Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số " Công nghệ ADSL "

Chia sẻ: Huỳnh Thanh Phong | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:50

Thêm vào BST

Báo xấu

207
lượt xem 50
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong những năm gần đây, nhu cầu về thông tin đang phát triển như vũ bão trên thế giới nói chung cũng như tại Việt Nam nói riêng, đặc biệt là nhu cầu về dịch vụ băng rộng. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng các nhà khai thác và cung cấp dịch vụ viễn thông đã đưa ra nhiều giải pháp khác nhau. Mỗi giải pháp đều có ưu điểm và nhược điểm riêng tuỳ thuộc vào từng điều kiện cụ thể. Trong khi việc cáp quang hoá hoàn toàn mạng viễn thông chưa thực...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số " Công nghệ ADSL "

Khoa Điện Tử Viễn Thông Lớp ĐHĐT1 -K1 Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số Công nghệ ADSL Page 1 Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số
Khoa Điện Tử Viễn Thông Lớp ĐHĐT1 -K1 MỤC LỤC MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ DSL ............................................... 5 CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ ADSL ............................................................................. 6 3.1 Mô hình tham chi ếu của hệ thống ADSL ................................ ........................................... 6 3.2 Mạng ADSL ........................................................................................................................ 7 3.3 Các thành phần thiết yếu của ADSL ................................................................................... 8 3.4 Kỹ thuật truyền dẫn trong ADSL .......................................................................................10 3.5 Các phương pháp điều chế ..............................................................................................11 3.6 Ghép kênh.........................................................................................................................14 3.7 Cấu trúc siêu khung và khung ADSL ..................................................................................17 CHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ ADSL2 ................................................................ ......... 21 4.1 Các mô hình tham chiếu ................................ ...................................................................21 4.1.1 Mô hình chức nang ATU ............................................................................................21 4.1.2 Mô hình tham chiếu giao thức khách hàng ................................ ...............................22 4.1.3 Mô hình tham chiếu quản lý .....................................................................................23 4.2 Một số tính nang mới của công nghệ ADSL2....................................................................23 4.2.1 Các tính năng liên quan đến ứng dụng .....................................................................23 4.2.2 Các tính năng liên quan đến PMS-TC ................................................................ .........26 4.2.3 Các tính năng liên quan đến PMD ................................ ................................ .............29 4.3 Kết luận về công nghệ ADSL2 ................................ ................................ ...........................33 CHƯƠ NG 5: CÔNG NGH Ệ ADSL2+ .................................................................... 34 5.1 Một số tính năng mới của ADSL2+ so với ADSL2 .............................................................34 5.2 Một số tính năng mới của ADSL2+ so với ADSL ................................ ...............................38 5.3 Kết luận về công nghệ ADSL2+ .........................................................................................39 CHƯƠ NG 6: KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ADSL2+........................ 41 6.1 Tình hình phát triển công nghệ xDSL trên thế giới ................................ ...........................41 6.2 Tình hình triển khai ứng dụng công nghệ ADSL2+ ............................................................41 6.3 Khả năng ứng dụng công nghệ ADSL2+ tại Vi ệt Nam .......................................................42 6.3.1 Triển khai các dịch vụ yêu cầu tốc độ cao ................................................................42 6.3.2 Tránh ảnh hưởng của nhi ễu xuyên âm ....................................................................47 6.3.3 K hả năng nâng cấp ADSL2+ từ ADSL ................................................................ .........48 Page 2 Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số
Khoa Điện Tử Viễn Thông Lớp ĐHĐT1 -K1 Page 3 Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số
Khoa Điện Tử Viễn Thông Lớp ĐHĐT1 -K1 MỞ ĐẦU Trong nh ững năm gần đây, nhu cầu về thông tin đang phát triển như vũ bão trên thế giới nói chung cũng như tại Việt Nam nói riêng, đặc biệt là nhu cầu về d ịch vụ băng rộng. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao củ a khách hàng các nhà khai thác và cung cấp d ịch vụ viễn thông đ ã đ ưa ra nhiều giải pháp khác nhau. Mỗi giải pháp đều có ưu điểm và nhược điểm riêng tu ỳ thuộ c vào từng điều kiện cụ th ể. Trong khi việc cáp quang hoá hoàn toàn mạng viễn thông chưa thực hiện được vì giá thành các thiết bị quang vẫn còn cao thì công ngh ệ đường dây thuê bao số (xDSL) là một giải pháp hợp lý. Trên thế giới nhiều nước đã áp dụng công ngh ệ này và đã thu được thành công đáng kể. Ở Việt Nam công nghệ xDSL cũng đã được triển khai trong những năm gần đây và cũng đã thu được những thành công nhất đ ịnh về mặt kinh tế cũng như giải pháp mạng và đáp ứng được nhu cầu của khách hàng (năm 2003 tổng số thuê bao băng rộng trên th ế giới là 60 triệu thuê bao đến năm 2005 đ ã đ ạt tới 107 triệu thuê bao). Tuy nhiên, do những giới hạn nhất định đặc biệt là về m ặt công nghệ nên tốc độ truyền số liệu vẫn còn th ấp chưa đáp ứng được hết nh ững nhu cầu củ a khách hàng. Chính vì vậy, nhu cầu đặt ra trong nh ững năm tiếp theo là áp dụng các công ngh ệ m ới nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng đặc biệt là nhu cầu về dịch vụ băng rộng. Một trong những công ngh ệ có thể đáp ứng các nhu cầu trên đó là công ngh ệ ADSL2+. Công nghệ này thuộc họ công nghệ ADSL, với b ăng tần được mở rộng, nó có thể đáp ứng được các dịch vụ băng rộng hiện tại và trong tương lai. Công n ghệ này đã được chuẩn hoá b ởi ITU và được phát triển bởi nhiều hãng cung cấp thiết bị trên thế giới. Nh ằm mụ c đích tìm hiểu về công nghệ ADSL cùng kh ả n ăng ứng dụng ADSL2+, đ ề tài được xây dựng với bố cúc như sau:  Chương 1: Lịch sử hình thành và phát triển DSL.  Chương 2: Tổng quan các công nghệ DSL.  Chương 3: Công nghệ ADSL.  Chương 4: Công nghệ ADSL2.  Chương 5: Công nghệ ADSL2+.  Chương 6: Khả năng ứng dụng công ngh ệ ADSL2+. Page 4 Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số
Khoa Điện Tử Viễn Thông Lớp ĐHĐT1 -K1 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGH Ệ DSL Trong xu hướng số hoá m ạng viễn thông trên toàn thế giới, mạng liên kết số đ a dịch vụ ISDN (Intergrated Services Digital Network) và đư ờng dây thuê bao số DSL (Digital Subcriber Line) đã đáp ứng được nhiệm vụ số hoá mạng viễn thông đến tận phía khách hàng. Có thể nói rằng ISDN là d ịch vụ DSL đ ầu tiên cung cấp cho khách hàng giao diện tốc độ cơ sở BRI (Basic Rate Interface) 144 kbps, được cấu thành từ hai kênh B 64 kbps và mộ t kênh D 16 kbps. Cùng với mạng ISDN, một công nghệ m ới có nhiều triển vọng với tên gọi chung là xDSL, trong đó x biểu thị cho các kỹ thu ật khác nhau. Kỹ thuật xDSL là kỹ thu ật truyền dẫn cáp đồng, nó đạt được tố c độ số liệu cao trên môi trường mạng phổ biến nhất thế giới là đường dây điện tho ại thông thường. Phân biệt các kỹ thuật xDSL dựa vào tố c độ hoặc chế độ truyền dẫn. Có thể là k ỹ thuật truyền không đối xứng với đường xuống có tốc độ cao hơn đường lên, điển hình là ADSL và VDSL; truyền đối xứng với tố c độ truyền hai hướng như nhau, điển