Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL

nh gửi mã thực thi dying gasp (op-code), ATU-R cũng set 5 bit của bản tin EOC về 0, chỉ thị một bản tin tự trị. Một bản tin như vậy được gửi đi nếu ATU-R mất nguồn nuôi nhưng vì một lý do nào đó bộ thu phát ATU-R vẫn hoạt động. ATU-R sẽ cố gắng gửi đi ít nhất 6 bản tin tới ATU-C. Nếu ATU-C nhận được ít nhất 4 bản tin thì xác nhận. wapping 4.2. Kênh AOC và Bit s Trước mỗi phiên truyền dữ liệu qua ADSL đều có một quá trình huấn luyện các bộ thu phát (xem phần khởi tạo và kết nối truyền thông). Trong quá trình này, đôi dây xoắn sẽ được phân tích và các bit mà mỗi DMT bin có thể mang sẽ được tính toán. Nhìn chung, các bin có tỉ số SNR ở phía thu tốt hơn sẽ có thể mang nhiều bit hơn và có mật độ chòm sao dày đặc hơn so với các bin có SNR ở phía thu nhỏ. Tuy nhiên, qua một thời gian hoạt động, các đặc tính của kênh có thể thay đổi làm cho một số bin không còn khả năng mang số bit như hiện tại nữa và ngược lại có một số bin lại có khả năng mang nhiều bit hơn lên. Những thay đổi như vậy có thể do các dịch vụ khác được thêm vào trong cùng một binder group, gây ra xuyên âm hay thậm chí do sự thay đổi của nhiệt độ, độ ẩm làm cho đặc tính của đường truyền thay đổi. AOC cho phép một quá trình gọi là “tráo đổi bit” (bit swapping) trong đó một bit bị lấy đi khỏi một bin được đặt vào một bin khác. Bản tin AOC có thể được mang trong sync byte của kênh cài xen hoặc trong LEX của kênh cài xen. Một bản tin AOC cấu tạo gồm một header bản tin 8 bit, theo sau là một số byte nữa, phụ thuộc vào loại bản tin. Bảng 4.5 mô tả các khả năng của header bản tin. Bảng 4.5: Các header của bản tin AOC Header Độ dài bản tin (bytes) Ý nghĩa 00001111 Không xác định Bản tin tái cấu hình 1100xxxx Không xác định Bản tin thông tin nhà sản xuất 11110000 1 Bản tin” không thể chấp hành” 11111100 13 Bản tin yêu cầu tráo đổi bit mở rộng 11111111 9 Bản tin yêu cầu tráo đổi bit 11111111 3 Bản tin xác nhận tráo đổi bit Chú ý – Bản tin” không thể chấp hành” chỉ gồm 1 byte: header byte. Nhìn chung, khi cần có tráo đổi bit thì một bản tin yêu cầu tráo đổi bit sẽ được gửi đi. Nếu nó được chấp nhận thì một bản tin xác nhận sẽ được gửi lại. Chú ý là máy thu gửi yêu cầu và máy phát gửi lại phúc đáp (do máy thu biết được SNR của mỗi bin thu được nên máy thu sẽ biết khi nào đặc tính của đường truyền thay đổi). Bản tin yêu cầu tráo đổi bit được gửi 5 lần và chỉ thị bin nào sẽ bị lấy đi 1 bit SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A 72 Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. và bin nào được thêm vào 1 bit. Thêm vào đó có thể là điều khiển công suất của các bin. Hình 4.8 thể hiện khuôn dạng của một bản tin yêu cầu tráo đổi bit. Hình 4.8: Khuôn dạng của bản tin yêu cầu tráo đổi bit Một lệnh thường cho phép 4 kênh con được gửi. Trong một bản tin tráo đổi bit đơn lẻ, tất cả thông tin để chuyển đổi một bit từ một bin này sang một bin khác và sự thay đổi công suất tương ứng có thể được thực hiện. Hình 4.9: Bản tin xác nhận tráo đổi bit Một bản tin xác nhận tráo đổi bit gồm có 3 byte như hình 4.9 Byte thứ 3 trong