ADSL2+

I/ Giới thiệu:

-ADSL2+ chính là một nhánh của công nghệ xDSL

-ADSL 2+ được biết đến với tên chuẩn ITU G.992.5 là chuẩn công nghệ mới phát triển từ chuẩn ADSL và ADSL2.

-ADSL 2+ tăng gấp đôi tần số tối đa của quá trình truyền dữ liệu chiều tải xuống, từ 1,1MHz lên 2,2MHz. Tốc độ truyền tải xuống có khả năng đạt tới tối đa 24Mbps qua đường truyền thoại.

-ADSL 2+ cung cấp một lựa chọn cho việc mở rộng thông lượng đường truyền lên (upstream) gấp đôi từ máy tính.

II/ Các đặc tính kỹ thuật của ADSL 2+:

-ADSL 2+ có các đặc tính kỹ thuật nổi trội như:

2.1/ Băng thông rộng hơn:

-Khác với hai chuẩn của ADSL trước đó, chỉ đạt tới dải tần số là 1,1 MHz và 552 KHz. ADSL 2+đạt tới dải tần số cho đường xuống tới 2,2 MHz.

Hình 2.1.1 : ADSL 2+ có băng thông luồng dữ liệu xuống tăng gấp đôi

Hình 2.1.2 : Băng thông đường xuống (downstream) và đường lên (upstream)

-Nhờ việc tăng băng thông luồng xuống lên gấp đôi nên công nghệ ADSL2+ có thể đạt tốc độ truyền dữ liệu xuống tối đa 24 Mbps)

Hình 2.1.3 : Đồ thị so sánh giữa các công nghệ ADSL

2.2/ Giảm xuyên nhiễu trên đường truyền:

-ADSL 2+ có thế được sử dụng để giảm nhiễu xuyên âm, bằng cách sử dụng các tần số dưới 1MHz từ phía tổng đài, và tần số giữa 1,1 MHz và 2,2 MHz từ phía đầu cuối xa (Remote Terminal) đến phía đầu cuối của khách hàng. Việc này sẽ xoá hẳn tình trạng nhiễu xuyên âm giữa các dịch vụ và tốc độ trên đường truyền từ phía tổng đài

Hình 2.2.1 : ADSL2+ được sử dụng để giảm thiểu xuyên nhiễu trên đường truyền

2.3/ Giảm tiêu hao năng lượng:

-Các bộ thu phát của công nghệ ADSL thường hoạt động trong chế độ full-power cả ngày lẫn đêm, thậm chí ngay cả khi không sử dụng. Nếu như có cỡ vài triệu thiết bị modem ADSL được triển khai thì con số thất thoát năng lượng hẳn sẽ không nhỏ. Nếu như modem có thể hoạt động trong chế độ stand-by/sleep giống như máy tình thì sẽ tiết kiệm được điện năng rất nhiều. Điều này cũng tiết kiệm năng lượng cho các bộ thu phát ADSL hoạt động trong các khối đầu xa và tủ DLC mà hoạt động dưới một yêu cầu tản nhiệt khắt khe.

-Trong khi đó, chuẩn ADSL2 và ADSL2+ mang đến hai chế độ tiết kiệm điện năng giúp giảm công suất tiêu thụ trong khi vẫn duy trì modem ADSL trong trạng thái "always-on"

Hình 2.3.1: So sánh chế độ điện năng của ADSL và ADSL2/ADSL2+

- L2 low-power mode: chế độ này cho phép tiết kiệm điện năng ở khối thu phát ADSL trong tổng đài (ATU-C) bằng cách vào và thoát nhanh ra khỏi chế độ này khi luồng thông tin Internet chạy qua kết nối ADSL.

- L3 low-power mode": chế độ này cho phép tiết kiệm điện năng ở cả hai khối ATU-C và ATU-R bằng cách rơi vào chế độ sleep khi không sử dụng kết nối trong một khoảng thời gian nhất định.