hình là HDSL và SDSL. Các đặc trưng cơ bản của họ công nghệ xDSL được mô tả trong Bảng 2.1. Kỹ Ý nghĩa Tố c độ dữ liệu Chế độ Ghi chú thuật Đối xứng Sử dụng 1 -3 đôi sợi 2.048 Mbps HDSL High data rate DSL Đối xứng Sử dụng 2 đôi sợi 1.544 Mbps Đối xứng Sử dụng một đôi sợi SDSL Single pair DSL 768 Kbps Sử dụng một đôi sợi 1.5 – 8 Mbps Down ADSL Asymmetric DSL 16 – 640 Kbps Up Lên tới 1 Mbps Down Sử dụng một đôi sợi CDSL Consumer DSL 16 – 640 Kpbs Up Đối xứng Sử dụng một đôi sợi ISDN BRI ISDL ISDN DSL (2B+D) Sử dụng một đôi sợi 13 – 55 Mbps Down Very high data rate VDSL 1.5 – 6 Mbps Up DSL Đối xứng 13 – 55 Mbps Bảng 2.1. Các đặc trưng của họ công nghệ xDSL Page 5 Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số
Khoa Điện Tử Viễn Thông Lớp ĐHĐT1 -K1 CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ ADSL ADSL là công nghệ truy nhập không đố i xứng hiện đang được nhiều nước tiên tiến trên thế giới áp dụng và đã được triển khai rất hiệu qu ả ở Việt Nam. ADSL cung cấp tốc độ truyền số liệu không đối xứng giữa đường lên và đường xuống, cụ th ể đường xuố ng có thể đạt tới 8 Mbps và đường lên đạt được 16 – 640 kbps. Ưu điểm nổi bật củ a ADSL là cho phép khách hàng sử dụng đồng thời trên cùng mộ t đường dây điện tho ại cho cả hai dịch vụ : thoại và số liệu. Có đư ợc đ iều này là do công ngh ệ ADSL truyền tín hiệu thoại tương tự trong miền tần số thấp và truyền số liệu trong miền tần số cao (4.4 KHz – 1.1 MHz). Ðể tách tín hiệu tho ại và số liệu, công ngh ệ ADSL sử dụng các bộ lọ c tại hai đầu mạch vòng. 3.1 Mô hình tham chiếu của hệ thố ng ADSL Chuẩn ITU G.922.1 đã đưa ra mô hình các khố i chức năng của hệ thống ADSL như trên Hình 3.1 Hình 3.1. Mô hình tham chiếu ADSL  ATU-C (ADSL Transceiver Unit-Central office end): Khố i thu phát ADSL phía mạng.  ATU-R (ADSL Transceiver Unit-Remote terminals end): Khối thu phát ADSL phía khách hàng.  AN (Access Node): Nút truy nhập.  HPF (High Pass Filter) và LPF (Low Pass Filter): Bộ lọc thông cao và bộ lọ c thông thấp tương ứng.  CPE (Customer Premises Equipment): Thiết b ị củ a khách hàng. Ngư ời sử dụng có thể lựa chọn việc sử dụng đồng thời d ịch vụ thoại POTS bằng cách thêm Bộ tách (Splitter) R tại phía thuê bao, khi đó tại tổng đ ài PSTN cần có bộ tách C. Page 6 Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số
Khoa Điện Tử Viễn Thông Lớp ĐHĐT1 -K1  Các giao diện trong mô hình tham chiếu: V-C: Giao diện giữa điểm truy nhập và m ạng băng thông rộng. U-C: Giao diện giữa đường dây và b ộ chia phía tổng đài. U-C2: Giao diện giữa bộ chia và ATU-C. U-R: Giao diện giữa đường dây và b ộ chia phía khách hàng. U-R2: Giao diện giữa bộ chia và ATU-R. T-R: Giao diện giữa ATU-R và lớp chuyển m ạch (ATM hoặc STM ho ặc gói). T/S: Giao diện giữa kết nố i cuối mạng ADSL với CPE. Ðể đơn giản, các giao diện U-C và U-R, T-R và T-S được gọ i chung là giao diện U và giao diện T. 3.2 Mạng ADSL Hình 3.2. Mạng ADSL Công nghệ ADSL không ch ỉ đơn thu ần là một cách download nhanh các trang web về m áy tính cá nhân ở gia đ ình mà ADSL là mộ t ph ần trong kiến trúc m ạng tổng thể hỗ trợ mạnh mẽ cho người sử dụng và doanh nghiệp nhờ tất cả các d ịch vụ thông tin tố c đ ộ cao. Ở đây dịch vụ thông t in tố c độ cao có ngh ĩa là thông tin có tốc độ dữ liệu từ 1 đến 2 Mbps trở lên. Hình vẽ 3.3 và 3 .4 là cấu trúc thực tế của ADSL tương ứng với trường hợp không có hay có h ệ thống DLC. Với danghj đơn giản nhất củ a kiến trúc này khách hàng cần phải có một bộ modem ADSL. Modem ADSL có m ột số jack cắm RJ11. Các port khác có thể là các port dành cho 10BASE-T Ethernet đ ể kết nối với máy tính cá nhân hay các hộp giao tiếp TV dùng cho rất nhiều dịch vụ khác nhau. Page 7 Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số
