Công nghệ DSL mô hình hệ thống ADSL và kỹ thuật liên quan

Công nghệ DSL mô hình hệ thống ADSL và kỹ thuật liên quan DT5 Báo cáo bài tập lớn môn Mạng máy tính Viện điện tử viễn thông Đại học Bách Khoa Hà Nội

II Truy nhập băng rộng

III Giới thiệu xDSL

I GIỚI THIỆU

1 Kháiniệm:làmột công nghệsử dụng các

phương pháp điềubiến phức tạp, chuyểncác

dữ liệu thành các gói để truyềntảitrên dây điện

thoại

2 Đặc điểm của xDSL:

Tốc độ truyền dữ liệuthay đổi theotừng phiên

bảncủacông nghệDSL vàđộdàimạch vòng

6.1Mbps tương ứng khoảng cách dưới 2.7km

Hiệntạiđang sử dụng 640Kbps < v < 1.5Mbps

VDSL hỗtrợ tốc độ tối đa xuống55Mbps

tương ứng khoảng cách 300m

13Mbps tươngứng khoảng cách 1.4km

Tốc độ tải lên 1.6 - 2.3Mbps

Mỗingười sử dụng cómột đường riêngkếtnối

tới DSLAM đặt tại tổng đài hoặc tạiRT

Các dịch vụ hỗtrợ

– Truyền số liệu và VoDSL (với voice gateway)

– ADSL chia sẻ cùng đường cáp đồng với

thoại tương tự

– VDSL cóthểhỗ trợ chuyển mạch truyềnhình

Yêu cầukỹ thuật

– Đường cáp đồng “sạch”, không có các cuộn

cảm kéo dài, không rẽnhánh

– Hạnchế khoảng cách đường truyềnkhoảng

dưới4.5km

– Không sử dụng các thiết bị DLC trong mạch

thuê bao, nếucóDLC thìDSLAM phảiđặttại

các RT

Thiếtbị phíakhách hàng ngoàixDSL modem

– Voice gateway nếudùng VoDSL

–Truyềntải được nhiều ứng dụng khác nhau

–Tậndụng được mạng điện thoạicósẵnvà

rộng khắp(tậndụng được tài nguyên và cơ sở

hạ tầng)

– Đầutư cho mạng không lớn

II Truy nhập băng rộng

• Kết nối Internet tốc độ cao

–Trên 128Kbps

–Liêntục

–Thôngtin link lênvàlink xuống đồng thời

–Khắc phục những khókhăn Internet

–Cóthểgiao thiệpbằng modem số

• Công nghệtruy nhập băngrộng hàng đầu

–xDSL, caple, vệ tinh, modem sốISDN

• xDSLlà thuậtngữcho công nghệtruy nhập

băng rộng trên cơ sở kỹ thuật đường dâythuê

bao số

–“x” thể hiệnDSL cócác loạikhác nhau

• Liên tục cungcấp, dịch vụdữ liệutốc độcao tồn

tại trên dâyđồng đểthờigian sống vàgiao

–Dịch vụPOTS vàDSL cùng tồntạitrên dây

đồng

•

xDSL tốc độ thấp (tải lên 1.5Mbps) đang

phổ biến trên thị trường; tiến tới đạt tốc độ

nhanh hơn và rẻ hơn

• XDSL tốc độ cao đích đến của doanh

nghiệp và những người đầu tiên sử dụng

• Kiểm tra đường dây tốc độ caonhất vàđiều

chỉnh theoyêu cầu

– DSL tốc độ bit rất cao

• Tốc độcao được sử dụng trên vòng lặp nội hạt

ngắn

• Được sử dụng trong kếtnốivớiFTTC

• Vẫn tronggiai đoạn phát triển

• Trên cơ sở HDSL nhưng cặp đơn

• Vấnđề về t nh tương thích phổ (xuyên âm và

giao thoa)