bản tin này chứa một số đếm siêu khung, chỉ thị siêu khung mà sau siêu khung đó sẽ xảy ra tráo đổi bit. Số đếm này ít nhất phải lớn hơn 47 siêu khung so với khi bản tin yêu cầu được nhận. Bắt đầu với khung 0 của siêu khung theo sau số được chứa trong trường này thì sự thay đổi bit và công suất sẽ xảy ra ở máy phát và máy thu. Chú ý là sự thay đổi này ảnh hưởng đến kích thước chòm sao cũng như thuật toán tone ordering ở các máy phát. Bản tin xác nhận tráo đổi bit được gửi 5 lần. Một bit swapping cũng sẽ không xảy ra nếu không nhận được xác nhận trong 450 ms từ lúc có yêu cầu hoặc nhận được một bản tin “không thể chấp hành” (unable-to-comply) sau khi có yêu cầu. 4.3. Các bit chỉ thị (indicator bits) Với mỗi siêu khung thì 24 bit chỉ thị được gửi đi sử dụng một byte mào đầu trong các khung 1, khung 34 và khung 35. Một số trong những bit chỉ thị này đã được định nghĩa còn những bit khác được dành cho mục đích sử dụng trong tương lai. Những bit chỉ thị chỉ báo tới ATU đồng cấp về những sự bất thường đã xảy ra trong siêu khung trước đó. Những bất thường này gồm có các lỗi CRC có xảy ra trong luồng nhanh và luồng cài xen hay không, FEC có phải sửa byte nào trong siêu khung trước không, sự mất tín hiệu có xảy ra trong khung trước không và liệu một chỉ báo mặc định ở xa có mặt không (một chỉ báo mặc định ở xa (rdi) có mặt khi 2 symbol liên tiếp được thu đúng). Các bit chỉ thị có các chức năng phụ khi truyền dẫn các tế bào ATM qua ADSL. Cụ thể là các bit chỉ thị được dành để chỉ thị liệu SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A 73 Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. một header của tế bào ATM có lỗi trong siêu khung trước không. Ngoài ra, bốn bit chỉ thị được dành để mang chuẩn định thời mạng (NTR) từ ATU-C đến ATU-R. Bảng4.6: Các bit chỉ thị máy phát ATU-C Các bit chỉ thị Định nghĩa Ib0-ib7 Dành cho sử dụng trong tương lai Ib8 FEBE-I: chỉ thị xem có lỗi CRC xuất hiện trong siêu khung trước của luồng cài xen không Ib9 FECC-I: chỉ thị xem lỗi có được phát hiện và sửa bởi giải mã RS trong siêu khung trước của luồng cài xen không Ib10 FEBE-F: chỉ thị xem có lỗi CRC xuất hiện trong siêu khung trước của luồng nhanh không Ib11 FECC-F: chỉ thị xem lỗi có được phát hiện và sửa bởi giải mã RS trong siêu khung trước của luồng nhanh không Ib12 LOS: chỉ thị đã phát hiện mất tín hiệu thu được Ib13 RDI: Chỉ thị hai symbol đồng bộ đã được thu đúng Ib14 NCD-I (chỉ sử dụng cho ATM, được set về “1” cho STM) Ib15 NCD-F (chỉ sử dụng cho ATM, được set về “1” cho STM) Ib16 HEC-I (chỉ sử dụng cho ATM, được set về “1” cho STM) Ib17 HEC-F (chỉ sử dụng cho ATM, được set về “1” cho STM) Ib18-19 Dành cho tương lai Ib20-23 NTR0-3 (nếu NTR không được truyền, ib20-23 sẽ được set về “1”- các bit này tích cực thấp) Lưu ý: Do tất cả các bit chỉ thị đều tích cực thấp, các bit để dành đều được thiết lập “1” 5. Vấn đề chuyển chuẩn định thời mạng (NTR) 5.1. Sự cần thiết của chuẩn định thời mạng Một số dịch vụ yêu cầu đồng hồ chuẩn cần phải sẵn sàng ở các lớp cao hơn của tập giao thức (nghĩa là trên lớp vật lý); điều này cần để đảm bảo đồng bộ từ đầu cuối đến đầu cuối giữa bên phát và bên thu. Ví dụ như Voice and Telephony Over ATM (VTOA) and Desktop Video Conferencing (DVC). Để hỗ trợ việc phân phối định thời chuẩn trên toàn mạng, hệ thống ADSL có thể truyền một chuẩn đánh dấu định thời (marker) 8khz như NTR. Marker 8khz này là một đầu vào của ATU-C tại điểm chuẩn V-C trong mô hình tham chiếu. 