Chương 6: Phân hợp kênh

2008

dce

Chương 6 Phân hợp kênh

BK TP.HCM

 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

2008

dce

Multiplexer

r e x e l p i t l u M

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

2

2008

dce

Phân

•

dây

vật lý

•

hợp kênh kết nối đường Nhiều (physical line) dùng Thường dung lượng

trong

(link) trên các

một kết nối xa, đường lớn (cáp quang, coxial, vi ba)

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

3

2008

dce

Tại sao cần phân hợp

kênh?

•

truyền dữ

việc sử

Tốc độ liệu càng cao thì dụng đường truyền càng hiệu quả – thành cho một kênh truyền giảm Giá thành đầu tư đường truyền tính trên 1kps Giá – giảm

•

cần tốc độ

64kbps

Hầu hết các thiết bị độ – –

cá nhân không đòi hỏi tốc liệu cao truyền dữ Các máy tính lướt web chỉ Các kênh truyền thoại không đòi hỏi băng thông truyền cao

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

4

2008

dce

Phương

pháp

phân

hợp kênh

g n ô h t g n ă B

Thời gian

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

5

2008

dce

Dồn kênh theo tần số

•

Frequency Devision Multiplexing (FDM)

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

6

2008

dce

FDM • •

•

truyền lớn hơn băng

–

(guard bands)

nhiều

dùng được Thường với tín hiệu tương tự thời đồng được truyền nhau Nhiều tín hiệu giống điều chế cách truyền bằng trường môi cùng trên mỗi nhau khác tần số hiệu vào một khoảng tín Điều kiện: Băng – trường môi thông thông được truyền yêu cầu hiệu tín mà của các tín hiệu sau khi điều chế thông Băng nhau lấp trùng không Kênh truyền được cấp phát tĩnh

•

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

7

2008

dce

Hoạt

động

của hệ

thống

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

8

2008

dce

Hoạt động của hệ

thống

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

9

2008

dce

Ví

dụ

FDM của

3 kênh

thoại

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

10

2008

dce

Các vấn đề

trong FDM

•

Băng thông đường truyền lớn hơn tổng băng thông các kênh Nhiễu crosstalk –

trùng lắp lên

của các tín hiệu thành phần bị Phổ nhau nhiều Với tín hiệu thoại, 1 kênh chỉ

cần băng thông 4kHz

•

– Nhiễu điều chế Các thiết bị – thành phần tần số

khuếch đại không tốt tạo nên các trên các kênh

lạ

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

11

2008

dce

FDM trong

thực tế

- Mạng

AT&T

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

12

2008

dce

Phân kênh theo bước sóng (WDM)

• •

(bước sóng –

• •

cáp

–

Một dạng của FDM Nhiều ánh chùm sắc) khác màu Mỗi tần số dùng Được thống Hệ – 10 Gbps thống Hệ kênh

thí

liệu khác nhau dữ trong quang 160 kênh, mỗi kênh có nghiệm

256 kênh, mỗi

đạt

sáng với tần số nhau kênh các truyền liệu truyền dữ để mại hiện tại thương phòng trong 39.8 Gbps

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

13

2008

FDM

dce

của WDM như quát

•

lan

để

khác truyền

nhau quang

• •

kết hợp với đường cáp đích

Hoạt động kiến trúc tổng Cùng • Nguồn • sáng tạo ra các chùm laser với tần số nhau Nhiều chùm sáng một cùng trên Phân đến tại kênh Dense wavelength division multiplexing (DWDM) – –

các kênh sát nhau hơn

200GHz hoặc nhỏ hơn thường được –

Chưa có định nghĩa chính thức (chưa được chuẩn hóa) nhiều kênh và Thường dùng khi có so với WDM Khoảng cách kênh là DWDM gọi là

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

14

2008

dce

hiện thực được khi tốc độ

Synchronous Time Division Multiplexing •

dữ liệu mà liệu (băng tín dữ

thể được truyền đồng thời trên cùng một có •

Phương pháp này chỉ thông,…) môi trường truyền lớn hơn tốc độ hiệu được truyền yêu cầu Nhiều tín hiệu số đường truyền bằng cách đan xen các phần của mỗi tín hiệu theo thời gian (time slot) Dữ bit, block nhiều byte thể ởm ức độ liệu xen kẽ có •

