CÔNG NGHỆ ASDL2 VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CHƯƠNG 3_1

Chia sẻ: Tran Le Kim Yen Tran Le Kim Yen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

63
lượt xem 14
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

3.1.1 Giới thiệu chung về ADSL Mạng điện thoại chỉ là mạng cung cấp các truy nhập cự ly gần tới các khách hàng. Số lượng các thuê bao điện thoại trên toàn thế giới vào khoảng 700 triệu (1999).

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: CÔNG NGHỆ ASDL2 VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CHƯƠNG 3_1

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG MẠNG Đề tài: CÔNG NGHỆ ASDL2 VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CHƯƠNG III CÔNG NGHỆ ADSL2, ADSL2+ 3.1 ADSL 3.1.1 Giới thiệu chung về ADSL Mạng điện thoại chỉ là mạng cung cấp các truy nhập cự ly gần tới các khách hàng. Số lượng các thuê bao điện thoại trên toàn thế giới vào khoảng 700 triệ u (1999). Từ đặc điểm này, mạng truy nhập điện thoại bao gồm các đôi dây xoắn đồng được thiết kế để truyền tín hiệu tương tự. Tuy nhiên, các nhà kỹ thuật sau đó phát hiện ra rằng có thể truyền dữ liệu qua cùng kênh thoại. Từ những modem đầu tiên chỉ có thể truyền với tốc độ 75bps, kỹ thuật này đã được phát triển đến mức những modem không hề đát có thể truyền với tốc độ gần 56Kbps. Kỹ thuật modem cuối cùng cũng đã đạt tới giới hạn của nó. Vì bên trong mạng thoại mã hoá các kết nối tại tốc độ 64Kbps nên những sự phát triển cao hơn tốc độ modem hay các kết nối quay số là không thể thực tiễn. Tuy nhiên, giới hạ n này có thể lợi dụng bởi các hệ thống chuyển mạch và các thiết bị liên đài, các đôi dây cáp đồng có dung lượng cao hơn chưa từng được sản xuất trước đó. ISDL là hệ thống đầu tiên khai thác những đặc điểm đó. ISDL truyền với tốc độ 144Kbps (2B+D) ở mỗi hướng trực tiếp qua một đôi dây xoắn với khoảng cách trên 600m. Tại hệ thống tổng đài trung tâm, luồng 144Kbps được chia thành các kênh chuyể n mạch 64Kbps (2 kênh B) và kênh báo hiệu 16Kbps (kênh D). Các kỹ sư xác định
cách thức để quay tới cùng một đầu cuối với 2 kênh và kết hợp chúng để tạo thành một kết nối 128Kbps. Tuy nhiên, do nhu cầu về tốc độ truy nhập ngày càng cao của các dịch vụ mới như trang Web, Video và Multimedia. Các công ty điện thoại một lần nữa nghiên cứu đôi dây cáp đồng để xem liệu chúng còn khả năng nào để khai thác không? ADSL là một giải pháp cho câu hỏi này. Băng thông analog của đôi dây cáp xoắn đồng về cơ bản thì liên quan đến độ dài của nó. Phần lớn các mạch vòng thuê bao có độ dài nhỏ hơn 4Km và có băng thông analog sử dụng vào khoảng 1Mhz. Các mạch vòng ngắn hơn thậm chí có dung lượng cao hơn. Việc khai thác băng thông này được thực hiện nhờ những tiến bộ tiến bộ trong kỹ thuật xử lý tín hiệu số. Nhận ra các khách hàng có nhu cầu tốc độ download cao hơn tộc độ upload dữ liệu, ADSL dành phần lớn băng thông của mạch vòng thuê bao cho kênh download. Phụ thuộc vào độ dài của mạch vòng này, ADSL có thể đạt tốc độ download tới 7Mbps và upload tới vài trăm Kbps. ADSL thực hiện việc này đồng thời giữ lại 3Kbps thấp cho dịch vụ thoại thông thường. 