Công nghệ đuờng dây thuê bao số ADSL & ứng dụng

Luận văn : Công nghệ đuờng dây thuê bao số ADSL & ứng dụng

Mục lục

Chơng I: Tổng quan về các công nghệ xDSL 5

1.1 Tổng quan về các phơng thức truy nhập mạng 5

1.2 Công nghệ xDSL 8

1.3 Tình hình triển khai xDSL trên thế giới 10

Chơng II: Cơ sở kỹ thuật xDSL 12

2.1 Một số vấn đề khi truyền dẫn tín hiệu trên mạng PSTN 12

2.1.1 Sự suy giảm 12

2.1.2 Môi trờng tạp âm 13

2.1.3 Một số đặc điểm mạng PSTN 15

2.2 Các kỹ thuật tiên tiến của công nghệ xDSL 16

2.2.1 Các kỹ thuật điều chế 16

2.2.2 Các phơng thức truyền dẫn 24

2.2.3 Kỹ thuật sửa lỗi trớc 25

2.2.4 Kỹ thuật ghép xen 27

2.2.5 Kỹ thuật ngẫu nhiên hoá 29

Chơng III: Kiến trúc ứng dụng công nghệ xDSL 30

3.1 Kiến trúc mạng xDSL 30

3.1.1 Mô hình kiến trúc ứng dụng công nghệ xDSL 30

3.1.2 Các thiết bị sử dụng trong mạng 32

3.2 Các dịch vụ ứng dụng công nghệ xDSL 33

3.2.1 Dịch vụ N64 over DSL 34

3.2.2 Dịch vụ Frame Relay over DSL 34

3.2.3 Dịch vụ TCP/IP over DSL 36

3.2.4 Dịch vụ ATM over DSL 39

3.3 Cấu hình hổ trợ cho ATM 41

3.3.1 Mô hình tham chiếu ATM over ADSL 41

3.3.2 Khối ATU-C và ATU-R 43

3.3.3 Hội tụ truyền dẫn trên ADSL 44

Chơng IV : Công nghệ ADSL 45

4.1 Đặc điểm 45

4.2 Hiện trạng chuẩn hoá ADSL 45

4.3 Mô hình tham chiếu mạng ADSL 46

4.3.1 Mô hình tham chiếu toàn hệ thống 46

4.3.2 Mô hình tham chiếu ATU-C 47

4.3.3 Mô hình tham chiếu ATU-R 49

4.3.4 Hoạt động và chức năng các khối ATU-C và ATU-R 50

4.4 Tạo khung và ngẫu nhiên hoá 60

4.4.1 Cấu trúc khung của ADSL 60

1

4.4.2 Các chế độ phân phối ADSL 63

4.4.3 Ngẫu nhiên hoá 65

4.5 Khởi tạo và vận hành 66

4.5.1 Tiêu đề ADSL 66

4.4.2 Khởi tạo hoạt động hệ thống 67

4.6 ADSL Lite 72

4.7 Một số khó khăn khi triển khai công nghệ ADSL 74

4.7.1 Tơng thích phổ 74

4.7.2 Chất lợng đờng truyền 76

4.8 Ưu điểm và nhợc điểm của hệ thống ADSL 77

Chơng V: Khả năng ứng dụng công nghệ ADSL trong mạng truy nhập Việt Nam 79

5.1 Hiện trạng mạng viễn thông Việt Nam 79

5.1.1 Cấu trúc mạng viễn thông Việt Nam 79

5.1.2 Hiện trạng mạng truy nhập Việt Nam 80

5.2 Nhu cầu dịch vụ viễn thông Việt Nam giai đoạn 2000-2010 83

5.3 Khả năng ứng dụng công nghệ xDSL cho mạng truy nhập Việt Nam 85

5.3.1 Kỹ thuật HDSL 86

5.3.2 Kỹ thuật ADSL 86

5.4 Một số phơng pháp triển khai kỹ thuật ADSL 87

5.5 Kết luận 92

Các thuật ngữ viết tắt 94

Tài liệu tham khảo 96

Lời nói đầu

Trong những năm gần đây, các dịch vụ Internet bùng nổ ngày càng mạnh mẽ

do nhu cầu truyền thông số liệu tăng nhanh Mặc dù các modem tơng tự vẫn còn

đ-ợc sử dụng phổ biến để truy cập dữ liệu đđ-ợc truyền qua mạng PSTN Tuy nhiên, càng ngày các yêu cầu của khách hàng càng cao hơn và các modem tơng tự với tốc

độ thấp không đáp ứng đợc Hơn nữa, các mạng PSTN đợc xây dựng để phục vụ các dịch vụ thoại truyền thống phải đối mặt với tình trạng tắc nghẽn trầm trọng do việc truyền số liệu chiếm thời gian lớn hàng chục phút Thực tế này thúc đẩy các nhà nghiên cứu viễn thông phải nhanh chóng tìm ra một giải pháp hiệu quả để cung cấp các dịch vụ băng rộng tới khách hàng Trong số các giải pháp đợc đa ra, công nghệ

đờng dây thuê bao số DSL (Digital Subscriber Line) nổi bật ở tính khả thi hơn cả Không những đáp ứng đợc yêu cầu truyền số liệu tốc độ nhanh hàng chục Mbit/s và

đa thông tin qua mạng truyền số liệu mà công nghệ này còn không đòi hỏi vốn đầu

t ban đầu lớn Chính vì vậy mà công nghệ DSL đã đợc lựa chọn nh một công nghệ dẫn đầu cho việc xây dựng mạng truy nhập trên toàn thế giới Trong giai đoạn hiện nay, các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế và các nhóm làm việc liên quan nh ANSI, ETSI, ITU, UAWG, T1E1.4, ADSL Forum đang nỗ lực đa ra các tiêu chuẩn chung cho các công nghệ này Trên thế giới các nhà khai thác và quản lý viễn thông cũng đã đ a

công nghệ DSL vào mạng của mình và dự đoán số thuê bao DSL sẽ tăng nhanh từ18,7 triệu thuê bao năm 2002 tới trên 200 triệu thuê bao vào năm 2005

Do những u điểm và sự phù hợp của công nghệ xDSL đối với chiến lợc pháttriển của mình, Việt Nam đã và đang tiến hành ứng dụng một số công nghệ xDSLvào mạng truy nhập của mình, đặc biệt là công nghệ ADSL nhằm đáp ứng đợcnhững nhu cầu ngày càng cao hiện nay của đất nớc

Theo dõi quá trình phát triển công nghệ DSL cho mạng truy nhập, đề tài tốtnghiệp “Nghiên cứu công nghệ đờng dây thuê bao số ADSL và ứng dụng cho cácdịch vụ truy cập băng rộng ” trình bày tổng quan về công nghệ ADSL Ngoài ra đềtài xem xét đến khả năng triển khai một số kỹ thuật của công nghệ xDSL nói chung

và ADSL nói riêng nhằm cung cấp một số dịch vụ tiềm năng đặc biệt là dịch vụtruy cập INTERNET tốc độ cao và dịch vụ truyền hình cáp dựa trên mạng viễnthông của nớc ta

Nội dung đề tài chia làm 5 chơng :

Ch ơng 1 : Giới thiệu chung về các phơng thức truy nhập mạng băng rộng, các

u nhợc điểm của các phơng thức truy nhập Ngoài ra chơng này còn giới thiệu một

số các công nghệ xDSL cũng nh tình hình phát triển của công nghệ xDSL trên thếgiới

Ch ơng 2: Trình bày cơ sở kỹ thuật của công nghệ xDSL nói chung và ADSL

nói riêng Tại sao công nghệ này lại có thể đạt đợc tốc độ cao đến nh vậy? Trong đónêu lên một số vấn đề khi truyền dẫn tín hiệu trên mạng PSTN nh sự suy giảm, môitrờng tạp âm cũng nh một số các kỹ thuật tiên tiến của công nghệ xDSL

Ch ơng 3: Trình bày một số kiến trúc ứng dụng công nghệ xDSL, mô hình

tham chiếu và một số các dịch vụ ứng dụng công nghệ xDSL

Ch ơng 4: Giới thiệu về hiện trạng chuẩn hoá công nghệ ADSL, mô hình tham

chiếu hệ thống, hoạt động và chức năng các khối trong mô hình Chơng này còn giớithiệu một phiên bản mới của ADSL là ADSL.Lite

Ch ơng 5: Phân tích cấu trúc và hiện trạng mạng viễn thông Việt Nam, dự

đoán các nhu cầu dịch vụ viễn thông trong những năm tới, trên cơ sở đó đánh giákhả năng ứng dụng công nghệ này cho mạng truy nhập Việt Nam Ngoài ra chơngnày còn nêu lên một số các phơng pháp triển khai kỹ thuật ADSL để có thể cung cấpcác dịch vụ tốc độ cao tới khách hàng

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã truyền đạt kiến thức và chỉ bảocho em trong những năm học vừa qua Em xin cảm ơn thầy giáo TS Trần Văn Cúc

đã nhiệt tình hớng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình làm đồ án cùng tất cả bạn

bè, ngời thân, những ngời đã động viên và giúp đỡ em trong thời gian qua

Do có sự hạn chế về thời gian và năng lực cho nên nội dung của đồ án tốtnghiệp không thể tránh khỏi những sai sót, em mong đợc thầy cô và các bạn quantâm góp ý thêm

3

Chơng I : tổng quan các công nghệ xdsl

1.1 TổNG QUAN Về CáC PHƯƠNG THứC TRUY NHậP MạNG

Ngày nay, nhu cầu của khách hàng về các dịch vụ băng rộng đang tăng nhanh.Những khách hàng là các doanh nghiệp thờng yêu cầu các dịch vụ băng rộng tơngtác nh : truy nhập Internet tốc độ cao, hội nghị truyền hình, video theo yêu cầu Cònnhững khách hàng thông thờng thì yêu cầu các dịch vụ không tơng tác nh phim theoyêu cầu, truyền hình số Điều này thúc đẩy các công ty viễn thông nhanh chóngtriển khai các giải pháp phân phối dịch vụ băng rộng tới khách hàng có hiệu quảnhất

Vấn đề khó khăn nằm trên những kilomet cuối tới thuê bao sử dụng các đôidây đồng đã đợc trang bị từ xa tới nay để cung cấp các dịch vụ PSTN cho kháchhàng trên khắp thế giới Mạng truy nhập PSTN chỉ cung cấp một băng tần thoại hạnhẹp 0,33,4 kHz với tốc độ truyền số liệu tối đa là 56 kbit/s nên không đáp ứng đ ợcviệc truyền tải các khối dữ liệu lớn có nội dung phong phú kèm hình ảnh sống động

Để giải quyết vấn đề này nhiều kỹ thuật truy nhập băng rộng đã đợc đa ra xem xét :

1.1.1 Truy nhập mạng thông qua cáp đồng

Kỹ thuật truy nhập mạch vòng cáp đồng hay đợc gọi là kỹ thuật đờng dâythuê bao số (DSL: Digital Subscriber Line) đã xuất hiện từ đầu những năm 1980.Thực ra đây là một họ các công nghệ thờng đợc gọi là các công nghệ xDSL, chữ xthể hiện cho các công nghệ DSL khác nhau nh : ADSL, HDSL, VDSL Đây là các

kỹ thuật truy nhập điểm tới điểm kết nối giữa thuê bao và tổng đài trung tâm chophép truyền tải nhiều dạng thông tin nh số liệu, âm thanh, hình ảnh qua đôi dây