5.2. Việc truyền NTR Cơ chế truyền dẫn NTR là ATU-C sẽ cung cấp thông tin định thời tại điểm chuẩn U-C cho phép ATU-R cung cấp thông tin định thời đến điểm chuẩn T-R và thông tin định thời đó có độ chính xác tương ứng với sự chính xác của đồng hồ được cấp đến điểm chuẩn V-C. Nếu được cung cấp, NTR sẽ được chèn vào cấu trúc khung U-C như sau: ƒ ATU-C tạo ra một định thời nội bộ 8kHz (LTR: Local Timing Reference) bằng cách chia tần số lấy mẫu của nó cho một số nguyên thích hợp (276 nếu sử dụng tần số 2,208Mhz). ƒ Nó sẽ phát đi sự thay đổi trong độ lệch pha giữa NTR vào và LTR đo bằng số chu kỳ của clock 2,208MHz (nghĩa là đơn vị xấp xỉ là 452 ns). Sự thay SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A 74 Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. được mã hóa vào 4 bit ntr0-ntr3 (với ntr3 là MSB), biểu diễn một số nguyên có dấu từ -8 đến +7 theo ký hiệu mã bù hai. Các bit ntr0-ntr3 sẽ được mang trong các bit chỉ thị 23(ntr3) đến 20(ntr0). ƒ Một giá trị dương của sự thay đổi độ lệch phasẽ báo rằng LTR lớn hơn tần số NTR. ƒ Một cách khác, ATU-C có thể chọn để khóa tần số lấy mẫu hướng xuống của nó (2,208MHz) bằng 276 lần tần số NTR; trong trường hợp đó nó sẽ mã hóa độ lệch pha là 0. 5.3. Khôi phục định thời Để một hệ thống hoạt động tốt thì tần số lấy mẫu ở máy phát và máy thu phải chính xác là cùng một tần số, hay nói cách khác là đồng hồ máy phát và máy thu phải được khóa với nhau. Thường thì việc khóa này được thực hiện bởi một đầu là chủ còn đầu kia phải thực hiện khôi phục lại định thời. Trong một hệ thống ADSL, đầu nào cũng có thể là chủ và việc đó được quyết định trong giai đoạn khởi tạo. Thường thì ATU-C là chủ còn ATU-R làm nhiệm vụ khôi phục định thời. Trong trường hợp đó ta nói ATU-R đã được định thời mạch vòng (loop-timed). Việc định thời mạch vòng này có thể thực hiện bằng nhiều cách nhưng thông dụng nhất là dùng vòng khóa pha (PLL). ATU-R cần phải khôi phục lại được tần số lấy mẫu 2,208MHz. Tất cả các đồng hồ khác đều được tạo ra từ tần số này, gồm tốc độ khung, tốc độ siêu khung, đồng hồ phát hướng lên. Và tần số lấy mẫu hướng lên 276kHz cũng được sinh ra từ tần số 2,208MHz. Một Modem có thể phải sử dụng khung đồng bộ để tìm biên giới của siêu khung. 6. Chi tiết các khối Sau đây là chức năng của các khối trong các sơ đồ máy phát, máy thu hướng lên và hướng xuống của một hệ thống ADSL trên hình 4.8. 