Đề tài Trình bày tổng quan về công nghệ ADSL

có kết nối khối adapter đầu cuối tới mạng phân bổ dữ liệu phi ATM ở phía thuê bao (non-ATM PDN) hay thiết bị đầu cuối (TE). 3.3.2 Khối ATU-C và ATU-R Cấu tạo, chức năng và nhiệm vụ của các khối trong ATU-R và ATU-C của cấu hình ADSL hỗ trợ ATM tương tự như của khối ATU-R và ATU-C thông thường sẽ được trình bày trong phần 4.3. Tuy nhiên do ATM dùng cấu trúc tế bào và truyền theo các kênh ảo, đường ảo nên có đôi chút khác biệt trong việc chuyển vận các kênh mang tại giao diện V. Với hai phương thức: dữ liệu nhanh với trễ nhỏ và tỷ lệ lỗi lớn và dữ liệu interleaved với trễ lớn và tỷ lệ lỗi thấp, có ba cấp đột trễ được định nghĩa theo các chuẩn ANSI T1.413và ITU G.992.1: Trễ đơn, không cần thiết phải giống hệt nhau trên hai hướng. Trễ kép trên đường truyền xuống, trễ đơn trên đường truyền lên. Trễ kép trên cả hai hướng. Tại giao diện V, tất cả các modem đều sử dụng kênh ATM0 (tức là kênh mang AS0 theo chiều truyền lên và LS0 theo chiều truyền xuống) cho trễ đơn. Kênh ATM1 (kênh mạng AS1 theo chiều truyền lên và LS1 cho chiều truyền xuống) được dùng làm kênh thứ hai trong trường hợp trễ kép. Ngoài ra, phương thức chuyển vận ATM trên ADSL còn được thêm một số chức năng để đáp ứng với những yêu cầu của việc thay đổi thích ứng với yêu cầu sử dụng cũng như điều kiện của đường truyền. Biện pháp đầu tiên là tái phân chia tốc độ động (DRR- Dynamic Rate Repartitioning). Đây là chức năng riêng biệt của ADSL nhằm tái phân bổ băng tần giữa các kênh dữ liệu nhanh và dữ liệu interleaved. Tổng băng tần của đường truyền không hề thay đổi trong quá trình điều chỉnh DRR này. Việc tái phân chia tốc độ có thể làm gián đoạn dịch vụ không quá 125ms theo chuẩn ITU G.922.1 Thiết bị đầu cuối mạng có thể có ảnh hưởng tới quá trình DRR trong giai đoạn thiết lập VC nhưng toàn bộ quá trình lại được điều khiển bởi node truy nhập mạng (AN). Để thực hiện chức năng tốc độ đáp ứng với chất lượng đường truyền, phương thức ATM trên ADSL sử dụng phương thức thay đổi tốc độ động (DRC- Dynamic Rate Change). Nói chung dung lượng đường truyền ADSL có thể được chia làm hai phần: phần được đảm bảo và phần không được đảm bảo. Phần không được bảo đảm sẽ có thể thay đổi được nhờ DRC. Nếu như khả năng đường truyền nằm dưới tốc độ cần được bảo đảm, node truy nhập mạng sẽ ra một thông báo lỗi kết nối. Trong khi đó, đường kết nối vẫn tiếp tục hoạt động ở tốc độ có thể để đảm bảo các chức năng quản lý mạng và trong một số trường hợp,cung cấp một phần dịch vụ. Nhờ các biện pháp trêm và các tính chất đặc trưng của ADSL, các tiêu chí về chất lượng dịch vụ (QoS) như tốc độ số liệu, tỷ lệ lỗi, trễ và khả năng quản lý lưu lượng cho ATM trên ADSL được đảm bảo. Chính vì vậy ADSL được coi là phương án khả thi nhất cho việc cung cáp dịch vụ ATM tới các thuê bao, thay vì việc đưa đường dây cáp quang tới gần nhà thuê bao trong các công nghệ FTTx. 3.3.3 Hội tụ truyền dẫn ATM trên ADSL Khi truyền các tế bào ATM, ATU- C và ATU- R còn đảm nhiệm thêm chức năng hội tụ truyền dẫn TC (Transmission Convergence). Như ta đã biết, tất cả dữ liệu ATM được