đồng truyền thống

Giải pháp của xDSL là sử dụng dải tần lớn hơn phía trên dải tần mà dịch vụthoại sử dụng vì vậy băng thông truyền dẫn cao hơn Trên đó, ngời ta sử dụng cácphơng pháp mã hoá khác nhau để có thể truyền đợc tốc độ dữ liệu rất cao Tốc độcủa đờng dây xDSL tuỳ thuộc thiết bị sử dụng, khoảng cách từ tổng đài tới thuê bao,chất lợng tuyến cáp, kỹ thuật mã hoá Thông thờng kỹ thuật này cho phép hầu hếtkhách hàng truyền từ tốc độ 128 kbit/s tới 1,5 Mbit/s Với kỹ thuật mới nhất VDSLcho phép truyền số liệu với tốc độ lên tới 52 Mbit/s theo hớng từ tổng đài xuốngthuê bao Điểm nổi bật của kỹ thuật xDSL là tận dụng đợc cơ sở hạ tầng cáp đồngphổ biến trên thế giới nên nó đã mau chóng chuyển từ giai đoạn thử nghiệm sang thịtrờng thơng mại rộng lớn đáp ứng nhu cầu phân phối các dịch vụ băng rộng tới ngời

sử dụng.Ví dụ ở Mỹ, một trong các lý do phát triển nhảy vọt của thị trờng DSL là sựkiện sửa đổi điều lệ hoạt động viễn thông của quốc hội Mỹ vào năm 1996 cho phép

các công ty viễn thông cạnh tranh CLEC sử dụng những điều kiện truy nhập nh cáccông ty độc quyền sở hữu mạng truyền tải nội hạt ILEC để cung cấp các đ ờng truynhập tốc độ cao cho dịch vụ của mình Vì vậy đã tạo cơ hội cho những công ty cạnhtranh thuê cơ sở hạ tầng của ILEC mà không cần đầu t xây dựng nên chi phí dịch vụgiảm xuống thu hút nhiều khách hàng hơn

Hình 1.1 Cấu trúc hệ thống truy cập mạng sử dụng công nghệ DSL

Ngoài ra, khi vấn đề đầu t xây dựng mạng truy nhập sử dụng cáp quang quátốn kém thì công nghệ này đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà sản xuất thiết bị viễnthông, các cơ quan quảng bá phát thanh truyền hình, các nhà khai thác dịch vụ, cáccông ty điện thoại nội hạt tạo nên sự cạnh tranh làm giảm chi phí thiết bị và giá cảdịch vụ Một yếu tố góp phần thúc đẩy sự phát triển và hoàn thiện của công nghệnày là sự ra đời các tiêu chuẩn chung cho hoạt động của xDSL do tổ chức viễn thôngquốc tế ITU và nhiều tổ chức tiêu chuẩn, nhóm làm việc khác đa ra

1.1.2 Kỹ thuật truy nhập mạng thông qua cáp quang

Công nghệ truy nhập cáp trên môi trờng cáp sợi quang có các u điểm mạnh sovới cáp đồng Sợi cáp quang cho phép tín hiệu truyền qua có cự ly xa hơn, khả năngchống nhiễu và xuyên âm tốt, băng tần truyền dẫn rất lớn đảm bảo việc cung cấp cácdịch vụ băng rộng tới khách hàng Nh vậy mạng truy nhập cáp quang là đích cuốicùng của các nhà quản lý và khai thác viễn thông Tuy nhiên việc xây dựng mộtmạng truy nhập sử dụng cáp quang đòi hỏi sự đầu t ban đầu rất lớn Việc thay thếtoàn bộ cơ sở hạ tầng sẵn có gồm hàng ngàn đôi dây đồng cùng các hệ thống cống

bể cha sử dụng hết khấu hao sẽ phải tính vào giá thành cho các dịch vụ mới cungcấp Hơn nữa nhu cầu sử dụng của mỗi thuê bao không tận dụng hết khả năng của 1

5

đôi sợi cáp quang nên sẽ gây lãng phí Do vậy, phơng án lắp đặt cáp quang tới từngcụm dân c (FTTC) hoặc tới các toà nhà (FTTB), các trụ sở cơ quan lớn (FTTO) có ýnghĩa hơn Tín hiệu số từ các nhà cung cấp dịch vụ truyền qua các tuyến trục chínhtới các tổng đài trung tâm Từ đây tín hiệu đi theo phần mạng quang tới điểm phânphối để chuyển đổi sang tín hiệu điện rồi đợc truyền trên đôi dây cáp đồng tới thuêbao Công nghệ VDSL phù hợp với đoạn dây đồng ngắn cho phép truyền tải luồngthông tin từ phần mạng quang tới mỗi thuê bao là 52 Mbit/s và luồng lên là2,3Mbit/s/thuê bao Nh vậy, việc tồn tại đoạn cáp đồng cuối lại là một yếu tố thúc

đẩy sự phát triển của công nghệ xDSL Phơng án sử dụng cáp đồng trục để truyềntín hiệu từ phần kết cuối mạng quang ONU tới thuê bao trong cấu hình HFC cũng đ -

ợc sử dụng ở nhiều nớc Mạng lai ghép quang/cáp đồng trục này sử dụng băng tần

từ 0-50 MHz cho hớng lên và 50-750 MHz cho hớng xuống cung cấp gần một trămkênh truyền dẫn tốc độ cao (6 MHz mỗi kênh) phân phối các luồng video tơng tự,

số, thoại, dữ liệu tới ngời sử dụng Tuy nhiên HFC phân phối dữ liệu quảng bá tức làcáp đồng trục có thể phân phối nhiều kênh video tới một vùng dân c nhng cùng mộtthông tin Khi dùng chung cho nhiều ngời sử dụng thì băng thông của mỗi kênhtrong HFC không cao bằng DSL DSL phân phối dữ liệu riêng tới từng ngời sử dụngnên linh hoạt hơn Hơn nữa ở các nớc cha có sẵn mạng cáp đồng trục thì việc xâydựng hệ thống này cũng đòi hỏi chi phí đầu t cao

1.1.3 Kỹ thuật truy nhập mạng thông qua môi trờng vô tuyến

Kỹ thuật truy nhập vô tuyến cung cấp dịch vụ băng rộng có nhiều loại khácnhau LMDS - hệ thống phân bố đa điểm nội hạt là một kỹ thuật cung cấp các dịch

vụ đa phơng tiện hai hớng gồm cả thoại và số liệu tốc độ cao Hệ thống này chophép những nhà cung cấp dịch vụ ở xa, không có cơ sở hạ tầng có thể cung cấp mộtcách truy nhập có hiệu quả kinh tế tới khách hàng LMDS sử dụng dải tần 1 GHztrong băng tần từ 27,528,35 GHz, phạm vi phục vụ trong vòng bán kính 36 km.MMDS - hệ thống phân bố đa điểm đa kênh cũng là một loại mạng băng rộng tơng

tự LMDS nhng hoạt động ở tần số 2,4 GHz Hệ thống này có thể cung cấp 33 kênh

TV tơng tự tới các thuê bao trong bán kính 40-48 km từ trạm phát Nếu tín hiệuvideo đợc số hoá và nén thì số kênh cung cấp có thể lên tới 100 hoặc 150 kênh.Cũng nh LMDS, MMDS yêu cầu anten thu tại nhà thuê bao phải trong tầm nhìnthẳng với trạm phát DBS - hệ thống quảng bá trực tiếp từ vệ tinh là thế hệ tiếp theocủa các dịch vụ truyền hình quảng bá nhờ vệ tinh Hệ thống DBS sử dụng kỹ thuậtnén MPEG-2 cho tín hiệu video số làm tăng hiệu quả sử dụng băng tần Kích thớcanten tại nhà khách hàng giảm đi, chất lợng âm thanh và hình ảnh tốt hơn Bộ set-top box tại nhà khách hàng ngoài việc chuyển đổi tín hiệu số sang analog còn đợctrang bị nhiều tính năng thông minh cung cấp nhiều dịch vụ mới nh truyền hình tơngtác và thông tin theo yêu cầu Mạch vòng thuê bao vô tuyến WLL cũng là một giảipháp đợc sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới WLL có u điểm là lắp đặt triển khainhanh chóng, dễ thay đổi cấu hình lắp đặt lại ở phía thuê bao, dễ triển khai ở nhữngkhu vực có địa hình hiểm trở Tuy nhiên chi phí cho một thuê bao vẫn cao hơn sovới cáp đồng và dung lợng bị hạn chế theo dải tần đợc cung cấp bởi cơ quan quản lýtần số

Những nhợc điểm mà kỹ thuật truy nhập vô tuyến không đợc lựa chọn làm giảipháp mạng truy nhập hiện nay là : khó đáp ứng yêu cầu truyền thông 2 chiều, khótriển khai trong vùng đô thị Các hệ thống LMDS/MMDS thì chịu nhiều ảnh h ởngcủa thời tiết dễ h hại do ma, bão, sấm, sét Để tăng vùng phủ sóng của hệ thống

DBS yêu cầu phải tăng số vệ tinh tuy nhiên vị trí của chúng là một vấn đề khó khăncho các nhà cung cấp dịch vụ, giá thành vệ tinh cao Các hệ thống này còn thiếu cácchuẩn chung nên không thể mua một đĩa vệ tinh của một hãng để sử dụng với một

hệ thống khác Thậm chí với cùng một hãng cũng phải mua các đĩa vệ tinh khácnhau cho các dịch vụ số liệu và truyền hình quảng bá WLL chỉ đem lại nhiều u

điểm khi triển khai ở những vùng dân c tha thớt, tận dụng đợc những trạm gốc đã cósẵn

Với lợi thế tận dụng mạng lới cáp đồng đang tồn tại rộng khắp trên thế giớikhông đòi hỏi vốn đâù t ban đầu quá lớn với các kỹ thuật đang ngày càng hoàn thiệnnhằm cung cấp cho khách hàng mọi dịch vụ băng rộng theo yêu cầu với giá cả hợp

lý nên công nghệ xDSL đang thực sự trở thành sự lựa chọn số 1 cho các nhà cungcấp dịch vụ trong giai đoạn hiện nay

1.2 Công nghệ xDSL

xDSL là một họ công nghệ đờng dây thuê bao số gồm nhiều công nghệ có tốc

độ, khoảng cách truyền dẫn khác nhau nên đợc ứng dụng vào các dịch vụ khác nhau.Bảng 1.1 sẽ liệt kê các loại công nghệ và tính chất của từng loại

Nói chung thì những công nghệ xDSL có thể đợc phân loại theo tính đối xứng, số

đôi dây cáp xoắn đợc sử dụng, chồng phổ hay không chồng phổ băng tần thoại, có

bộ chia hay không có bộ chia và tốc độ biến đổi hay cố định

Ví dụ khi phân loại theo tính chất của công nghệ là đối xứng hay không đốixứng thì có thể phân thành 3 nhóm chính nh sau :

 Công nghệ HDSL truyền dẫn hai chiều đối xứng gồm HDSL/HDSL2 đã đợcchuẩn hoá và những phiên bản khác nh : SDSL, MDSL, IDSL

 Công nghệ ADSL truyền dẫn hai chiều không đối xứng gồm ADSL/ADSL.Lite (G.Lite) đã đợc chuẩn hoá và các công nghệ khác nh CDSL, Etherloop,

 Công nghệ VDSL cung cấp cả dịch vụ truyền dẫn đối xứng và không đốixứng

HDSL

1,544Mb/s đốixứng2,048Mb/s đốixứng

3,6 km – 4,5km

2 đôi

HDSL2

1,544Mb/s đốixứng2,048 Mb/s đốixứng

3,6 km – 4,5

7

768kb/s đốixứng1,544Mb/shoặc2,048 Mb/smột chiều

5km (tốc độcàng cao thì

khoảng cáchcàng ngắn )

VDSL

26 Mb/s đối xứng13–52 Mb/sluồng xuống1,5-2,3 Mb/sluồng lên

300 m – 1,5km

(tuỳ tốc độ)

Bảng 1.1: Các công nghệ DSL

1.3 Tình hình triển khai xDSL trên thế giới

Trên thế giới hiện nay có khoảng trên 725 triệu đờng truy nhập là đôi dây

đồng kết nối tới các hộ gia đình cũng nh các khách hàng thơng mại Cơ sở hạ tầngnày là điều kiện để các công ty viễn thông triển khai công nghệ xDSL và mở ra một

kỹ nguyên mới cho truy nhập băng rộng trên toàn thế giới

Hiện nay kỹ thuật xDSL đã đợc phát triển mạnh mẽ do các thiết bị trên thị ờng hoạt động tơng thích với nhau do có những tiêu chuẩn chung, giá thành thiết bịgiảm nhanh chóng đồng thời những tiến bộ kỹ thuật mới cho phép ngời sử dụng tựlắp đặt thiết bị tại nhà, giảm chi phí dịch vụ