–DSL tốc độ bit cao

• Công nghệ DSL đối xứng đầutiên

• Sử dụng nhiều cặp dây (2 hoặc 3) đểđạt

được tốc độbit cao

–HDSL 2

• HDSL phiên bảnmột cặp dây

• Có thêmchuẩnđể định hướng cải tiến thao

tác giữacác bộ phận và khoảng phổ tương thích

vớinhững dịch vụ vòng lặp khác (ÍDN, T1,

HDSL)

• Giảm số lượng đôi dâycápđồng

–HDSL một cặp dây(SHDSL)

• Giống HDSL 2 nhưng phổ biến hơn

• DSL trong thươngmại cho đường truyền

• Liên tục mở, mức tính cước ổn định,

truyền dữ liệu qua mạng dữ liệu

12

Thiết bị ADSL

• Hai nhóm thiết bị

– CO – bộ đa truy cập DSL (DSLAM) , bộ lặp

– Khách hàng – modem DSL, gateway, card

mạng, bộ lọc bộ tách

DSLAM

DSLAM luôntìm thấy

trong CO

Card đường dây

được càiđặt trong

DSLAM để kết thúc

tín hiệuxDSL

DSLAM sau đó kếthợp nhiềuđường truycập xDSL thành mộtđường tốc độ caoĐường truyền đã được muxđã đượcchuyển sang trạmATM và truyềntrênđường ATM chính

14

16DSL CPE/Modem

17

Giới thiệu công nghệ ADSL

ADSL là thuật ngữ chỉ đường dây thuêbao bất

đốixứng (Asymmectric digital subscriber line)

Với ADSL chúng ta truyềnđồng thời dữ liệu tốc

độ caovà dữ liệu thoạitrên cùng một đường

dây thoại

ADSL làmột cách kết nốitốc độcao tới

Internet, vớitốc độnày cóthểnhanh hơn vài

chục đến cả trăm lần modem quay sốhiện nay

chúng ta đang dùng

ADSL làmộtthành viêncủa họxDSL (Digital

subscriber line), làmột côngnghệ kết nối

modem tốc độ cao

Giới thiệu công nghệ ADSL

Những tiện ích của công nghệ ADSL:

1) ADSL sẽ giúp bạn làm những công

việc quen thuộc trên Internet như Email,

duyệt websites, duyệt Forums, downloads,

uploads,…

2) Truy cập những website thiết kế với

chất lượng cao, dùng Flash, nhạc nền,

nhiều hình động,…

Giới thiệu công nghệ ADSL

3) Nghe và xemcác bài hát, các bảntin, giới thiệu

phim… từ khắpmọi nơi trên trếgiớivới chất

lượng rất tốt

4) Xem phimtheo yêu cầu (movie_on_demand)

