Asymmetric digital subscriber line ADSL

ADSL - Lướt cùng Internet4 1 Tổng quan về ADSL 2/2 • Video còn ở dạng Video over IP một dạng VoIP mới qua RealMedia hay Windows Media • ADSL G.lite là phiên bản nhẹ của ADSL với giá t

Trang 1

ADSL - Lướt cùng Internet

1

Phần III: ADSL

4 Các kỹ thuật dùng trong ADSL

7 Ưu, nhược điểm của ADSL

Trang 2

Trang 3

3

1 Tổng quan về ADSL (1/2)

• ADSL là công nghệ DSL bất đối

• Sau đó bị cable TV, Satelitte TV

cạnh tranh và nhờ Internet cứu sống

Trang 4

4

1 Tổng quan về ADSL (2/2)

• Video còn ở dạng Video over IP

(một dạng VoIP mới) qua RealMedia

hay Windows Media

• ADSL G.lite là phiên bản nhẹ của

ADSL với giá thành rẻ hơn, không dùng bộ tách dịch vụ ADSL

Trang 5

5

2 Nguyên lý ADSL

b Các kênh điều chế ADSL

Trang 6

6

a Ghép phân tần ADSL

• ADSL sử dụng dải tần truyền dẫn cao của dây xoắn đôi

• Từ 25 đến 138 KHz: Upstream

• ADSL sử dụng nguyên lý ghép phân

tần: việc tách ghép thực hiện bằng các bộ POTS Splitter

Trang 7

Lọc thông cao: chỉ cho tín hiệu tần số cao đi qua

Lọc thông thấp Lọc thông cao

Trang 8

Trang 9

9

b Các kênh điều chế ADSL

• Gồm 255 kênh điều chế 4,3125KHz

• Mỗi kênh chứa tín hiệu QAM 4KHz

• Mỗi kênh gọi là bin

• Mỗi bin điều chế tối đa 16 bit:

► Chiều upstream: bin 6 – bin 38

► Chiều downstream: bin 33 – bin 255

► Pilot tone: bin 16, bin 64

Trang 10

10

3 Kieán truùc ADSL

b Kieán truùc dòch vuï ADSL

Trang 11

11

a Kiến trúc mạng ADSL

• ADSL dựa trên công nghệ IP

• ADSL dựa trên công nghệ ATM

Trang 12

Tòa nhà tổng đài

Đường dây ĐT hiện hữu

Downstream lên tới 8Mbps (điển hình 2Mbps)

Upstream lên tới 640 kbps (điển hình 256kb/s)

Vẫn truyền thoại tương tự

Tài sản khách hàng

PC với giao tiếp dữ

liệu chuẩn

TV với set top box

Trang 13

POTS Splitter

PSTN

Internet BRAS

POTS Splitter

Trang 14

14

► Trường hợp không có DLC

Trang 15

15

Trang 16

16

Remote Access Multiplexer

Trang 17

17

b Kiến trúc dịch vụ ADSL

• Kiến trúc dịch vụ tổng quát ADSL

• Dịch vụ ADSL học đường

• Hội nghị truyền hình ADSL

Trang 18

18

quát ADSL

Trang 19

19

Trang 20

20

Trang 21

21

a Kỹ thuật chống nhiễu xung

4 Các kỹ thuật dùng trong

ADSL

b Kỹ thuật chống nhiễu ISI

e Khả năng truyền tải ADSL

f Tách cell ATM và chống trượt bit

Trang 22

22

a ADSL – Impulse noise

• Nguyên nhân gây ra nhiễu xung

• Đặc tính của nhiễu xung

• Khắc phục nhiễu xung

• Các loại dữ liệu ADSL

Trang 23

23

xung

► Thiết bị điện, điện tử trong gia đình

► Xung quay số thập phân

► Đột biến điện áp trên đường dây

► Tín hiệu đảo cực

Trang 24

24

► Thời gian tồn tại ngắn

► Năng lượng lớn

► Phổ năng lượng phẳng, rộng

Trang 25

25

► Mã sửa sai FEC (Forward Error

Correcting) để phục hồi thông tin khi đã bị nhiễu

► Interleaver để trộn đều thông tin và

tăng hiệu quả mã sửa sai

Trang 26

26

► Dữ liệu nhanh (fast data):