Trong cuộc họp của DSL Forum tại Rome vào tháng 3/2002 cho thấy DSL đã

đợc chấp nhận nh một kỹ thuật truy nhập băng rộng dẫn đầu trên thế giới với tổng sốthuê bao lên tới 18,7 triệu khách hàng (bảng 1.2) Ngời ta dự đoán số thuê bao nàycòn tăng nhanh và đạt tới 200 triệu thuê bao vào năm 2005

Bảng 1.2 Số lợng thuê bao DSL trên thế giới năm 2002

% thuê bao nhà riêng so với tổng số ngời dùng

Số lợng thuê bao là doanh nghiệp

% doanh nghiệp so với

dùng Châu á-Thái

Tại Việt nam, các dịch vụ DSL cũng đã từng bớc đợc triển khai Chủ yếu là dịch

vụ HDSL đợc sử dụng trong các đờng E1của mạng truyền số liệu Tuy nhiên cácnhu cầu truy nhập Internet tốc độ cao và các dịch vụ video theo yêu cầu đang tăngnhanh đã góp phần thúc đẩy các dịch vụ ADSL mau chóng đợc triển khai

Đầu tháng 4/2002 , hệ thống ADSL đầu tiên đã đợc thử nghiệm tại Hải Phòngvới đờng truyền 8Mbps/2Mbps Tuy nhiên tốc độ download xấp xĩ 5Mbps và tốc độupload xấp xĩ 400 kbps Đầu tháng 5/2002 hệ thống này đã đợc tiếp tục triển khai tại

Hà Nội và thành phố Hồ Chí Mính và theo kế hoạch sẽ đa vào sử dụng vào tháng7/2002 Tuy nhiên cho đến nay thì hệ thống này mới chỉ đợc thử nghiệm một cáchhạn chế đối với một số thuê có khoảng cách đến tổng đài nhỏ hơn 1km

9

CHƯƠNG 2 : CƠ Sở Kỹ THUậT Xdsl

2.1 Một số vấn đề khi truyền dẫn tín hiệu trên mạng PSTN 2.1.1 Sự suy giảm tín hiệu do khoảng cách

Cũng giống nh trong bất cứ một môi trờng truyền dẫn nào, tín hiệu truyền

trên sợi dây đồng cũng bị suy giảm về độ lớn Khoảng cách càng dài thì tín hiệu tại

đầu thu bị suy giảm càng mạnh Do đó vấn đề làm sao để có thể thu lại đ ợc tín hiệumong muốn ban đầu ở bộ thu, điều này phụ thuộc vào tỷ số tín hiệu trên tạp âm (S/N) Khi tỷ số này giảm mạnh thì bộ thu sẽ khó phân biệt đợc chính xác tín hiệu.Loại dây và tần số tín hiệu cũng là hai trong nhiều nhân tố ảnh hởng mạnh đến sựsuy giảm này Do đó dung lợng (tốc độ cực đại) của một kênh có độ rộng băng tầnB(Hz) cũng bị ảnh hởng và đợc tính theo công thức :

N

S B

từ mã đợc tạo ra (b) từ xung lợng tử nhân với tần số lấy mẩu fs

Số bit trong một từ mã : b=log2Q với Q là số mức lợng tử

Độ rộng băng tần của hệ thống PCM sử dụng mã nhị phân:

BPCM  f s Q

2 log

2  (Hz) Để giảm bớt băng tần trớc khi truyền trên kênh thì phải sử dụng các phơngpháp điều chế M trạng thái nh (BPSK, QPSK,QAM )trong đó thay các xung nhịphân bằng dãy xung dãy xung M mức:

đợc băng tần Tuy nhiên khi M làm cho số mức tăng, khoảng cách giữa các mứcgiảm xuống làm Do đó nhiễu tác động lên chúng làm càng khó phân biệt các mứchơn và do vậy cho lỗi trong quá trình hoạt động tăng

2.1.2 Môi trờng tạp âm

Tín hiệu truyền đi trên đờng dây đồng chịu tác động của môi trờng tạp âm củabản thân mạch vòng dây đồng Tạp âm làm giảm tỷ số S/N gây khó khăn cho việcxác định chính xác tín hiệu ở đầu thu Mạch vòng dây đồng có một số nguồn tạp âmsau:

 Tạp âm trắng(nhiễu nhiệt độ):Tạp âm nhiệt gây ra do chuyển động của

các electron trong đờng dây có thể coi nh tạp âm trắng có phân bố Gausian đợc gọi

là tạp âm trắng Gausian cộng AWGN Tạp âm này ảnh hởng độc lập lên từng kí hiệu

đợc truyền hay nói cách khác chúng đợc cộng với tín hiệu bản tin Nhiễu này lànhiễu không thể tránh đợc và đợc tính nh sau:

N = 10logk + 10logT+10logB = -228,6dBW + 10logT + 10logB

 Xuyên âm: Xuyên âm xảy ra khi tín hiệu từ các đôi dây kế cận gây nhiễu

với nhau Thành phần xuyên âm tiếp tục truyền theo hớng ban đầu gọi là xuyên âm

đầu xa FEXT Thành phần xuyên âm truyền ngợc lại tới đầu phát gọi là xuyên âm

đầu gần NEXT NEXT có ảnh hởng lớn hơn FEXT đối với truyền dẫn hai chiều đốixứng vì FEXT bị suy hao trong suốt chiều dài truyền dẫn trong khi NEXT chỉ đi quamột khoảng cách nhỏ rồi quay trở lại đầu phát Một dạng đặc biệt của NEXT lànhiễu trong một đôi dây kế cận có cùng dạng tín hiệu truyền dẫn, đợc gọi là self-NEXT (tự xuyên âm) Vì đôi dây đồng thờng nằm trong một bó cáp nhiều đôi vớichiều dài mạch vòng ngắn nên ảnh hởng của xuyên âm đầu gần rất lớn

Đôi dây 1

Đôi dây 2

Hình 2.6 Xuyên âm đầu gần và xuyên âm đầu xa

 Nhiễu tần số vô tuyến : Các đờng dây xoắn đôi cân bằng ban đầu đợc thiết

kế để truyền thoại nên chỉ chống đợc ảnh hởng của các tín hiệu tần số vô tuyến ở tần

số làm việc thấp Còn hệ thống DSL làm việc với tần số cao thì sự cân bằng bị giảmnên bị các tín hiệu tần số vô tuyến RFI có thể xâm nhập Mức độ nhiễu phụ thuộcvào khoảng cách nguồn nhiễu tới mạch vòng

Những nguồn nhiễu chính thuộc loại này là các hệ thống vô tuyến quảng bá

điều biên AM và các hệ thống vô tuyến nghiệp d Các trạm vô tuyến AM phát quảngbá trong dải tần từ 5601600 KHz Tuy nhiên do tần số làm việc của các trạm này

11

là cố định nên nhiễu do chúng gây ra có thể dự đoán đợc Ngợc lại, nhiễu vô tuyếnnghiệp d lại không đoán trớc đợc vì tần số làm việc thay đổi và có nhiều mức côngsuất phát Nhng nhiễu này chỉ ảnh hởng tới VDSL vì dải tần vô tuyến nghiệp d chỉchồng lấn lên băng tần truyền dẫn của VDSL.

 Tạp âm xung: Sinh ra do giao thoa điện từ tức thời Ví dụ khi có bão sét,

thiết bị trong nhà bật, tắt Tạp âm xung có thể kéo dài từ vài s tới vài ms

Truyền dẫn số liệu cũng bị suy yếu mạnh do các cầu nối rẽ (bridge tap) trên

đờng dây Cầu nối rẽ là những đoạn dây đợc nối vào đôi dây phân bố để mở rộngmạch vòng thuê bao Nó cho phép truy nhập từ nhiều điểm giao diện mạng củakhách hàng hoặc tận dụng đôi dây của một khách hàng cũ không sử dụng nữa chomột yêu cầu mới gần đôi dây này Những cầu nối rẽ không đợc kết cuối ở cuối đôidây xoắn và gây ảnh hởng tới việc truyền số liệu (hình 2.7) Khi một xung truyềntrên đờng dây gặp một cầu nối rẽ, năng lợng xung bị chia thành hai đờng Xungtruyền trên đoạn dây nhánh không đợc kết cuối bị phản xạ ngợc lại điểm rẽ Xungphản xạ này cũng bị chia thành hai đờng gây tiếng vọng về đầu phát

Cầu nối rẽ

Hình 2.7 Cầu nối rẽ và ảnh h ởng của nó

Nhiễu này thực tế là do sự không kết hợp trở kháng trên đờng truyền

2.1.3 Một số đặc điểm mạng thoại PSTN

 Truyền dẫn t ơng tự : Mặc dù sự phát triển của ISDN đang diễn ra mạnh,

mạng truy nhập PSTN vẫn chiếm u thế dựa trên truyền dẫn tơng tự với tất cả nhữngvấn đề cố hữu của nó về việc dò và phát lại tín hiệu một cách chính xác

 Băng thông hẹp : Mạng truy nhập PSTN đợc thiết kế để truyền dẫn những

kênh thoại tơng tự trong phạm vi dải tần hẹp 4kHz, vì vậy tại tổng đài có các bộ lọc

để giảm ảnh hởng của đờng truyền và các tần số cao trên 4kHz do đó làm giới hạnbăng tần có thể để mang dữ liệu

 Những cầu nối : Đờng điện thoại thờng có những cầu nối (bridged taps) cái

giúp cho các nhà cung cấp sự năng động hơn trong việc cung cấp dịch vụ cho nhiềungời Bidged taps ban đầu đợc thiết kế dùng cho duy nhất mạng thoại không phảicho mạng truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao, nó cung cấp một dịch vụ thoại truyền thốngPOTS năng động nhng lại có ảnh hởng tiêu cực trong việc truyền dữ liệu

 Những cuộn cảm (load coils) : Những vòng thuê bao dài thờng có những

cuộn tải trên nó để làm phẳng đáp ứng tần số của băng tần thoại Nhng không may

nó hoạt động nh những bộ lọc thông thấp vì vậy nó ngăn cản việc sử dụng các tần sốcao hơn để truyền dẫn dữ liệu Vì vậy nó không phù hợp với công nghệ DSL

 Điều kiện vòng thuê baoiều kiện vòng thuê bao : Những vòng thuê bao thờng không cùng một

loại Ví dụ ở Mỹ, ở 10 Kft đầu tiên kể từ CO tới thuê bao thờng là loại 26 AmericanWire Gause (AWG) và theo sau đó là loại nặng hơn (nh 24 AWG) để giử cho điện

trở vòng thuê bao thấp hơn 1.300(1,3k) Giống nh trong trờng hợp cầu nối sẽxuất hiện tín hiệu phản xạ do sự không kết hợp trở kháng và điều này cũng xãy rathậm chí đối với một vòng thuê bao có nhiều đoạn dây cùng loại ghép với nhau.Ngoài ra ảnh hởng của điều kiện ngoại cảnh dẫn đến sự oxit hoá vòng thuê bao làmcho trong thực tế việc giữ cho điện trở vòng dây đồng thấp hơn 1,3k là rất khó.