truyền trong những tế bào ATM có độ dài cố định. Mỗi tế bào gồm có 53 byte trong đó có 5 byte tiêu đề và 48 byte thông tin. Trong đó tiêu đề chứa nhận dạng các kênh ảo và trường sửa lỗi tiêu đề HEC được sử dụng để nhận dạng phần kết thúc thông tin tiêu đề của tế bào. Trong khi đó, khung ADSL có thể có độ dài khác nhau tuỳ thuộc theo những điều kiện riêng biệt trên đường kết nối tại mỗi thời điểm, nên không thể định nghĩa mối quan hệ giữa phần tiêu đề của một tế bào ATM và cấu trúc khung của một khung ADSL. Lớp con hội tụ truyền dẫn TC ADSL có tác dụng cho phép khôi phục các tế bào ATM tại đầu cuối phía kia của kết nối ADSL. Trong lớp con này, việc chuyển đổi giữa các tế bào ATM xác định và lớp vật lý ADSL, bao gồm các điểm sau: - Tạo và khôi phục các khung truyền chứa các tế bào. - Sửa lại các khung truyền cho tương thích với luồng tế bào tuỳ theo truyền dẫn vật lý. - Chức năng mô tả tế bào để đảm bảo cho việc nhận và khôi phục ranh giới tế bào. - Sửa lỗi tiêu đề (HEC) cho phép dò các lỗi trong tiêu đề tế bào. - Chèn các tế bào trống vào các khung truyền để tương thích tốc độ tế bào ATM với khả năng của hệ thống truyền dẫn. Sau đó tại phía thu các tế bào rỗng sẽ bị huỷ. Chương 4: CÔNG NGHệ Đường dây thuê bao số adsl 4.1. Đặc điểm ADSL là một loại hình công nghệ xDSL có vai trò quan trọng trong việc cung cấp các dịch vụ không đối xứng qua đôi dây đồng xoắn. Tốc độ truyền dữ liệu hướng xuống có thể đạt từ 1,544Mbps đến gần 9Mbps, tốc độ truyền dữ liệu hướng lên từ đạt từ 16Kbps cho đến 640 Kbps. Ngoài ra ADSL cũng hỗ trợ cho việc truyền đồng thời các dịch vụ thoại POTS. Bằng việc áp dụng những tiến bộ trong việc điều chế, mã hoá và sửa lỗi, ADSL cho phép truyền tín hiệu tốc độ cao với khoảng cách khá xa. Bảng 4.1 đưa ra khoảng cách tối đa cho phép nhằm đảm bảo chất lượng truyền dẫn ở một số tốc độ nhất định. Tốc độ (Mbps) Loại dây Kích thước dây (mm) Khoảng cách truyền (m) 1,5 - 2,0 24 AWG 0,5 5500 1,5 - 2,0 26 AWG 0,4 4600 6,1 24 AWG 0,5 3700 6,1 26 AWG 0,4 2700 Bảng 4.1: Các thông số truyền dẫn ADSL Một đặc điểm nổi bật của ADSL là công nghệ truyền dẫn không đối xứng, do đó ADSL đặc biệt thích hợp với các dịch vụ đòi hỏi tốc độ hướng xuống (từ nhà cung cấp dịch vụ tới thuê bao) lớn hơn nhiều so với tốc độ hướng lên (từ thuê bao tới nhà cung cấp dịch vụ), đó là các dịch vụ truy cập Internet tốc độ cao, dịch vụ video theo yêu cầu (VoD). Với tốc độ tăng trưởng hàng tháng khoảng 10%, nhu cầu Internet ngày càng trở nên không thể thiếu được Đặc điểm thứ hai của ADSL là khả năng truyền dẫn tốc độ cao. Nếu với phương pháp truyền dẫn cổ điển, các thuê bao chỉ có thể yêu cầu được tốc độ tối đa là 56Mbps trên đôi dây đồng xoắn thì hiện nay với khả năng của ADSL, phạm vi dịch vụ không chỉ dừng lại ở việc truyền ảnh tĩnh, truyền ảnh động mà còn phục vụ cho các nhu cầu về đa phương tiện, hội nghị truyền hình thời gian thực... Từ đó, các ứng dụng trên Internet như thương mại điện tử, làm việc và hội thảo từ xa, giáo dục, y tế từ xa... trong tương lai sẽ trở nên quen thuộc với mọi người. 