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

15

2008

dce

Hoạt

động

của STDM

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

16

2008

dce

Ví

dụ

về

hoạt

động

của STDM

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

17

2008

dce

Đặc điểm của STDM •

liệu

cấu trúc

frame có

được truyền thành những nhau

• •

•

được truyền mỗi frame

•

không đều giữa các

đồng

Dữ giống (time slot) gian Mỗi frame gồm một tập các khe thời một hoặc một trong Mỗi liệu nguồn dữ số time slot trong Chuỗi time slot trong các frame cấp cho một nguồn kênh (channel) dữ liệu gọi là Time slot được gán trước đổi – vì vậy gọi là đồng thay thể được Time slot có nguồn dữ liệu tốc –

(Synchronous) bộ không nhau

độ tốc độ

Nguồn phát có

cho mỗi nguồn và gán khác cao sẽ được gán nhiều timeslot hơn Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

18

2008

dce

Điều khiển • •

cần

các

frame

•

được cố định

đường kênh

•

động nhận dữ – đó kênh khác phân/hợp ở độ tốc liệu, các truyền hoạt thể không

TDM trong kết liên trailer header và có Các frame TDM không cho lớp datalink ở điều khiển Không của TDM dòng Điều khiển độ liệu của dữ – Tốc phân/hợp bộ các và kênh Nếu có một vẫn tiếp tục Điều khiển lỗi phát –

hiện và xử bởi từng được riêng kênh Lỗi lý biệt

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

19

2008

dce

Ví

dụ

về điều khiển

liên

kết trong TDM

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

20

2008

kết

không (flag) hoặc

cần thiết trong TDM các

dce

SYNC để ký tự phân biệt các

•

– bộ các frame, dữ liệu trên tất cả các kênh

khung vào mỗi khung

Cơ – –

bit điều khiển này tạo TDM – “kênh thành một kênh khác

mẫu bit định trên dạng – kênh điều khiển. Vd mẫu

– mẫu bit định dạng với các bit nhận

điều khiển

Framing Điều khiển • liên Tuy nhiên • cờ có Không – TDM khung đồng Nếu mất sẽ mất  chế đồng Phải có cơ bộ framing added-digit chế thêm được Một bit điều khiển Các điều khiển” Dùng 01010101 Đầu nhận trên được

so sánh kênh

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

21

2008

dce

Pulse stuffing

•

nguồn dữ các một tỉ theo

liệu lệ đơn

liệu của hệ quan

•

–

dữ độ Vấn đề: tốc không nhau khác giản Pulse Stuffing – pháp Giải đầu (không ra liệu dữ độ Tốc – tính các độ tốc hơn tổng cao đầu vào có không bit/xung các thêm Chèn làm tăng tốc độ đầu vào để hiệu thêm được bit/xung Các định khi loại bỏ bị sẽ và

vào đến bộ

bit khung) các ý nghĩa tín vào bit của nguồn cố trí vị tại những kênh phân

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

22

2008

dce

Ví

dụ

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

23

2008

dce

Hệ

•

dụng

TDM thực tế cấu

khác

tự

•

tương dạng

thống TDM phân trúc Sử cấp USA/Canada/Japan dùng – thống một hệ Au) dùng ITU-T (châu – thống một hệ xây Mỹ thống Hệ dựa trênđịnh dựng DS-1 liệu và thoại truyền dữ thể Có – liệu – dữ độ 24 kênh, tốc Gồm 1.544 Mbps 1 bit đồng và 8 bit/kênh có khung Mỗi – khung bộ tốc đường DS-1 thành đường nhiều gộp thể Có – 6.312 Mbps) độ hơn (DS-2 tốc cao độ

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

24

2008

dce

Định

dạng

DS-1

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

25

2008

dce

Cấu trúc phân cấp TDM

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

26

2008

dce

SONET / SDH

bộ

đồng

• •

ITU-T

quang ANSI (SONET) và

•

1 (STS-1) tốc

– –

thấp nhất của STS-1

độ

cáp mạng trong Dùng bởi Được chuẩn hóa (SDH) cấp phân Kiến trúc truyền cấp – Đường 51.84Mbps độ DS-3 hoặc một truyền – thể Có đường các nhóm truyền tố độ thấp hơn (DS-1, DS-2) STS-n STS-1 thành kênh nhiều Dồn tốc ITU-T thì hóa Chuẩn 155.52Mbps là