- Yêu cầu cao về tốc độ, độ trễ

- Không cần chính xác lắm

► Dữ liệu chính xác (interleaving

Trang 27

27

b Kỹ thuật chống nhiễu ISI

• Nguyên nhân của ISI

• Khắc phục ISI bằng DFE

• Khắc phục ISI bằng cyclic prefix

Trang 28

28

Trang 29

29

1 1 1

-1

1 7

1 1.7 2.1

Channel impulse response

Received signal

1 .7 Threshold 11 1 1

at zero

Detected signal

1

Trang 30

30

► Khắc phục ISI bằng các bộ phân

đoạn (Equalizer)

► DFE là bộ Equalizer tốt nhất

Lowpass filter

I Q

Trang 31

31

► Dùng bộ dời mức và đường hồi tiếp

► Dễ bị lan truyền lỗi (error

propagation)

Trang 32

Frequency

in kHz

Trang 33

1630

Trang 34

34

c Tone ordering (1/3)

• Tín hiệu DMT trên miền tần số có tỷ

số giá trị đỉnh trên giá trị trung bình rất cao

• Đỉnh bị mạch bộ DAC xén → nhiễu

cộng âm (cộng điện áp âm)

• SNR càng lớn mã hoá càng nhiều bit và càng bị xén nhiều

Trang 35

8×Nf bit cho các tone ít bit

8 ×Ni bit cho các tone nhiều bit

c Tone ordering (2/3)

Trang 36

Trang 37

37

d Sơ đồ khối modem ADSL

Trang 38

1 n=0

Zi

"bits"

Mux/

Sync Control

Reference Points

A Mux Data Frame

B FEC Output Data Frame

C Constellation Encoder Input Data Frame

lation encoder and gain scaling

Constel-IDFT Output

Parallel/ Serial Buffer

DAC and Analogue processing

"Bits" &

"Gains"

i=1 to 255

NOTE – Solid versus dashed lines are used to indicate required versus optional capabilities respectively This figure is not

intended to be complete in this respect, see clauses 6 and 7 for specific details.

Trang 39

39

Trang 40

40

Trang 41

41

Trang 42

42

e Khả năng truyền tải ADSL

• Các kênh truyền tải STM

• Khả năng truyền tải STM

• ADSL hỗ trợ E-Carrier

• Truyền tải chế độ ATM

Trang 43

43

► Các kênh truyền tải đơn công: AS0,

AS1, AS2, AS3

► Các kênh truyền tải song công: LS0, LS1, LS2

Trang 44

44

Trang 45

Trang 46

46

Khả năng truyền tải STM

Active ADSL Sub-channels

Trang 47

47

ADSL hỗ trợ T-carrier

Trang 48

48

ADSL hỗ trợ E-carrier

Sub-channel Sub-channel Data Rate Allowed values of n x

AS0 n 0 × 2048 Kbps (optional) n 0 = 0, 1, 2, 3

AS1 n 1 × 2048 Kbps (optional) n 1 = 0, 1, 2

AS2 n 2 × 2048 Kbps (optional) n 2 = 0, 1

Trang 49

49

ADSL hỗ trợ E-carrier

Trang 50

Tx_ATM1 Tx_Cell_Handshake1 Rx_ATM1 Rx_Cell_Handshake1

ATM layer

P O R T 1

Digital Network

P O R T 0

Operations, administration, maintenance and control

NTR

V-C

Trang 51

51

Trang 52

52

• Tính CRC trên 4 octet đầu:

• Cộng với 0101 0101 để tránh trượt bit, không dùng các giá trị α, δ

Trang 53

53

ADSL Superframe (ATU-C)

T1532410-99

superframe (17 ms) frame

i.b.'s 0-7

in fast byte

i.b.'s 8-15

in fast byte

i.b.'s 16-23

in fast byte

No user or bit-level data

frame data buffer (68/69 × 0.25 ms)

fast data buffer interleaved data buffer

fast byte fast data

1 byte

FECfredundancy (Interleaved data)