3.1.2 Mô hình tham chiếu của hệ thống ADSL Chuẩn ITU G.922.1 đã đưa ra mô hình các khối chức năng của hệ thống ADSL như trên Hình 3.1. CPE T/R T/S V-C P P Broatban Home H H d network ATU-C ATU-R Y networ Y k U-R 2 U-C 2 CPE hpf hpf DSL Telephone set Customer voiceiband Narrow- spremise ipf ifp modem or band U-C U-R Wireing GSTN or ISDL network ISDN terminal Splitte Splitte C R CP Wirring carries POTS or IDSL service
Hình 3.1 Mô hình tham chiếu ADSL + ATU-C: Khối thu phát ADSL phía mạng. + ATU-R: Khối thu phát ADSL phía khách hàng. + AN: Nút truy nhập mạng. + HPF và LPF: Bộ lọc thông cao và bộ lọc thông thấp. + CPE: Thiết bị của khách hàng. Người sử dụng có thể lựa chọn việc sử dụng đồng thời dịch vụ thoại POTS bằng cách thêm bộ tách (Splitter) R tại phía thuê bao, khi đó tổng đài PSTN cần có bộ tách C. Các giao diện trong mô hình tham chiếu: + V-C: Giao diện giữa điể m truy nhập và mạng băng rộng. + U-C: Giao diện giữa đường dây và bộ chia phía tổng đài. + U-C2: Giao diện giữa bộ chia và ATU-C. + U-R: Giao diện giữa đường dây và bộ chia phía khách hàng. + U-R2: Giao diện giữa bộ chia và ATU-R. + T-R: Giao diện giữa ATU-R và lớp chuyển mạch (ATM, STM hoặc gói). + T/S: Giao diện giữa kết cuối mạng với CPE. Để đơn giản, các giao diện U-C và U-R, T-R và T-S được gọi chung là giao diện U và giao diện T. 3.1.3 Kỹ thuật truyền dẫn trong ADSL ADSL có thể sử dụng kỹ ghép kênh phân chia theo tần số (FDM) hoặc k ỹ thuật triệt phá tiếng vọng (EC). Với kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số, dải tần lên được tách biệt với dải tần xuống bởi một dải bảo vệ Hình 3.2. Vì vậy tránh được xuyên âm. FDM Downstream Upstream POTS Frequency 1 MHz
Hình 3.2 ADSL sử dụng kỹ thuật ghép kênh theo tần số Với kỹ thuật xoá tiếng vọng, dải tần hướng lên nằ m trong dải tần hướng xuống Hình 3.3. Như vậy, sử dụng kỹ thuật xoá tiếng vọng cho hiệu suất băng tần cao hơn nhưng kỹ thuật này gây ra xuyên âm, do đó nó đ òi hỏi việc xử lý tín hiệu số phức tạp hơn. Echo Cancellation Downstream Upstream POTS Frequency 1 MHz Hình 3.3 ADSL sử dụng kỹ thuật triệt phá tiếng vọng Do không bị ảnh hưởng tự xuyên âm tại trạm trung tâm (CO) nên kỹ thuật FDM cho chất lượng hướng lên tốt hơn nhiều so với kỹ thuật EC, nhưng băng tầ n hướng xuống của kỹ thuật EC lớn hơn so với kỹ thuật FDM nên chất lượng hướng xuống của kỹ thuật EC tốt hơn của kỹ thuật FDM đặc biệt đối với đường dây có khoảng cách ngắn. 3.1.4 Các phương pháp điều chế trong ADSL Có 3 phương pháp điều chế được sử dụng trong ADSL đó là: + Phương pháp điều chế biên độ cầu phương (QAM). + Phương pháp điều chế CAP. + Phương pháp điều chế tần số rời rạc (DMT). Dưới đây sẽ nghiên cứu từng phương pháp cụ thể.