 Các bộ chuyển đổi số sang t ơng tự : Tín hiệu thoại của con ngời bản chất là

tín hiệu tơng tự, trong khi đó tín hiệu gửi đi từ máy tính là tín hiệu số, do đó đểtruyền đợc trên mạng PSTN thì nó cần phải đợc chuyển đổi từ số sang tơng tự và ng-

ợc lại

2.2 Các kỹ thuật tiên tiến của công nghệ xDSL

2.2.1 Các kỹ thuật điều chế đối với cáp xoắn trong dải tần MHz

Có ba phơng pháp điều chế thờng đợc sử dụng trong xDSL là phơng pháp điềuchế biên độ cầu phơng QAM, phơng pháp điều chế biên độ và pha không sóngmang CAP và phơng pháp điều chế đa tần rời rạc DMT

a.Ph ơng pháp điều chế biên độ cầu ph ơng QAM

QAM là một phơng pháp điều chế tín hiệu nhiều mức, kết hợp sự thay đổi pha

và biên độ sóng mang

Chùm tín hiệu của M-QAM gồm một mạng các điểm bản tin hình chữ nhật

nh hình 2.9 cho trờng hợp M=16 (16-QAM)

Dạng tổng quát của QAM-M trạng thái đợc xác định bằng tín hiệu phát :

T

E t

f y

T

E t

s i   2 0 isin 2  c  2 0 icos 2  c , 0   (2.6)

trong đó :

Hình 2.8 Sơ đồ quá trình điều chế của hệ thống 16 QAM

T là thời gian của một ký hiệu

Eo là năng lợng của tín hiệu có biên độ thấp nhất

xi, yi là cặp số nguyên độc lập đợc chọn tuỳ theo vị trí của điểm bản tin

4 bit đầu ra

y-sine magnitude

y-sine magnitude

x-cosine magnitude

x-cosine magnitude

Đổi 2 mức vào L mức

Đổi 2 mức vào L mức

cos (2fct)

-sin (2fct)

Tín hiệu M-QAM

Sơ đồ khối của bộ điều chế M-QAM nh hình 2.10 Bộ biến đổi nối tiếp/songsong nhận luồng nhị phân với tốc độ bit Rb=1/Tb với Tb là thời gian của một bit tín

hiệu và tạo ra hai chuỗi bit nhị phân song song có tốc độ bit là Rb/2 Các bộ biến đổimức hai vào L mức (L=log2M) tạo ra các tín hiệu M mức tơng ứng với các đầu vào

đồng pha và pha vuông góc Sau khi nhân hai tín hiệu L mức với hai sóng mang cópha vuông góc rồi cộng với nhau ta đợc tín hiệu M-QAM

Hình 2.11 Sơ đồ khối của bộ giải điều chế M-QAM

Bộ giải điều chế có sơ đồ khối nh hình 2.11 Việc giải mã các kênh cơ sở đợcthực hiện ở đầu ra của mạch quyết định, mạch này đợc thiết kế để so sánh tín hiệu Lmức với L-1 ngỡng quyết định Sau đó hai chuỗi nhị phân đợc tách ra ở trên sẽ đợckết hợp với nhau ở bộ biến đổi song song/ nối tiếp để khôi phục lại chuỗi bit ban

0 )

2 cos(

)

2

Trong đó  : Chu kỳ của tín hiệu sóng sine và cosine

Tín hiệu tại A : VA(t)=Xicos(t)+Yisin(t)

Tín hiệu tại B: VB(t)=Xicos2(t)+Yisin(t)

15

Cosine wave generator

Sine wave generator

Tín hiệu tại C: VC(t)=Xicos(t)+Yisin2(t)

0 )

2 cos(

)

2 sin( t t dt do tính trực giao của hàm cosine và hàmsine Các giá trị này ở dầu ra của bộ giải điều chế sau đó đợc đa qua bộ so sánh ng-ỡng để chọn đợc điểm tin trên chùm bản tin QAM

Sự phân tích này giả sử xung băng cơ bản trong bộ điều chế đ ợc sử dụng để

định dạng cho các ký hiệu trớc khi điều chế bằng sóng sine và cosine có biên độkhông đổi trong suốt chu kỳ của ký hiệu Nói chung, một bộ lọc định dạng có thể đ -

ợc sử dụng để định dạng xung trớc khi điều chế nhằm giảm độ rộng băng tần truyềndẫn bằng cách loại bỏ các thành phần tần số cao, nếu đáp ứng xung của bộ lọc này

là p(t) thì tín hiệu truyền dẫn cho ký hiệu i sẽ có dạng :

VA(t)=Xip(t-i)cos(t)+Yip(t-i)sin(t)

b Ph ơng pháp điều chế pha và biên độ không sử dụng sóng mang CAP:

Phơng pháp CAP tơng tự nh QAM , sử dụng một chùm các điểm tin để mãhoá các bít ở bộ phát và giải mã ở bộ thu Các giá trị x và y từ quá trình mã hoá đợc

điểm (X,Y)

B

C

Sự điều chế CAP đợc thực hiện với các bộ lọc số thay cho các bộ nhân đồngpha và vuông pha Để so sánh với bộ điều chế QAM, chúng ta sẽ xem xét điện áp ởcác điểm khác nhau trên sơ đồ Giả sử bộ điều chế sử dụng cùng kích thớc bộ mãhoá chùm tin.

Tín hiệu tại các điểm chỉ ra có dạng:

Tín hiệu đầu ra có dạng : VE(t) = Xih(t-i) + Yih(t-i)

Tín hiệu đợc tổng hợp lại đi qua bộ chuyển đổi A/D, qua bộ lọc thông thấp(LPF- Low pass filter) và tới đờng truyền

Sơ đồ khối bộ giải điều chế CAP:

Hình 2.14 Sơ đồ khối bộ giải điều chế CAP

ở đầu thu tín hiệu nhận đợc qua bộ chuyển đổi A/D, bộ lọc và đến phần xử lýsau đó là mới giải mã Bộ lọc phía đầu thu và bộ phận xử lý là một phần của việccân bằng, điều chỉnh Bộ cân bằng sẽ bù lại các tín hiệu đến bị méo

CAP đợc thiết kế hoạt động trong băng tần (35 đến 191,4)kHz theo hớng lên

và (240 đến 1491,2 )kHz Băng tần này có nghĩa là tín hiệu không hoạt động ở tần

số thấp hơn, tránh đợc ảnh hởng của nhiễu

17

Đầu ra của các bộ mã hoá bản tin là các biên độ (dấu và độ lớn) của các sóngsine và cosine Sóng sine và cosine dùng để điều chế các ký hiệu này có các tần sốkhác nhau Do đó DMT là kỹ thuật điều chế đa sóng mang Quá trình điều chế cóthể biểu diễn nh sau: ở bộ thu, tập hợp các sóng này đợc phân tách ra theo các tần

số khác nhau và đợc giải mã giống nh QAM

Hình 2.15 Quá trình điều chế của DMT

Các tần số sóng mang này là một số nguyên lần của một tần số cơ bản Để đảmbảo không có giao thoa giữa các kênh với nhau thì sóng sine và sóng cosine từ bất

kỳ kênh nào cũng đều phải trực giao với sóng sine và sóng cosine của bất kỳ mộtkênh khác

Trong đó n là số thứ tự của bộ mã hoá chùm bản tin

Nếu s(t) đợc lấy mẫu ở tần số 2Nf ta có :

2 sin(

) 2

cos(

Nf

k n Y Nf

k n

= cos( ) sin( )

N

nk Y

1

Phát sóng sine

và cosine ở tần số f

2

Phát sóng sine

và cosine ở tần số fn

Dòng bít vào

Dòng bít vào

Dòng bít vào

Biên độ sóng

Biên độ sóng

Biên độ sóng

Sóng đầu ra

Sm = N

km j n

n N

k

e N

nk Y

N

nk

2 2

0

) sin(

) cos(

Điều chế

Điều chế

Điều chế

Điều chế

.

Kiểm soát

Kiểm soát

Hình 2.16 Sơ đồ khối hệ thống DMT

Bản tin phản hồi để hiệu chỉnh kênh

Số liệu tốc độ cao

19

không có sóng mang để giử cho nó một giá trị cố định Để khắc phục điều này,trong bộ thu phải có chức năng dò xoay để dò chùm bản tin hình sao Trái ngợc vớiDMT, CAP sử dụng toàn bộ băng tần có thể (trừ băng thoại), vì vậy không có nhữngkênh con trong CAP

Đối với DMT, do có nhiều u điểm về khả năng điều chỉnh tốc độ để tơng thíchvới nhiều loại tốc độ và điều kiện đờng truyền khác nhau nên hiện nay nó là phơngpháp điều chế đợc sử dụng phổ biến nhất trong các công nghệ DSL hiện nay

Trong FDM, dải tần số sử dụng đợc chia làm 3 phần riêng biệt cho tín hiệuthoại, đờng truyền lên và đờng truyền xuống đợc phân cách bằng dải tần bảo vệ(guard band) Phơng pháp này đòi hỏi dành riêng 7 kênh đầu tiên trong cả hai hớngnhằm sử dụng làm dải tần bảo vệ Việc này đợc thực hiện bởi việc đặt đầu ra của các

bộ mã hoá Zi=0 và sử dụng các bộ lọc ở điểm đầu của bộ phát để lọc bỏ những tần

số này Mặt khác nó đòi hỏi bộ phát hớng xuống không sử dụng các kênh 8 đến 32vì các kênh này đã đợc dành cho bộ phát hớng lên Phơng pháp FDM có u điểm làhạn chế đợc NEXT do hệ thống không thu cùng một dải tần với dải tần phát của hệthống kề nó tuy nhiên nó yêu cầu một dải tần lớn

Phơng thức khử tiếng vọng EC sử dụng một kênh duy nhất cho cả phát và thunên cần một bộ khử tiếng vọng tại phía thu Kỹ thuật này cho phép hai modem sửdụng toàn bộ băng thông có sẵn trên cả hai hớng do đó nó làm tăng tốc độ truyềndẫn đáng kể

Cấu trúc hệ thống sử dụng phơng pháp khử tiếng vọng để tách riêng tín hiệulên và xuống đợc chỉ ra ở hình 2.17 Khi tín hiệu truyền qua mạch sai động (hybrid),một phần tín hiệu vòng lại đầu thu do mạch hybrid không hoàn hảo Bộ lọc số đápứng ADF đợc sử dụng có chức năng tạo ra một bản sao của tín hiệu vọng và tiếngvọng bị triệt hoàn toàn bằng cách trừ bản sao này với tín hiệu vọng thực tế Nhợc

điểm của phơng pháp này là bị ảnh hởng của NEXT do chồng lấn giữa băng tần lên

và xuống và cấu trúc phức tạp của bộ lọc ADF

Ngoài ra còn có phơng thức truyền song công phân chia theo thời gian TDDhay còn gọi là kỹ thuật truyền dẫn ping-pong đợc sử dụng trong VDSL.Tín hiệu hớng lên và xuống đợc thu, phát luân phiên không chồng lấn trên đờngtruyền nên mạch thực hiện tơng đối đơn giản Kỹ thuật này yêu cầu phải đồng bộ tínhiệu giữa các đờng dây TDD trong cùng một cáp nghĩa là tín hiệu truyền trên cáp đ-

ợc thu, phát trong cùng chu kỳ nên tránh đợc NEXT

Phát (xuống)

Hình 2.18 Phân tách tín hiệu lên xuống bằng ph ơng pháp khử tiếng vọng

Tiếng vọng (echo)

Tín hiệu

h ớng lên

Tín hiệu h ớng xuống

2.2.3 Phát hiện và sửa lỗi

Do môi trờng truyền dẫn thông tin của đôi dây đồng chịu ảnh hởng của nhiềunguồn nhiễu nh xét ở trên làm số liệu thu có thể bị lỗi nên cần đa thêm các bit pháthiện và sửa lỗi Nhợc điểm của việc đa thêm các bit là giảm dung lợng thực và gâytrễ trong quá trình truyền số liệu Càng nhiều bit phát đi để phát hiện và sửa lỗi thìcàng ít các bit mang thông tin Thời gian trễ thông thờng từ vài ms tới nhiều giây

Có hai phơng pháp cơ bản để phát hiện và sửa lỗi đợc sử dụng trong xDSL làmã hoá khối chu kỳ Reed-Solomom và mã chập Trelliss-coded modulation

Mã Reed-Solomon tạo ra những từ mã đợc làm từ một số lợng nhất định cácbyte dữ liệu và một số lợng các byte kiểm tra Khi hoạt động trong galois fieldGF(256) tổng số byte trong một từ mã phải nhỏ hơn 255 bytes Sử dụng những từ mãkhác nhau có thể làm biến đổi số lợng các byte dữ liệu và các byte kiểm tra trongmột từ mã Trong một hệ thống xDSL tiêu biểu, một từ mã là 240 byte đợc tạo ra từ