Trang 54

frame to the left)

Trang 55

55

“Sync byte” format (ATU-C)

T1535390-00

crc6 crc5 crc4 crc3 crc2 crc1 crc0 crc7

sc7 sc6 sc5 sc4 sc3 sc2 sc1 sc0

aoc7 aoc6 aoc5 aoc4 aoc3 aoc2 aoc1 aoc0

msb

Synch Control

NOTE – The names "fast byte" and "sync byte" are abbreviations for, and are used interchangeably with,

"fast synchronization byte" and "interleaved synchronization byte", respectively.

Trang 56

56

Fast data buffer (ATU-C)

Trang 57

57

Interleaved data buffer: ATU-C

Trang 58

58

Ngẫu nhiên hoá tín hiệu

Hàm giả ngẫu nhiên:

Trang 59

59

g Kỹ thuật điều chế ADSL

• Các phương pháp điều chế ADSL

• Phương pháp điều chế DMT

Trang 60

60

► 1993 Bellcore tổ chức ADSL Olympics QAM – CAP – DMT

► DMT thực hiện tốt hơn CAP và QAM

► DMT được ANSI chấp nhận năm 1993 và được đưa vào ANSI T1.413 năm 1995

► DMT được ITU-T đưa vào tiêu chuẩn

G.992.1 tháng 6 / 1999

chế ADSL (1/2)

Trang 61

61

► Cho đến nay CAP vẫn là tiêu chuẩn

riêng của hãng Paradyne (Hot wire)

► Alcatel, Amati, Analog

Devices/Aware, Orckit, Motorola, Texas

Instruments và Pairgain sản xuất, phát

triển DMT

chế ADSL (2/2)

Trang 62

62

DMT

► Tính kháng nhiễu của DMT

► Sơ đồ khối điều chế DMT

Trang 63

63

8

15

# of Bits

6 tone x 8 bit/tone = 48 bit

Sau khi khëi t¹o (cã nhiÔu)

15 + 9 + 7 + 5 + 4 + 8 = 48 bit

15

9 7 5 4 8

Trang 64

64

Trang 65

65

DMT khắc phục ISI bằng giải mã độc lập các ký hiệu trong các sóng mang phụ

Trang 66

66

► DMT thực hiện trên các kênh truyền

phức tạp tốt hơn

► DMT kháng nhiễu tốt hơn

► DMT kháng nhiễu xung tốt hơn

► DMT thích ứng với kênh truyền có điều kiện thay đổi

► DMT tiêu tốn năng lượng nhiều hơn

một ít

Trang 67

67

► Bộ mã hoá mã chập

► Sơ đồ chuyển trạng thái

► Sơ đồ mắt cáo

Trang 68

68

Trang 69

69

Trang 70

70

Trang 71

71

Trang 72

72

Convolutional encoding

Trang 73

73

Convolutional decoding

Trang 74

74

Trang 75

75

Trang 76

76

Trang 77

77

Trang 78

78

Constellation label trò chaün

n =

Trang 79

79

Constellation label trò leû

c=(b+1)/2

Trang 80

ADSL - Lướt cùng Internet

80

Câu hỏi

phương pháp:

dữ liệu

ghép luồng dữ liệu



Trang 81

81

Câu hỏi

đường dây ADSL nằm cùng chão cáp?



Trang 82

82

Câu hỏi

Trang 83

83

Câu hỏi

qua khối nào trong máy thu phát ADSL?

Trang 84

84

Câu hỏi

QAM với b = 4, hãy xác định toạ độ của sao có nhãn là 08

Trang 85

85

Câu hỏi

truyền



Trang 86

86

Câu hỏi

tần thấp hơn downstream?