5) Hộithảo video qua mang : kếthợpvới webcam,

ADSL sẽgiúp bạn đàm thoại với bạn bè, người

thân hay các đốitác kinh doanh qua mạng

Internet vớiâm thanh và hình ảnh chấtlượng

cao

Giới thiệu công nghệ ADSL

6) Chơi multiplayer game trên Internet vớibạnbè

khắp thế giới Với thờigian ping rất thấp thì

ADSL cho phép các game trên mạng chạy trơn

tru, khiến cho chơigame trên mạng nhanh hơn

và thú vị hơn

7) Học qua mạng Bạncó thể thamdự khóahọc

từ xa tổ chức bởicác trường đại học tên tuổi

trên thế giớihoặc truy cậpvàocác thư viện

điệntử trên mạng nhanh hơn

Giới thiệu công nghệ ADSL

8) Đối với các doanh nghiệp, Thương mại

điện tử và nền công nghiệp thông tin là

nền tảng tương lai của mọi nền kinh tế

ADSL nói riêng và Broadband Innternet

nói chung khiến thương mại điện tử trở

nên khả thi và đã được bắt đầu ứng

dụng

Hai mă đường truyền được sử dụng

phổ biến cho vùng tần số cao nằm trên

dải băng tần thoại là

Mã đa tần rời rạc DMT

Điều chế biên độ và pha không sóng

mang CAP

Hiện nay, DMT được sử dụng làm mã

đường truyền cho ADSL

2.1.1.1 Khái niệm mã hóa đường truyền đa

kênh

Khái niệm truyền dẫn đa kênh

- Phân chia các đường DSL thành các

đường truyền nhỏ

Mã hóa đường truyền đa kênh là làm

tương thích t n hiệu đầu vào với các đặc

trưng riêng của đường dây điện thoại

MHz Trong đó một số kênh không được sử

dụng do điều kiện đường truyền không cho

2.1.1.3 DMT cho ADSL – chuẩn T1.413

- ADSL theo tiêu chuẩn ANSI T1.413 sử dụng kĩ

thuật mã hóa đường truyền DMT

Toàn bộđộ rộng băng1,104 MHz được chiathành

256 kênh bắt đầu từ 0Hz, mỗikênh chiếm 4,3125

kHz

Phầnlớncác hệ thống DMT ADSL chỉsử dụng

250 hoặc 249 kênh.Các kênh thấptừ 1-6 dành

cho t nhiệu tương tự

Có 32 kênh hướng lên ,bắtđầutừ kênh 7 khisử

dụng triệt tiếng vọng thì số kênh hướng xuống là

250 kênh,còn khi sửdụng FDM số kênh hướng

xuống chỉcòn 218 kênh.Các kênh hướng lên

chiếm phần phổ tần thấp

2.1.2 Các phương pháp truyền dẫn song

công

Dịch vụ DSL đòi hỏi song công trong việc

truyền dữ liệu , tốc độ các bit theo các

hướng ngược nhau là không đối xứng Các

modem DSL sử dụng các phương thức

song công để tách biệt các t n hiệu trên các

hướng ngược nhau

Có 4 phương thức song công khác nhau :

song công 4 dây, triệt tiếng vọng , song

công công phân chia theo thời gian , song

công phân chia theo tần số.

Dải tần được chiathành 2 phần đường lên và

đường xuống khác nhau

Phương pháp ghép kênhFDM lầnlượt truyền

theo các hướng khác nhau trongcác dải tần

không trùng nhau Trên thực tế, FDM không

được sử dụng nhiều vì sự thay đổi suyhao

đường truyền dẫn đã không đảm bảo về băng

thông cần thiếtdành cho 2 hướng

Nhiềuhệ thống ADSL sử dụng kĩ thuật truyền

dẫnghépkênh theotầnsố, kĩthuật này đặt

truyền dẫn phát ởdải tầnsốtách khỏidảitần

thu để tránh tự xuyên âm Dải tần bảo vệ là cần

thiết giúp cho các bộlọc ngăn tạp âm POST can

nhiễu vào truyền dẫn số

FDM ADSLBăng POST Mức truyền

Ưu điểm:

Do băng tần lên và xuống tách biệt nên

giảm được can nhiễu trong một đôi dây,

triệt được xuyên âm đầu gần.

Không cần đồng bộ giữa phát và thu

Nhược điểm:

Lãng phí băng tần

Ở thành phần tần số cao sẽ bị suy hao

nhiều

Do tần số truyền cao nên gây ảnh hưởng

tới các dịch vụ khác và bị ảnh hưởng bởi

các dịch vụ khác.