224 bytes dữ liệu và 16 bytes kiểm tra và nó só thể sửa đợc 6 byte lỗi

Mã chập (mã mắt cáo): Các bit kiểm tra đợc phân phối vào luồng dữ liệutrong quá trình mã hoá dữ liệu Các bit dữ liệu đợc dịch vào trong bộ mă hoá theochiều từ trái sang phải, mỗi bit dữ liệu đã dịch vào trong bộ mã tạo ra 2 bit dữ liệu

đầu ra thông qua một phép cộng module 2, hai đầu ra này đợc định nghĩa trớc bởihai đa thức sinh Bộ mã hoá đơn giản này đợc gọi là bộ mã hoá tốc độ 1/2 với độ dàikhông đổi là 2.(Hình 2.19)

Hai vị trí đầu tiên là trạng thái của bộ mã hoá, giả sử rằng ban đầu tất cả trạngthái của bộ mã hoá là 0 Khi tín hiệu vào là 1100010100 thì đầu ra sẽ nh sau:

Hình 2.19 Sơ đồ bộ mã hoá

Sơ đồ chuyển đổi trạng thái :

Hình 2.20 Sơ đồ chuyển đổi các trạng thái

Trong sơ đồ trên : Giá trị trong ô là giá trị tơng ứng của T0 và T1, trạng thái cả

T0 và đầu ra tơng ứng Y0 và Y1 đợc biểu thị trên đờng mũi tên (ví dụ 1/11)

Sử dụng sơ đồ chuyển trạng thái ta vẽ đợc sơ đồ lới nh hình 2.21

Trên cơ sở đó ngời ta thực hiện quá trình giải mã theo các bít nhận đợc Trongtrờng hợp có một bít nhận đợc không đúng thì tại mỗi nút (ứng với 1 trong 4 trạngthái) sẽ không có một đờng nào đợc lựa chọn Thuật toán viterbi đợc sử dụng để lựachọn đờng giống nhất khi có lỗi đồng thời loại bỏ các đờng khác bằng cách so sánhkhoảng cách mã Hamming, nếu đờng nào có khoảng cách Hamming ngắn nhất sẽ đ-

ợc lựa chọn, các đờng còn lại sẽ bị loại bỏ Khoảng cách Hamming đợc tính bằng sốbit khác nhau giữa hai cặp bit phát và thu

Tuy là FEC có nhiều tác dụng trong sửa lỗi nhng chúng ta không thể sửa đợc

các lỗi xảy ra quá nhiều và liền nhau vì vậy mà đa ra đan xen để trộn lẫn thứ tự củacác từ mã Đan xen đợc thực hiện ở bộ phát và giải đan xen đợc thực hiện ở bộ thu

Có hai kiểu đan xen đó là đan xen khối và đan xen xoắn Phổ biến đối với DSL là

đan xen xoắn Đan xen khối các bit số liệu đợc viết vào theo hàng và đợc đọc ra theo cột và thờng thì một hàng chứa một từ mã FEC Bên thu lại làm ngợc lại là viếttheo cột, đọc ra theo hàng Ví dụ của đan xen khối nh hình vẽ 2.22

Hình 2.22: Nguyên lý thực hiện đan xen

Nhờ đan xen mà lỗi đợc phân đều ra trong khoảng thời gian truyền và điều nàygiúp cho FEC có hiệu quả hơn Đan xen gây ra độ trễ trong truyền số liệu từ đầucuối đến đầu cuối đồng thời nó yêu cầu bộ nhớ là ND với độ trễ khoảng 2DN bit với

N là kích thớc từ mã và D là độ sâu đan xen

Đan xen xoắn có hiệu quả hơn so với đan xen khối trong các yêu cầu về bộ nhớ

và giảm độ trễ truyền dẫn, nó không liên quan đến cách sử dụng của FEC Nó có thể hoạt động với cả FEC khối và xoắn Một bộ đan xen xoắn với kích thớc từ mã N = 7

và độ sâu D = 3 nh hình vẽ 2.23

B1 B1 B1 B1 B1 B1 B1 B4 B4 B4

 B1 B1 B1 B1 B1 B1 B1 B4 B4

Hình 2.23: Nguyên lý đan xen xoắn

Trong thí dụ này, con số ghi phía trên của B tơng ứng với số thứ tự từ mã, con

số ghi bên dới tơng ứng số thứ tự của bit trong từ mã đó Các từ đợc viết vào trong

bộ đan xen theo hàng và đợc đọc ra theo cột Sự khác nhau giữa đan xen xoắn và

đan xen khối là ở chỗ với đan xen xoắn các từ mã không đợc bắt đầu trong cùng mộtcột nh chúng làm trong bộ đan xen khối, thêm vào đó các hàng không có điểm cuối.Chiều dài và chiều sâu của bộ đan xen (chính là kích thớc của bộ nhớ) quyết định từmã tiếp theo nên đợc viết vào trong hàng tiếp theo hay trong hàng đầu tiên ngay sau

 : từ các từ mã tr ớc

  B1 B1 B1 B1 B1 B1 B1 B4

Hình 2.24: Nguyên lý giải đan xen xoắn

Bộ giải đan xen chỉ phải đọc 1 từ mã từ mỗi hàng và sau đó chuyển tới hàngtiếp theo cho đến khi hàng cuối đợc đọc ra Sau khi đọc hàng cuối cùng, bộ giải đanxen quay trở lại hàng đầu tiên và đọc từ vị trí cha đọc tiếp theo

Đan xen xoắn có thể phân phát một từ mã có độ dài N trên khoảng thời gian

là ND, tạo ra trễ truyền là ND bit

Trên thực tế, ngời ta đan xen ở cấp độ byte hay symbol Nh mã hoá Reed Solomon thực hiện trong GF (256) là ở mức độ byte Nếu FEC thực hiện ở mức bytehay symbol thì đan xen cũng thực hiện ở mức Byte hay Symbol Lúc đó độ trễ cũng

-đợc tính theo đơn vị tơng ứng

2.2.5 Ngẫu nhiên hoá

Hầu hết DSL gồm 1 bộ ngẫu nhiên hoá trong bộ phát và giải ngẫu nhiên trong

bộ thu Nó có tác dụng giảm xác xuất các chuỗi bit 0 hay chuỗi bit 1 liên tiếp đ ợcchuyển qua bộ điều chế Nó có ích cho các mạch vòng khoá pha để khôi phục địnhthời và cân bằng thích ứng Chú ý ngẫu nhiên hoá không đợc dùng cho mật mã hoá

số liệu vì nó quá đơn giản

Một bộ ngẫu nhiên hoá và giải ngẫu nhiên hoá đợc cho nh hình vẽ 2.24

Cả bộ ngẫu nhiên hoá và giải ngẫu nhiên đợc đặc trng bởi đa thức sinh

g(x)= 1+x5 +x23

Đây là trờng hợp ngẫu nhiên hoá tự đồng bộ nghĩa là bộ giải ngẫu nhiên có thểbắt đầu trong một trạng thái tuỳ ý(các giá trị khởi tạo nằm trong bộ ngẫu nhiên hoá)sau khoảng thời gian hạn chế, cho ra số liệu đợc giải mã chính xác

Khi có một lỗi xẩy ra ở đầu vào thì sẽ tạo ra 3 lỗi ở đầu ra của bộ giải trộn, do

đó nhợc điểm khi sử dụng bộ trộn và giải trộn là làm tăng bit lỗi trên kênh

Chơng 3: Kiến trúc ứng dụng Công nghệ xDSL

3.1 Kiến trúc mạng

Hiện nay, một yêu cầu quan trọng đợc đặt ra khi sử dụng các công nghệ mới

là phải tận dụng và phối hợp tốt với các công nghệ và thiết bị sẵn có của mạng viễnthông đang tồn tại, đồng thời thích hợp cho nhiều loại hình dịch vụ phong phú nhthoại, hình ảnh, dữ liệu Để giải quyết các khó khăn này khi áp dụng công nghệ mớiDSL cho mạch vòng thuê bao, ngời ta đã xây dựng đợc một kiến trúc tổng quan truynhập DSL giữa ngời sử dụng và nhà cung cấp dịch vụ, kiến trúc này thích hợp chocác loại hình dịch vụ và công nghệ nh POTS, ISDN, frame relay, ATM

3.1.1 Các thành phần trong kiến trúc mạng DSL

Mô hình mạng DSL này gồm 3 phần: Thiết bị tại phía ngời sử dụng, nhà cungcấp việc truy nhập mạng và nhà cung cấp dịch vụ mạng

Hình 3.1: Tổng quan kiến trúc mạng DSL.

 Nhà cung cấp dịch vụ mạng - NSP (Network Service Provider):

Vai trò của NSP là cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu của khách hàng nh

điện thoại, trang Web, video theo yêu cầu Nhà cung cấp dịch vụ có thể là:

Tổng đài trung tâm thực hiện dịch vụ thoại hoặc ISP - nhà cung cấp dịch vụInternet - hỗ trợ cho các máy chủ và các ứng dụng mạng mà ngời sử dụng yêu cầu

25

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

Giao diện truy nhập xa

DSL Router/

modem

DSL Router/

modem

Mạng nhà cung cấp dịch vụ Mạng truy nhập Thiết bị khách hàng

Giao diện nhà cung cấp dịch vụ Giao diện DSL

 Nhà cung cấp mạng truy nhập - NAP (Network Access Provider):

Vai trò của NAP là cung cấp các dịch vụ DSL tới ngời sử dụng và kết nối lu ợng ngời sử dụng với các nhà cung cấp dịch vụ mạng Trong kiến trúc mạng này, vaitrò của nhà cung cấp dịch vụ và ngời sử dụng giống nh trong các mạng truyềnthống, nhng với NAP dịch vụ DSL phải phù hợp với môi trờng mà nhà cung cấp dịch

l-vụ đa ra, ví dụ phải ứng dụng đợc với các phơng pháp truy nhập khác nhau nhmodem quay số hoặc các đờng dây thuê bao riêng (leased-line), truy nhập ISDNBRI, PRI, frame relay, hoặc các phơng thức chuyển mạch gói, chuyển mạch kênh,chuyển mạch ATM

Để thực hiện điều này, tại phía nhà cung cấp NAP, các đờng dây từ các thuêbao đợc nối vào các DSL line card tập trung trong thiết bị DSLAM (DigitalSubscriber Line Access Multiplexer)- Bộ dồn kênh truy cập đờng dây thuê bao số

Đờng dây nối từ NAP đến các thuê bao thông thờng là đôi dây đồng xoắn, tuy nhiênDSL còn hỗ trợ cho cả đờng T1/E1

Trong nhiều trờng hợp nhà cung cấp dịch vụ mạng NSP có thể đồng thời thựchiện việc cấp các kết nối tới ngời sử dụng nh NAP mà không phải dựa trên mạngtruy nhập của nhà cung cấp khác

 Thiết bị ngời sử dụng:

Công nghệ DSL hỗ trợ việc truyền dẫn tốc độ cao cho hầu hết các dịch vụ

ng-ời dùng, do đó các thiết bị tại thuê bao sẽ rất đa dạng Thiết bị này có thể là điệnthoại, máy tính cá nhân, mạng LAN công sở hoặc TV tuỳ thuộc vào môi trờngkhách hàng và các ứng dụng cần hỗ trợ thông qua giao diện DSL

Tơng ứng với DSLAM tại phía nhà cung cấp, đờng dây phía ngời sử dụng đợckết nối với DSL modem/ router trớc khi đa vào các thiết bị của ngời dùng Để tơngthích với nhiều loại thiết bị nh đã nói trên, các DSL modem/router có các cấu hìnhphù hợp Một vài cấu hình thờng thấy là:

- Bộ phân tách splitter trong DSLmodem cấp khe cắm RJ11 để nối với điệnthoại hỗ trợ việc cung cấp dịch vụ POTS

- Ngời sử dụng cần truy nhập Internet hoặc xem video bằng máy tính, DSLmodem ngoài việc cấp khe cắm RJ-45 nối với card mạng trong máy tính hoặc có thể