Khoa Điện Tử Viễn Thông Lớp ĐHĐT1 -K1 Hình 3.3. Kiến trúc ADSL không có h ệ thống DLC Hình 3.4. Kiến trúc G.Lite ADSL 3.3 Các thành phần thiết yếu của ADSL ADSL là mộ t kiến trúc m ạng hoàn ch ỉnh. Như đã nói ở trên, ADSL không chỉ là một cách truy xu ất nhanh các trang web mà ADSL còn là một phương tiện hỗ trợ mạnh mẽ các dịch vụ số liệu tố c độ cao cho người sử dụ ng ở gia đình cũng như doanh nghiệp nhỏ. Nhưng dịch vụ này được cung cấp dư ới một môi trường cạnh tranh và rất phong phú từ lĩnh vực giáo dục cho tới lĩnh vực tài chính. Hình 5 mô tả chi tiết hơn mộ t bộ ADSL Terminal Unit-Remote (ADSL ATU-R). Thiết bị có thể là mộ t hợp giao tiếp TV hay một máy tính cá nhân m à không cần thêm một thiết bị nào nữa. Việc đi dây từ ATU-R đến thiết bị đầu cuối có th ể chỉ đơn giản như đi dây 10BASE-T LAN, cũng có thể thể phứ c tạp như m ạng ATM hay m ới m ẻ như Consumer Electronics Bus sử dụng dây điện lực sẵn có để gói thông tin. Dù sao thì khi sử dụng cho truyền dữ liệu tốc độ cao thì việc đi dây cho d ịch vụ thoại vẫn không thay đ ổi vì đã có các bộ splitter dùng đ ể tách riêng các tín hiệu tương tự. Page 8 Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số
Khoa Điện Tử Viễn Thông Lớp ĐHĐT1 -K1 Hình 3.5. Các thành phần thiết yếu củ a mạng ADSL Ở tổ ng đài nộ i h ạt dịch vụ thoại tương tự được chuyển sang cho bó chuyển mạch thoại PSTN qua mộ t bộ tách d ịch vụ đặt tại tổng đài, còn các tín hiệu ADSL được bộ DSLAM ghép lại. Dĩ nhiên là khác với ISDN ta không phải thực hiện bất cứ mộ t thay đ ổi nào trên phần m ềm chuyển mạch của tổng đài nội h ạt khi triển khai dịch vụ ADSL. Hơn nữa ADSL lại làm giảm lưu lượng thoại vốn làm tắc ngh ẽn các thiết bị chuyển mạch, truyền dẫn thoại do các dịch vụ dữ liệu gây ra. Nhưng các d ịch vụ được công nghệ ADSL đem lại có thể đặt tại tổng đài nội hạt ho ặc mộ t nơi khác. Các dịch vụ n ày có thể do chính tổng đài nộ i hạt thực hiện hay do các nhà cung cấp dịch vụ tư nhân có giấy phép . Các dịch vụ như vậy bao gồm truy xuất internet, cung cấp các tài liệu đào tạo, giáo dục, video, thương mại, và cả thông tin chính phủ. Lưu ý rằng các đường liên kết ADSL vẫn phải sử dụng các bộ DACS (Digital Acces and Cross connect) để gom lưu lượng đến đưa đ ến các nhà cung cấp dịch vụ. Các nhà cung cấp dịch vụ này cũng là nhà cung cấp các đường liên kết ADSL (ADSL link) nên tất cả các d ịch vụ có thể đặt trực tiếp tại tổ ng đài nội hạt nhưng trê th ực tế có 2 cách để thực hiện việc cung cấp các dịch vụ n ày. Theo cách th ứ nhất thì các đường liên kết ADSL đư ợc tập trung tại DSLAM và chuyển sang cho thiết bị DACS. DACS đưa đến hệ thống truyền dẫn tố c độ cao như đường truyền T3 không phân kênh đến các nhà cung cấp dịch vụ internet. Tất cả các liên kết đều được kết thúc tại bộ định tuyến internet và các gói dữ liệu được chuyển vận 2 chiều nhanh chóng với internet. Các mạng internet cộng tác cũng có cấu hình tương tự . Đây là phương pháp đơn giản nh ất. Tuy nhiên, tốc độ tổng cộng củ a các liên kết ADSL theo phương pháp này không đư ợc quá 45 Mbps theo mọi chiều. Phương pháp thứ 2 là điểm truy xuất (access node) được liên kết trực tiếp tới mộ t bộ định tuyến IP hay bộ chuyển mạch ATM đ ặt gần điểm truy xuất. Ở p hương pháp này, vẫn sử dụng việc tập trung lưu lượng vào mộ t đường truyền vật lý từ điểm truy xuất tới bộ định tuyến IP hay bộ chuyển mạch ATM. Điểm truy xuất là một tiêu điểm gây nhiều chuys trong việc tiêu chu ẩn hóa ADSL. Hiện nay hầu hết các điểm truy xuất ADSL đều chỉ thực hiện việc ghép lưu lư ợng đơn giản. Điều này có nghĩa là Page 9 Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số
Khoa Điện Tử Viễn Thông Lớp ĐHĐT1 -K1 tất cả các bit dữ liệu và gói dữ liệu vào ra điểm truy xuất đều được truyền tải bằng các mạch đơn giản. Ch ẳng hạn, trong trường hợp tương đố i điển hình nếu có 10 khách hàng ADSL nhận dữ liệu theo chiều downstream với tốc độ 2 Mbps và gửi dữ liệu theo chiều upstream với tố c độ 64 Kbps thì liên kết giữ a điểm truy xuất và m ạng dịch vụ phải có dung lượng tối thiểu là 10 x 2Mbps= 20Mbps cho mỗ i chiều để tránh hiện tượng tắc nghẽn hay b ị bỏ bớt gói dữ liệu. Mặc dù tốc độ theo chiều xuống là 10 x 64Kbps= 640Kbps nhỏ hơn 20 Mbps rất nhiều nhưng do b ản ch ất truyền dẫn đối xứng của các đường truyền ghép kênh số nên tố c độ 2 chiều ph ải như nhau. Việc cải tiến các hệ thống ADSL căn b