2.1.2.2 Phương pháp triệt tiếng vọng

Phương pháp triệt tiếng vọng sử dụng một

kênh duy nhất cho cả phát và thu nên cần

có một bộ khử tiếng vọng phía thu

Tần số

Mức truyền BăngPost

Băng bảo vệBăngpháttốcđ thấp

Băng phát tốc đ cao

EC ADSL

Phương pháp triệt tiếng vọng

“Tiếng vọng ” là sự phản xạ của t n hiệu

phát vào bộ thu đầu gần Các t n hiệu cảu

“Tiếng vọng” đi theo cả hai hướng của

truyền dẫn số và cùng tồn tại đồng thời

trên các đường truyền dẫn đôi dây xoắn

,nên tiếng vọng là tạp âm không mong

muốn Tiếng vọng là một phiên bản bị lọt

ra của t n hiệu phát Bộ triệt tiếng vọng tạo

ra một bản sao của t n hiệu phát bị lọt ra

và loại bỏ nó ra khỏi t n hiệu nhận

Triệt tiếng vọng nhằm tách biệt t n hiệu 2

dây

Tín hiệu phát

Điều chế

Mạch sai động analog

Bộ triệt tiếng vọngW

Một vài tiếng v ng thoát qua b sai đ ng

do phối h p trở kháng không hoàn hảo

Mũitên xuyên qua bộtriệttiếng vọng đểchỉrõ

bộ lọc được hiệu chỉnh thích hợp bằng cách sử

dụng t nhiệu đường dây làm t nhiệuđiều khiển

Mạch saiđộng analog phân tách các t nhiệu

phátkhỏi các t nhiệu nhận khiđường dây trở

kháng được kếthợpchính xác bằng trởkháng

sai động phù hợp Thực tế ,các trở kháng này

không thể kết hợp được vớinhau một cách

chính xác , thì dư âm tiếng vọng củat n hiệu

phátxuất hiệntrong t n hiệunhận củađầura

mạch saiđộng Khi thiết kế kênh mạch sai động

tốt suyhao t nhiệu phát trước khinó rakhỏi đầu

ra t nhiệu nhậnthường đạt được 20dB

Các tn hiệuđường dây sốcóthểbịsuy hao tới

40dB , do vậy tiếng vọng có thể là 20dB vẫn lớn

hơn tiếng vọng đầura mongmuốn Kết quả làtỷ

lệ tn hiệu trên tạp âm là không thểchấp nhận

được trong việc tách t nhiệu đầu xa

Đầu vào là t nhiệu truyền dẫn số được lấy mẫu

Đầu vào này vàcác mẫu trước đây củanóđược

lưu trữtrong bộtrễ số trong khoảng 100 đến

200 micro giây.Bộ triệt tiếng vọng làm tăng các

mẫuđược lưu trữ này lên gấp nhiềulầnbởicác

hệ số của bộ triệt tiếng vọng và gộp các kết quả

này lạihình thành nên một dự báo về tiếng vọng

, màsau đóbịloại ra khỏi đầu ra mạch sai động

Các hệ số triệt tiếng vọng phụ thuộc vào đường

truyền dẫn và vì vậy được quyết dịnh một cách

thích nghi

Các bộ triệt tiếng vọng phảicókhảnăng loạibỏ

tiếng vọng khoảng 50dB hoặc caohơn đốivới

ISDN ,khoảng 60dB hoặc caohơn đốivới

HDSL, vàkhoảng trên dB đối vớiADSL.Các

mức độ triệt tiếng vọng là khác nhau bởi vì

HDSL , ADSL sử dụng các tầnsốcao hơn sẽ

suy hao lớn hơn ,điềuđó có nghĩalàbộ thu phải

giảm tiếng vọng tần số cao xuống mức thấp hơn

các tầnsốthu thấp Đểcóđược độ loạibỏtiếng

vọng cao , bộ triệt tiếng vọng phảiquyếtđịnh

các hệsốtiếng vọng tương thích vớiđộ chính

xác cao

Triệttiếng vọng phức tạphơn so vớighép kênh

4 dây Tuy vậy ,triệt tiếng vọng có chi phíkhông

đáng kểvàthường được sử dụng trong thực tế

Phân bố trải phổ của t n hiệu ADSL không dùng

EC

Băng tần lên và xuống phải tách biệt nhau và

tách biệt với băng thoại

ADSL(tiếp)

Phân bốtrảiphổcủat nhiệu ADSL dùng EC

Băng tầndành cho hướng xuống có thể chùm lên

băng tầndành cho hướng lên

(tiếp)

Băng tần được chia thành các băng tần con

có độ rộng vào khoảng 4kHz Gồm 256

băng tần con ,mỗi kênh con có thể mang

từ 0 đến 15bit/s/Hz, trong đó thoại sử

dụng nhiều nhất là 1 kênh và 5 kênh bảo

vệ , 32 kênh con dành cho hướng lên ,

218 kênh dành cho hướng xuống nếu

không sử dụng phương pháp triệt tiếng

vọng , còn nếu sử dụng triệt tiếng vọng thì

hướng xuống sử dụng 250 kênh

ADSL là kỹ thuật truyền dẫn không đối

xứng : tốc độ đường xuống cao hơn nhiều

lần so với tốc độ đường lên.

