Bài giảng Kỹ thuật truyền số liệu - Chương 6: Phân hợp kênh

Bài giảng Kỹ thuật truyền số liệu - Chương 6: Phân hợp kênh cung cấp cho người học các kiến thức: Ghép/tách kênh theo tần số, ghép/tách kênh đồng bộ theo thời gian, ghép/tách kênh thống kê theo thời gian, đường thuê bao số không đối xứng, xDSL. Hi vọng đây sẽ là một tài liệu tham khảo hữu ích dành cho các bạn sinh viên dùng làm tài liệu tham khảo phục vụ học tập và nghiên cứu.

 Ghép/tách kênh đồng bộ theo thời gian

 Ghép/tách kênh th ống kê theo thời gian

 Đường thuê bao số không đối xứng

• Thường dùng trong các đường kết nối xa,

dung lượng lớn (cáp quang, coxial, vi ba)

dce

• T ốc độ truyền dữ liệu càng cao thì việc sử

d ụng đường truyền càng hiệu quả

– Giá thành cho một kênh truyền giảm– Giá thành đầu tư đường truyền tính trên 1kps

giảm

• H ầu hết các thiết bị cá nhân không đòi hỏi tốc

độ truyền dữ liệu cao

– Các máy tính lướt web chỉ cần tốc độ 64kbps– Các kênh truyền thoại không đòi hỏi băng thông truyền cao

dce

FDM

• Thường được dùng với tín hiệu tương tự

trên cùng môi trường truyền bằng cách điều chế

dce

dce

dce

• Nhi ễu crosstalk

– Phổ của các tín hiệu thành phần bị trùng lắp lên nhau nhiều

– Với tín hiệu thoại, 1 kênh chỉ cần băng thông 4kHz

• Nhi ễu điều chế

– Các thiết bị khuếch đại không tốt tạo nên các thành phần tần số lạ trên các kênh

dce

• M ỗi tần số truyền các kênh dữ liệu khác nhau

– H ệ thống thương mại hiện tại có 160 kênh, mỗi kênh

10 Gbps – H ệ thống trong phòng thí nghiệm đạt 256 kênh, mỗi kênh 39.8 Gbps

• Nhiều chùm sáng kết hợp với nhau để lan truyền

trên cùng một đường cáp quang

• Phân kênh tại đích đến

• Dense wavelength division multiplexing

(DWDM)

– Chưa có định nghĩa chính thức (chưa được chuẩn hóa) – Thường dùng khi có nhiều kênh và các kênh sát nhau hơn

so v ới WDM – Kho ảng cách kênh là 200 GHz hoặc nhỏ hơn thường được gọi là DWDM

dce

Synchronous Time Division Multiplexing

• Phương pháp này chỉ hiện thực được khi tốc độ dữ liệu (băng thông,…) môi trường truyền lớn hơn tốc độ dữ liệu mà tín

hi ệu được truyền yêu cầu

• Nhi ều tín hiệu số có thể được truyền đồng thời trên cùng một đường truyền bằng cách đan xen các phần của mỗi tín hiệu theo th ời gian (time slot)

• D ữ liệu xen kẽ có thể ở mức độ bit, block nhiều byte

dce

dce

• Mỗi frame gồm một tập các khe thời gian (time slot)

• Mỗi nguồn dữ liệu được truyền trong một hoặc một

số time slot trong mỗi frame

• Chuỗi time slot trong các frame cấp cho một nguồn

dữ liệu gọi là kênh (channel)

• Time slot được gán trước cho mỗi nguồn và không thay đổi – vì vậy gọi là đồng bộ (Synchronous)

• Time slot có thể được gán không đồng đều giữa các nguồn dữ liệu tốc độ khác nhau

– Ngu ồn phát có tốc độ cao sẽ được gán nhiều timeslot hơn

dce

Điều khiển liên kết trong TDM

• Các frame TDM không có header và trailer

• Không cần điều khiển ở lớp datalink cho các frame

của TDM

• Điều khiển dòng

– T ốc độ dữ liệu của đường truyền phân/hợp được cố định

và các b ộ phân/hợp kênh hoạt động ở tốc độ đó – N ếu có một kênh không thể nhận dữ liệu, các kênh khác

v ẫn tiếp tục

• Điều khiển lỗi

– L ỗi được phát hiện và xử lý bởi từng kênh riêng biệt

dce

 Phải có cơ chế đồng bộ khung

• Cơ chế added-digit framing

– M ột bit điều khiển được thêm vào mỗi khung TDM – Các bit điều khiển này tạo thành một kênh khác – “kênh điều khiển”