III/ CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ ADSL2+

-Cả DMT và CAP đều là các mã đường truyền hiệu quả được thiết kế để tận dụng lượng băng tần lớn nằm trên dải thông của tín hiệu thoại tương tự. Mã đường truyền đơn giản là quyết định các bit 0 và 1 được phát đi từ ATU-R và ATU-C như thế nào. Một mã đường truyền hoàn hảo phải hoạt động tốt ngay cả trong các điều kiện đường dây không tốt, kể cả sự có mặt của nhiễu, xuyên âm và các yếu tố ảnh hưởng khác như các cầu rẽ và kích cỡ dây hỗn hợp. Tuy nhiên, DMT và CAP về cơ bản là khác nhau trong quá trình thực hiện. Vì vậy, một bộ thu phát DMT không thể hoạt động chung với một bộ thu phát dựa trên CAP.Ưu điểm của DMT so với CAP đã được tranh luận nảy lửa trong các cuộc thảo luận của nhóm công tác tiêu chuẩn, trong các tạp chí kỹ thuật và trên các phương tiện thông tin đại chúng. Về mặt kỹ thuật mà nói, cả hai loại mã đường đều có những ưu và nhược điểm của chúng, nếu một công nghệ rõ ràng là nổi trội thì sẽ không có tranh cãi. Tuy nhiên trong phân tích cuối cùng các tổ chức tiêu chuẩn phần lớn đã nghiêng về DMT do sự đồng thuận chung (tối thiểu là trong số các thành viên phát triển tiêu chuẩn) là DMT có khả năng xử lý trong các tình huống có sự ảnh hưởng có hại lên đường truyền. Trong thực tế, CAP cũng chứng tỏ là công nghệ mạnh. Tuy nhiên, các kết quả phụ thuộc vào nhiều nhân tố khác nhau ảnh hưởng lên đường truyền. Cho đến nay, cuộc tranh luận đã dừng lại với phần ủng hộ dành cho DMT.

Mã đa tần rời rạc DMT:

-DMT được đánh giá thực hiện tốt hơn CAP và QAM. AMT được ANSI chấp nhận vào năm 1993 và được đưa vào tiêu chuẩn ANSI T1.413 vào năm 1995, sau đó DMT được ITU-T đưa vào tiêu chuẩn G.992.1 vào 6/1999. Các modem ADSL dựa trên DMT có thể được coi là nhiều mini-modem hoạt động đồng thời. DMT sử dụng nhiều sóng mang có thể tạo ra các kênh con, mỗi kênh con mang một phần nhỏ của tổng lượng thông tin. Thường thì DMT chia dải tần 0 ÷ 1,104 MHz thành 256 kênh con (gọi là bin), mỗi kênh có độ rộng băng là 4,1325 KHz. Các kênh con được điều chế độc lập với mỗi tần số sóng mang tương ứng với tần số trung tâm của kênh con và được xử lý song song. Mỗi kênh con được điều chế sử dụng QAM và có thể mang từ 0 tới tối đa 15 bits/symbol/Hz. Trong 256 kênh con thì có 26 kênh dùng cho hướng lên , 250 kênh dùng cho hướng xuống nếu có sử dụng phương pháp triệt tiếng vọng EC hoặc 223 kênh dành cho hướng xuống nếu không sử dụng phương pháp EC, các kênh 1-6 và kênh 32 để trống. DMT được minh họa như trong hình 3.7. Tốc độ luồng lên tối đa theo lý thuyết là 26 x 15 bits/symbol/Hz x 4 KHz = 1,56 Mb/s, tốc độ luồng xuống tối đa theo lý thuyết là 250 x15 bits/symbol/Hz x 4 KHz = 15 Mb/s. Số lượng bit thực tế được mang trên mỗi kênh con phụ thuộc vào đặc tính đường truyền. Những kênh con nào đó có thể không được sử dụng do nhiễu bên ngoài. Ví dụ, một trạm vô tuyến AM gây ra can nhiễu tần số vô tuyến trong một kênh con nào đó có thể làm cho kênh con đó không sử dụng được. Hình 3.8 là sơ đồ khối một máy phát DMT.

DMT đem lại một số ưu điểm bao gồm: truyền được tốc độ bit tối đa trong các khoảng băng tần nhỏ, linh hoạt trong việc tối ưu tốc độ đường truyền nhờ vào thay đổi số bit trong một kênh con dựa vào tỉ số S/N (xem ví dụ hình 3.9), khả năng chống nhiễu từ các tần số vô tuyến và tránh nhiễu xung rất tốt. DMT khắc phục được ISI bằng cách giải mã độc lập các ký hiệu trong các sóng mang phụ. Tuy nhiên do sử dụng nhiều sóng mang nên thiết bị sử dụng DMT rất đắt và phức tạp.