Trang 87

87

5 G.lite ADSL

a Những vấn đề của G.dmt

b Giải pháp G.lite

c Tiêu chuẩn hoá G.lite

d Nhược điểm của G.lite

Trang 88

88

a Những vấn đề của G.dmt

• Không dùng cho đường dây phải qua bộ DLC

• Không dùng được cho thuê bao quá xa

• Vào thời điểm 1999:

► POTS splitter có giá thành cao

• Phải đi lại dây trong nhà

Trang 89

89

b Giải pháp G.lite

• Tốc độ 1,5Mbps là phù hợp cho với truy xuất Internet

• Chiều up tối đa 512Kbps

• Được các công ty máy tính phát

triêån

• Đạt được cự ly thông tin dài hơn

• Dùng kỹ thuật “fast retrain” để

khăéc phục thay đổi trở kháng tải khi nhấc gác máy điện thoại

Trang 90

90

Moâ hình heä thoáng G.lite

T1533300-99

P H Y

U-R

l–p

P H Y

Splitter C

Telephone set, voiceband modem,

or ISDN terminal

Customer premises wiring loop

(optional)

NOTE – An optional ATU-R splitter may be utilized to isolate customer premises wiring and voiceband

equipment from the ADSL signal.

Trang 91

91

Sơ đồ khối máy phát G.lite

T1533310-99

AS0 (ATU-C) ATM0

Scrambler and FEC

leaver

Inter- lation Encoder and Gain Scaling

Constel-C

Constellation Encoder Input Data Frame

X n

n = 0 to

NIDFT –1 IDFT

Output Serial/ Parallel Buffer

A

Mux Data Frame

B

FEC Output Data Frame

Trang 92

92

c Tiêu chuẩn hoá G.lite

• Dựa trên tiêu chuẩn ANSI T1.413

• Dùng 127 bin tần số thấp (546KHz)

• Các cơ quan tiêu chuẩn hoá:

Compaq, Intel, Microsoft

Trang 93

93

d Nhược điểm của G.lite

• Thay đổi chế độ làm việc khi máy điện thoại nhấc gác máy

• Gây nhiễu cho máy điện thoại do bị

giải điều chế tín hiệu

• Dễ bị nhiễu xung tác động

• Phải ngăn hài của thoại bằng các bộ lọc microfilter

Trang 94

94

6 ADSL2 và ADSL2+

b Cải thiện độ dài đường dây

c Thích ứng tốc độ

e Thoại kênh (CV:Channelized Voice)

Trang 95

95

a Tổng quan ADSL2 (1/2)

• ITU-T bắt đầu tiêu chuẩn hoá tháng

7 năm 2002

• Ngoài chế độ STM, ATM thêm chế độ Packet

• Cải tiến chất lượng tất cả các ứng

dụng được hỗ trợ về số liệu và thoại

• Hỗ trợ tích hợp thoại trong modem

ADSL không cần bộ IAD: thoại kênh

Trang 96

96

• Thay đổi dải tần truyền dẫn của

upstream và downstream

• Tốc độ dữ liệu của đường dây 3 mile tăng từ 560Kbps/276Kbps lên

1560Kbps/596Kbps

• Tăng cự ly thông tin khoảng 300m

• ADSL2 dùng được cho 99% dân

thành phố

• Tương hợp tốt với ADSL G.992.1

a Tổng quan ADSL2 (2/2)

Trang 97

97

b Cải thiện độ dài đường

dây (1/4)

Trang 98

98

• Cải thiện hiệu quả mã hoá

• Giảm lượng bit overhead / frame

• Tăng độ lợi mã hoá bằng mã

Reed-Sholomon

• Hỗ trợ các chế độ xử lý tín hiệu mở

rộng

ADSL overhead: 32Kbps ADSL2 overhead: 4 – 32Kbps tùy theo đường dây dài hay ngắn

dây (2/4)

Trang 99

99

• Dùng kỹ thuật triệt xuyên kênh

• Bỏ bớt các dải tần con để triệt

nhiễu cao tần (RFI: Radio Frequency

Interference)

• Khảo sát đặc tính kênh truyền trong

giai đoạn khởi động: Channel Discovery và Transceive Training

dây (3/4)

Trang 100

10

0

• Máy thu xác định sóng mang con tải thông tin khởi động để tránh truyền vào dải tần của nhánh rẽ hay dải tần bị nhiễu RFI

dây (4/4)