đợc tích hợp thành card modem cắm trong máy

- DSL có thể hỗ trợ cho các mạng LAN truy nhập mạng WAN nhờ sử dụnggiao thức IP Trong trờng hợp này DSL modem nằm trong một bộ định tuyến, cungcấp giao diện 10base-T, giao diện V35 hoặc giao diện T1/E1 cho mạng LAN Cấuhình này áp dụng cho các doanh nghiệp nhỏ hoặc các văn phòng chi nhánh của cáccông ty lớn

3.1.2 Các thiết bị DSL sử dụng trong mạng

a Bộ dồn kênh truy nhập đ ờng thuê bao số - DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer):

DSLAM là thiết bị đầu cuối DSL đợc đặt tại địa điểm của nhà cung cấp dịch vụmạng DSLAM tập trung luồng dữ liệu từ các mạch vòng DSL và tổ hợp lại thànhtốc độ cao hơn nh tốc độ T1, E1 hoặc tốc độ ATM của OC-3 (155 Mbps) rồi đa tớiInternet hay mạng dữ liệu

DSLAM giúp cho việc ghép lu lợng của các ứng dụng gói, tế bào hoặc chuyểnmạch kênh một cách hiệu quả Ngoài ra thiết bị này còn cho phép nhà cung cấp thực

hiện chức năng quản trị trên mạng DSL nh đa dịch vụ đến các các khách hàng mới,giải phóng kết nối khi các khách hàng ngừng dịch vụ, kiểm tra và sửa lỗi Trongmột số trờng hợp, DSLAM có khả năng mở các gói dữ liệu để xử lý, ví dụ nh cungcấp việc chuyển địa chỉ IP động sử dụng giao thức DHCP (Dynamic HostConfigurative Protocol) nhằm đa các gói dữ liệu tới đúng đích Các DSLAM có thểkhông cần phải đặt ngay ở vị trí của trung tâm mà có thể đặt ở đầu cuối từ xa nhằm

mở rộng vùng phục vụ của nhà cung cấp cho những ngời sử dụng ở xa

Thông thờng mỗi loại hình dịch vụ hoặc loại hình công nghệ xDSL có mộtloại DSLAM riêng thích hợp với nó Nhng hiện nay, một DSLAM có thể đợc tíchhợp đa dịch vụ nhằm phối hợp với các phần tử CPE giúp cho việc thực hiện hiệu quả

việc truy nhập Internet tốc độ cao cũng nh các ứng dụng thoại và video DSLAM đa

dịch vụ cho phép thực hiện chuyển mạch ATM đầy đủ, quản lý lu lợng, đảm bảo

chất lợng (QoS) cho các dịch vụ: analog, ISDN đồng thời còn hỗ trợ cho các loạihình xDSL: IDSL, SDSL, RADSL- CAP, RADSL-DMT trên cùng một thiết bị.Ngoài ra, thiết bị này có thể đợc cấu hình để cung cấp thêm các chức năng địnhtuyến và bảo mật, thực hiện tối u hoá dải thông của cơ sở hạ tầng đã tồn tại cũng nhphân phối các dịch vụ tích hợp tốc độ cao qua các phơng tiện truy nhập vật lý

Bảng 3.1: Các đặc điểm nổi bật của DSLAM đa dịch vụ

Đa dịch vụ Hỗ trợ cho hầu hết các loại hình dịch vụ và công nghệ xDSL,

đảm bảo QoS Thực hiện mã hoá

DSL

Cung cấp một số mã DSL (CAP, DMT, 2B1Q) và giao thức

đ-ờng dây Kiến trúc linh hoạt Có khả năng kết hợp các u điểm của ATM và IP để sử dụng

cho nhiều mô hình dịch vụ, ứng dụng và mạng Khả năng quản lý Sử dụng các chuẩn tơng thích với nhiều hệ thống quản lý mạng

(NMS) và quản lý mạng đầu cuối- đầu cuối đáng tin cậy.

b DSL modem/router:

Đây là thiết bị đầu cuối DSL đặt tại phía thuê bao để kết nối ngời dùng với ờng truyền DSL DSL modem/router làm nhiệm vụ nén và mã hoá/giải mã đờngtruyền, ngoài ra còn có chức năng: hiệu chỉnh lỗi, đo lờng hiệu năng (giám sát thựchiện), định tuyến Khả năng định tuyến cho phép nhiều máy tính cá nhân cùng dùngchung một modem DSL và do đó chung đờng truyền DSL

đ-Điểm cuối DSL CPE có thể là nhiều loại cấu hình khác nhau tuỳ thuộc vàothiết bị ngời sử dụng nh: máy tính, mạng LAN, thiết bị FRAD Để tơng thích vớicác loại thiết bị và dịch vụ đó, ngoài các chức năng cơ bản, DSL modem còn cungcấp các chức năng nh là: cầu nối, định tuyến, ghép kênh TDM, ghép kênh ATM.Các DSL modem/router đợc lắp đặt thêm vào các đầu cuối của hệ thống cáp

đồng và các thiết bị đã có sẵn của khách hàng do đó chúng đợc thiết kế sao cho đơngiản để ngời sử dụng có thể tự cài đặt hoặc có đặc tính plug- and- play

c POTS splitter:

Công nghệ DSL dùng phổ tần lớn để truyền tín uptream và downstream nhngvẫn giữ lại phổ tần từ 0 đến 4 KHz để truyền tín hiệu thoại Việc sử dụng thiết bịPOTS splitter cho phép ngời sử dụng có thể sử dụng đồng thời dịch vụ điện thoại vàcác dịch vụ tốc độ cao khác nh: video theo yêu cầu, truy nhập Internet tốc độ cao

27

Để thực hiện điều này, hai khối POTS splitter đợc đặt tại cả vị trí CO và thuêbao Splitter có thể nằm trong ngay trong các khối DSLAM (phía nhà cung cấp) vàDSL modem/router (phía ngời sử dụng), hoặc có thể tách rời thành khối riêng.

3.2 Các dịch vụ ứng dụng công nghệ DSL

Kiến trúc mạng tổng quát đã đa ra trong phần 3.1 cho phép tơng thích vớinhiều loại hình ứng dụng và công nghệ đang tồn tại hiện nay nh: các ứng dụngtruyền thoại, truyền số liệu, truyền hình ảnh, âm thanh; các công nghệ chuyển mạchISDN, X25, Frame Relay, ATM Tuy nhiên, mỗi loại ứng dụng và công nghệ cụthể lại phù hợp với một loại công nghệ DSL và các thiết bị mạng truy nhập nhất

định Để thấy rõ sự khác biệt giữa các loại hình và thuận lợi cho việc áp dụng chúng,kiến trúc chi tiết của một số dịch vụ cơ bản dựa trên công nghệ DSL sẽ đ ợc phântích cụ thể:

 Dịch vụ Nx64 over DSL

 Dịch vụ Frame Relay over DSL

 Dịch vụ TCP/IP over DSL

 Dịch vụ ATM over DSL

DSL khắc phục các nhợc điểm này khi truyền các luồng T1/E1 hoặc T3/E3với khoảng cách xa hơn mà không cần các bộ lặp trung gian Kiến trúc của hệ thốngNx64 sử dụng công nghệ DSL nh sau:

Transport Node

Mạng cung cấp dịch vụ

HDSL link (dịch vụ nx64)

HDSL Modem

Application IP/Voice

Hình 3.2: Kiến trúc hệ thống Nx64 over DSL

Trong các loại hình công nghệ xDSL thì HDSL, HDSL 2 và SDSL đặc biệtthích hợp cho các dịch vụ Nx64

3.2.2 Dịch vụ Frame Relay over DSL

Chuyển tiếp khung đợc coi nh là một dịch vụ chuyển mạch gói mở rộng vớinhững u điểm hơn hẳn so với chuyển mạch gói truyền thống, đó là tăng tốc độ vàbăng thông truyền dẫn, giảm chi phí và giảm nguy cơ tắc nghẽn

Có thể coi Frame Relay nh một công nghệ chuyển tiếp giữa công nghệchuyển mạch gói X25 và công nghệ ATM

Kiến trúc của dịch vụ Frame Relay dùng công nghệ DSL nh sau:

Hình 3.3: Kiến trúc Frame Relay over DSL

Các u điểm của chuyển tiếp khung là:

 Giảm thời gian trễ và tăng dải thông: Ngời sử dụng có thể yêu cầu một dải thôngcho kết nối của mình (bandwidth on demand)

 Dải thông chia sẽ giữa nhiều ngời sử dụng

 Giảm đáng kể chi phí cho kết nối và duy trì bảo dỡng

Nhờ các u điểm của mình, Frame Relay phù hợp cho các mạng riêng của cácdoanh nghiệp, các trờng đại học, các công ty lớn, đặc biệt khi cần truy nhập từ cácmạng này vào Internet hoặc khi mở rộng kết nối WAN với chi phí thấp FrameRelay còn là giải pháp đáng chú ý cho việc thay thế những kết nối leased- line màcác mạng riêng vẫn sử dụng hiện nay Các kết nối leased- line nối trực tiếp ng ờidùng tới các ISP toàn bộ thời gian (always on) nên chi phí cao trong khi dải thông đ -

ợc cung cấp thờng nhỏ, khó đáp ứng yêu cầu của cả một mạng lớn

29

Application IP

Physical

LAPD DSL

LAPD WDM

ATM SONET

ATM

WDM ATM

w th ATM/IP

HDSL Modem

Mạng cung cấp dịch vụ

HDSL link (dịch vụ nx64)

Router CPE

Với các đặc điểm tốc độ của mình, Frame Relay phù hợp với công nghệHDSL, HDSL2 hoặc SDSL

3.2.3 Dịch vụ ATM over DSL

a Công nghệ ATM:

Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và nhu cầu trao đổi thông tinngày càng tăng nhanh và đa dạng hoá của xã hội đòi hỏi phải cấp bách bổ sung cácdịch vụ truyền ảnh bao gồm cả ảnh tĩnh và ảnh động chất lợng cao và truyền số liệu,truyền file tốc độ siêu cao mà tốc độ bit cầu tới vài trăm Mb/s hoặc hàng chục Gb/s.Mạng viễn thông ISDN băng hẹp không thoả mãn đợc các yêu cầu bổ sung trên dẫn

đến sự ra đời của mạng số liên kết đa dịch vụ băng rộng (B-ISDN) Nhiều giải pháp

kỹ thuật đã đợc đề xuất nhằm tiến tới thực hiện B-ISDN nhng ATM đã đợc lựa chọnbởi những tính năng u việt của nó so với các công nghệ khác

1 Nguyên lý cơ bản:

ATM kết hợp các u điểm của chuyển mạch kênh với chuyển mạch gói và ATDM(Asynchronous Time Division Multiplexing) Trong kỹ thuật chuyển mạch gói cácgói tin có tiêu đề khá phức tạp, kích thớc gói khá lớn và không chuẩn hoá độ dài góitin Do đó việc xử lý ở chuyển mạch khó khăn, kích thớc lớn nên độ trễ lớn, xử lý vàtruyền dẫn chậm đồng thời khó quản lý quá trình Khắc phục nhợc điểm này củachuyển mạch gói, ở ATM ngời ta tạo các tế bào ATM, các tế bào này đợc chuẩn hoákích thớc và format sao cho phù hợp nhất, dễ quản lý nhất, hiệu quả nhất và tiêu đề

đơn giản nhất

Căn cứ vào bốn tiêu chí chính là hiệu quả truyền dẫn, độ trễ, tổn thất và độphức tạp khi thực hiện mà ITU-T đã chọn kích thớc tế bào ATM là 53 byte trong đó

5 byte tiêu đề và 48 byte cho phần tải tin (payload)

Việc truyền dẫn các tế bào đợc tối u hoá nhờ thực hiện kỹ thuật ghép kênhthống kê ATDM Các khe thời gian không cần phải gán cho các quá trình thông tin

cụ thể nào mà cứ có bất kỳ khe thời gian nào rỗi thì ATDM ghép gói tin cần truyềnvào, do vậy ATDM đạt đợc độ mềm dẻo, linh hoạt và hiệu quả cao với mọi kiểu dịch

vụ, mọi tốc độ bit và kiểu lu lợng khác nhau Các tế bào mang tin thực sự mới đợctruyền còn các tế bào rỗng và các tế bào không mang tin hiệu lực bị bỏ đi do đó mà

