reed- Solomon thường được sử dụng trong ADSL vỡ cú độ lợi mó hoỏ đối với lỗi ngẫu nhiờn (khoảng 3 dB) và cho phộp sửa cỏc cụm lỗi lớn gõy ra do tỏc động của xung bằng cỏch cài xen.
b. Khối ngẫu nhiờn hoỏ (Scrambling):
Chuỗi cỏc bit đầu vào được sắp xếp thành tập hợp cỏc bit ngẫu nhiờn thụng qua bộ tạo ngẫu nhiờn. Nhờ đú cú thể giảm được chuỗi cỏc số 0 hoặc 1 trong dũng số liệu.
4. Khối cài xen (Interleaved):
Để đảm bảo truyền chớnh xỏc dữ liệu, cần đặc biệt trỏnh cỏc lỗi burst ngắn. Burst ngắn gõy ra sai lệch ở một chuỗi số liờn tiếp nhau làm cho dữ liệu, đặc biệt là dữ liệu đũi hỏi độ chớnh xỏc cao bị lỗi nặng.
Do đú, để chống lại cỏc lỗi burst ngắn người ta đưa thờm khối cài xen. Từ mó Reed- Solomon trong bộ đệm interleaved được cài xen theo mó xoắn (convolution). Giỏ trị độ sõu cài xen thường là 16, 32 hoặc 64 (32 hoặc 64 thường dành cho hệ thống 2,048Mb/s).
5. Khối sắp xếp tone (Tone ordering):
Khối này cú tỏc dụng tối ưu hoỏ số bit đưa vào mỗi tone để giảm cỏc lỗi gõy ra do cắt xộn đỉnh xung, đảm bảo chất lượng truyền dẫn.
Tớn hiệu miền thời gian DMT cú giỏ trị đỉnh/trung bỡnh khỏ cao (giả thiết phõn bố biờn độ gần như Gausian), cỏc đỉnh cao cú thể sẽ bị cắt bỏ (clipping) do bộ chuyển đổi D/A. Lỗi gõy ra do việc cắt đỉnh này cú thể xem như một xung nhiễu tại
mẩu bị cắt. Năng lượng của lỗi này hầu nh được phõn bố đồng đều vào tất cả cỏc tone trong ký hiệu xảy ra lỗi. Do đú việc cắt đỉnh xung nờn cỏc tone chứa nhiều bit rất dễ xảy ra lỗi. Lỗi này cú thể sửa được một cỏch đỏng tin cậy bằng mó FEC nếu cỏc tone chứa nhiều bit được đưa vào bộ đệm xen.
Số lượng bit và độ lợi tương đối dành cho tất cả cỏc tone được tớnh toỏn tại khối thu ATU-R, và sau đú gửi lại ATU-C. Những số liệu này thường được lưu trữ lại, được sắp xếp theo thứ tự tăng dần của tần số hoặc số thứ tự i của tone trong bảng bit và độ lợi.
Sắp xếp tần phõn những bit từ đường nhanh vào cỏc tone khả năng mang ít bit, cỏc bit từ đường ghộp xen thỡ được phõn cho những tần mang nhiều bit hơn.
6. Khối mó hoỏ chựm điểm và định độ lợi (Constellation encoding and gain scaling):
Khối mó hoỏ này cú tỏc dụng làm tăng số bit/symbol và do đú tăng độ rộng băng tần và tốc độ truyền dẫn. Phương phỏp mó hoỏ chựm điểm thường sử dụng là 32QAM.
Thờm vào đú, khi điều chế nhiều mức, để giảm lỗi do nhận biết nhầm trạng thỏi mà khụng phải tăng cụng suất phỏt và tốc độ truyền dẫn, người ta thường kết hợp điều chế và mó hoỏ chống lỗi TCM (Trellis Code Modulation). Đặc tớnh của hệ thống cú thể được cải thiện nhiều bằng phương phỏp điều chế mó hoỏ lưới TCM Wei 16 trạng thỏi 4 chiều (16-state 4- dimensional). Với cỏch này, độ lợi mó hoỏ sẽ tăng 2-3dB và nếu thiết kế tốt, độ lợi mó hoỏ của toàn bộ hệ thống ADSL cú thể đạt tới 5,5 dB.
7. Khối IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform):
Chức năng: Khối IDFT thực hiện mó hoỏ đa õm tần rời rạc DMT.
Tại ATU-C: Kờnh hướng xuống được chia làm 256 kờnh con (subchannel), độ rộng mỗi kờnh con là 4kHz. Khối mó hoỏ chựm điểm đưa ra 256 giỏ trị phức , sau khi thực hiện biến đổi IDFT tạo ra 512 mẫu. 32 mẫu cuối cựng (480-511) được gắn thờm vào 512 mẫu trước gọi là tiếp đầu chu kỳ (cycle prefix) để thực hiện đồng bộ.