Sự bất đối xứng này là đặc t nh làm cho

ADSL phù hợp với các dịch vụ truy cập

Internet, video theo yêu cầu, truy cập LAN

từ xa,…một loạt các dịch vụ hiện đang

phát triển ở nhiều quốc gia trên toàn thế

giới.

Một trong những khảnăng nổibật của ADSL là

nó có khả năngcho phép khách hàng cóthểsử

dụng đồng thời một đường dây điện thoạitruyền

thống cho hai dịch vụ: thoạivàADSL

( theo lý

thuyết)

MPEG-2 6Mbps

64 KbpsADSL3

MPEG-1 3Mbps

16 KbpsADSL2

MPEG-1 1.5Mbps

16 KbpsADSL1

Chuẩn

Tốc độtảixuống

Tốc độ tảilên

Loại

công nghệ ADSL truyền số liệu của mỗi

người sử dụng trên một đường riêng Độ

bảo mật cao!

Mô hình và cấu hình mạng ADSL

Cấu hình ADSL có bộ chia:

Tổng đài trung tâm

ATU_C

LPF

ATU_R NID

LPF

Phía khách hàng

Chuyển mạch thoại

Mô hình và cấu hình mạng ADSL

Cấu hình ADSL không có bộ chia:

Tổng đài trung tâm

ATU_C

LPF

ATU_R NID

h_p l_p

H Y

Mạng khách hàng

Mạng khách hàng

Giao diện nút dịch vụ

Điện thoại, modem băng tần thoại, đầu cuối của ISDL

Bộ chia C Bộ chia R

U_C2

U_R2 U_C

U_R

Mạng lôi Mạng truycập Mạng đầucuối 1 Mạng đầucuối 2

Chuyển đổi khách hàng

Đầu cuối khách hàng PSTN or ISDN

T_S

T_R

Mô hình chuẩn ADSL của ITU_T

và các khối chức năng

V_C : giaodiện điểm truynhậpvàmạng dữ liệu

U_C2 : giaodiện ADSL tới ATU_C không có

băng thoại POTS (0Khz_4Khz)

U_C : giao diệnADSL tới ATU_C bao gồm băng

truyềntảiATM

1 Mô hình chuẩnbộphát ATU_R chotruyền tải STM

2 Mô hình chuẩnbộphát cho truyềntảiATM

Mô hình chuẩn của bộ phát

ATU_C cho truyền tải STM

Mã hóa chòm sao

và xác định tỉ lệ khuêch đại IDFT

Bộ đệm đầu ra song song/

nối tiếp

Xử lý xung DAC

Điểm tham chiếu Ghép khungDL Khung dữ liệuđầu ra Mã hoa khung dữliệu đầu vào

Zi

i =1 đến 255 OAM

Mô hình chuẩn của bộ phát

ATU_C cho truyền tải STM

Các chức năng riêng của giao thức truyền

Đôi dây xoắn

Mô hình chuẩn của bộ phát

ATU_C cho truyền tải STM

Các kênh đơn công hướng xuống ( tốc độ

cao): gồm 4 kênh AS0, AS1, AS2, AS3.

Các kênh song công hướng lên/xuống :

gồm 3 kênh LS0, LS1, LS2 Trong đó LS0

được gọi là kênh ‘c’ hay kênh điều khiển.

Các chức năng riêng của giao thức truyền dẫn

STM :

Mô hình chuẩn của bộ phát

ATU_C cho truyền tải STM

một chiều của các bit tải tin trong tất cả

các kênh tải( đơn công và song công) từ

phía tổng đài (V_C) đến phía thuê bao

(T_R) Và theo chiều ngược lại từ (T_R)

đến (V_C).