Trang 101

10

1

• Nguyên nhân gây rớt mạch ADSL:

Xuyên kênh Nhiễu cao tần Thay đổi nhiệt độ Độ ẩm chão cáp

thích ứng tốc độ mà không ngắt liên lạc, sai bit

c Thích ứng tốc độ (1/2)

Trang 102

10

2

Nguyên nhân gây rớt mạch,

xuyên kênh

Trang 103

10

3

• Thay đổi thông số điều chế

Mất đồng bộ khung

• Không thay đổi cấu trúc khung

• Thay đổi cấu trúc khung sẽ gây ra:

Sai bit không sửa được Khởi động lại hệ thống

• SRA sử dụng nghi thức tái cấu hình

online (OLR: OnLine Reconfiguration)

c Thích ứng tốc độ (2/2)

Trang 104

10

4

Nghi thức SRA (1/2)

► Máy thu giám sát liên tục kênh

truyền và quyết định cần thay đổi tốc độ dữ liệu theo điều kiện đường dây

► Máy thu gởi thông điệp bắt đầu

thích ứng tốc độ cho máy phát gồm tất cả các thông số cần thiết cho tốc độ truyền dẫn mới

Số bit cần truyền cho mỗi kênh nhỏ Công suất cho mỗi kênh nhỏ

Trang 105

10

5

Nghi thức SRA (2/2)

► Máy phát gởi “Sync flag” về thời

điểm đổi tốc độ

► Máy thu dò tín hiệu “Sync flag” rồi

cả máy phát và máy thu chuyển sang tốc độ mới

Trang 106

10

6

d Quản lý nguồn ADSL2 (1/4)

Trang 107

10

7

• Mục tiêu: tiết kiệm điện cho chức

năng “Always on” của ADSL

• Hàng triệu modem ADSL quản lý

nguồn ở các chế độ standby, sleep như PC sẽ tiết kiệm lượng điện đáng kể

• ADSL2 có 3 chế độ nguồn là L0, L2

và L3

Trang 108

10

8

• L0: cấp nguồn cho modem đạt tốc độ dữ liệu cao nhất

• L2: hạn chế nguồn tối đa tại ATU-C

khi lưu lượng Internet qua modem giảm

• L3: Hạn chế nguồn tối đa tại ATU-C

và ATU-R khi khách hàng không sử dụng ADSL2: chế độ sleep/standby, khởi động lại phải mất 3 giây

Trang 109

10

9

• L2 là tiến bộ lớn nhất của ADSL2

• Chuyển đổi trạng thái L0 và L2:

Hoàn toàn tự động Người sử dụng không biết Không gây ra sai bit

Không ngắt quãng hoạt động

Trang 110

11

0

e Thoại kênh ADSL2 (1/2)

Trang 111

11

1

e Thoại kênh ADSL2 (2/2)

Trang 112

11

2

► Hỗ trợ nhiều mức hợp đồng (SLA:

Service Level Agreement)

Ghép 2 đôi dây: tốc độ 20Mbps Ghép 3 đôi dây: tốc độ 30Mbps Ghép 4 đôi dây: tốc độ 40Mbps

Phát: IMA phân phối các cell ATM vào các lớp vật lý ADSL

Thu: lấy ra và nhập lại thành luồng ATM ban đầu

Trang 113

11

3

Trang 114

11

4

g ADSL2+

► Là tiêu chuẩn mở rộng của ADSL2

sẽ được ITU-T phê chuẩn vào đầu năm 2003

► Tăng dải tần truyền dẫn lên 2,2MHz

► Tăng tốc độ chiều downstream lên tới 20Mbps ở cự ly 2,5Km

► Có thể được dùng để giảm xuyên

kênh: chỉ dùng dải tần từ 1,1MHz tới

2,2MHz

Tiêu đề	Asymmetric digital subscriber line ADSL
Trường học	Tên trường/Đại học không cung cấp rõ trong văn bản
Chuyên ngành	Mạng và Truyền Thông
Thể loại	Báo cáo học thuật
Năm xuất bản	N/A
Thành phố	N/A

Định dạng
Số trang	156
Dung lượng	7,07 MB