a. Phương pháp điều chế biên độ cầu phương (QAM): QAM là phương thức điều chế sử dụng một sóng hình sin và một sóng hình cosin ở cùng mộ tần số để truyền tín hiệu. Hai sóng trên được truyền trên cùng một kênh. Biên độ của hai sóng này (kể cả dấu) được sử dụng để truyền bit thông tin. Sau đây là một ví dụ đơn giản về QAM truyền thông tin 4 bit trên cùng một kí hiệu Hình 3.4. ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● chiếu lên Tìm điểm chòm điểm gần nhất Xác định Xác định chòm điểm dạng sóng Bốn bít Bốn bít vào truyền và thu ra được trên kênh Hình 3.4 Ví dụ về hệ thống QAM truyền 4 bit trên 1 kí hiệu. Bốn bít tín hiệu được ánh xạ lên 16 điể m trên mặt phẳng pha biên độ thành một chùm điể m. Giá trị x và y của mỗi điểm tương ứng với biên độ của sóng sin và cosin được truyền lên kênh. Cả phía phát và phía thu đều biết trước phép ánh xạ từ tổ hợp bít thành các điểm. Sau khi các tín hiệu sin và cosin được truyền trên kênh, phía thu khôi phục lại biên độ của mỗi tín hiệu (sử dụng quá trình cân bằng và xử lý tín hiệu). Biên độ của các tín hiệu này được chiếu lên chùm điểm đồng nhất với chùm điểm phía phát. Thông thường, nhiễu và méo tín hiệu trên kênh và trên các thiết bị điện tử làm cho các điể m bị chiếu sai lệch so với vị trí các điểm trên chùm điể m. Máy thu sẽ lựa chọn điểm nào trên chùm điểm có vị trí gần nhất so với điểm
vừa thu được. Nếu nhiễu quá lớn thì điể m gần nhất với điểm thu được sẽ khác vớ i vị trí ban đầu của điểm phát, gây ra lỗi. Ví dụ trên được gọi là QAM16 do chùm điểm có 16 vị trí. Số vị trí tuỳ thuộc số bít trên một kí hiệu. Chẳng hạn nếu là 2 bít/kí hiệu thì phương pháp điều chế trên gọi là QAM4. Hình 3.5 Minh hoạ chùm điể m của QAM4 trên cùng hệ trục toạ độ với QAM16. Giả sử năng lượng trung bình của tín hiệu trong hai phương pháp điều chế là như nhau. Lưu ý rằng khoảng cách giữa các điểm của QAM4 lớn hơn khoảng cách giữa các điểm của QAM16. Do đó nếu xét trên cùng một kênh truyền thì nhiễu dễ tác động vào QAM16 hơn, tức là QAM16 đòi hỏi tỉ số S/N cao hơn QAM4 hay khoảng cách truyền của QAM16 nhỏ hơn QAM4. Tổng quát có thể thấy rằng QAM có bậc càng lớn thì đòi hỏi công suất phát càng lớn và khoảng cách truyề n càng nhỏ. Điểm QAM16 Điểm QAM4 Hình 3.5 Chùm điểm QAM16 và QAM4 trên cùng hệ trục toạ độ với cùng mức năng lượng Hình 3.6 là sơ đồ khối của bộ điều chế. Dòng dữ liệu từ người sử dụng đi vào bộ điều chế. Tại đây dữ liệu được chia thành hai nửa, được điều chế thành hai phần trực giao với nhau rồi được tổ hợp thành tín hiệu cầu phương và truyền trên kênh truyền dẫn. Điều đó có nghĩa là các tín hiệu cầu phương là tổ hợp của hai tín hiệ u xuất phát từ cùng một nguồn nhưng được làm lệch pha nhau 900.
Cosin wave generator x x value I branch Set of Find value Output bits (x, y) waveform y value Q branch value input Sin wave generator Hình 3.6 Sơ đồ khối bộ điều chế QAM Hình 3.7 là một dạng của bộ giải điều chế QAM, đầu vào của bộ giải điều chế là tín hiệu thu được trên kênh truyền và tín hiệu đầu ra được chiếu lên chùm điểm của máy thu. Cosin wave generator I branch Intergrate Find D Received Closet waveform A point Q branch Intergrate E Sin wave generator Hình 3.7 Sơ đồ khối bộ giải điều chế QAM b. Phương pháp điều chế CAP : Phương pháp điều chế pha và biên độ không sử dụng sóng mang này dựa trên phương pháp điều chế QAM. Bộ thu của phương pháp điều chế QAM yêu cầu tín hiệu tới phải có phổ và pha giống như phổ và pha của tín hiệu truyền dẫn. Do các