độ rộng băng hiệu dụng giảm đợc một cách đáng kể

2 Cấu trúc tế bào ATM:

Cấu trúc tế bào ATM đợc chuẩn hoá cực kỳ đơn giản nhằm mục tiêu đơn giảnhoá tối đa các chức năng chuyển mạch, truyền dẫn và quản lý tin trong mạng

Trờng tin

Trờng tin

(48 byte)

Trờng tin (48 byte)

Hình 3.4 : Cấu trúc tế bào ATM

Khuôn dạng tiêu đề giao diện UNI Khuôn dạng tiêu đề giao diện NNI

VPI: Nhận dạng đờng ảo CLP: Độ u tiên tổn thất tế bào

GFC: Điều khiển luồng chung HEC: Điều khiển sai lỗi tiêu đề

UNI: Giao diện Ngời dùng- Mạng NNI: Giao diện Mạng- Mạng

3 Kết nối lớp ATM:

ATM thực hiện phơng pháp kết nối có hớng với sự truyền tải thông tin dịch

vụ đợc thực hiện nhờ việc thiết lập kênh ảo Kênh ảo chỉ tồn tại vật lý khi cần thiết,

tức là chỉ trong thời gian thực sự truyền tải các tế bào ATM Khi kênh ảo đ ợc thiếtlập, cuộc nối đợc gán tên và khi giải phóng cuộc nối thì tên sẽ bị xoá bỏ Kênh ảo có

ý nghĩa rất quan trọng để nâng cao hiệu suất và độ mềm dẻo của môi trờng truyềntin ATM Quá trình điều khiển thiết lập kết nối, khởi tạo, điều khiển định tuyến giữa các node đợc thc hiện nhờ xử lý các VPI/VCI tại các node

Tơng ứng với VCI có kiểu kết nối kênh ảo VCC (Virtual ChannelConnection), VPI có kiểu kết nối đờng ảo VPC (Virtual Path Connection)

Thuê bao ATM có thể nhận đợc dịch vụ bằng hai cách sau:

- Qua kênh ảo cố định PVC (Permanent Virtual Circuit)

- Qua kênh ảo chuyển mạch SVC (Switched Virtual Circuit)

Tóm lại nhờ sử dụng khái niệm kênh ảo/ đờng ảo mà các tế bào ATM có thể

đợc định tuyến đúng Hơn nữa VPI và VCI rất đơn giản, do vậy việc xử lý phầnmềm dễ dàng thực hiện, nhanh, tốn ít thời gian và tăng tốc độ thực hiện trong quátrình điều khiển đấu nối Nói cách khác đây chính là sự phát huy triệt để u điểm củachuyển mạch kênh

4 Mô hình tham chiếu:

31

Giao thức của lớp mức cao Giao thức củalớp mức cao

Quản lý mặt bằng

Hình 3.5 : Mô hình tham chiếu giao thức ATM.

Mô hình tham chiếu của mạng ATM bao gồm mặt bằng quản lý, mặt bằng

điều khiển và mặt bằng khách hàng Giao thức của mặt bằng điều khiển và bặt bằngkhách hàng đợc phân loại tiếp thành lớp mức cao 3 lớp tiếp theo là lớp thích ứngATM (ATM Adaptive Layer- AAL), lớp ATM và lớp vật lý Chức năng của các lớp

Lớp vật lý

Kết hợp chuyển đổi

Phân chia tốc độ tế bào Tạo và xác nhận tín hiệu HEC Nhận dạng biên của tế bào Tạo và khôi phục khung truyền dẫn Môi trờng vật lý

Chức năng thông tin thời gian bit Chức năng tơng ứng môi trờng

vật lý

Bảng 3.2 : Chức năng của các lớp trong mô hình tham chiếu

b Kiến trúc ATM over DSL:

Hình 3.6: Kiến trúc ATM over DSL

Với những đặc điểm của mình, ATM thích hợp với công nghệ ADSL vàVDSL 2 công nghệ này cho tốc độ truyền dẫn lớn và đặc biệt là có cấu hình riêng t -

và khả năng kết nối rộng lớn, dịch vụ Internet và truyền số liệu đang phát triển bùng

nổ với tốc độ tăng lu lợng khoảng 35%/năm

Internet không chỉ là mạng của giao thức IP, nhiều mạng với kiến trúc khác(không dùng IP) nhng nhờ có các cầu nối đa giao thức (Multiprotocol gateway) nênvẫn có thể nối kết đợc vào Internet và sử dụng đầy đủ các dịch vụ thông tin trênInternet

33

Application AAL

Physical

ATM DSL

ATM WDM

ATM SONET

ATM

WDM ATM

DSL Multiplexer

w th DM Mux

xDSL Modem

Mạng cung cấp dịch vụ

xDSL link

ATM ATM sw itch

Hình 3.7 Kiến trúc IP over DSL

Do đó hiện nay có rất nhiều công nghệ đợc ứng dụng dựa trên nền IP nhVoice over IP, thông tin di động qua IP (Wap, SMS), ATM over IP , nhờ đó màkhả năng kết nối đợc mở rộng và đơn giản hoá, đặc biệt là mức chi phí giảm đi rấtnhiều

Hiện nay, hai xu hớng nổi bật của dịch vụ Internet là: Phát triển thêm cácdịch vụ truyền video, audio và tích hợp văn bản tơng tác Để thực hiện đợc điều này

đòi hỏi băng thông truyền dẫn phải lớn hơn nhiều lần, DSL có thể coi là một giảipháp cho việc đa các dịch vụ tốc độ cao từ mạng đến tận nhà các thuê bao

Với đặc thù của Internet là ngời dùng chỉ gửi một số yêu cầu đến ISP để nhận

đợc một khối lợng thông tin rất lớn nh các trang Web, download các file do đó tốc

độ truyền dẫn hớng lên thấp hơn nhiều so với hớng xuống Vì thế, trong các loạihình công nghệ DSL thì ADSL rất phù hợp với các dịch vụ truy nhập Internet tốc độcao

3.3 Các cấu hình hỗ trợ ATM

Công nghệ ADSL cung cấp một đờng truyền khá lý tởng cho dịch vụ Internettốc độ cao và các dịch vụ băng rộng Tuy Internet là một hình thức dịch vụ tốt chocác thuê bao ADSL, không phải tất cả các loại thông tin băng rộng đều ở dạng TCP/

Application IP

Ethernet

HDLC DSL

HDSL WDM

ATM

WDM ATM

IP AAL5 AAL5

IP IP

w th ATM/IP

DSL Modem

Mạng truy nhập

Ng ời sử dụng ILEC

Mạng cung cấp dịch vụ

DSL link

Router CPE

Đến POTS switch qua Gateway

IP Với chất lợng dịch vụ đảm bảo với trễ nhỏ và ổn định cũng nh băng tần rộng,ATM hiện đợc coi là phơng án tối u cho các đờng truyền ADSL Một yếu tố nữa gópphần vào sự phổ biến của phơng thức ATM trên ADSL là việc có rất nhiều mạngbackbone số liệu trên thế giới hiện nay đang sử dụng ADSL.

Mạng ATM cho phép tốc độ lớn hơn nhiều so với tốc độ của các mạng chuyểnmạch khác, hơn nữa, cấu trúc và chức năng của tế bào ATM phức tạp hơn rất nhiều,

do đó ADSL đa thêm một cấu hình riêng để hỗ trợ cho mạng ATM Cấu hình nàynằm trong các thông báo kỹ thuật “Khuyến nghị về ATM trên ADSL” và “Cấu trúcdịch vụ băng rộng cho việc truy nhập mạng dữ liệu qua ADSL” của Diễn đàn ADSL

3.3.1 Mô hình tham chiếu ATM over ADSL

Mô hình tham chiếu ADSL với chế độ phân phối ATM đợc thể hiện trong hình3.8

Trong mô hình trên, node truy nhập mạng đóng vai trò nh một bộ phân-dồnkênh/bộ tập trung giữa ATM core network và phần mạng truy nhập Cụ thể là theohớng xuống, AN có chức năng phân kênh/định tuyến trong khi theo hớng lên, nó cóthể thực hiện chức năng dồn kênh/tập trung và các chức năng cấp cao khác

1.Node truy nhập mạng bao gồm:

Thiết bị giao diện Core Network (Core Network Interface Element) thực hiệncác chức năng ở lớp vật lý (PHY) và lớp ATM nhằm giao tiếp giữa node truy nhậpmạng và ATM core network

Khối chuyển đổi VPI/VCI và chức năng lớp cao hơn thực hiện việc dồn/phânkênh các kênh ảo giữa thiết bị giao diện mạng truy nhập (ATU-C) và thiết bị giaodiện Core Network dựa trên các nhận dạng kênh ảo (VCI) và nhận dạng đờng ảo(VPI) Ngoài ra, khối này còn thực hiện những chức năng của các giao thức cấp caohơn, đầu tiên là các chức năng của lớp ATM về phía mạng truy nhập nếu có nhằm

hỗ trợ cho các ATU-C kết cuối mạng truy nhập trên Node truy nhập mạng Nếu nhATU-C cho phép sử dụng cả hai chế độ dữ liệu nhanh và interleaved, cả hai chứcnăng của phân nhóm hội tụ truyền dẫn ATM (ATM TC- ATM TransmissionConvergence sublayer) cần phải đợc AN hỗ trợ Các chức năng quản lý lu lợng cũng

đợc thực hiện trên AN để hỗ trợ cho việc đồng bộ tốc độ giữa hai giao diện V và U

35

Hình 3.8: Mô hình tham chiếu ADSL với chế độ phân phối ATM

2.Khối thiết bị đầu cuối băng rộng: (B-NT- Broadband Network Termination)

thực thi những chức năng kết cuối tín hiệu ADSL tới nhà thuê bao qua đờng dây cáp

đồng và cung cấp giao diện T, S hoặc R cho mạng phân bổ dữ liệu ở phía nhà thuêbao (PDN) hay thiết bị đầu cuối (TE) Giao diện này có thể không tồn tại nếu khốichức năng này đợc kết hợp vào trong PDN/thiết bị đầu cuối

ATU-R trong khối B-NT làm nhiệm vụ kết cuối/khởi phát đờng dây truyềndẫn và đảm nhiệm các chức năng TC-F - phân nhóm hội tụ truyền dẫn ATM cho dữliệu nhanh (ATM Transmission Convergence Sublayer for Fast data) và/hoặc TC-I -phân nhóm hội tụ truyền dẫn cho dữ liệu xen (ATM Transmission ConvergenceSublayer for Interleaved data) trong ATU-R B-NT có thể gồm cả các chức năngdồng/phân kênh các kênh ảo giữa ATU-R và thiết bị giao diện PDN/TE dựa trên cácnhận dạng kênh ảo (VCI) Thiết bị giao diện PDC/TE nếu có thực hiện các chứcnăng thuộc lớp vật lý và lớp ATM để giao tiếp BB-NT với PDN/TE Các chức năngquản lý lu lợng cũng đợc thực hiện để hỗ trợ cho việc đồng bộ tốc độ giữa giao diện

U và T, S hay R

Giao diện V kết nối mạng ATM với AN Trong node truy nhập mạng, giaodiện logic có tên V-C nh đợc định nghĩa trong tiêu chuẩn T1.413 kết nối các chứcnăng ATU-C với các chức năng thuộc lớp ATM (xem hình 3.8) Trên hình này,PMD là phân lớp thích ứng môi trờng vật lý (ATM Physical Medium DependentSublayer) là phân lớp nằm ngay trên môi trờng vật lý

Giao diện U kết nối các ATU-R trong B-NT ở phía thuê bao với các ATU-C

t-ơng ứng trong node truy nhập mạng

Chuyển đổi VPI/VCI và chức năng lớp cao hơn

VP/VC Mux

TC-F TC-I ATU-C

TC-F TC-I ATU-C

TC-F TC-I ATU-C

TC-F TC-I

ATM

Thiết bị giao diện PDN/TE

T-R

Khối chức năng SAR&

PDN

Mạng phân

bổ dữ liệu PDN/TE

1

2 n

Giao diện T hay S nếu có kết nối khối thiết bị đầu cuối mạng (B-NT) tớimạng phân bổ dữ liệu ở phía nhà thuê bao hay thiết bị đầu cuối Trong B-NT có giaodiện logic T-R kết nối chức năng ATU-R với chức năng ATM.