4.2 Hiện trạng chuẩn hoá ADSL Các khái niệm ban đầu của ADSL xuất hiện từ năm 1989 do J.W.Lechleider và các kỹ sư của Bellcore đưa ra. Sau đó, ADSL bắt đầu được phát triển ở trường đại học Stanford và phòng thí nghiệm AT&T Bell Lab năm 1990. Từ đó đến nay, ADSL đã được phát triển và có nhiều ứng dụng đặc biệt tại các nước có mạng viễn thông phát triển như Mỹ, Nhật.... Để thống nhất việc sử dụng ADSL, tháng 10 năm 1998, ITU đã thông qua bộ tiêu chuẩn ADSL cơ bản bao gồm: Khuyến nghị G922.1 chi tiết về toàn bộ tốc độ ADSL. Khuyến nghị này là bổ sung của tiêu chuẩn công nghiệp cho ADSL ANSI T1.413. Khuyến nghị G922.2 chuẩn hoá cách sử dụng ADSL không dùng bộ tách POTS. Khuyến nghị G977.1 mô tả hoạt động của lớp vật lý, các quy định về quản lý và bảo dưỡng cho ADSL, bao gồm kênh EOC và cơ sở quản lý thông tin (MIB). 4.3 Mô hình tham chiếu 4.3.1 Mô hình tham chiếu toàn hệ thống Chuẩn T1E1.4 trong ANSI T1.413 đã đưa ra một mô hình tham chiếu cho các kết nối ADSL như hình : Kết nối giữa người sử dụng với mạng thông tin được thực hiện thông qua một cặp modem ADSL bao gồm: ATU- C (ADSL Transceiver Unit- Central office end): Khối thu phát ADSL phía mạng. ATU- R (ADSL Transceiver Unit- Remote terminals end): Khối thu phát ADSL phía đầu cuối người sử dụng. Trong trường hợp phía thuê bao là một mạng LAN, ATU- R có thể được tích hợp cùng với router và mức vật lý trong khối NT (Network Terminal). Người sử dụng có thể lựa chọn việc sử dụng đồng thời dịch vụ thoại POTS bằng cách nối thêm bộ tách (splitter) R tại phía thuê bao, khi đó tại tổng đài PSTN cần có bộ tách C. Trên mô hình tham chiếu có 7 giao diện: V- C: Giao diện điểm truy nhập và mạng dữ liệu băng rộng. Mạng băng rộng có thể cung cấp nhiều loại hình dịch vụ tuỳ theo yêu cầu của người sử dụng: dịch vụ Internet, dịch vụ truyền hình, dịch vụ quảng cáo, giáo dục từ xa... U-C2: Giao diện ADSL tới ATU- C không có băng thoại POTS. U-C: Giao diện ADSL tới ATU- C có băng thoại U- R2: Giao diện ADSL tới ATU- R không có băng thoại T- R: Giao diện ADSL giữa ATU- R và thiết bị thuê bao. Thiết bị của người sử dụng có thể là mạng LAN nhỏ trong gia đình hoặc đơn giản là kết nối trực tiếp tới một máy tính, một card video gắn với tivi... PHY ATU -C PHY ATU -R HPF LPF Bộ táchC C HPF LPF Bộ táchR R Mạng băng rộng Điện thoại hoặc modem âm tần PSTN Mạng LAN V-C T-R T-S U-R 2 U-C 2 NT SM SM UC URrR Mạch vòng Giao diện Đường tín hiệu Hình 4.2: Mô hình tham chiếu của ADSL T- S: Giao diện giữa khối đầu cuối mạng NT và máy chủ khách hàng. Đây là trường hợp một mạng LAN công sở hoặc mạng LAN gia đình dùng chung một modem ADSL. Modem ADSL ngoài các chức năng thông thường còn đóng vai trò như một router. Để đơn giản, các giao diện U- C và U- R, T- R và T- S được kết hợp lại gọi chung là giao diện S và T. 4.3.2 Mô hình tham chiếu ATU- C Mô hình tham chiếu ATU-C được thể hiện trên hình 4.3. Các kênh mang (bearer channel) Một hệ thống ADSL có thể truyền tới bảy kênh mang (bearer channel) đồng thời, các kênh này được gán các tên: AS0, AS1, AS2, AS3, LS0, LS1, LS2. Đây là các kênh logic nghĩa là bit từ tất cả các kênh ghép vào cùng một kết nối vật lý. Tốc độ dữ liệu của