tín hiệu truyền trên đường dây điện thoại thông thường không đảm bảo được yêu cầu này nên bộ điều chế của ADSL phải lắp thêm bộ điều chỉnh thích hợp để bù phần méo của tín hiệu truyền dẫn. Điều chế CAP không sử dụng kết hợp trục tải trực giao bằng kết hợp sin và cosin. Việc điều chế được thực hiện bằng cách sử dụng bộ lọc thông dải hai nửa dòng dữ liệu. Các bít cùng một lúc mã hoá vào một kí hiệu (symbol) và qua bộ lọc, kết quả đồng pha và lệch pha sẽ biểu diễn bằng đơn vị symbol. Tín hiệu được tổng hợp lại đi qua bộ chuyển đổi A/D, bộ lọc và đến phần xử lý trước khi đến bộ giải mã. Bộ lọc phía đầu thu và bộ phận xử lý là một phần của bộ cân bằng, điều chỉnh. c. Phương pháp điều chế đa tần rời rạc (DMT): Điều chế DMT là kỹ thuật điều chế đa sóng mang. DMT chia phổ tần thành các kênh 4KHz. Các bít trong mỗi kênh được điều chế bằng kĩ thuật QAM và được đặt 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 làm 32 kênh, mỗi kênh có thể mang một số lượng bít khác nhau phụ thuộc vào chất lượng của từng kênh. Gennerate wave Input Amplitude Ang cosin bits Wave at f1 Gennerate wave Input Amplitude Output Ang cosin bits wavefom Wave at f2 Gennerate wave Input Amplitude Ang cosin bits Wave at fn
Hình 3.8 Sơ đồ điều chế DMT đơn giản Phương pháp điều chế DMT có nhiều ưu điể m nỗi bật. Như ta đã biết mạng điện thoại có chất lượng và chiều dài dây khác nhau, chất lượng tín hiệu truyền trên mạng này chịu ảnh hưởng của các loại nhiễu như xuyên âm, tín hiệu radio AM…DMT khắc phục vấn đề này bằng cách sử dụng các phần phổ có suy hao và nhiễu nhỏ. DMT thực hiện kiểm tra đường dây để xác định xem dải tần số nào có thể được sử dụng và bao nhiêu bít có thể truyền trong mỗi kênh. Kênh có S/N lớn truyền được nhiều bít hơn các kênh có S/N nhỏ. Đối với kênh tốt (S/N lớn) DMT thực hiện tăng số điểm trong chùm điể m. 3.1.5 Ghép kênh Chuỗi bit trong các khung ADSL có thể chia tối đa thành 7 kênh tải tin tại cùng một thời điểm. Các kênh này được chia thành 2 lớp chính: đơn hướng và song hướng. Chú ý rằng, các kênh tải tin này là các kênh logic và chuỗi bit từ tất cả các kênh được truyền đồng thời trên đường truyền ADSL mà không phải sử dụng băng tần riêng. Bất kỳ kênh tải nào cũng có thể đựơc lập trình để mang tốc độ là bội số của tốc độ 32Kbps (Bảng 3.1). Đối với những tốc không phải là bội số của 32Kbps thì phải sử dụng đến các bit phụ trong phần mào đầu của khung ADSL. Bảng 3.1 Tốc độ kênh mang Kênh mang Hệ số nhân tối đa Tốc độ cao nhất hỗ trợ (Kbps) AS0 192 6144 AS1 144 4608 AS2 96 3072 AS3 48 1536 LS0 20 640 LS1 20 640 LS2 20 640 a.Truyền tải đơn hướng từ trạm trung tâm tới khách hàng:
ADSL cho phép tạo tối đa bốn kênh tải tin từ trạm trung tâm tới khách hàng. Bốn kênh tải tin này chỉ có nhiện vụ mang chuỗi bit tới khách hàng và được ký hiệu từ AS0 tới AS3. Các kênh này thiết lập trên cơ sở bội số của kênh tốc độ 1.536Mbps để truyền tốc độ cơ bản T1 (Bảng 3.2). Bảng 3.2 Giới hạn trên của tốc độ tải tin Kênh con Tốc độ kênh con Giá trị của những n0 = 0,1,2,3 hoặc 4 AS0 n0 x 1,536 Mbps n1 = 0,1,2 hoặc 3 AS1 n1 x 1,536 Mbps n2 = 0,1 hoặc 2 AS2 n2 x 1,536 Mbps n3 = 0 hoặc 1 AS3 n3 x 1,536 Mbps Số kênh con lớn nhất có thể hoạt động tại bất cứ thời điểm nào và số lượng tối đa kênh tải tin có thể truyền đồng thời trong hệ thống ADSL tuỳ thuộc vào lớp truyền tải. Diễn đàn ADSL đưa ra 4 lớp truyền tải (Bảng 3.3) được đánh số từ 1 đến. Trong bảng này lớp 1 và lớp 4 là bắt buộc còn lớp 2 và lớp 3 là tuỳ chọn. Bảng 3.3 Các phương án lựa chọn kênh mang cho các lớp truyền tải Lớp truyền tải 1 2 3 4 Kênh tải đơn hướng Dung lượng lớn nhất 6,114 4,608 3,072 1,536 (Mbps) Kênh tải lựa chọn 1,356 1,356 1,356 1,356 (Mbps) 3,072 3,072 3,072 4,608 4,608 6,114 Số lượng kênh lớn 4 3 2 1 nhất (AS0,AS1, (AS0,AS1 (AS0,AS1 (AS0)
) AS2,AS3) ,AS2) Kênh tải song hướng Dung lượng lớn nhất 640 608 608 608 (Mbps) Kênh tải lựa chọn 576 (Mbps) 384 384 384 160 160 160 160 C(64) C(64) C(64) C(64) Số lượng kênh lớn 3 2 2 2 nhất (LS0,LS1, (LS0,LS1) (LS0,LS1) (LS0,LS2) LS2) hay hay (LS0,LS2) (LS0,LS2) ADSL cũng xây dựng cấu trúc 2Mbps để truyền tốc độ cơ bản E1 tuy nhiên chỉ có 3 kênh tải: AS0, AS, AS2 (Bảng 3.4) hỗ trợ sử dụng luồng 2Mbps. Bảng 3.4 Các kênh hỗ trợ cho luồng 2Mbps Kênh con Tốc độ kênh con Giá trị của nhãn n0 = 0,1,2 hoặc 3 AS0 n0 x 2,408 Mbps n1 = 0,1 hoặc 2 AS1 n1 x 2,408 Mbps n2 = 0 hoặc 1 AS2 n2 x 2,408 Mbps Với cấu trúc 2Mbps, lớp truyền tải được đánh số từ 2M-1 đến 2M-3 (Bảng 3.5). Chức năng của tất cả các lớp đều tuỳ chọn. Bảng 3.5 Các phương án lựa chọn kênh mang cho các lớp truyền tải (E1) Lớp truyền tải 2M-1 2M-2 2M-3 Kênh tải đơn hướng Dung lượng lớn 6,114 4,608 2,048 nhất (Mbps) Kênh tải lựa chọn 2,048 2,048 2,048 (Mbps) 4,096 4,096
6,114 Số lượng kênh 3 2 1 lớn nhất (AS0,AS1,AS2) (AS0,AS1) (AS0) Kênh tải song hướng Dung lượng lớn 640 608 176 nhất (Mbps) Kênh tải lựa chọn 576 (Mbps) 384 384 160 160 160 C(64) C(64) C(64) Số lượng kênh 3 2 2 lớn nhất (LS0,LS1,LS2) (LS0,LS1) (LS0,LS1) hay hay (LS0,LS2) (LS0,LS2) b. Truyền tải song hướng: Có ba kênh truyền tải song hướng có thể truyền trên giao diện ADSL. Một trong số đó là kênh điều khiển bắt buộc (gọi là kênh C). Kênh C mang các bản tin báo hiệu cho việc lựa chọn dịch vụ và thiết lập cuộc gọi. Tất cả báo hiệu từ ngườ i sử dụng-mạng cho các kênh tải đơn hướng tới khách hàng được tải từ đây. Tuy nhiên, kênh C cũng có thể được sử dụng để mang báo hiệu cho kênh song hướng nếu có yêu cầu. Bên cạch kênh C, hệ thống ADSL có thể mang hai kênh tải song hướng tuỳ chọn LS1 hoạt động ở tốc độ 160Kbps và LS2 hoạt động ở tốc độ 384Kbps hoặc 576Kbps. Các phương án lựa chọn kênh mang đối với các kênh song hướng được trình bày trong các Bảng 3.3 và Bảng 3.5 ở trên. c.Phần mào đầu:
Kỹ thuật ADSL cũng sử dụng phần mào đầu trong cấu trúc kênh như các phương thức truyền dẫn khác. Phần mào đầu thực hiện nhiều chức năng khác nhau trong quá trình tải tin. Một trong số các chức năng của phần mào đầu là đồng bộ các kênh tải để thiết bị ADSL ở hai đầu đường truyền có thể nhận biết cấu trúc các kênh (AS và LS), tốc độ của các kênh, vị trí của các bit trong khung. Các chức năng khác của phần mào đầu bao gồm: Kênh nghiệp vụ chung (EOC), kênh điều khiển nghiệp vụ (OCC) để tái cấu hình, thích ứng tốc độ từ xa và phát hiện lỗi qua việc kiể m tra CRC (kiể m tra phần dư chu kỳ), một số bit sử dụng cho khai thác, quản lý, và bảo dưỡng (OMC), số khác dùng để sửa lỗi trước (FEC). 