ản có th ể được là ghép kênh thống kê (statistical multiplexing) ở đ iểm truy xu ất ADSL hay cung cấp cho bộ DSLAM ADSL mộ t vài khả năng chuyển mạch gói trực tiếp. Nếu th ực hiện ghép kênh thống kê thì dựa trên bản chất xu ất hiện từng cụm cửa số liệu kiểu gói để bố trí các đường liên kết tốc độ thấp hơn vì không phải lúc nào tất cả các khách hàng đ ều đang gửi gói số liệu. Trường hợp n ếu điểm truy xuất ADSL có sẵn bộ định tuyến hay khả n ăng chuyển mạch ATM thì dung lượng ghép cũng nhỏ hơn. Dù thực hiện cách nào thì dung lượng ghép cũng giảm hơn 20 Mbps. 3.4 Kỹ thuật truy ền dẫn trong ADSL ADSL có th ể sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số (FDM - Frequency Division Multiplexing) hoặc k ỹ thu ật xóa tiếng vọng (EC – Echo Cancelling). Với k ỹ thu ật ghép kênh phân chia theo tần số, dải tần hướng lên được tách biệt với dải tần hướng xuống bởi mộ t dải bảo vệ (Hình 3.6 ). Vì vậy tránh được xuyên âm. Hình 3.6. ADSL sử dụng k ỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số Với k ỹ thu ật xoá tiếng vọng, dải tần hướng lên nằm trong dải tần hướng xuống (Hình 3.7). Như vậy, sử dụng kỹ thuật xoá tiếng vọ ng làm cho hiệu suất băng tần cao hơn nhưng kỹ thuật này gây ra xuyên âm do đó nó đòi hỏ i việc xử lý tín hiệu số ph ức tạp hơn. Page 10 Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số
Khoa Điện Tử Viễn Thông Lớp ĐHĐT1 -K1 Hình 3.7. ADSL sử dụng k ỹ thuật xóa tiếng vọng Do không bị ảnh huởng tự xuyên âm tại trạm trung tâm (CO – Central Office) nên kỹ thu ật FDM cho ch ất lượng hướng lên tốt h ơn nhiều so với k ỹ thuật EC, nhưng độ rộng băng tần hướng xuống của kỹ thuật EC lớn hơn so với kỹ thuật FDM nên ch ất lượng hư ớng xuống của EC tốt h ơn FDM, đ ặc biệt đố i với các đường dây có khoảng cách ngắn. 3.5 Các phương pháp điều chế  Phương pháp điều chế b iên độ cầu phương (QAM – Quadrature Amplitude Modulation) QAM là phương thức đ iều ch ế sử dụng một sóng sin và m ột sóng cosin ở cùng mộ t tần số d ể truyền tín hiệu. Hai sóng trên duợc truyền dồng thời trên một kênh. Biên độ của hai sóng này (kể cả dấu) được sử dụng d ể truyền các bit thông tin. Sau đ ây là mộ t ví dụ đơn giản về QAM truyền thông tin 4 bit trên mộ t kí hiệu (Hình 3.8). Hình 3.8. Ví dụ về h ệ thống QAM truyền 4bit trên 1 kí hiệu Bốn bit tín hiệu truyền được ánh xạ lên 16 điểm trên m ặt phẳng pha biên độ thành một chùm điểm. Giá trị x và y của mỗ i điểm tương ứng với biên độ của sóng sin và cosin được truyền trên kênh. Cả phía phát và phía thu đều biết tru ớc phép ánh xạ từ tổ h ợp bit thành các điểm. Sau khi các tín hiệu sin và cosin được truyền trên kênh, phía Page 11 Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số
Khoa Điện Tử Viễn Thông Lớp ĐHĐT1 -K1 thu khôi phụ c lại biên độ của mỗ i tín hiệu (sử dụng quá trình cân bằng và xử lý tín hiệu). Biên độ của các tín hiệu này được chiếu lên chùm đ iểm đồng nh ất với chùm điểm phía phát. Thông thường, nhiễu và méo tín hiệu trên kênh và trên các thiết bị điện tử làm cho các điểm b ị chiếu sai lệch so với vị trí của các đ iểm trên chùm diểm. Máy thu sẽ lự a chọn điểm nào trên chùm đ iểm có vị trí gần nhất với đ iểm vừa thu được. Nếu nhiễu quá lớn thì điểm gần nhất với điểm thu được sẽ khác với vị trí ban đầu của điểm phát, gây ra lỗi. Ví dụ trên được gọ i là QAM 16 do chòm điểm có 16 vị trí. Số vị trí tu ỳ thuộ c số bit trên một kí hiệu, ch ẳng hạn n ếu là 2bit/kí hiệu thì phương pháp điều chế gọi là QAM 4. Hình 3.9 minh họa chùm điểm của QAM 4 trên cùng hệ trục toạ độ với QAM 16. Giả sử năng lư ợng trung bình củ a tín hiệu trong hai phương pháp điều chế là như nhau. Lưu ý rằng kho ảng cách giữa các đ iểm ở QAM 4 lớn hơn kho ảng cách giữa các điểm của QAM 16. Do đó nếu xét trên cùng m ột kênh truyền thì nhiễu d ễ tác độ ng vào QAM 16 hơn, tức là QAM 16 đòi hỏi tỉ số S/N cao hơn QAM 4 hay khoảng cách truyền củ a QAM 16 nhỏ hon QAM 4. Tổng quát có thể thấy rõ rằng QAM có bậc càng lớn thì công suất phát đòi hỏ i càng lớn và khoảng cách truyền càng nhỏ. Hình 3.9. Chùm điểm QAM 16 và QAM 4 trên cùng hệ trụ c với cùng mức năng lượng Hình 3.10 là sơ đồ khối của bộ điều chế. Dòng dữ liệu từ người sử dụng đ i vào bộ điều chế. Tại dây dữ liệu được chia thành hai nửa, được đ iều chế thành hai ph ần trực giao với nhau rồi được tổ hợp thành tín hiệu cầu phương và truyền trên kênh truyền dẫn. Ðiều đó có nghĩa là các tín hiệu cầu phương là tổ hợp củ a hai tín hiệu xuất phát từ cùng một nguồn nhưng được làm lệch pha nhau 90 độ. Hình 3.10. Sơ đồ bộ đ iều ch ế QAM Page 12 Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số