**/ Điều chế pha và biên độ không sóng mang CAP

CAP là phương pháp điều chế pha và biên độ không sóng mang, dựa trên phương pháp điều chế biên độ cầu phương QAM, một số nhà sản xuất thiết bị ADSL sử dụng CAP làm mã đường truyền. Cũng giống như QAM, CAP sử dụng cả điều biên nhiều mức (tức là nhiều mức điện áp cho 1 xung) và điều chế pha dẫn tới các chùm sao mã hóa như cho thấy trên Hình 3.10.

Sự khác biệt giữa CAP và QAM thực chất là quá trình thực hiện. Với QAM, hai tín hiệu được kết hợp với nhau trong miền tương tự. Tuy nhiên, do tín hiệu sóng mang không mang thông tin nên trong quá trình thực hiện CAP không truyền đi chút sóng mang nào. Điều chế tín hiệu được thực hiện theo phương thức số sử dụng hai bộ lọc số với các đặc tính biên độ bằng nhau nhưng khác nhau về đáp ứng pha. Ưu điểm của CAP so với QAM là điều chế tín hiệu số chứ không phải là tương tự - điều này dẫn tới tiết kiệm được chi phí. Sự vắng mặt của sóng mang tạo nên việc thực thi "không sóng mang" hay "nén sóng mang". Với QAM, chùm sao mã hóa là cố định nhưng với CAP chùm sao mã hóa là tự do quay do không có sóng mang để cố định nó tới một giá trị tuyệt đối. Để bù trừ cho điều này, một máy thu CAP phải có chức năng quay để phát hiện vị trí tương đối của chùm sao. Thật may là chi phí cho việc thực hiện chức năng quay khá thấp.

Hình 3.11 là sơ đồ thu phát tín hiệu theo phương pháp điều chế CAP. Các bít dữ liệu được đưa vào bộ mã hóa, đầu ra bộ mã hóa là các symbol được đưa đến các bộ lọc số. Tín hiệu sau khi qua bộ lọc số đồng pha và bộ lọc số lệch pha 900 sẽ được tổng hợp lại,đi qua bộ chuyển đổi D/A, qua bộ lọc phát và tới đường truyền.Tại đầu thu, tín hiệu nhận được qua bộ chuyển đổi A/D, qua các bộ lọc thích ứng và đến phần xử lý sau đó là giải mã. Bộ lọc phía thu và bộ xử lý là một phần của việc cân bằng điều chỉnh để chỉnh méo tín hiệu. CAP tạo ra các thuận lợi sau:

- CAP dựa trên QAM một cách trực tiếp nên nó là một kỹ thuật hoàn thiện dễ hiểu, và do không có các kênh con nên thực thi đơn giản hơn DMT.

- Có thể thích ứng tốc độ nhờ việc thay đổi kích cỡ chùm sao mã hóa (4-CAP, 64-CAP, 512-CAP vv...) hoặc bằng cách tăng hoặc giảm băng tần.

- Mạch thực hiện đơn giản.

CAP có nhược điểm là do không có sóng mang nên năng lượng suy giảm nhanh trên đường truyền và tín hiệu thu chỉ biết biên độ mà không biết pha do đóđầu thu phải có bộ thực hiện chức năng quay nhằm xác định chính xác điểm tín hiệu. CAP vẫn là tiêu chuẩn riêng của hãng Paradyne và có rất ít thiết bị hỗ trợ. So với DMT, CAP sử dụng toàn bộ băng tần sẵn có (ngoại trừ băng tần thoại tương tự), do đó không có các kênh con trong CAP. Nói cách khác, mặc dù DMT và CAP cả hai đều dựa trên QAM, nhưng sự khác nhau cơ bản nhất là DMT sử dụng QAM trong mỗi kênh con còn CAP (giống như QAM truyền thống) phân phối đồng đều năng lượng qua toàn bộ dải tần. Các hệ thống CAP sử dụng ghép kênh phân tần số (FDM) để tách biệt các tần số thành kênh luồng lên và kênh luồng xuống.