6.1. Máy phát 6.1.1. Tạo khung (Ghép kênh đầu vào và tổ chức đường truyền) Các kênh dữ liệu và mào đầu được đưa vào khối này và được tổ chức thành các khung và siêu khung có cấu trúc như đã mô tả ở phần cấu trúc kênh truyền ADSL. Sau đó, dữ liệu được phân chia cho hai luồng riêng biệt là luồng nhanh và luồng cài xen để xử lý tiếp ở các khối sau. 6.1.2. Tạo mã kiểm tra CRC Dữ liệu sau khi được tạo khung ở khối tạo khung được đưa vào khối tạo mã kiểm tra CRC. Mục đích của mã hóa và giải mã CRC là để theo dõi xem có bao nhiêu siêu khung thu được có chứa một lỗi không thể sửa được bằng khối mã hóa sửa lỗi tiến FEC. Hai phần CRC – một cho bộ đệm dữ liệu nhanh và một cho bộ đệm dữ liệu cài xen sẽ được tạo ra cho mỗi siêu khung và được phát đi trong khung đầu tiên của siêu khung tiếp theo. 8 bit trên mỗi loại bộ đệm (nhanh hay cài xen) trên một siêu khung được dùng cho các bit CRC. Các bit này được tính từ k bit thông tin sử dụng biểu thức: crc(D) = M(D) D8 modulo G(D) (4.3) với M(D) = m0Dk–1 + m1Dk–2 + ... + mk–2D + mk–1 (4.4) SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A 75 Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. ức thông tin, là đa th G(D) = D8 + D4 + D3 + D2 + 1 (4.5) là đa thức sinh, crc(D) là đa thức kiểm tra. Có nghĩa là CRC là phần dư khi chia M(D).D8 cho G(D). Các bit CRC được truyền tải trong các byte đồng bộ của khung số 0 cho mỗi bộ đệm dữ liệu. ức thông tin) được kiểm tra bởi CRC gồm: Các bit (trong đa th • Bộ đệm dữ liệu nhanh: . Khung 0: các byte ASx (X=0,1,2,3), các byte LSx (X=0,1,2), theo sau bởi bất kỳ byte AEX và LEX nào. . Tất cả các khung khác: fast byte, theo sau bởi các byte ASx (x=0,1,2,3), các byte LSx (x=0,1,2) và bất kỳ byte AEX và LEX nào. Bộ đệm dữ liệu luồng cài xen: • . Khung số 0: các byte ASx (x=0,1,2,3), các byte LSx (x=0,1,2), theo sau bởi bất kỳ byte AEX và LEX nào. . Tất cả các khung khác: sync byte, theo sau bởi các byte ASx (X=0,1,2,3), các byte LSx (X=0,1,2), và bất kỳ byte AEX và LEX nào. Số lượng bit mà dựa vào đó tính CRC thay đổi theo sự phân bố các byte vào các bộ đệm dữ liệu nhanh và cài xen. Do sự linh hoạt trong việc chia các kênh mang cho các bộ đệm nhanh và cài xen nên độ dài của trường CRC trong một siêu khung ADSL thay đổi từ xấp xỉ 67 byte đến xấp xỉ 14875 byte. 6.1.3. Ngẫu nhiên hóa (Scrambler) Luồng dữ liệu nhị phân đi ra từ các bộ đệm dữ liệu nhanh và bộ đệm dữ liệu cài xen (với LSB của mỗi byte đi ra trước) sẽ được ngẫu nhiên hóa riêng rẽ sử dụng cùng một thuật toán sau: ' ' 18 23n n n nd d d d ' − −= ⊕ ⊕ (4.6) ndtrong đó là đầu ra thứ n từ bộ đệm dữ liệu nhanh hoặc cài xen (tức là đầu vào bộ scrambler) còn 'nd là đầu ra thứ n của bộ scrambler tương ứng. SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A 76 Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. Hình 4.10: Ngẫu nhiên hóa Các bộ ngẫu nhiên hóa này được nối vào luồng dữ liệu nối tiếp mà không có tham chiếu đến đồng bộ khung hay đồng bộ symbol nào. Việc giải ngẫu nhiên hóa ở máy thu cũng được thực hiện tương tự, độc lập với đồng bộ symbol. Tất cả các kênh logic đều được ngẫu nhiên hóa chỉ trừ một khung đặc biệt là khung đồng bộ. 6.1.4. Mã hóa sửa lỗi tiến FEC (mã hóa Reed-Solomon) Các byte kiểm tra “dư” R (RF hoặc RI) c0, c1,..., cR-2, cR-1 sẽ được chèn vào K byte bản tin m0, m1,..., mK-2, mK-1 để tạo nên một từ mã RS có N=K+R byte. Các byte kiểm tra được tính từ byte bản tin theo biểu thức: R(D) (D)D modulo G(D)C M= (4.7) với: K-1 K-2 0 1 2(D) D D ... DK 1KM m m m m− −= + + + + (4.8) là đa thức bản tin và R-1 R-2 0 1 2 1(D) D D ... DR RC c c c c− −= + + + + (4.9) là đa thức kiểm tra và 1 i 0 ( ) ( ) R i G D D α− = = +∏ (4.10) là đa thức sinh của mã Reed- Solomon, nghĩa là C(D) là phần dư của phép chia M(D)DR cho G(D). Các phép toán số học được thực hiện trong trường Galois GF(256) và α là phần tử cơ bản thỏa mãn đa thức nhị phân cơ bản 8 4 3 2 1x x x x+ + + + . Số lượng byte kiểm tra R và kích thước của từ mã N được quyết định trong giai đoạn khởi tạo của một liên kết ADSL. Đối với luồng nhanh, mỗi khung dữ liệu cho ra một từ mã FEC. Đối với luồng hướng xuống, một từ mã FEC có thể gồm có một số nguyên lần S khung với điều kiện S là một lũy thừa của 2 và nhỏ hơn hoặc bằng 16 (S=1,2,4,8 hoặc 16). Với cả hai luồng, số byte kiểm tra R có thể là bất kỳ một số chẵn nào trong đoạn từ 0 đến 16. Thường thì tỉ lệ số byte kiểm tra trên số byte dữ liệu tải nằm trong khoảng 0 đến 1. Tỉ lệ này đảm bảo một tăng ích mã hóa chấp nhận được mà không có quá nhiều mào đầu. SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A 77 Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. 6.1.5. Cài xen (Interleaving) Các từ mã RS trong bộ đệm cài xen sẽ được cài xen chập. Độ sâu cài xen được biểu diễn trong từ mã Reed-Solomon và luôn là một lũy thừa của 2 với điều kiện nhỏ hơn hoặc bằng 64. Khối cài xen làm việc ở cấp độ byte vì từ mã RS ở trong trường GF(256). Cài xen chập được định nghĩa bởi qui tắc: Mỗi một trong số N byte B0, B1,..., BN-1 trong một từ mã Reed-Solomon được làm trễ một lượng mà thay đổi tuyến tính theo chỉ số byte. Cụ thể là, byte Di (với chỉ số i) sẽ được làm trễ (D-1).i byte với D là độ sâu cài xen. 6.1.6. Âm chuẩn (Pilot Tone) Trong cả hướng xuống và hướng lên, một trong số các symbol DMT được dành cho tín hiệu pilot. Ở hướng xuống, pilot tone ở 276 kHz, tương ứng với âm số 64. Ở hướng lên, pilot tone ở tần số 69kHz, tương ứng với âm số 16. Pilot tone được sử dụng để giải quyết vấn đề định thời lấy mẫu ở máy thu. Pilot tone không bao giờ được sử dụng để mang dữ liệu. 6.1.7. Sắp xếp tone (tone ordering) và mã hóa chòm sao 6.1.7.1. Tone ordering Trước khi đi vào khối điều chế DMT, phần tải gồm một bộ đệm dữ liệu từ kênh nhanh và một bộ đệm dữ liệu từ kênh cài xen. Để điều chế dữ liệu này, trước hết phải tách lấy số bit hợp lý cho mỗi DMT bin (hay tone) và mã hóa các bit này thành một giá trị phức Zi (mỗi bin một giá trị phức). Quá trình tách các bit và gán chúng vào các tone gọi là sắp xếp âm (tone ordering). Quá trình mã hóa các bit đã tách thành các giá trị phức cho mỗi bin gọi là mã hóa chòm sao. Đối với sắp xếp tone, số lượng bit gán cho mỗi tone phải được biết. Thông tin này được quyết định trong pha huấn luyện của quá trình khởi tạo kết nối ADSL khi các bin được phân tích. Số lượng bit trên mỗi bin phải là từ 2 đến 15 hoặc bằng 0. Tổng số bit được mang bởi tất cả các sóng mang con tương quan trực tiếp với số bit trong mỗi khung dữ liệu luồng nhanh hay cài xen. Nếu số bit trên mỗi bin chưa được biết thì sắp xếp tone thực hiện như sau: 1. Tách N bit được truyền từ luồng nhanh và luồng cài xen. 2. Sắp xếp các bit theo thứ tự từ 1 đến N, đặt các bit của luồng nhanh trước rồi đến các bit luồng cài xen. 3. Thực hiện thuật toán sau đây để sắp xếp tone: duyệt k=2 đến 15 { Trong khi còn lại một tone chưa dùng đến mà có bi= k bits { Tìm tone được đánh số nhỏ nhất có bi=k bits Gán k bit tiếp theo từ bộ đệm dữ liệu vào tone đó } } Có thể thấy thuật toán trên đây gán các bit từ luồng nhanh vào các tone mang ít bit hơn còn các bit từ bộ đệm luồng cài xen được gán cho các tone mang nhiều bit hơn. Chú ý rằng một trong các tone có thể mang các bit từ cả luồng nhanh và luồng cài xen. Trong trường hợp hệ thống ADSL sử dụng điều chế mã trellis ở mỗi bin thì thuật toán sắp xếp tone có thể khác đôi chút. SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A 78 Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. Thuật toán sắp xếp tone được thiết kế để giảm thiểu sự xuất hiện lỗi. Các nhiễu xung trong thời gian một symbol sẽ gây ra lỗi. Trong trường hợp này, các tone mang nhiều bit hơn sẽ có khả năng giải mã sai nhiều hơn so với các tone mang ít bit. Nói cách khác nhiễu xung sẽ tạo ra nhiều bit lỗi trên luồng cài xen hơn là trên luồng nhanh (do các tone trên luồng cài xen mang nhiều bit hơn). Tuy nhiên các bit trên luồng cài xen lại được bảo vệ tốt hơn trên luồng nhanh bởi chúng đã được cài xen. Do vậy, ở máy thu hầu hết các lỗi đều có thể sửa được, tất nhiên là với giả thiết nhiễu xung không xảy ra thường xuyên. Một thủ tục de-ordering hay còn gọi là tách bit (bit extraction) ngược lại với sắp xếp tone sẽ được thực hiện tại máy thu ATU-R. Tuy nhiên, không cần thiết phải gửi các kết quả của quá trình sắp xếp đến máy thu vì bảng bit đã được tạo ra từ đầu tại ATU-R và do đó bảng đó có đủ thông tin cần thiết để thực hiện tách bit. Hình 4.11 minh họa một ví dụ về sắp xếp tone và tách bit (không có mã hóa trellis) cho trường hợp đơn giản DMT 6 tone và với NF = 1 và NI = 1. b’i là số bit trong tone i sau khi sắp xếp. Hình 4.11: Sắp xếp tone và tách bit cho trường hợp DMT 6 tone 6.1.7.2. Mã hóa chòm sao Sau khi các bit đã được gán cho các kênh con, chúng sẽ được mã hóa chòm sao. Bộ mã hóa này tương tự như các bộ mã hóa điều chế QAM ở các modem theo chuẩn V. Số lượng điểm trong chòm sao của mỗi bin phụ thuộc vào số lượng bit gán cho bin đó. Với số lượng bit trên mỗi bin là 2 đến 15 thì số điểm chòm sao thay đổi từ 22 = 4 đến 215 = 32768 điểm. Một cách để cải thiện hoạt động của hệ thống là xử lý khối của mã trellis 16 trạng thái, 4 chiều. Khối mã hóa chòm sao cũng kèm theo chức năng tinh chỉnh tăng ích (gain). Ngoài giá trị bi, mỗi tone được gán một giá trị tinh chỉnh tăng ích gi. Các giá trị đầu ra của bộ mã hóa chòm sao được điều chỉnh bởi giá trị gi này. Việc tinh chỉnh quân bình xác suất lỗi trên các kênh con bằng cách điều chỉnh công suất tín hiệu ra theo một hệ số thay đổi từ -1,25 đến +2. SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A 79 Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. Như vậy sẽ có symbol bị giảm công suất phát. Lý do của việc giảm công suất phát nằm ở tỉ số đỉnh trên trung bình (PAR:Peak to Average Ratio) của một symbol DMT. PAR đơn giản là tỉ số của công suất đỉnh có thể có của một mẫu DMT (một giá trị miền thời gian sau khi biến đổi IFFT) trên công suất trung bình của một mẫu DMT. PAR lớn là không mong muốn vì khi đó đầu vào tương tự (analog) của một Modem sẽ phải có dải động rất lớn, khiến cho việc thiết kế modem trở nên phức tạp và hơn nữa lại tiêu thụ nhiều công suất. Người ta thấy rằng DMT có PAR rất lớn (khoảng 15dB) và phân bố biên độ của nó gần như là Gaussian. Công suất đỉnh cao sinh ra do các đầu ra của tất cả các bin riêng rẽ cộng lại tạo thành một giá trị lớn. Trong nhiều trường hợp, giá trị này vượt ra khỏi khu vực tuyến tính của phần analog và có thể bị cắt bởi bộ chuyển đổi D/A gọi là clipping. Lỗi gây ra bởi clipping có thể coi như một xung cộng tính có cực tính âm cho mẫu thời gian đã bị cắt. Việc giảm công suất trên những tone không cần công suất lớn để đảm bảo một xác suất lỗi vừa phải sẽ không chỉ giảm được tổng công suất ra của Modem mà còn giảm được xác suất xảy ra clipping. Ở cả hướng lên và hướng xuống, thường có một số bin không mang bit thông tin nào. Bộ mã hóa chòm sao sẽ cho ra một giá trị bằng 0 cho các bin đó. Giá trị gi của các bin đó cũng thường được đặt về 0. 6.1.8. Điều chế DMT (IFFT) Trái tim của máy phát là khối điều chế DMT. Cả ATU-C và ATU-R đều sử dụng điều chế DMT nhưng khác nhau ở số điểm trong phép IFFT. Ở ATU-C, khối điều chế có 256 bin và sử dụng 255 điểm tần số phức (và các liên hợp phức của chúng) cộng với hai điểm đặc biệt tạo thành 512 điểm thực trong miền thời gian. Như vậy tín hiệu hướng xuống gồm có 256 bin hay tone. Khoảng cách giữa tâm của các DMT bin là 4,3125kHz với tâm đầu tiên ở tần số 4,3125 kHz và tâm lớn nhất là 1,104MHz. Một trong hai điểm đặc biệt đã nói ở trên là tone ở tần số 1,104MHz. Tone này gọi là Nyquist tone, nó không được sử dụng để mang dữ liệu mà thường được cài đặt về 0. Điểm đặc biệt còn lại là thành phần một chiều, cũng được cài đặt về 0. Phương trình sau biểu diễn IFFT ở máy phát: 511 256 0 j ki k i i x Z e π = =∑ với k=0..511 (4.11) Giá trị Zi khi i=0 là thành phần một chiều và được set về 0; 256 giá trị Zi tiếp theo (i=1->256) là các giá trị phức đã được mã hóa từ các chòm sao QAM với mỗi sóng mang (gồm cả giá trị bằng 0 ở tần số Nyquist). 255 giá trị Zi cuối cùng là liên hiệp phức của các giá trị từ i=1 đến i=255, đối xứng qua Nyquist tone. Điều đó được thể hiện qua biểu thức sau: Zm = conj(Z512-m) với m = 257...511 (4.12) Với trường hợp đặc biệt của symbol đồng bộ, tất cả các giá trị Zi được set về các giá trị thực với biên độ danh định. Khối điều chế trong ATU-R sử dụng 32 bin. 32 giá trị phức (gồm một giá trị 0 cho tone số 32) đại diện cho chòm sao được mã hóa ở mỗi kênh con, một thành phần 1 chiều, và các liên hiệp phức của tone 1 đến 31 tạo ra 64 điểm thực trong phép IFFT. Khoảng cách giữa các tone cũng là 4,3125kHz, bắt đầu ở tần số 4,3125kHz và kết thúc ở tần số 138kHz. Phương trình IFFT ở ATU-R: SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A 80 Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. 63 32 0 j ki k i i x Z e π = =∑ với k = 0..63 (4.13) Giá trị Zi khi i=0 là thành phần một chiều; 31 giá trị Zi tiếp theo là các giá trị phức đã được mã hóa từ các chòm sao QAM của mỗi kênh con (gồm cả giá trị bằng 0 ở tần số Nyquist). Các giá trị Zi từ i=33 đến i=63 là liên hiệp phức của các giá trị từ i=1 đến i=31, đối xứng qua Nyquist tone: Zm = conj(Z64 -m) với m = 33...63 (4.14) Sự linh hoạt của điều chế DMT có thể thấy được khi xem xét ba khu vực của phổ tần số trong một hệ thống ADSL song công phân chia theo tần số như hình trên . Việc để ngỏ 7 tone đầu tiên cho các dịch vụ thoại truyền thống được thực hiện bằng cách gán cho các tone này giá trị Zi=0 cũng như sử dụng các bộ lọc tương tự ở đầu cuối của máy phát để lọc các tần số này. Đặt đầu ra của bộ mã hóa chòm sao phức về 0 sẽ “tắt” các tone hay bin đó. Một cách tương tự, tín hiệu hướng xuống không dùng đến các tần số trong băng hướng lên bằng cách “tắt” các tone từ 8 đến 32. Một điều quan trọng là cần phải hiểu và phân biệt được tốc độ khung dữ liệu và tốc độ khung của một symbol DMT cũng như hiểu được tại sao khoảng cách giữa các bin lại là 4,3125kHz. Cyclic prefix cũng như khung đồng bộ đóng một vai trò trong những tốc độ và tần số này. Tốc độ khung dữ liệu, như đã giải thích trước đây, chính xác là 4kHz (hay 4kBaud). Do mọi khung thứ 69 đều là khung đồng bộ nên tốc độ khung phải lớn hơn một chút so với tốc độ khung dữ liệu như tính theo (4.15): (4.15) Do số mẫu trong một khung luồng hướng xuống là 544, biểu thức sau cho ta tốc độ mẫu ra khỏi ATU-C (và đến ATU-R): , 69 4000 544 2, 208 69sample DS frames samples MsampleR s frame s ⎛ ⎞= =⎜ ⎟⎝ ⎠ (4.16) Tương tự, ở hướng lên: , 69 4000 68 276 69sam ple U S fram es sam ples ksam pleR s fram e s ⎛ ⎞= =⎜ ⎟⎝ ⎠ (4.17) Độ phân ly miền tần số của một biến đổi FFT (khoảng cách giữa các điểm sau khi biến đổi) với 2N mẫu thực miền thời gian tính bởi: FFTR es 2 sampleR N = (4.18) Với hướng xuống, một phép tính đơn giản với 2N=512 và tần số lấy mẫu 2,208MHz sẽ cho khoảng cách bin trong miền tần số là 4,3125 kHz. Tương tự, hướng lên 2N=64, tần số lấy mẫu là 276kHz nên khoảng cách giữa các bin là 4.3125 kHz. SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A 81 Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. 6.1.9. Thêm Cyclic Prefix Cyclic prefix giúp tăng khoảng bảo vệ, chống ISI đồng thời giúp cho việc cân bằng miền tần số dễ dàng hơn. Ở hướng xuống, một cyclic prefix dài 32 mẫu (từ 480 đến 511) được chèn vào 512 mẫu miền thời gian. Như vậy, chuỗi đầu ra của máy phát DMT gồm có 544 mẫu x480, x481,..., x511, x0, x1, x2,..., x511. Cyclic prefix của kênh hướng lên dài 4 mẫu từ x60 đến x63 từ đầu ra của IFFT hướng lên. Như vậy, chuỗi đầu ra của máy phát hướng lên gồm có 68 mẫu x60, x61,..., x63, x0, x1,..., x63. 6.1.10. Biến đổi số – tương tự và xử lý tín hiệu tương tự ược Tín hiệu số sau khi đã điều chế DMT, thêm cyclic prefix sẽ đ biến đổi sang tín hiệu tương tự truyền trên mạch vòng thuê bao. Khối này cũng có chức năng xử lý tín hiệu tương tự, thường là có các bộ lọc thông dải để lọc lấy dải tần số của ADSL 6.2. