Nguyên lý kỹ thuật ADSL

a Nhu cầu số liệu dân dụng • Nhu cầu số liệu dân dụng • Dịch vụ bất đối xứng... Nhu cầu số liệu bất đối xứngBell Labs Technical Journal 1997: lưu lượng Internet là bất đối xứng - down nh

Nguyên lý kỹ thuật ADSL

Chương trình

Phần II: Công nghệ xDSL

Phần III: ADSL

Phần IV: Khả năng truyền tải và dịch vụ

ADSL Kiểm tra cuối khoá

Tài liệu tham khảo

° Dịch vụ ADSL – PTTCII – 6/2003

° ADSL - Thực tiễn, giải pháp và triển khai – PTTCII – 12/2002

° Kỹ thuật mạng và cung cấp dịch vụ ADSL – Viện KHKTBĐ – 4/2003

Kieán truùc slide

Phaàn I: Toång quan veà truy xuaát

1 Nhu caàu soá lieäu

a Nhu caàu soá lieäu daân duïng

b Nhu caàu soá lieäu doanh nghieäp

a Nhu cầu số liệu dân dụng

• Nhu cầu số liệu dân dụng

• Dịch vụ bất đối xứng

Nhu cầu số liệu bất đối xứng

Bell Labs Technical Journal (1997): lưu lượng Internet là bất đối xứng - down nhiều hơn up

Dịch vụ bất đối xứng

► Truy xuất Internet

► Multiple Digital TV

► HDTV (High-definition TV)

► Interactive video

b Nhu cầu số liệu doanh nghiệp

• Dịch vụ đối xứng

Dịch vụ đối xứng

► Web hosting: điều hành trang web

► Video Conferencing: hội nghị truyền hình

► Distance Learning: học tập từ xa

► Telecommuting: làm việc từ xa

2 Các phương pháp truy

xuất số liệu

a Đường truyền T1/E1

a Đường truyền T1/E1 (1/3)

a Đường truyền T1/E1 (2/3)

• Truyền trên 2 hay 3 đôi dây xoắn

• Kỹ thuật điều chế:

• Ra đời vào thập kỷ 60 của thế kỷ

trước (ngang với RS-232)

• Suy hao nhiều do kỹ thuật điều chế đơn giản, phổ tần rộng

a Đường truyền T1/E1 (3/3)

Yêu cầu kỹ thuật của đường dây:

• Không có nhánh rẽ

• Không có cuộn tải

• Phải có các trạm tiếp vận

Nhiều trạm cách nhau 900 – 1800m khó bảo dưỡng

• Không sử dụng hỗn hợp nhiều cỡ dây

b Modem PSTN / Fax

POTS: Plain Old Telephone Services

POTS bao gồm:

Dịch vụ điện thoại Fax: Facsimile

Modem Giới hạn Shannon cho kênh điện thoại: 35 Kbps do mạch lọc PCM 4 KHz

Modem 56Kbps không qua mạch lọc PCM 4

• Modem (1/2)

► Thập kỷ 1950 Northern Telecom,

Western Electric dùng modem cho mục đích nội bộ

► 1964: V.21 của CCITT (200 bps và 300 bps – FSK)

► 1975: FCC cho phép sử dụng modem và fax qua PSTN

► 1984: V.22bis QAM – 16 trạng thái,

V.32bis dùng mã trellis: 14 400 bps

Nén dữ liệu trong modem

• Phương pháp nén thống kê

Thống kê tĩnh (mã Modifed Huffman) Thống kê động (mã Adaptive Huffman)

• Phương pháp nén từ điển

Từ điển tĩnh Từ điển động (mã LZ77, LZ78, LZW)

Huffman tĩnh

Input

MÔ HÌNH MÃ HUFFMAN TĨNH

Huffman động

Read Input Code

Decode symbol Update

Model Output symbol

MÔ HÌNH MÃ HOÁ HUFFMAN ĐỘNG

Model

Symbol Codes

Adaptive Huffman (1/3)

Adaptive Huffman (2/3)

Adaptive Huffman (3/3)

Từ điển (đã mã hoá)

Bộ đệm nhình tới (đang mã hoá)

n ký tự

 Bộ đệm nhìn tới được mã hoá là <2, 3, c>

LZ77 – nhược điểm

• Tăng hiệu quả phải tăng độ dài từ điển, bộ đệm nhìn tới → tăng thời gian xử lý mã hoá

• Giải mã đơn giản hơn mã hoá

• Thẻ bài 3 thành phần giảm hiệu

quả khi mã hoá <0,0,k>

• Không nén được thành phần thứ 3 trong thẻ bài <a,b,c>

LZSS – “AABBCBBAABC”

Bước Vị trí Cụm ký tự

giống Giá trị xuất ở ngõ ra

LZ78 – “DAD DADA DADDY

DADO”Bước (số thứ tự

cụm ký tự

trong từ điển) Vị trí

Cụm ký tự giống

Cụm ký tự được mã hoá Giá trị xuất ở ngõ ra

LZW – “ WED WE WEE WEB

WET”Bước (số thứ tự cụm ký tự

trong từ điển) Vị trí Ký tự ở ngõ vào Từ mới trong từ điển Giá trị xuất ở ngõ ra

Modem tương tự trong IDN

Modem V.pcm

Kỹ thuật modem 56Kbps

Upstream: mo – co – dec – dem Downstream: dec – co

đến 64Kbps

tốc độ 56Kbps

Thu nhập từ modem 56K trên toàn thế giới

Kỹ thuật Facsimile (1/4)

1842 Alexander Blain người Scotland chế tạo máy fax đầu tiên

1850 Frederick Bakewell người Anh cải tiến hệ thống quét

1910 Hệ thống truyền fax quốc tế đầu tiên tại

Tây Âu

1920 Hệ thống truyền fax ở Bắc Mỹ

1922 Dr Korn truyền ảnh đức Giáo hoàng từ La

Kỹ thuật Facsimile (2/4)

1975 FCC cho phép truyền fax và

modem trên PSTN

Thập kỷ 1980: Bùng nổ với sự quan tâm

của người Nhật Bản về thị trường (Nhật ngữ) và kỹ thuật

(máy chuyên dụng) Thập kỷ 1990: Bị Internet e-mail dìm

chết

• Truyền dẫn: modem tương tự

• Nén ảnh:

Phương pháp nén ảnh 2 chiều MREAD (Modified Relative Element Address Designate)

Phương pháp nén ảnh 1 chiều

MH (Modified Huffman)

Kỹ thuật Facsimile (3/4)

► Hình ảnh trắng đen, hình ảnh tĩnh

► Độ phân giải thấp (200 dpi)

► Không phổ biến

► Không sửa chữa được

► Cước phí đường dài

► Tốc độ truyền thấp: 9600/14400bps

Không có giá trị pháp lý

Kỹ thuật Facsimile (4/4)

• POTS gồm: điện thoại, fax, modem

Câu hỏi

MODEM tương tự trên mạng điện thoại PSTN?

Câu hỏi

Kbps lại chỉ đạt được 33,6 Kbps



Câu hỏi

ra của modem 56Kbps?

với môi trường dân dụng

cầu so với DSL và cable modem



Câu hỏi

downstream lớn nhất?

A Truy xuất Internet

Câu hỏi

•5 Đâu là ưu điểm của máy fax?

A Dùng VoIP cước phí rẻ

B Dễ sử dụng

C Không bị hiểm hoạ virus

D Tốc độ truyền cao

E Giá đầu tư thiết bị rẻ



• Nhược điểm ISDN

• Di sản và hậu quả ISDN

Lịch sử ISDN (1/2)

► 1977 CCITT định nghĩa ISDN

► 1985 AT&T thử nghiệm lần đầu tại Mỹ

► ISDN – Invented Services we Don’t

Lịch sử ISDN (2/2)

► Phát triển nhanh ở châu Âu

► Gần đây bị các công nghệ truy

xuất dải rộng xDSL và cable modem lấn

át:

Giá rẻ

► ISDN phá sản ngốn 1 khoảng 50 tỷ US$

Tốc độ nhanh Dễ lắp đặt – bảo dưỡng

Nguyên lý ISDN (1/2)

► Nguyên lý:

Thoại (tương tự) + số liệu (số) = ISDN

► Basic Rate Interface:

2B + D = 144Kbps

► Primary Rate Interface:

Bắc Mỹ: 23B + D / 24B (T1) Châu Âu: 30B + D / 31B (E1)

► B – Channel: truyền tải số liệu kênh

64 Kbps

gói 16Kbps (BRI) hay 64Kbps (PRI)

H0: 384Kbps (6B) H10: 1472Kbps (23B) H11: 1536Kbps (24B) H12: 1920Kbps (30B)

Nguyên lý ISDN (2/2)

ISDN – Basic Rate Interface

• Truyền dẫn song công tại giao

diện S/T:

• Truyền dẫn song công tại giao

diện U:

Dùng cáp 8 dây (đầu nối RJ45)

2 đôi dây cho hai chiều

2 đôi dây cho cấp nguồn

Phương pháp Echo Cancelling Phương pháp ping pong

ISDN – Basic Rate Interface

ADSL - Tốc độ trên mọi đường dây

52

ISDN – Truyền tải BRI (1/2)

• Truyền tải vật lý trên giao tiếp S/T

ISDN – Truyền tải BRI (2/2)

• Mỗi khung dài 250 µs

• Mỗi khung gồm 48 bit

Pseudo ternary code (1/2)

Logic 1: điện áp 0V

(-750mV) Bit cân bằng L (balance bit): cân bằng dc cho khối bit

Hai xung liên tiếp có cùng cực tính Xung vi phạm là xung thứ hai

Pseudo ternary code (2/2)

Gheùp tín hieäu treân S/T

ISDN – Phân giải tranh chấp sử

dụng kênh D

01 001

001 11 00011

Winner

( ) ( )

ISDN – Báo hiệu

B – channel: Lớp vật lý

D – channel: Lớp vật lý – Lớp liên kết số liệu – Lớp mạng

LAP – D (Link Access Procedures on the D – channel) ITU-T Rec Q.921

Lớp mạng: ITU-T Rec Q.931

ISDN – Đặc tính của LAP-D

Phân giải tranh chấp sử dụng kênh D đặc tính mã giả tam phân (pseudo

ternary)

• Cấu hình điểm đa điểm:

• Chế độ truyền đa khung mở rộng:

Bộ đếm có 7 bit

ISDN – Báo hiệu cuộc gọi số liệu

Báo hiệu cuộc gọi điện thoại

Dịch vụ ISDN

Truyền tải trong suốt Xử lý thời gian thực

Ứng với 3 lớp thấp của OSI

Có xử lý bằng bộ nhớ Ứng với 7 lớp của OSI

cộng thêm

ISDN – Dịch vụ cộng thêm đặc biệt

► Direct Dialling In (DDI)

► Multiple Subscriber Number (MSN)

ISDN – Truy xuaát Internet

ISDN – Remote LAN

ISDN – Điện thoại video

ISDN – Dòch vuï Telemetry

ISDN – Nhược điểm (1/2)

► Tốc độ thấp

► Giá thành thiết bị cao: bài toán

con gà và quả trứng

► Phải cải tạo toàn bộ mạng viễn

thông Đặc biệt là hệ thống tổng đài:

Kỹ thuật số + nâng cấp

ISDN – Nhược điểm (2/2)

► Modem tương tự đạt 56 Kbps /

33,6Kbps

► Kết nối ISDN có giá cước phụ thuộc

đường dài

► Làm quá tải các hệ thống truyền

dẫn – chuyển mạch của PSTN: ngày nào cũng là Mother’s Day

ISDN DSL (IDSL)

Cự ly đến 6Km

Tóm tắt

trong thời đại Internet

số đầu tiên

thoại + số liệu

NGN: voice over packet

Câu hỏi

•6 Mã đường truyền của ISDN tại

điểm chuẩn U là:

Câu hỏi

cao hơn tại điểm chuẩn U?

điểm

chấp nhận tốc độ dữ liệu cao



Câu hỏi

•9 Số tối đa các cuộc gọi điện thoại

PCM thực hiện đồng thời tại một BRI

Câu hỏi

•10 Vì sao kênh B không thể có dung

lượng lớn hơn 64 Kbps?

A Vì hạn chế của bộ NT

B Vì hạn chế của mạch SLIC PCM

C Vì hạn chế của dây xoắn đôi

D Vì sử dụng chuyển mạch PCM

E Vì hạn chế bởi giá dịch vụ



d MMDS - LMDS

Kieán truùc MMDS

Giá thành MMDS

• Giá thành:

Máy phát: 1,5 triệu US$

Set top box: 400 US$

Ưu điểm của MMDS

► FCC cho phép thu phát hai chiều

► Vô tuyến

► Tốc độ cao: 54 Mbps (tuy thiết bị

mắc tiền)

Nhược điểm của MMDS

► Cần thời gian để ổn định công nghệ, thị trường

► Giá không thật rẻ

► Dịch vụ không hoàn toàn mới

► Cường độ sóng không thật ổn định

► Bị cây cối cản trở (line-of-sight)

Kieán truùc LMDS

► LMDS: Local Multipoint Distribution

Services

► Do Bernard Bossard phát minh →

công ty Cellular Vision

Các thàn phần LMDS

Các thàn phần LMDS

► NOC: Network Operation Center

► Mạng cáp quang

► Base station

► CPE: Customer Premises

Equipment

Öu ñieåm cuûa LMDS

MMDS, chuyeån veà CPE

► DBS: Direct Broadcast Satellite

► Chất lượng:

Âm thanh: Dolby Surround Sound

► Trễ lan truyền lớn – Bị các ngày

Đông Hạ chí tác động (các sự kiện thể thao trễ 1 giây)

Upstream: qua modem điện thoại

cách tới mặt trăng)

nhieàu

trong 90 phuùt)

DirectPC – Nguyên lý hoạt động

Iridium – Nguyên lý hoạt động

Iridium – Điện thoại

Iridium – Nhaén tin

Iridium – Truy xuất Internet

► Gồm 77 vệ tinh, nay chỉ cần 66 vệ tinh

► Dùng cho điện thoại di động, nhắn tin

f PLC

: Home gateway : Home-plug device

Bypass the power meter

f PLC

• PLC: Power Line Communications

• Giá thành thiết bị cao

• Giá thành dịch vụ cao

g Cable modem

• Kiến trúc mạng cable modem

• Tiêu chuẩn hoá cable modem

• Giá thành dịch vụ

Kiến trúc mạng cable modem

Cấu hình mạng cable modem

Kiến trúc mạng truyền thống

Kieán truùc HFC

Tiêu chuẩn hoá cable modem

1994 IEEE thành lập nhóm công tác

802.14

1995 Năm dự kiến ra tiêu chuẩn cho

cable modem

1996 MCNS (Multimedia Cable

Network Systems Partners ) Ltd

của Comcast, Cox cable, TCI, Time Warner ra đời

1997 DOCSIS: Data Over Cable

System Interface Specification)

802.14 chính thức ra đời

Tiêu chuẩn hoá cable modem

Cable modem – Protocol

Modeling

Tốc độ dữ liệu (1/2)

► Tốc độ phụ thuộc:

Hệ thống modem cáp Kiến trúc mạng cáp đồng trục Lưu lượng trên mạng cáp đồng trục

Tối đa: 27 Mbps Trung bình: 1 Mbps – 3 Mbps

► Tốc độ downstream CMTS – user

(Cable Modem Termination System)

Tốc độ dữ liệu (2/2)

Tối đa: 10 Mbps Trung bình: 1 Mbps – 2,5 Mbps

► Tốc độ chiều upstream user –

System):

Các dạng Cable modem (1/2)

Các dạng Cable modem (2/2)

Cable modem - Cấu trúc

Cable modem – Tuner

► Tích hợp song công

► Chất lượng cao để nhận tín hiệu QAM

► Bộ chọn sóng silic → chip hoá

Cable modem – Interface

Cable modem – Ưu điểm

► Dùng mạng truyền hình cáp có

sẵn, giảm được chi phí đầu tư

► Linh kiện – chip giá cả ngày càng hạ, khả năng tương thích cao

► Dùng PC hỗ trợ tương tác thay cho các set-top box

Cable modem – Nhược điểm

► PC thường không đặt gần TV – màn hình và bus mainoard nhiễu qua TV

► 90% drop cable vốn được đi dây khá cẩu thả

► Nhiễu từ các thiết bị trong gia đình

► Tắc nghẽn do số thuê bao đông theo chiều upstream

a Khái niệm về DSL

• DSL – Digital Subscriber Line

• Subscriber Line: Last mile

• Các đường dây thuê bao số đầu tiên của thế giới:

T1/E1 ở Bắc Mỹ và châu Âu ISDN: Integrated Services Digital Network

b DSL đối xứng

• Thay thế các đường truyền T1, E1

• HDSL – High bit rate DSL truyền trên

2/3 đôi dây

• SDSL – Single line DSL truyền trên 1

đôi dây

• Không cần trạm tiếp vận

• Chấp nhận nhánh rẽ

c DSL bất đối xứng

• Tận dụng môi trường bằng bất đối xứng: ADSL – Asymmetric DSL

• Lúc đầu phục vụ Video Dial Tone

• Cạnh tranh không lại truyền hình cáp và truyền hình vệ tinh

• Dùng lại với nhu cầu Internet cũng bất đối xứng

d DSL thích ứng tốc độ

• Tốc độ dữ liệu phụ thuộc vào điều kiện đường dây

• Có 2 loại DSL thích ứng tốc độ:

Bất đối xứng RADSL Đối xứng M/SDSL

• Điều chế tín hiệu tần số thấp:

ReachDSL đạt độ dài đường dây thuê bao trên 10 Km

So sánh tốc độ dữ liệu

Câu hỏi

•12 Công nghệ truy xuất nào khắc

phục được địa hình hiểm trở tốt nhất?

Câu hỏi

•13 Phương pháp truy xuất Internet nào

đang phổ biến tại Việt Nam?

4 Sự phát triển của DSL

a Sự phát triển của thị trường DSL

b Nguyên nhân phát triển DSL

c Triển vọng DSL

a Sự phát triển của thị trường

DSL

• Tương quan giữa các khu vực trên thế giới

• Các cường quốc DSL

• Tỷ lệ chuyển đổi PSTN sang DSL

• Cạnh tranh giữa DSL và cable modem

Cuối năm 1999: 880 000

Tương quan giữa các khu vực

► Số đường dây DSL tăng 90% từ 18,8 triệu lên 35,9 triệu

► Châu Á Thái Bình Dương vẫn là khu vực phát triển mạnh nhất: 14,5 triệu

► Châu Âu qua mặt Bắc Mỹ chiếm vị trí thứ 2: 9,37 triệu

► Bắc Mỹ tuột xuống hàng thứ 3 với 8,2 triệu đường dây

Tương quan giữa các khu vực

Phân bố thị trường DSL

Ưu thế: châu Á – Thái Bình Dương

Các cường quốc DSL

cho Hoa Kỳ chỉ tăng nhẹ do ảnh hưởng khủng hoảng tài chính viễn thông

triển nhanh nhất với số đường dây mới là 4,1 triệu

trí thứ tư

Sự phát triển của 4 quốc gia

hàng đầu

Phát triển mạnh mẽ nhất: Nhật Bản

Số đường dây DSL Q1 2003

Nhật Bản đã dẫn đầu

► Hàn Quốc vẫn đứng đầu

► Đài Loan vẫn đứng thứ hai

► Nhật Bản vừa lọt vào vị trí thứ 8

Chuyển đổi PSTN sang DSL

► Trong 10 nước dẫn đầu có:

4 quốc gia châu Á

5 quốc gia Tây Âu

1 quốc gia Bắc Mỹ

Chuyển đổi PSTN sang DSL

Top ten countries by DSL lines per 100 main lines

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00

Sout

h Ko

rea

Taiwan

eden

Ger

many

Dân nào dùng nhiều DSL?

Hàn Quốc, Đài Loan, Hương Cảng vẫn dẫn đầu, Nhật lên 2 bậc trong 3 tháng

Cạnh tranh giữa DSL và

Cable modem

Bắc Mỹ: ưu thế vẫn thuộc về cable modem

Thị trường DSL

• Một số quốc gia có tỷ lệ phát triển cao trên 1000% ở mức số đường dây thấp là:

• DSL đã biến dây đồng thành vàng

Bồ Đào Nha: 1 658%

Lithuania: 1 566%

Nga: 1 000%

b Nguyên nhân phát triển DSL

• Các trở ngại kỹ thuật được khắc

phục dần

• Pháp lý cho thông tin dải rộng

càng phát triển tuy chậm nhưng chắc

giảm bất ổn trong đầu tư

• Khả năng của DSL ngày càng phong

• Kỹ thuật truy xuất Internet tốc độ cao – giá thành hạ

Nguyên nhân phát triển DSL

• Đáp ứng được:

thời gian thực – tốc độ cao: line shopping, real-time gaming, on-

planning, accessing streaming media

(video-on-demand)

c Triển vọng DSL

• 20% số thuê bao DSL là doanh

nghiệp (tỷ lệ cao nhất)

• Tiềm năng to lớn: 1 tỷ đường dây điện thoại chỉ có 3% là DSL

• Dự báo 60 triệu thuê bao vào cuối năm

2003 và 200 triệu thuê bao vào cuối 2005

Câu hỏi

17 Yếu tố nào là thuận lợi của Việt

Nam trong phát triển DSL

A Nhu cầu dữ liệu Internet cao

B Nhu cầu video on demand cao

C Đường dây thuê bao ít nhánh rẽ, cuộn tải và DLC

D Mạng được số hoá 100%

E Đã có mạng ISDN



Câu hỏi thảo luận

1 Khả năng triển khai cable modem tại Việt Nam?

2 Khả năng triển khai DBS tại Việt Nam

3 Nhược điểm của modem 56Kbps là gì?

Các lớp ADSL đã thực hiện (1/2)

điện thành phố Hồ Chí Minh

khai trên mạng đào tạo từ xa ISDN

Các lớp ADSL đã thực hiện (2/2)

khai trên mạng đào tạo từ xa ISDN

viên các tỉnh Bình Dương, Đồng Nai

Claude Elwood Shannon

(1916-2001) (1/4)

1936 Tốt nghiệp University of

Michigan

1940 Master kỹ thuật điện và

Ph.D toán tại Massachusetts

Institute of Technology

1941 Làm việc tại AT&T Bell

Telephones đến 1972 là Bell Laboratories

Claude Elwood Shannon

(1916-2001) (2/4)

1948 “A Mathematical Theory of

Communication” đăng ở Bell System Technical Journal

“Probably no single work in this century has more profoundly altered man's

understanding of communication than this

article” (Slepian)