– Dùng m ẫu bit định dạng trên kênh điều khiển Vd mẫu 01010101

• Gi ải pháp – Pulse Stuffing

– Tốc độ dữ liệu đầu ra (không tính các bit khung) cao hơn tổng các tốc độ đầu vào

– Chèn thêm các bit/xung không có ý nghĩa vào tín

hiệu đầu vào để làm tăng tốc độ bit của nguồn– Các bit/xung được thêm vào tại những vị trí cố định và sẽ bị loại bỏ khi đến bộ phân kênh

dce

• H ệ thống Mỹ xây dựng dựa trên định dạng

DS-1

– Có thể truyền dữ liệu và thoại– Gồm 24 kênh, tốc độ dữ liệu 1.544 Mbps– Mỗi khung có 8 bit/kênh và 1 bit đồng bộ khung– Có thể gộp nhiều đường DS-1 thành đường tốc

độ cao hơn (DS-2 tốc độ 6.312 Mbps)

dce

Định dạng DS-1

dce

– Dồn nhiều kênh STS-1 thành STS-n– Chuẩn hóa ITU-T thì tốc độ thấp nhất của STS-1

dce

dce

• Xét ví d ụ

dce

• Trong TDM đồng bộ, nhiều slot có thể bị bỏ trống (khi kênh

không có d ữ liệu để truyền)

– S ố slot trong một frame = số kênh đầu vào

• TDM b ất đồng bộ cấp phát time slot động, tùy theo nhu cầu

– S ố slot trong một frame < số kênh đầu vào – Cùng m ột dung lượng đường truyền có thể hỗ trợ nhiều nguồn phát hơn TDM đồng bộ

• B ộ phân hợp kênh quét các đường nhập và tập hợp dữ liệu cho đến khi đầy khung

• Đặc điểm

– T ốc độ dữ liệu ra thấp hơn tổng tốc độ các đường vào gộp lại – C ần phải có địa chỉ nơi nhận  overhead

– T ại các thời điểm tất cả các nguồn đều hoạt động

• Vượt quá dung lượng đường truyền

• Buffer đệm dữ liệu dư

ữa buffer và dung lượng đường truyền

dce

Định dạng khung TDM bất đồng bộ

– M ỗi kênh cho một chiều dữ liệu

• M ỗi kênh được chia sẻ cho nhiều thuê bao

– C ần phải có cơ chế cấp phát dung lượng kênh cho mỗi thuê bao – Statistical TDM

– Downstream còn được dùng để cấp phát timeslot cho upstream

• Upstream

– Người dùng yêu cầu cấp phát timeslot trên upstream khi có nhu cầu

g ửi dữ liệu đi – Timeslot được bộ định thời gán cho mỗi người dùng

dce

dce

ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line)

• Vấn đề khi xây dựng hệ thống mạng WAN

– Đường nối từ thuê bao đến mạng (digital subscriber line) quá nhi ều

– T ận dụng đường dây điện thoại có sẵn

• Tín hi ệu thoại có băng thông 4 kHz

• Cáp xo ắn có băng thông > 1MHz

• ADSL

– Downstream có dung lượng lớn hơn upstream (asymetric) – FDM

• 25 kHz th ấp nhất dành cho tín hiệu thoại

• Dùng FDM ho ặc echo cancellation để chia thành 2 băng upstream

và downstream

• Dùng FDM trong m ỗi băng

– T ầm xa 5.5km

dce

dce

Discrete Multitone (DMT)

• Dùng nhi ều sóng mang với các tần số khác nhau

• Upstream và downstream được chia thành nhiều kênh nhỏ có băng thông 4kHz

• Ban đầu DMT modem gửi tín hiệu test trên mỗi kênh để xem kênh nào có SNR t ốt hơn

• Kênh có SNR t ốt sẽ được dùng truyền nhiều dữ liệu hơn

• H ệ thống ADSL hiện tại dùng 256 kênh con, tốc độ đạt 1.5 –

9 Mbps

dce

xDSL

• High data rate DSL (HDSL)

– Thay thế cho T1: AMI, 1.5MHz, 1km– 2B1Q (2 twisted pairs), 2MHz, 3.7km

• Single line DSL

– 2BQ1, 1 twisted pair

• Very high data rate DSL

– POTS: 0 - 4 kHz– ISDN: 4 - 80 kHz– Upstream: 300 – 700 kHz