các kênh này có thể không cố định, chúng được tạo ra bằng cách ghép các kênh 32Kbps được các tốc độ 1,536Mbps hoặc 2,048 Mbps. Tốc độ 32 Kbps xuất phát từ cách thức mã hoá DMT. Các kênh ASx là những kênh đơn công theo một hướng duy nhất: - AS0 cung cấp tốc độ dữ liệu từ 32Kbps đến 6,144Mbps (ghép từ 32 Kbps). - AS1 cung cấp tốc độ dữ liệu từ 32Kbps đến 4,608Mbps - AS2 cung cấp tốc độ dữ liệu từ 32Kbps đến 3,072Mbps - AS3 cung cấp tốc độ dữ liệu từ 32Kbps đến 1,536Mbps (chỉ ở Mỹ) Các kênh LSx là những kênh song công, có thể được cấu hình từ kênh đơn công, tốc độ 2 hướng lên và xuống không cần bằng nhau: - LS0 cung cấp tốc độ 16 Kbps + (32Kbps-640Kbps) trong đó 16Kbps là kênh C truyền bản tin chọn dịch vụ và thiết lập, tương ứng với kênh D của ISDN. - LS1, LS2 cung cấp tốc độ (32Kbps-640Kbps) Chú ý: Bảy kênh này có thể hoạt động riêng biệt hoặc kết hợp lại với nhau tại giao diện V-C. Các kênh đơn công được sử dụng để hỗ trợ cho những thông tin theo hướng xuống. Các kênh song công được sử dụng để hỗ trợ cho các thông tin theo hướng lên (thậm chí chỉ sử dụng một nửa số kênh này theo hướng lên). Ghép kênh ADSL đủ linh hoạt nên cho phép có nhiều tốc độ khác nhau (không phải nguyên lần 32 Kbps) do đó có thể tương tác trực tiếp với tốc độ khác (như T1). Điều này có thể thực hiện được bằng cách chia sẽ các bit thêm trong kênh overhead ADSL cho các kênh bearer. Tốc độ mạng = tổng tốc độ dữ liệu - overhead nên để cho phép các tốc độ khác nhau đòi hỏi overhead phải có dung lượng thích hợp sau khi đáp ứng các đòi hỏi cấu hình. Chức năng của ATU- C: Lưu lượng từ giao diện V-C sẽ đi qua ATU- C tới đầu ra tại giao diện U trên đường dây, vậy ATU- C có các nhiệm vụ sau: 1. Chỉ dẫn tốc độ kênh thông qua một hoặc hai "đường dẫn ngầm"(tunnel) được hỗ trợ trên giao diện ADSL. 2. Tạo các mã dư vòng (CRC) và mã sửa lỗi cho dữ liệu. 3. Chia dữ liệu thành các cấu trúc khung và siêu khung ở lớp vật lý. 4. Mã hoá đa âm cho tín hiệu DMT. 5. Chuyển đổi DAC và đưa tín hiệu tương tự ra đôi dây đồng xoắn. Trong ATU- C, có hai đường dẫn ngầm được dành để hỗ trợ cho dữ liệu bao gồm: đường dẫn nhanh (fast) và đường dẫn xen (interleaved). Tuỳ theo loại thông tin mà một kênh có thể được gán một trong hai loại đường dẫn. Đường dẫn nhanh thích hợp với các dữ liệu nhạy cảm với trễ nhưng không đòi hỏi độ chính xác quá cao (có thể chấp nhận lỗi) như audio, video. Đường dẫn xen thích hợp với các lưu lượng không nhạy cảm với trễ và đòi hỏi độ chính xác cao, do đó cần bổ sung các phương pháp dò và sửa lỗi. Tuy nhiên trong một số trường hợp nếu cần truyền cả hai loại hình dữ liệu, ATU-C có sử dụng cả hai đường dẫn. Chẳng hạn như, trong một hội nghị truyền hình có thể đặt các kênh AS0 trong đường xen, còn đặt các kênh song công LS0 trong đường dẫn nhanh. Kênh AS0 mang luồng lưu lượng video MPEG, còn các kênh khác có thể được sử dụng để truyền dữ liệu điều khiển tương tác giữa người sử dụng với hệ thống video. Điều này có thể trái ngược lại với việc thực hiện tối ưu thông tin dữ liệu. Kênh AS0 mang lưu lượng ATM trên đường đến trong đường nhanh. Lưu lượng đường đi được mang