Giao diện S hay R nếu có kết nối khối adapter đầu cuối tới mạng phân bổ dữliệu phi ATM ở phía thuê bao (non-ATM PDN) hay thiết bị đầu cuối (TE)

3.3.2 Khối ATU-C và ATU-R

Cấu tạo, chức năng và nhiệm vụ của các khối trong ATU-R và ATU-C củacấu hình ADSL hỗ trợ ATM tơng tự nh của khối ATU-R và ATU-C thông thờng sẽ

- Trễ đơn, không cần thiết phải giống hệt nhau trên hai hớng

- Trễ kép trên đờng truyền xuống, trễ đơn trên đờng truyền lên

- Trễ kép trên cả hai hớng

Tại giao diện V, tất cả các modem đều sử dụng kênh ATM0 (tức là kênhmang AS0 theo chiều truyền lên và LS0 theo chiều truyền xuống) cho trễ đơn KênhATM1 (kênh mạng AS1 theo chiều truyền lên và LS1 cho chiều truyền xuống) đợcdùng làm kênh thứ hai trong trờng hợp trễ kép

Ngoài ra, phơng thức chuyển vận ATM trên ADSL còn đợc thêm một số chứcnăng để đáp ứng với những yêu cầu của việc thay đổi thích ứng với yêu cầu sử dụngcũng nh điều kiện của đờng truyền

Biện pháp đầu tiên là tái phân chia tốc độ động (DRR- Dynamic RateRepartitioning) Đây là chức năng riêng biệt của ADSL nhằm tái phân bổ băng tầngiữa các kênh dữ liệu nhanh và dữ liệu interleaved Tổng băng tần của đ ờng truyềnkhông hề thay đổi trong quá trình điều chỉnh DRR này Việc tái phân chia tốc độ cóthể làm gián đoạn dịch vụ không quá 125ms theo chuẩn ITU G.922.1 Thiết bị đầucuối mạng có thể có ảnh hởng tới quá trình DRR trong giai đoạn thiết lập VC nhngtoàn bộ quá trình lại đợc điều khiển bởi node truy nhập mạng (AN)

Để thực hiện chức năng tốc độ đáp ứng với chất lợng đờng truyền, phơng thứcATM trên ADSL sử dụng phơng thức thay đổi tốc độ động (DRC- Dynamic RateChange) Nói chung dung lợng đờng truyền ADSL có thể đợc chia làm hai phần:phần đợc đảm bảo và phần không đợc đảm bảo Phần không đợc bảo đảm sẽ có thểthay đổi đợc nhờ DRC Nếu nh khả năng đờng truyền nằm dới tốc độ cần đợc bảo

đảm, node truy nhập mạng sẽ ra một thông báo lỗi kết nối Trong khi đó, đờng kếtnối vẫn tiếp tục hoạt động ở tốc độ có thể để đảm bảo các chức năng quản lý mạng

và trong một số trờng hợp,cung cấp một phần dịch vụ

Nhờ các biện pháp trêm và các tính chất đặc trng của ADSL, các tiêu chí vềchất lợng dịch vụ (QoS) nh tốc độ số liệu, tỷ lệ lỗi, trễ và khả năng quản lý lu lợngcho ATM trên ADSL đợc đảm bảo Chính vì vậy ADSL đợc coi là phơng án khả thinhất cho việc cung cáp dịch vụ ATM tới các thuê bao, thay vì việc đa đờng dây cápquang tới gần nhà thuê bao trong các công nghệ FTTx

37

3.3.3 Hội tụ truyền dẫn ATM trên ADSL

Khi truyền các tế bào ATM, ATU- C và ATU- R còn đảm nhiệm thêm chức nănghội tụ truyền dẫn TC (Transmission Convergence) Nh ta đã biết, tất cả dữ liệu ATM

đợc truyền trong những tế bào ATM có độ dài cố định Mỗi tế bào gồm có 53 bytetrong đó có 5 byte tiêu đề và 48 byte thông tin

Trong đó tiêu đề chứa nhận dạng các kênh ảo và trờng sửa lỗi tiêu đề HEC

đ-ợc sử dụng để nhận dạng phần kết thúc thông tin tiêu đề của tế bào

Trong khi đó, khung ADSL có thể có độ dài khác nhau tuỳ thuộc theo những

điều kiện riêng biệt trên đờng kết nối tại mỗi thời điểm, nên không thể định nghĩamối quan hệ giữa phần tiêu đề của một tế bào ATM và cấu trúc khung của mộtkhung ADSL Lớp con hội tụ truyền dẫn TC ADSL có tác dụng cho phép khôi phụccác tế bào ATM tại đầu cuối phía kia của kết nối ADSL Trong lớp con này, việcchuyển đổi giữa các tế bào ATM xác định và lớp vật lý ADSL, bao gồm các điểmsau:

- Tạo và khôi phục các khung truyền chứa các tế bào

- Sửa lại các khung truyền cho tơng thích với luồng tế bào tuỳ theo truyền dẫnvật lý

- Chức năng mô tả tế bào để đảm bảo cho việc nhận và khôi phục ranh giới tếbào

- Sửa lỗi tiêu đề (HEC) cho phép dò các lỗi trong tiêu đề tế bào

- Chèn các tế bào trống vào các khung truyền để tơng thích tốc độ tế bàoATM với khả năng của hệ thống truyền dẫn Sau đó tại phía thu các tế bào rỗng sẽ

đạt từ 16Kbps cho đến 640 Kbps Ngoài ra ADSL cũng hỗ trợ cho việc truyền đồngthời các dịch vụ thoại POTS

Bằng việc áp dụng những tiến bộ trong việc điều chế, mã hoá và sửa lỗi,ADSL cho phép truyền tín hiệu tốc độ cao với khoảng cách khá xa Bảng 4.1 đ a rakhoảng cách tối đa cho phép nhằm đảm bảo chất lợng truyền dẫn ở một số tốc độnhất định

Kích thớc dây (mm)

Khoảng cách truyền (m)

Bảng 4.1: Các thông số truyền dẫn ADSL

Một đặc điểm nổi bật của ADSL là công nghệ truyền dẫn không đối xứng, do

đó ADSL đặc biệt thích hợp với các dịch vụ đòi hỏi tốc độ hớng xuống (từ nhà cungcấp dịch vụ tới thuê bao) lớn hơn nhiều so với tốc độ hớng lên (từ thuê bao tới nhàcung cấp dịch vụ), đó là các dịch vụ truy cập Internet tốc độ cao, dịch vụ video theoyêu cầu (VoD) Với tốc độ tăng trởng hàng tháng khoảng 10%, nhu cầu Internetngày càng trở nên không thể thiếu đợc

Đặc điểm thứ hai của ADSL là khả năng truyền dẫn tốc độ cao Nếu với ph

-ơng pháp truyền dẫn cổ điển, các thuê bao chỉ có thể yêu cầu đợc tốc độ tối đa là56Mbps trên đôi dây đồng xoắn thì hiện nay với khả năng của ADSL, phạm vi dịch

vụ không chỉ dừng lại ở việc truyền ảnh tĩnh, truyền ảnh động mà còn phục vụ chocác nhu cầu về đa phơng tiện, hội nghị truyền hình thời gian thực Từ đó, các ứngdụng trên Internet nh thơng mại điện tử, làm việc và hội thảo từ xa, giáo dục, y tế từxa trong tơng lai sẽ trở nên quen thuộc với mọi ngời

4.2 Hiện trạng chuẩn hoá ADSL

Các khái niệm ban đầu của ADSL xuất hiện từ năm 1989 do J.W.Lechleider

và các kỹ s của Bellcore đa ra Sau đó, ADSL bắt đầu đợc phát triển ở trờng đại họcStanford và phòng thí nghiệm AT&T Bell Lab năm 1990 Từ đó đến nay, ADSL đã

đợc phát triển và có nhiều ứng dụng đặc biệt tại các nớc có mạng viễn thông pháttriển nh Mỹ, Nhật Để thống nhất việc sử dụng ADSL, tháng 10 năm 1998, ITU đãthông qua bộ tiêu chuẩn ADSL cơ bản bao gồm:

- Khuyến nghị G922.1 chi tiết về toàn bộ tốc độ ADSL Khuyến nghị này là bổsung của tiêu chuẩn công nghiệp cho ADSL ANSI T1.413

- Khuyến nghị G922.2 chuẩn hoá cách sử dụng ADSL không dùng bộ tách POTS

- Khuyến nghị G977.1 mô tả hoạt động của lớp vật lý, các quy định về quản lý vàbảo dỡng cho ADSL, bao gồm kênh EOC và cơ sở quản lý thông tin (MIB)

4.3 Mô hình tham chiếu

4.3.1 Mô hình tham chiếu toàn hệ thống

Chuẩn T1E1.4 trong ANSI T1.413 đã đa ra một mô hình tham chiếu cho cáckết nối ADSL nh hình :

Kết nối giữa ngời sử dụng với mạng thông tin đợc thực hiện thông qua mộtcặp modem ADSL bao gồm:

- ATU- C (ADSL Transceiver Unit- Central office end): Khối thu phát ADSL phíamạng

- ATU- R (ADSL Transceiver Unit- Remote terminals end): Khối thu phát ADSLphía đầu cuối ngời sử dụng Trong trờng hợp phía thuê bao là một mạng LAN,ATU- R có thể đợc tích hợp cùng với router và mức vật lý trong khối NT(Network Terminal)

Ngời sử dụng có thể lựa chọn việc sử dụng đồng thời dịch vụ thoại POTS bằngcách nối thêm bộ tách (splitter) R tại phía thuê bao, khi đó tại tổng đài PSTN cần có

bộ tách C

Trên mô hình tham chiếu có 7 giao diện:

39

- V- C: Giao diện điểm truy nhập và mạng dữ liệu băng rộng Mạng băng rộng cóthể cung cấp nhiều loại hình dịch vụ tuỳ theo yêu cầu của ngời sử dụng: dịch vụInternet, dịch vụ truyền hình, dịch vụ quảng cáo, giáo dục từ xa

- U-C2: Giao diện ADSL tới ATU- C không có băng thoại POTS

- U-C: Giao diện ADSL tới ATU- C có băng thoại

- U- R2: Giao diện ADSL tới ATU- R không có băng thoại

- T- R: Giao diện ADSL giữa ATU- R và thiết bị thuê bao Thiết bị của ngời sửdụng có thể là mạng LAN nhỏ trong gia đình hoặc đơn giản là kết nối trực tiếptới một máy tính, một card video gắn với tivi

Hình 4.2: Mô hình tham chiếu của ADSL

- T- S: Giao diện giữa khối đầu cuối mạng NT và máy chủ khách hàng Đây là ờng hợp một mạng LAN công sở hoặc mạng LAN gia đình dùng chung mộtmodem ADSL Modem ADSL ngoài các chức năng thông thờng còn đóng vai trò

tr-nh một router

- Để đơn giản, các giao diện U- C và U- R, T- R và T- S đợc kết hợp lại gọi chung

là giao diện S và T

4.3.2 Mô hình tham chiếu ATU- C

Mô hình tham chiếu ATU-C đợc thể hiện trên hình 4.3

Các kênh mang (bearer channel)

Một hệ thống ADSL có thể truyền tới bảy kênh mang (bearer channel) đồngthời, các kênh này đợc gán các tên: AS0, AS1, AS2, AS3, LS0, LS1, LS2 Đây là các

ATU -R

HPF

LPF

Bộ táchC C

HPF

LPF

Bộ táchR R

U-R 2 U-C 2

Giao diện

Đ ờng tín hiệu