Khoa Điện Tử Viễn Thông Lớp ĐHĐT1 -K1 Hình 3.11 là mộ t dạng củ a bộ giải diều chế QAM, đầu vào củ a bộ giải diều chế là tín h iệu thu được trên đường truyền và tín hiệu đầu ra được chiếu lên chùm điểm củ a m áy thu. Hình 3.11. Sơ đồ khối bộ giải mã điều ch ế QAM  Phương pháp đ iều ch ế CAP (Carrierless Amplitude/Phase Modulation) Phương pháp đ iều chế pha và biên độ không sử dụng sóng mang này d ựa trên phương pháp điều chế QAM. Bộ thu của phương pháp đ iều chế QAM yêu cầu tín hiệu tới phải có phổ và pha giống như phổ và pha của tín hiệu truyền d ẫn. Do các tín hiệu truyền trên đ ường dây điện tho ại thông thường không đảm bảo đ ược yêu cầu này nên bộ diều chế của xDSL phải lắp thêm bộ đ iều ch ỉnh thích h ợp đ ể bù phần méo tín hiệu truyền dẫn. Ðiều chế CAP không sử dụng kết hợp trục tải trực giao bằng kết hợp sin và cosin. Việc đ iều chế duợc thực hiện b ằng cách sử dụng bộ lọ c thông d ải 2 nửa dòng d ữ liệu. Các bit cùng mộ t lúc mã hoá vào một ký hiệu (symbol) và qua bộ lọ c, kết qu ả đồng pha và lệch pha sẽ biểu diễn bằng đ ơn vị s ymbol. Tín hiệu đ ược tổng hợp lại đi qua bộ chuyển dổ i A/D, qua bộ lọc thông thấp và tới đư ờng truyền. Ở đầu thu, tín hiệu nhận được qua bộ chuyển đổ i A/D, bộ lọ c và đ ến phần xử lý trước khi tới bộ giải mã. Bộ lọ c phía đầu thu và bộ phận xử lý là mộ t phần củ a việc cân bằng, diều chỉnh.  Phương pháp đ iều ch ế đa tần rời rạc (DMT – Discrete Multi-Tone Modulation) Ðiều chế DMT là kỹ thuật điều chế đa sóng mang. DMT chia phổ tần số thành các kênh 4 KHz. Các bit trong mỗ i kênh duợc điều ch ế bằng k ỹ thuật QAM và đ ặt trong các sóng mang. Trong hệ thống ADSL, băng tần từ trạm trung tâm xuống thuê bao được chia thành 256 kênh và băng tần từ thuê bao lên trạm trung tâm được chia thành 32 kênh, mỗi kênh có thể mang mộ t số luợng bit khác nhau phụ thuộc vào ch ất lượng của từng kênh. Hình 3.12 mô tả một sơ đồ điều chế DMT đơn giản. Page 13 Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số
Khoa Điện Tử Viễn Thông Lớp ĐHĐT1 -K1 Hình 3.12. Sơ đồ điều chế DTM đơn giản Phương pháp điều chế DMT có nhiều ưu điểm nổi bật. Như ta dã biết, mạng cáp đ iện tho ại có ch ất lượng và chiều dài dây khác nhau, tín hiệu truyền trên mạng cáp này chịu ảnh h ưởng của các loại nhiễu nh ư xuyên âm, tín hiệu radio AM,… DMT khắc phục vấn đề này bằng cách sử dụng các ph ần phổ có suy hao và nhiễu nhỏ. DMT thực hiện việc kiểm tra đường dây đ ể xác định xem dải tần số nào có thể sử dụng và bao nhiêu bit có thể truyền trong mỗi kênh. Kênh có tỷ số tín hiệu trên tạp âm (S/N) lớn truyền được nhiều bit hơn các kênh có S/N nhỏ. Ðối với kênh tốt (S/N lớn), DMT thực hiện tăng số đ iểm trong chùm đ iểm. 3.6 Ghép kênh Chuỗ i bit trong các khung ADSL có thể chia tối đ a thành bảy kênh tải tin tại cùng một thời đ iểm. Các kênh này du ợc chia thành hai lớp chính: đơn hu ớng và song hướng. Chú ý rằng, các kênh tải tin này là các kênh logic và chuỗ i bit từ tất cả các kênh cùng được truyền đồng thời trên đường truyền ADSL mà không ph ải sử dụng băng tần riêng. Bất kỳ kênh tải nào cũng có thể được lập trình đ ể m ang tố c độ là bội số củ a tố c độ 32 kbps (Bảng 3.1). Ðố i với nhữ ng tốc độ không phải là bộ i số của 32 kbps thì phải sử dụng đến các bit phụ trong phần mào đ ầu củ a khung ADSL. Hệ số nhân tối đa Tốc độ cao nhất hỗ trợ (Kbps) Kênh mang AS0 192 6144 AS1 144 4608 AS2 96 3072 AS3 48 1536 LS0 20 640 LS1 20 640 LS2 20 640 Bảng 3.1. Tốc độ kênh mang Page 14 Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số