trong kênh song công LS0, cũng ở trong đường nhanh (và chỉ mang lưu lượng trong hướng đi). Mặc dù bốn đường đến đơn công và ba đường đi song công được định nghĩa trong tiêu chuẩn của bất kỳ cấu hình nào của ATU-C và ATU- R nhưng không phải tất cả chúng đều được sử dụng. Chẳng hạn như ở hai ví dụ trên chỉ có AS0 và LS0 được dùng cho kết nối. Mỗi kênh có thể có tốc độ là các bội số của 32 kb/s cho tới tốc độ tối đa qui định cho ADSL: theo T1.413 tốc độ tối đa hướng xuống đối với modem ADSL là 6144Kbps và hướng lên là 640 Kbps, tuỳ theo chất lượng của dây và khoảng cách truyền mà tốc độ có thể nhỏ hơn. Các kênh hỗ trợ thông qua hai đường dẫn bao gồm các cấu trúc khung và siêu khung vật lý. Một khung được tạo ra trong 250ms và nội dung dữ liệu cho tất cả các kênh được thực hiện thông qua kết nối. Mỗi khung được mã hoá thành tín hiệu DMT đơn nghĩa là khung được mã hoá tại một thời điểm thông qua các âm. Chẳng hạn kích thước của khung theo byte là một chức năng của tốc độ đường dây được hỗ trợ bởi kết nối giữa hai modem. Tốc độ đáp ứng nhanh hơn sẽ hỗ trợ cho khung lớn hơn là đáp ứng chậm. 67 khung hợp thành một siêu khung, được kết thúc bởi ký hiệu đồng bộ. Ngoài ra giao diện ADSL còn hỗ trợ 3 phương pháp cho việc trao đổi thông tin hoạt động của lớp vật lý giữa ATU- C và ATU- R: Kênh hoạt động EOC (Embedded Operation Channel) Kênh tiêu đề ADSL AOC (ADSL Overhead Channel) Các bit chỉ dẫn ib (introduction bit) 4.3.3 Mô hình tham chiếu ATU- R ATU- R tương tự như ATU- C đặt tại phía người sử dụng, tuy nhiên tại giao diện T các kênh đơn công ASx chỉ hoàn toàn nhận (còn tại ATU- C chúng hoàn toàn chỉ gửi). Mô hình tham chiếu ATU- R được minh hoạ trên hình 4.4. Chúng tạo thành các kênh đến trong khi giao diện LSx song công có thể được định hình để chỉ định dành cho các đường đi. Bởi vì băng thông đường đi tối đa (640kb/s) nhỏ hơn so với băng thông hướng xuống (6144kb/s) chỉ khi ba kênh song công trong khung được ghép lại cho truyền dẫn trên giao diện ATU- R. Tương tự như ATU- C các bộ đệm nhanh và bộ đệm xen được hỗ trợ. 4.3.4 Hoạt động và chức năng của các khối trong mô hình tham chiếu ATU- C và ATU-R Hoạt động và chức năng của các khối trong mô hình tham chiếu ATU- R và ATU-C khá giống nhau, chỉ khác nhau ở một vài thông số mã hoá và điều chế. Do đó các khối tương ứng nhau ở hai mô hình sẽ được trình bày chung và một số điểm khác nhau sẽ được trích dẫn riêng. 1. Khối điều khiển ghép/đồng bộ: a. Tín hiệu đầu vào: Tại đầu vào của khối điều khiển và ghép đồng bộ là các kênh mang (bearer channel): Một hệ thống ADSL có thể truyền tới bảy kênh mang (bearer channel) đồng thời, chia làm 2 loại: các kênh mang một chiều ASx và kênh mang hai chiều LSx. Tốc độ dữ liệu của các kênh này có thể không cố định, chúng được tạo ra bằng cách ghép các kênh 32Kbps được các tốc độ 1,536Mbps hoặc 2,048 Mbps. Tốc độ 32 Kbps xuất phát từ cách thức mã hoá DMT. Các kênh ASx là những kênh mang đơn công theo một hướng duy nhất, mỗi kênh mang có thể mang tín hiệu số liệu cho một thiết bị đầu cuối riêng rẽ. - AS0 cung cấp tốc độ dữ liệu từ 32Kbps đến 6,144Mbps (ghép