IV/ So sánh giữa ADSL2+ và ADSL

Công nghệ ADSL là một chuẩn phố biến trong các sản phẩm băng rộng. Tuy nhiên, với sự tăng lên nhanh chóng các nhu cầu truy nhập băng rộng có tốc độ cao hơn, ADSL hầu như khó có thể đáp ứng được như các dịch vụ truyền hình trực tuyến chất lượng cao, truyền hình theo yêu cầu, truyền hình hội nghị, game 3D trực tuyến v.v. Chính vì vậy, mà người ta đã cho ra đời công nghệ ADSL mới với tên gọi là ADSL2+, công nghệ này có thể cải thiện tốc độ dữ liệu và đạt tới một hiệu năng đáng kể. ADSL2+ có thể đạt tốc độ tối đa 24Mbps, trên đường dây điện thoại ở khoảng cách 1.3km.

ADSL

ADSL 2+

Tốc độ tải dữ liệu lên đến 8 Mbps Tốc độ tải dữ liệu lên đến 24 Mbps

Chiều dài tối đa có thể đạt được là 5,4km Chiều dài tối đa có thể đạt được là 2,7km

Tận dụng được đường dây điện thoại có sẵn Tận dụng được đường dây điện thoại có sẵn

Sử dụng tần số điện trên đường dây: 1,1Mhz Sử dụng tần số điện trên đường dây có thể lên đến 2,2Mhz

V/Mô hình nhà cung cấp dịch vụ ADSL2+

-Đây là mô hình tổng quan nhất về một hệ thống mạng của nhà cung cấp dịch vụ ADSL. Mô hình này cho thấy về cơ bản tất cả các thiết bị, thành phần cần thiết cho một hệ thống ADSL. Nó bao gồm các đầu cuối ADSL CPE, các bộ ghép kênh truy nhập DSL (DSLAM), có máy chủ truy nhập Broadband, các máy chủ RADIUS server.

Máy chủ nhận thực, máy chủ billing ...

Hình 5.1 : Luồng dữ liệu đi từ khách hàng đến nhà cung cấp dịch vụ ISP

Giới thiệu về cơ bản các thành phần trong hệ thống cung cấp dịch vụ ADSL2+:

- Splitter: thiết bị chia tách tín hiệu điện thoại và dữ liệu. ADSL2+ dùng chung đường dây với đường truyền thoại. Trên đường dây này tín hiệu thoại được truyền với tần số nhỏ hơn 4Kbps và ADSL2+ truyền dữ liệu trên dải tần số trên. Để thiết bị có thể làm việc mà không bị nhiễu giữa hai loại tín hiệu này cần phải có bộ chia tách tín hiệu mà về cơ bản là bộ lọc tần số, lọc tần số của tín hiệu thoại và lọc tần số của tín hiệu dữ liệu.

- Modem ADSL2+: thiết bị điều chế và giải điều chế tín hiệu điện trước khi đi vào trong mạng hoặc đi vào đường truyền trên đường dây điện thoại.

- DSLAM: Bộ ghép kênh truy nhập DSL, thiết bị này tách tín hiệu thoại và dữ liệu trên đường dây thuê bao, chuyển dữ liệu thoại về tổng đài và tín hiệu dữ liệu qua mạng ISP truyền ra Internet.

- BRAS: thiết bị terminate phiên PPP từ các modem ADSL

- RADIUS server: thiết bị nhận thực người dùng. Thiết bị này được sử dụng để đảm bảo người dùng có tài khoản hợp lệ mới sử dụng được dịch vụ. Ngoài ra nó còn phục vụ cho việc tính cước sau này.

- Billing server: máy chủ tính cước sử dụng (theo dung lượng kết nối). Hiện nay, các nhà cung cấp dịch vụ của Việt Nam có hai hình thức gói cước là tính cước trọn gói và tính cước theo dung lượng sử dụng.

-Như vậy để cung cấp được dịch vụ ADSL2+ nhà cung cấp dịch vụ vẫn tận dụng cơ sở hạ tầng truyền dẫn qua đường truyền thoại. Ngoài ra cần đầu tư DSLAM công nghệ ADSL2+ với chi phí không hơn nhiều so với DSLAM công nghệ ADSL. Mặt khác DSLAM công nghệ ADSL2+ vẫn hỗ trợ dịch vụ ADSL và có các cổng uplink IP hoặc ATM. Điều này mang lại cho các ISP sự linh hoạt trong việc cung cấp dịch vụ tùy vào nhu cầu của khách hàng mà chi phí đầu tư không khác gì so với chi phí đầu tư DSLAM công nghệ ADSL.