Khoa Điện Tử Viễn Thông Lớp ĐHĐT1 -K1  Truyền tải đơn hướng từ trạm trung tâm tới khách hàng: ADSL cho phép tạo tối đ a bốn kênh tải tin từ trạm trung tâm tới khách hàng. Bốn kênh tải tin này ch ỉ có nhiệm vụ m ang chuỗ i bit tới khách hàng và được ký hiệu từ AS0 tới AS3. Các kênh này thiết lập trên cơ sở bội số củ a kênh tố c độ 1,536 Mbps để truyền tốc độ cơ bản T1 (Bảng 3.2). Tố c độ kênh con Giá trị của nx Kênh con n 0= 0, 1, 2, 3, ho ặc 4 AS0 n 0 x 1 ,536 Mbps n1= 0, 1, 2, hoặc 3 AS1 n 1 x 1 ,536 Mbps n2= 0, 1, hoặc 2 AS2 n 2 x 1 ,536 Mbps n3= 0 hoặc 1 AS3 n 3 x 1 ,536 Mbps Bảng 3.2. Các giới hạn trên củ a tố c độ tải tin Số kênh con lớn nh ất có thể hoạt động tại bất cứ th ời đ iểm nào và số lượng tố i đa kênh tải tin có thể truyền đồng th ời trong hệ thống ADSL tu ỳ thuộ c vào lớp truyền tải. ADSL đưa ra 4 lớp truyền tải (Bảng 3 .3) được dánh số từ 1 dến 4. Trong đó lớp 1 và 4 là b ắt buộ c còn lớp 2 và 3 là tu ỳ chọn. Lớp truyền tải 1 2 3 4 Kênh tải đơn hướng Dung lư ợng lớn nhất 6,114 4 ,608 3,072 1,536 (Mbps) 1,536 1 ,536 1,536 1,536 3,072 3 ,072 3,072 Kênh tải lự a chọn (Mbps) 4,608 4 ,608 6,144 4 3 2 1 Số lượng kênh lớn nh ất (AS0, AS1, (AS0, AS1, (AS0, (AS0) AS2 , AS3) AS2) AS1) Kênh tải song hướng Dung lư ợng lớn nhất 640 608 608 176 (Kbps) 576 384 384 384 Kênh tải lự a chọn (Mbps) 160 160 160 160 C (64) C (64) C (64) C (64) 2 2 3 (LS0, LS1) (LS0, LS1) 2 Số lượng kênh lớn nh ất (LS0, LS1, Hay Hay (LS0, LS1) LS2) (LS0, LS2) (LS0, LS2) Bảng 3.3. Các phương án lựa chọn kênh mang cho các lớp truyền tải (T1) Page 15 Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số
Khoa Điện Tử Viễn Thông Lớp ĐHĐT1 -K1 ADSL cũng xây d ựng cấu trúc 2 Mbps để truyền tốc độ cơ bản E1. Tuy nhiên ch ỉ có ba kênh tải AS0, AS1, AS2 (Bảng 3.4 ) hỗ trợ cho sử dụng luồng 2 Mbps. Tốc độ kênh con Giá trị của nx Kênh con n0= 0, 1, 2, hoặc 3 AS0 n0 x 2,048 Mbps n 1= 0, 1, hoặc 2 AS1 n1 x 2,048 Mbps n2= 0 hoặc 1 AS2 n2 x 2,048 Mbps Bảng 3.4. Các kênh tải hỗ trợ cho luồng 2 Mbps Với cấu trúc 2 Mbps, lớp truyền tải được đánh số từ 2 M-1 dến 2M-3 (Bảng 3.5 ). Chức n ăng của tất cả các lớp đều tu ỳ chọn. Lớp truyền tải 2M-1 2M-2 2M-3 Kênh tải đơn hướng Dung lượng lớn nh ất 6,114 4,608 2,048 (Mbps) 2,048 2,048 2,048 Kênh tải lựa chọn 4,096 4,096 (Mpbs) 6,144 Số lượng kênh lớn 3 2 1 nh ất (AS0, AS1, AS2) (AS0, AS1) (AS0) Kênh tải song hướng Dung lượng lớn nh ất (Mbps) 576 384 384 Kênh tải lựa chọn (Mbps) 160 160 160 C (64) C (64) C (64) 2 2 Số lượng kênh lớn 3 (LS0, LS1) (LS0, LS1) nh ất (LS0, LS1, LS2) Hay Hay (LS0, LS2) (LS0, LS2) Bảng 3.5. Các phương án lựa chọn kênh mang cho các lớp truyền tải (E1) Page 16 Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số
Khoa Điện Tử Viễn Thông Lớp ĐHĐT1 -K1  Truyền tải song hướng: Có ba kênh tải song hướng có thể truyền đồng thời trên giao diện ADSL. Một trong số đó luôn là kênh đ iều khiển bắt buộc (gọi là kênh C). Kênh C mang các b ản tin báo hiệu cho việc lự a chọn dịch vụ và thiết lập cuộ c gọ i. Tất cả báo hiệu từ nguời sử dụng m ạng cho các kênh tải đ ơn hướng tới khách hàng được tải ở đ ây. Tuy nhiên kênh C cũng có thể được sử dụng dể mang báo hiệu cho kênh song hướng nếu có yêu cầu. Bên cạnh kênh C, h ệ thống ADSL có th ể mang hai kênh tải song hướng tu ỳ chọn: LS1 hoạt động ở tốc độ 160 kbps và LS2 hoạt động ở tố c độ 384 kbps hoặc 576 Kbps.  Phần mào đầu: Phần mào đầu thực hiện nhiều chức năng khác nhau trong quá trình tải tin. Một trong số các chức năng chính củ a phần mào đầu là đồng bộ các kênh tải để thiết bị ADSL ở hai dầu đường truyền có th ể nhận biết cấu trúc các kênh (AS và LS), tốc độ củ a các kênh, vị trí củ a các bit trong khung. Các chức năng khác củ a phần mào đầu bao gồm: kênh nghiệp vụ nhúng (EOC – Embedded Operation Channel), kênh điều khiển nghiệp vụ (OCC - Operations Control Channel) để tái cấu hình, thích ứng tốc độ từ xa và phát hiện lỗ i qua việc kiểm tra CRC (kiểm tra ph ần dư chu kỳ), một số bit sử dụng cho khai thác, quản lý và bảo duỡng (OMC), số khác dùng để sửa lỗi trước (FEC – Forward Error Correction). 