từ 32 Kbps). - AS1 cung cấp tốc độ dữ liệu từ 32Kbps đến 4,608Mbps - AS2 cung cấp tốc độ dữ liệu từ 32Kbps đến 3,072Mbps - AS3 cung cấp tốc độ dữ liệu từ 32Kbps đến 1,536Mbps (chỉ ở Mỹ) Các kênh LSx là những kênh song công, có thể được cấu hình từ kênh đơn công, tốc độ 2 hướng lên và xuống có thể không bằng nhau: - LS0 cung cấp tốc độ 16 Kbps + (32Kbps-640Kbps) trong đó 16Kbps là kênh C truyền bản tin chọn dịch vụ và thiết lập, tương ứng với kênh D của ISDN. - LS1, LS2 cung cấp tốc độ (32Kbps-640Kbps) Ngoài ra, trong ADSL, có một kênh bắt buộc dùng để truyền tín hiệu điều khiển như chọn dịch vụ hay thiết lập cuộc gọi trong phần header của một khung gọi là kênh C. Tín hiệu điều khiển cho các kênh mang hai chiều cũng được truyền qua kênh C. Tốc độ của kênh C là 16 đến 64Kb/s. Chú ý: Đối với ATU-C, bảy kênh này có thể hoạt động riêng biệt hoặc kết hợp lại với nhau tại giao diện V-C ATU-R chỉ sử dụng 3 kênh song công LS0, LS1, LS2 tại giao diện T-R. Thông thường, các kênh đơn công được sử dụng để hỗ trợ cho những thông tin theo hướng xuống. Điều khiển ghép/ đồng bộ CRCF Ngẫu nhiên hoá và FEC Ngẫu nhiên hoá và FEC Xen CRCI Sắp xếp tần Mã hoá theo chùm điểm và định tỷ lệ tăng ích A Ghép khung dữ liệu B Khung dữ liệu đầu ra FEC C Mã hoá khung dữ liệu đầu vào Bits Bits và tăng ích Zi I=1 đến 255 AS0 AS1 AS2 AS3 LS0 LS1 LS2 NTR eoc/aoc ib Điểm tham chiếu V-C oamaoc Bộ đệm song song/ nối tiếp xn n=0 đến 511 IDFT n=0 n=1 480 510 511 Xử lý tương tự và DAC U-C 2 Hình 4.3: Mô hình tham chiếu ATU- C Điều khiển ghép/ đồng bộ CRCF Ngẫu nhiên hoá và FEC Ngẫu nhiên hoá và FEC Xen CRCI Sắp xếp tần Mã hoá theo chùm điểm và định tỷ lệ tăng ích A Ghép khung dữ liệu B Khung dữ liệu đầu ra FEC C Khung dữ liệu đầu vào mã hoá chùm điểm Bits Bits Zi I=1 đến 31 LS1 LS2 eoc/aoc ib Điểm tham chiếu T-R oamaoc Bộ đệm song song/ nối tiếp/ xn n=0 đến 63 IDFT n=0 n=1 60 62 63 Xử lý tương tự và DAC U-R 2 LS0 Hình 4.4: Mô hình tham chiếu ATU- R Các kênh song công được sử dụng để hỗ trợ cho các thông tin theo hướng lên. Ghép kênh ADSL đủ linh hoạt nên cho phép có nhiều tốc độ khác nhau (không phải nguyên lần 32 Kbps) do đó có thể tương tác trực tiếp với nhiều tốc độ khác. Điều này có thể thực hiện được bằng cách chia sẽ các bit trong kênh overhead ADSL cho các kênh bearer. Mặc dù tốc độ số liệu truyền trên đường ADSL có thể được thay đổi với các bước 32kb/s, nhưng để tăng cường tính tương thích của các thiết bị của các nhà cung cấp khác nhau, diễn đàn ADSL đưa ra 4 cấp chuyển vận (transport class) như sau: Cấp chuyển vận 1 2 3 4 Các kênh mang một chiều Tốc độ tối đa (Mb/s) 6,114 4,608 3,072 1,536 Các phương án chọn kênh mang (Mb/s) 1,536 1,536 1,536 1,536 3,072 3,072 3,072 4,608 4,608 6,144 Số lượng kênh tối đa 4 (AS0 tới AS3) 3 (AS0 tới AS2) 2 (AS0 và AS1) 1(AS0) Các kênh mang hai chiều Tốc độ tối đa (Mb/s) 640 608 608 176 Các phương án lựa chọn kênh mang (Mb/s) 576 384 384 384 160 160 160 C (64) C (64) C (64) C (64) Số lượng kênh tối đa 3 (LS0 tới LS2) 2 (LS0, LS1) hay (LS0, LS2) 2 (LS0, LS1) hay (LS0, LS2) 2(LS0, LS2) Bảng 4.2: Các phương án lựa chọn kênh