3.1.6 Cấu trúc khung và siêu khung Trong ADSL, một siêu khung bao gồm một dãy 68 khung ADSL liên tiếp. Trong số đó một vài khung có chức năng đặc biệt. Ví dụ, khung 0 và 1 mang thông tin điều khiển lỗi (CRC) và các bit chỉ thị sử dụng cho quản lý đường truyền. Ngoài ra, các bit chỉ thị khác được chứa trong khung 34 và 35. Một khung đồng bộ đặc biệt không mang tin theo sau siêu khung đảm nhận chức năng đồng bộ cho siêu khung. Một siêu khung ADSL có chu kỳ 17 ms (Hình 3.9). Siêu khung (17 ms) Khung Khung Khung Khung Khung Khung Khung Khung đồng bộ 0 1 2 34 35 66 67 Ib8-15 Ib16-23 Ib0-7 crc 0-7 trong Không dùng Trong Trong Trong byte nhanh Ib= (bit chỉ thị) hoặc dữ liệu byte byte byte và đồng bộ mức bit Bộ đệm khung dữ liệu (68/69x250µs) Các byte NF Bộ đệm dữ liệu nhanh Bộ đệm dữ liệu xen Fast Các byte Byte dữ liệu Byte dữ liệu xen byte FEC 1 byte KF byte RF byte khung dữ liệu ghép, điểm Các byte NF Các byte NF Khung dữ liệu đầu vào mã hoá chùm điểm (C) Đầu ra FEC (điểm C) hoặc khung dữ liệu đầu vào mã hoá chùm điểm (điểm C)
Hình 3.9 Cấu trúc siêu khung ADSL Một khung ADSL có chu kỳ 250µs và chia thành 2 phần chính: phần số liệ u nhanh và phần số liệu xen. a.phần số liệu nhanh: Số liệu nhanh được chèn vào trong đường dẫn đầu tiên của khung. Byte đầ u tiên gọi là “fast byte” và mang chức năng CRC và một số bit chỉ thị cần thiết. Các byte dữ liệu từ bộ đệm liên tục được chèn tiếp sau “fast byte”. Các byte cho mỗ i kênh mang theo yêu cầu như (Hình 3.10 và Hình 3.11). Nếu kênh mang nào không dùng thì sẽ không có dữ liệu chèn vào tương ứng. Nếu như không có dữ liệu nào được gửi đi, thì khung chỉ chứa “fast byte”. Phần bộ đệm dữ liệu nhanh kết thúc bằng các byte chứa thông tin đồng bộ (AEX và LEX) và mã sửa lỗi FEC. Mỗi siêu khung ADSL dành 8 bit cho CRC (crc0-crc7), 24 bit chỉ thị (ib0-ib23) dành cho chức năng OAM. “Fast byte” của khung 0 được dùng cho các bit CRC, của khung 1, 34, 35 dùng bit chỉ thị ib, các khung còn lại tải bit cấu hình (EOC) và bit điều khiển đồng bộ (SC) cho việc xác định cấu trúc kênh tải và đồng bộ. Phần số liệu nhanh có cấu trúc kiể m soát lỗi đơn giản được dùng để truyền các dữ liệu yêu cầu độ trễ nhỏ và chấp nhận lỗi như tín hiệu Video, Audio. Đầu ra FEC (điểm B) hoặc khung dữ liệu đầu vào mã hoá chùm điểm Các byte KF Ghép khung dữ liệu điểm (A) Các byte Byte AS0 AS1 AS2 AS3 L0 LS1 LS2 AEX LEX đồng bộ FEC Byte Byte Byte BF Byte BF Byte BF Byte BF Byte Byte BF Byte BF Byte BF LF 1 (LS1) (AS0) (AS0) (AS1) AF (AS2) (AS3) (LS2)
Hình 3.10 Khung dữ liệu đường nhanh lsb msb lsb msb crc7 Frames 0, 1 crc6 crc5 crc4 crc3 crc2 crc1 crc0 ib7 ib6 ib5 ib4 ib3 ib2 ib1 ib0 Frames 34, 35 ib1 ib1 ib15 ib14 ib12 ib10 ib9 ib8 ib23 ib22 ib21 ib20 ib19 ib18 ib17 ib16 3 1 eoc6 eoc5 eoc4 eoc3 eoc2 eoc1 eoc13 eoc12 eoc11 eoc10 eoc9 eoc8 eoc7 r1 1 1 eoc Frames 2-23, 36-67 Synch sc7 sc6 sc5 sc4 sc3 sc2 sc1 0 sc7 sc6 sc5 sc4 sc3 sc2 sc1 0 Control 1 bit 8 bits Trong các khung bit7=msb và bit8=lsb Hình 3.11 Định dạng byte đồng bộ đường nhanh còn gọi là (“fats byte”) Phần số liệu nhanh được chèn vào sau khung số liệu nhanh. Đầu tiên nó được tập hợp theo khuôn dạng giống như khung số liệu nhanh. Byte đồng bộ trong