3.7 Cấ u trúc siêu khung và khung ADSL Trong ADSL, mộ t siêu khung bao gồm mộ t dãy 68 khung ADSL liên tiếp. Trong số đó một vài khung có chứ c n ăng đặc biệt. Ví dụ , khung 0 và 1 mang thông tin điều khiển lỗi (CRC) và các bit chỉ th ị sử dụng cho quản lý đ ường truyền. Ngoài ra, các b it ch ỉ thị khác được mang trong khung 34 và 35. Một khung dồng bộ đặc biệt không mang tin theo sau siêu khung đảm nhận chứ c n ăng đồng bộ cho siêu khung. Hình 3.13. Cấu trúc siêu khung ADSL Một khung ADSL có chu kỳ 250 µs và chia thành hai phần chính: phần số liệu nhanh và phần số liệu xen. Page 17 Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số
Khoa Điện Tử Viễn Thông Lớp ĐHĐT1 -K1  Phần số liệu nhanh: Số liệu nhanh được chèn vào trong đường dẫn đ ầu tiên của khung. Byte đ ầu tiên gọ i là “fast byte” và mang chức năng CRC và một số bit ch ỉ thị cần thiết. Các byte dữ liệu từ bộ đ ệm liên tụ c được chèn tiếp sau “fast byte”. Các byte cho mỗi kênh mang theo yêu cầu như Hình 3.14 và Hình 3.15. Nếu kênh mang nào không dùng thì sẽ không có dữ liệu chèn vào khung tương ứng. Nếu nh ư không có dữ liệu nào được gửi đi, thì khung chỉ chứa fast byte. Phần bộ đ ệm dữ liệu nhanh kết thúc bằng các byte chứa thông tin dồng bộ (AEX và LEX) và mã sửa lỗi FEC. Mỗ i siêu khung ADSL dành 8 bit cho CRC (crc0-crc7), 24 bit chỉ thị (ib0 -ib23) dành cho chứ c n ăng OAM. “Fast byte” của khung 0 được dùng cho các bit CRC, của khung 1, 34, 35 dùng cho bit ch ỉ thị ib, các khung còn lại tải bit cấu hình (EOC) và bit đ iều khiển đồng bộ (SC) cho việc xác định cấu trúc kênh tải và dồng bộ. Ph ần số liệu nhanh có cấu trúc kiểm soát lỗi đơn giản được dùng để truyền các dữ liệu yêu cầu đ ộ trễ nhỏ và chấp nh ận lỗi như tín hiệu video, audio. Hình 3.14. Khung dữ liệu đường nhanh Hình 3.15. Định dạng byte đồng bộ đường nhanh gọi là “fast byte” Page 18 Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số
Khoa Điện Tử Viễn Thông Lớp ĐHĐT1 -K1  Phần số liệu xen: Số liệu xen được chèn vào sau khung số liệu nhanh. Ðầu tiên nó được tập h ợp theo khuôn dạng giống như khung số liệu nhanh. Byte đồng bộ trong khung 0 mang các bit kiểm tra CRC. Trong các khung khác từ 1 dến 67, byte đồ ng bộ sẽ mang thông tin đ iều khiển SC cho các kênh mang đ ược gán cho đường xen ho ặc mang thông tin kênh điều khiển mào đầu ADSL (AOC) (Hình 3.16 và Hình 3.17). Hình 3.16. Tạo khung đường xen Hình 3.17. Định dạng byte đồng bộ đường xen còn được gọi là “sync byte” Page 19 Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số
Khoa Điện Tử Viễn Thông Lớp ĐHĐT1 -K1 Phần tử tạo nên siêu khung là các khung ADSL. Cấu trúc cho số b yte mặc định trong khung ADSL được trình bày trong Bảng 3.6. Tuy nhiên, các giá trị mặc đ ịnh có thể thay đổi. Tín hiệu Phần đ ệm dữ liệu xen Ph ần đệm dữ liệu nhanh Lớ p 1 Lớ p 2 Lớ p 3 Lớ p 4 Lớ p 1 Lớ p 2 Lớ p 3 Lớ p 4 AS0 96 96 48 0 0 0 0 0 AS1 96 48 48 0 0 0 0 0 AS2 0 0 0 0 0 0 0 0 AS3 0 0 0 0 0 0 0 0 LS0 2 2 2 255 0 0 0 0 LS1 0 0 0 0 5 0 0 5 LS2 0 0 0 0 12 12 12 0 Bảng 3.6. Vùng đệm mặc đ ịnh cho các lớp truyền tải Trên đây đã nêu ra những nét chính củ a cấu trúc khung và siêu khung ADSL. Nh ư trên Bảng 7, cấu trúc m ặc định cho lớp truyền tải thứ nhất là 96 byte AS0 và AS1 trong mỗi khung ADSL. Vì có 8 bit trong m ột byte và 4000 khung ADSL được truyền mỗ i giây nên tốc độ b it trên AS0 và AS1 là 3,072 Mbps. Tương tự như trên, các dịch vụ tốc độ dựa trên chuẩn 2,048 Mbps cũng có quy định kích cỡ mặc đ ịnh của vùng đệm cho lớp truyền tải 2M (Bảng 3.7). Tín Ph ần đệm dữ liệu xen Ph ần đệm dữ liệu nhanh h iệu Lớp 2M-1 Lớp 2M-2 Lớp 2M-3 Lớp 2M-1 Lớp 2M-2 Lớp 2M-3 AS0 64 64 64 0 0 0 AS1 64 64 0 0 0 0 AS2 64 0 0 0 0 0 LS0 2 2 255 0 0 0 LS1 0 0 0 5 0 5 LS2 0 0 0 12 12 0 Bảng 3.7. Vùng đ ệm mặc định cho các lớp truyền tải (E1) Các kênh AS0, AS1 và AS2 gử i 64 b yte trong mỗi khung trên lớp truyền tải 2M-1. Như vậy sẽ có ba kênh tải tin từ trạm trung tâm xuống thuê bao hoạt động ở tố c độ 2,048 Mbps. Page 20 Bài tập lớn môn Ghép kênh tín hiệu số