mang cho các cấp chuyển vận. Nếu ADSL được sử dụng để chuyển vận các tế bào ATM, kênh LS2 sẽ được sử dụng để truyền các tế bào này theo hai chiều. Các tế bào ATM trong ADSL sử dụng một trong hai format AAL1 và AAL5. AAL1 được sử dụng cho các ứng dụng có tốc độ bit cố định (CBR- Constant Bit Rate) và AAL5 dùng cho các ứng dụng có tốc độ bit biến đổi (VBR- Variable Bit Rate). Mô tả chi tiết hơn về ứng dụng ADSL cho chuyển vận ATM được đề cập trong mục 4.5. b. Ghép khung: Các luồng dữ liệu này sẽ được vào ghép kênh vào các khung, tiếp đó các khung lại được ghép thành các siêu khung (superframe). Mỗi siêu khung có chứa 68 khung ADSL, các khung này sau đó sẽ được mã hoá và điều chế thành các ký hiệu (symbol) DMT. Mỗi khung được tạo ra trong 250ms, cứ hết một siêu khung thì một khung đồng bộ được thêm vào. Khung 0 Khung 2 Khung 1 Khung 66 Khung 67 Khung đồng bộ Khung 35 Khung 34 Siêu khung (17 ms) crc 0-7 trong byte nhanh và đồng bộ Ib0-7 trong byte Ib8-15 trong byte Ib16-23 trong byte Không dùng hoặc dữ liệu mức bit (Ib= bit chỉ thị) Hình 4.5: Cấu trúc siêu khung của ADSL. Mỗi siêu khung ADSL dành 8 bit cho CRC, 24 bit chỉ thị (indicator) ib0-ib23) dành cho chức năng OAM c. Tín hiệu đầu ra: Các khung sau khi được ghép kênh có thể chia làm hai đường khác nhau. Trong ATU- C, có hai đường dẫn ngầm được dành để hỗ trợ cho dữ liệu bao gồm: đường dẫn nhanh (fast) và đường dẫn xen (interleaved). Tuỳ theo loại thông tin mà một kênh có thể được gán một trong hai loại đường dẫn. Đường dẫn nhanh thích hợp với các dữ liệu nhạy cảm với trễ nhưng không đòi hỏi độ chính xác quá cao (có thể chấp nhận lỗi) như audio, video. Đường dẫn xen thích hợp với các lưu lượng không nhạy cảm với trễ và đòi hỏi độ chính xác cao, do đó cần bổ sung các phương pháp dò và sửa lỗi. Tuy nhiên trong một số trường hợp nếu cần truyền cả hai loại hình dữ liệu, ATU-C có sử dụng cả hai đường dẫn. Chẳng hạn như, trong một hội nghị truyền hình có thể đặt các kênh AS0 trong đường xen, còn đặt các kênh song công LS0 trong đường dẫn nhanh. Kênh AS0 mang luồng lưu lượng video MPEG, còn các kênh khác có thể được sử dụng để truyền dữ liệu điều khiển tương tác giữa người sử dụng với hệ thống video. Kênh AS0 mang lưu lượng ATM trên đường đến trong đường nhanh. Lưu lượng đường đi được mang trong kênh song công LS0, cũng ở trong đường nhanh (và chỉ mang lưu lượng trong hướng đi). 2. Khối kiểm tra CRC (Cycle Redundancy Check): - Khối này có nhiệm vụ ghép các bit kiểm tra vào khung thứ nhất của mỗi siêu khung. ADSL sử dụng kiểm tra CRC 8 bit đối với truyền trạng thái ổn định và CRC 16 bit cho các dữ liệu khởi tạo như các bit thông tin về độ lợi. - Thông thường kiểm tra CRC được sử dụng cho chức năng bảo dưỡng mức độ cao để chẩn đoán hoặc báo cho thiết bị bảo dưỡng thực hiện sửa chữa hoặc thay thế nếu thiết bị DSL nhận được lỗi. Kiểm tra CRC xác định nhanh chóng DSL hoạt động không đúng, nhưng không thể chỉ dựa vào CRC để đảm bảo là tất cả dữ liệu luôn được truyền đúng. Do đó ADSL còn áp dụng phương pháp mã hoá chống lỗi FEC. 3. Khối ngẫu nhiên hoá và FEC: a. Mã hoá chống lỗi FEC (Forward