khung 0 mang các bit kiể m tra CRC. Trong các khung khác từ 1 đến 67, byte đồng bộ sẽ mang thông tin điều khiển SC cho các kênh mang thông tin kênh điều khiển mào đầu ADSL2 (AOC) (Hình 3.12 và Hình 3.13). Các byte KI Ghép khung dữ liệu điểm (A) Byte AS0 AS1 AS2 AS3 L0 LS1 LS2 AEX LEX đồng bộ Byte Byte Byte BI Byte BI Byte BI Byte Byte BI Byte BI Byte BI Byte BI LI 1 (AS0) (AS0) (AS1) AI (AS2) (AS3) (LS1) (LS2) Các byte R1 Các byte KI Các byte K1 Các byte KI Ghép khung dữ liệu Ghép khung dữ liệu Ghép khung dữ liệu Các byte #0 #1 # S-1 FEC
Hình 3.12 Tạo khung đường xen msb Frame 0 crc7 crc6 crc5 crc4 crc3 crc2 crc1 crc0 Nếu tín hiệu được chỉ Synch sc7 sc6 sc5 sc4 sc3 sc2 sc1 sc0 thị chèn vào hàng đợi Control Frames 1-16 Nếu tín hiệu không được chỉ thị chèn vào aoc7 aoc6 aoc5 aoc4 aoc3 aoc2 aoc1 aoc0 aoc hàng đợi Hình 3.13 Định dạng byte đồng bộ đường xen còn gọi là “sync byte” Phần tử tạo nên siêu khung là các khung ADSL. Cấu trúc số byte mặc định trong khung ADSL được trình bày trong Bảng 3.6. Tuy nhiên, các giá trị mặc định có thể thay đổi. Bảng 3.6 Vùng đệm mặc định cho các vùng truyền tải (T1)
Phần đệm định tuyến dữ liệu Phần đệm dữ liệu nhanh Tín hiệu Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 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 Trên đây đã nêu ra những nét chính của cấu trúc khung và siêu khung của ADSL. Như trên Bảng 3.6, cấu trúc mặc định cho lớp truyền tải thứ nhất là 96byte AS0 và AS1 cho mỗi khung ADSL. Vì có 8 bit trong một byte và 4000 khung ADSL được truyền đi trong một giây nên tốc độ bit trên AS0 và AS1 là 3,072Mbps. Tương tự như trên, các dịch vụ tốc độ dựa trên chuẩn 2,048Mbps cũng có quy định kích cỡ mặc định của vùng đệ m cho lớp truyền tải 2M (Bảng 3.7) Bảng 3.7 Vùng mặc định cho các lớp truyền tải (E1) Phần đệm định tuyến dữ liệu Phần đệm dữ liệu nhanh xen Tín hiệu Lớp 2M- Lớp 2M- Lớp 2M- Lớp 2M- Lớp 2M- Lớp 2M- 1 2 3 1 2 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
Các kênh AS0, AS1 và AS2 gửi 64 byte 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 tốc độ 2,048Mbps. 3.1.7 Hiệu năng của ADSL Hệ thống ADSL này cung cấp một băng thông không đối xứng tới nhà thuê bao. Ở chiều download (tới nhà thuê bao), băng thông của nó có thể tới 7Mbps trong khi đó hướng upload tối đa khoảng 640Kbp. Nhìn chung, tốc độ dữ liệu tối đa của ADSL phụ thuộc vào khoảng cách, kích thước dây và nhiễu. Bảng 3.8 Tốc độ tối đa của ADSL Khoảng cách Loại cáp Tốc độ download Tốc độ (AWG) (Mbps) upload (Mbps) 18.000 FEC 24 1.7 176 13.500 FEC 26 1.7 176 12.000 FEC 24 6.8 640 3.1.8 Sửa lỗi trong ADSL Để tăng BER hay tăng hiệu năng của hệ thống, tức là tăng dung lượng tại tốc độ bit cho trước, sửa lỗi trước (FEC) được áp dụng. ANSI xác định rõ việc sử dụng mã hoá Reed – Solomon kết hợp với chèn. Cũng có thể lựa chọn việc sử dụng mã hoá Trelis nhưng có thể làm giảm BER hay SNR. Người ta thực hiện phân biệt dữ liệu nhạy cảm đối với trễ, cho các ứng dụng như hội nghị truyền hình hay các phiên TCP/IP, dữ liệu không nhạy cảm đối với trễ ví dụ như Video theo yêu cầu (VOD). Dữ liệu nhạy cảm với trễ không được chèn và được truyền trong khoảng thời gian nhỏ hơn 2ms (một chiều). Dữ liệ u không nhạy cả m với trễ được chèn để nó có thể chống lại tốt hơn nhiễu tác động.