Tại ATU-R: Kờnh hướng lờn được chia làm 32 kờnh con, độ rộng mỗi kờnh con là 4 kHz.. Đầu ra của khối mó hoỏ chựm điểm đưa 32 giỏ trị phức , sau khi thực hiện biến đổi IDFT tạo ra 64 mẫu. 4 mẫu (60-64) được dành cho tiếp đầu chu kỳ.
8. Bộ đệm song song/nối tiếp:
544 mẫu từ khối IDFT (với ATU-C) và 68 mẫu từ khối IDFT (với ATU-R) được đưa song song vào bộ đệm, sau đú được đọc ra nối tiếp.
9. Bộ chuyển đổi số/tương tự và xử lý tớn hiệu analog: 10. Khởi tạo, vận hành:
Giao diện ADSL cũn hỗ trợ 3 phương phỏp cho việc trao đổi thụng tin hoạt động của lớp vật lý giữa ATU- C và ATU- R:
• Kờnh hoạt động EOC (Embedded Operation Channel)
• Kờnh tiờu đề ADSL AOC (ADSL Overhead Channel)
• Cỏc bit chỉ dẫn ib (introduction bit)
DMT cho ADSL- Chuẩn T1.413:
ADSL theo tiờu chuẩn ANSI T1.413 sử dụng kỹ thuật mó hoỏ đường truyền DMT (Discrete MultiTone)- mó hoỏ đa tần rời rạc.
Modem ADSL dựa trờn DMT cú thể coi nh là nhiều modem nhỏ, mỗi modem nhỏ cú dải tần là 4 kHz. DMT sử dụng nhiều súng mang tạo ra cỏc kờnh con (subchannel), mỗi kờnh con mang một phần của tổng tin tức. Cỏc kờnh con được điều chế độc lập với 1 tần số mang tương ứng với tần số trung tõm của cỏc kờnh con và được xử lý song song. Mỗi kờnh con được điều chế nhờ sử dụng QAM và cú thể mang từ 0 đến tối đa là 15bits/symbol/Hz. Số lượng bit thực sự được mang trờn một kờnh con phụ thuộc vào đặc tớnh đường dõy. Một số kờnh con cú thể bỏ đi khụng dựng do nhiễu ngoài.
Hỡnh 4.7: Điều chế DMT
Vớ dụ: trạm radio AM gõy nhiễu tần số radio ở kờnh con nào đú thỡ kờnh đú sẽ khụng được sử dụng để truyền số liệu.
Tốc độ truyền dẫn theo hai hướng lờn và hướng xuống là khỏc nhau. Hướng xuống:
Theo hướng xuống, tốc độ lấy mẫu là 1/T= 2,208MHz. Mỗi khối cú kớch thước là 512 liờn hợp đối xứng cú 256 tone từ 0 đến 1,104MHz và chiều dài tiếp đầu chu kỳ(cycle prefix) v=32 mẫu. Cứ sau 68 ký hiệu, một hằng số là ký hiệu đồng bộ bằng 512+32=544 ký hiệu được xen vào do vậy tốc độ thực tế của ký hiệu là 2,208/(544x69/68)=4000Hz. Độ rộng của tone là 2,208/512=4,3125kHz. Do đú độ dụi băng tần là 0.3125/4=7,8%. Tốc độ số liệu là một số nguyờn lần 4Kb/s nhưng thụng tin được truyền theo byte nờn thực tế tiờu chuẩn cho phộp tốc độ phỏt là một số nguyờn lần 32Kb/s.
Mật độ phổ cụng suất phỏt hướng xuống là 40dBm/Hz với sai số trung bỡnh cho phộp của tone là ±2,5dB. Cụng suất phỏt cực đại vào khoảng 20dBm.
Hướng lờn:
Hướng lờn của hệ thống cũng sử dụng kỹ thuật DMT và cú tần số lấy mẫu là 1/T= 276kHz. Kớch thước mỗi khối là N=64 liờn hợp đối xứng tức là cú 32 tone chiếm dải tần từ 0 đến 138 kHz và độ dài của tiền tố chu kỳ (cycle prefix) v=4 mẫu. Sau 68 ký hiệu tạo lờn tốc độ ký hiệu thực tế là 276/(68x68/69)=4000Hz. Độ rộng của một tone vẫn là 276kHz/64= 4,3125kHz. Độ dụi băng tần là 0.3125/4=7,8%.