Các chức năng riêng của giao thức truyền dẫn

STM :

Mô hình chuẩn của bộ phát

ATU_C cho truyền tải ATM

Điều khiển ghép kênh / đồng bộ

Mã hóa chòm sao và xác định tỉ lệ khuêch đại

IDFT

Bộ đệm đầu ra song song/

nối tiếp

Xử lý xung tương tự và DAC

Điểm tham chiếu Ghép khungDL Khung dữliệu đầu ra Mã hoa khung dữliệu đầu vào

Mô hình chuẩn của bộ phát

ATU_C cho truyền tải STM

Các chức năng riêng của giao thức truyền

Rx_cell_handshake 0 Rx_ATM0 Tx_cell_handshake 0 ATM0 Tx_ATM0

NTR Vận hành, quản lý, bảo dưỡng và điều khiển

V_C

Mô hình chuẩn của bộ phát

ATU_C cho truyền tải STM

Trong cách truyền dẫn này, kênh ATM0 sẽ luôn

được hỗ trợ, kênhATM1 làkhông bắt buộc và

có thể được đưa rađể hỗ trợkép Tuy nhiên

hông cósự phânbổ dữ liêu cố định cho hai

kênh nay

TạiV_C phải có chức năng điều khiển luồng để

cho phép ATU_C điềukhiểnluồng tếbàođến và

đi khỏilớpATM

Chức năngnày được biểu thị bằng quátrình

Tx_cell_handshake

Các chức năng riêng của giao thức truyền

dẫn ATM :

Mô hình chuẩn của bộ phát

ATU_C cho truyền tải STM

Trong quá trình truyền dẫn ATM cũng có

các trễ tải tin như trong truyền dẫn STM.

Các chức năng riêng của giao thức truyền dẫn

Sắp sếp theo

Mã hóa chòm sao và xác định

tỉ lệ khuêch đại IDFT

Bộ đệm đầu ra song song/ nối tiếp

Xử lý xung DAC

Điểm tham chiếu Ghépkhung

DL

Khung dữ liệu đầu ra

Mã hoa khung

dữ liệu đầu vào

Zi

i =1 đến 255 OAM

Mô hình chuẩn bộ phát ATU_R cho

truyền tải STM :

Kiểutruyền tải STM cơ bản làcác chuỗi bit nối

tiếp

Kiểukhung sử dụng có các byte ranh giớiđược

bảotoànnếuxuất hiệntạigiao diện T_R

Ngoàicác giao diệnnốitiếp LSx thì byte số liệu

MSB được phátđi trước Tuy nhiên, tất cả quá

trình xử lý trong khung ADSL ( vídụ như CRC,

trộn,…) sẽthực hiện LSB trước( MSB bên ngoài

sẽ được ADSL xem như làLSB) Kết quả là bit

tới trước (MSB bên ngoài)sẽlà bit được sử lý

đầutiên trong ADSL (ADSL LSB)

Mô hình chuẩn bộ phát ATU_R cho

truyền tải STM :

Trong hai luồng biểudiễn giữa khốiđiềukhiển

ghépkênh /đồng bộ vàsắp xếp tone: luồng

“nhanh” có độtrễ thấp, luồng xencótỷ số lỗibit

thấpnhưng trễlớnhơn Hệ thống ADSL hỗ trợ

STM phảicókhảnăng hoạt động trong chế độ

trễ đơn trong mộthướng , trong đó tất cảsốliệu

ngườisử dụng được bổxung cho mộtluồng (

luồng nhanh hoặc luồng xen) Hệthống ADSL

hỗ trợtruyềntải STM có khảnăng hoạt động

trong chếđộképtùy chọncho đường lên, trong

đó dữ liệu người sử dụng phânbổ chocảhai

luồng ( nhanh vàxen)

Mô hình chuẩn bộ phát ATU_R cho

truyền tải STM : Thiết bị ADSL phải hỗ trợ tối thiểu kênh tải

đường lên LS0 Việc hỗ trợ các kênh là

tùy chọn.