Tiêu chuẩn ANST cho phép truyền dẫn đồng thời dữ liệu nhạy và không nhạy đối với trễ. 3.2 Công nghệ ADSL2 3.2.1 Các mô hình tham chiếu 3.2.1.1 Mô hình chức năng ATU Hình 3.1 mô tả các khối chức năng và giao diện của ATU- và AUT-R. Đó là các khối chức năng cơ bản nhất của ATU-C và ATU-R. Chức năng được điề u khiển bởi hệ thống quản lý của nhà khai thác (EMS hoặc NMS) không được mô tả trong Hình 3.14. ATU-R ATU-C Giao diện Giao diện OAM OAM MPS-TC MPS-TC NTR NTR γc α δc U δR β γR TPS-TC #0 TPS-TC#0 I/F I/F /F Giao Giao diện diện PMS-TC PMS-TC PDM ứng PDM ứng dụng dụng TPS-TC#1 TPS-TC #1 I/F I/F Hình 3.14 Mô tả chức năng ATU Các chức năng cơ bản của lớp truyền thống vật lý (PMD) bao gồm tạo và khôi phục định thời ký hiệu, mã hóa và giải mã, điều chế và giải điều chế, triệt tiếng vọng (nếu được sử dụng), cân bằng đường dây, khởi tạo tuyến, ghép và tách tiêu đề lớp vật lý (tạo siêu khung). Ngoài ra, lớp PMD có đặc thù-hội tụ truyền dẫn (PMS- TC).
Lớp PMS-TC thực hiện các chức năng tạo khung và đồng bộ khung, hiệu hiệu chỉnh lỗi hướng phát, phát hiện lỗi, chức năng mã hoá ngẫu nhiên và giải mã ngẫu nhiên. Ngoài ra lớp PMS-TC còn cung cấp kênh tiêu đề mang các bản tin điều khiển được tạo ra trong các lớp giao thức truyền tải đặc thù-hội tụ truyền dẫn (TPS-TC), PMS-TC hoặc PMD cũng như các bản tin được tạo ra tại giao diện quản lý. Lớp PMS-TC được kết nối với lớp TPS-TC qua giao diện α và β trong ATU- R tương ứng. Lớp TPS-TC là đặc thù ứng dụng và bao gồm sự thích ứng của số liệu giao diện khách hàng và tín hiệu điều khiển với giao diện số liệu đồng bộ (cậ n đồng bộ) của TPS-TC. Ngoài ra, lớp TPS-TC có thể tạo ra hoặc thu các bản tin điều khiển qua kênh tiêu đề của lớp PMS-TC. Lớp TPS-TC liên lạc các khối giao diện qua giao diện γR và γC. Tuỳ thuộc vào ứng dụng đặc thù mà lớp TPS-TC có thể được yêu cầu để hỗ trợ một hoặc nhiề u kênh số liệu của người sử dụng và các giao diện kết hợp. Lớp giao thức quản lý đặc thù-hội tụ truyền dẫn (MPS-TC) cung cấp các thủ tục quản lý ATU. Chức năng MPC-TC liên lạc với các chức năng lớp cao hơn trong lớp quản lý được mô tả trong ITU-T G.997.1 [04] (Ví dụ, hệ thống quản lý phần tử, điều khiển CO-MIB). Thông tin quản lý được trao đổi giữa các chức năng MPS-TC thông qua kênh tiêu đề ADSL. PMS-TC ghép kênh tiêu đề ADSL vớ i luồng số liệu TPS-TC để truyền trên đường DSL. Thông tin quản lý chỉ thị những sự cố, lỗi và thông tin giám sát hiệu năng có liên quan. Ngoài ra, nó còn định nghĩa một số thủ tục điều khiển quản lý cho việc sử dụng bởi các chức năng lớp cao hơn, đặc biệt là cho mục đích kiể m tra. Các giao diện α, β, γR và γC chỉ là các điểm phân chia về mặt logic, không có ý nghĩa về mặt vật lý. 3.1.1.2 Mô hình tham chiếu giao thức khách hàng Mô hình tham chiếu giao thức khách hàng được mô tả trên Hình 3.15, là mô hình trao đổi thông tin giữa các khối chức năng trong Hình 3.14. ATU-R NT1, AT1/2 LT ATU-C γR γC Giao thức truyền dẫn (ví dụ ATM) Giao thức truyền dẫn (ví dụ ATM) Không TPS-TC TPS-TC Không α β xác xác PMS-TC PMS-TC