Data Communication and Computer Networks

©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu

27

2008

dce

Cấu trúc của frame SONET

Data Communication and Computer Networks

28

2008

dce

TDM bất

đồng

bộ

•

Xét ví dụ

Data Communication and Computer Networks

29

2008

dce

thể

TDM bất •

kênh (khi bỏ bị

(Statistical TDM) trống slot có

đồng TDM đồng liệu dữ có slot trong một frame = số kênh đầu vào

• phát cấp đồng

bộ bộ, nhiều truyền) để bộ

slot trong một frame < số kênh đầu vào thể

hỗ

trợ

time slot động, tùy theo nhu cầu

nhiều nguồn phát

nhập và tập hợp dữ

đường các • liệu

quét khung

tốc

dữ

độ

đường

vào

gộp lại

•

Bộ cho Đặc – – –

các nguồn đều hoạt động

• • •

Vượt quá dung lượng đường truyền liệu dư Buffer đệm dữ Trade off giữa buffer và dung lượng đường truyền

Trong không Số – TDM bất Số – Cùng một dung lượng đường truyền có – hơn TDM đồng bộ kênh hợp phân đến khi đầy điểm các liệu ra thấp hơn tổng độ Tốc Cần phải có địa chỉ nơi nhận  overhead Tại các thời điểm tất cả

Data Communication and Computer Networks

30

2008

dce

Định

dạng

khung

TDM

bất

đồng

bộ

Data Communication and Computer Networks

31

2008

dce

Cable modem

• cung cấp TV cáp được dành để nhà

Mỗi kênh cho một chiều dữ

liệu

cấp phát dung lượng kênh cho mỗi thuê bao

• cho nhiều thuê bao

liệu được truyền ở

•

dạng các gói nhỏ nhiều thuê bao cùng hoạt động, mỗi thuê bao chỉ

chiếm một

–

Dữ Nếu có phần trong tổng dung lượng của kênh truyền Dung lượng kênh truyền của mỗi thuê bao khoảng 500kbs đến 1.5 Mbps Downstream còn được dùng để

cấp phát timeslot cho upstream

Hai kênh truyền từ truyền dữ – Mỗi kênh được chia sẻ Cần phải có cơ chế – – Statistical TDM Downstream – –

nhu cầu

– Upstream –

liệu đi

Người dùng yêu cầu cấp phát timeslot trên upstream khi có gửi dữ Timeslot được bộ định thời gán cho mỗi người dùng

–

•

Data Communication and Computer Networks

32

2008

dce

Hoạt động của cable modem

Data Communication and Computer Networks

33

2008

dce

ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line)

•

Vấn đề –

thống mạng WAN

khi xây dựng hệ nhiều

sẵn –

•

• • ADSL – –

Đường nối từ thuê bao đến mạng (digital subscriber line) quá Tận dụng đường dây điện thoại có Tín hiệu thoại có băng thông 4 kHz Cáp xoắn có băng thông > 1MHz

chia thành 2 băng upstream

downstream

25 kHz thấp nhất dành cho tín hiệu thoại Dùng FDM hoặc echo cancellation để và Dùng FDM trong mỗi băng

•

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

– Tầm xa 5.5km

Data Communication and Computer Networks

34

2008

dce

Cấu hình ADSL

Data Communication and Computer Networks

35

2008

dce

khác nhau

có

• xem

SNR tốt hơn

SNR tốt sẽ được dùng truyền nhiều dữ liệu hơn

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

Discrete Multitone (DMT) Dùng nhiều sóng mang với các tần số • Upstream và downstream được chia thành nhiều kênh nhỏ • băng thông 4kHz Ban đầu DMT modem gửi tín hiệu test trên mỗi kênh để kênh nào có Kênh có Hệ 9 Mbps

Data Communication and Computer Networks

36

2008

dce

xDSL •

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

•

700 kHz

High data rate DSL (HDSL) – – Single line DSL 2BQ1, 1 twisted pair – Very high data rate DSL – – – –

4 kHz POTS: 0 - 80 kHz ISDN: 4 - Upstream: 300 – Downstream: >= 1 MHz