Error Correction): Các bit kiểm tra FEC sẽ được đưa vào các khung dữ liệu nhanh và dữ liệu xen. FEC được sử dụng nhằm tối ưu hoá đặc tính của hệ thống bằng cách làm giảm tỷ số lỗi bit BER. FEC dựa trên phương pháp mã hoá Reed- Solomon. Kích thước của từ mã Reed- Solomon là N=K+R, trong đó R là số byte kiểm tra, N là độ dài từ mã thay đổi tuỳ theo số bit dành cho bộ đệm nhanh hoặc bộ đệm xen. Mã hoá Reed- Solomon thường được sử dụng trong ADSL vì có độ lợi mã hoá đối với lỗi ngẫu nhiên (khoảng 3 dB) và cho phép sửa các cụm lỗi lớn gây ra do tác động của xung bằng cách cài xen. b. Khối ngẫu nhiên hoá (Scrambling): Chuỗi các bit đầu vào được sắp xếp thành tập hợp các bit ngẫu nhiên thông qua bộ tạo ngẫu nhiên. Nhờ đó có thể giảm được chuỗi các số 0 hoặc 1 trong dòng số liệu. 4. Khối cài xen (Interleaved): Để đảm bảo truyền chính xác dữ liệu, cần đặc biệt tránh các lỗi burst ngắn. Burst ngắn gây ra sai lệch ở một chuỗi số liên tiếp nhau làm cho dữ liệu, đặc biệt là dữ liệu đòi hỏi độ chính xác cao bị lỗi nặng. Do đó, để chống lại các lỗi burst ngắn người ta đưa thêm khối cài xen. Từ mã Reed- Solomon trong bộ đệm interleaved được cài xen theo mã xoắn (convolution). Giá trị độ sâu cài xen thường là 16, 32 hoặc 64 (32 hoặc 64 thường dành cho hệ thống 2,048Mb/s). 5. Khối sắp xếp tone (Tone ordering): Khối này có tác dụng tối ưu hoá số bit đưa vào mỗi tone để giảm các lỗi gây ra do cắt xén đỉnh xung, đảm bảo chất lượng truyền dẫn. Tín hiệu miền thời gian DMT có giá trị đỉnh/trung bình khá cao (giả thiết phân bố biên độ gần như Gausian), các đỉnh cao có thể sẽ bị cắt bỏ (clipping) do bộ chuyển đổi D/A. Lỗi gây ra do việc cắt đỉnh này có thể xem như một xung nhiễu tại mẩu bị cắt. Năng lượng của lỗi này hầu như được phân bố đồng đều vào tất cả các tone trong ký hiệu xảy ra lỗi. Do đó việc cắt đỉnh xung nên các tone chứa nhiều bit rất dễ xảy ra lỗi. Lỗi này có thể sửa được một cách đáng tin cậy bằng mã FEC nếu các tone chứa nhiều bit được đưa vào bộ đệm xen. Số lượng bit và độ lợi tương đối dành cho tất cả các tone được tính toán tại khối thu ATU-R, và sau đó gửi lại ATU-C. Những số liệu này thường được lưu trữ lại, được sắp xếp theo thứ tự tăng dần của tần số hoặc số thứ tự i của tone trong bảng bit và độ lợi. Sắp xếp tần phân những bit từ đường nhanh vào các tone khả năng mang ít bit, các bit từ đường ghép xen thì được phân cho những tần mang nhiều bit hơn. 6. Khối mã hoá chùm điểm và định độ lợi (Constellation encoding and gain scaling): Khối mã hoá này có tác dụng làm tăng số bit/symbol và do đó tăng độ rộng băng tần và tốc độ truyền dẫn. Phương pháp mã hoá chùm điểm thường sử dụng là 32QAM. Thêm vào đó, khi điều chế nhiều mức, để giảm lỗi do nhận biết nhầm trạng thái mà không phải tăng công suất phát và tốc độ truyền dẫn, người ta thường kết hợp điều chế và mã hoá chống lỗi TCM (Trellis Code Modulation). Đặc tính của hệ thống có thể được cải thiện nhiều bằng phương pháp điều chế mã hoá lưới TCM Wei 16 trạng thái 4 chiều (16-state 4- dimensional). Với cách này, độ lợi mã hoá sẽ tăng 2-3dB và nếu thiết kế tốt, độ lợi mã hoá của toàn b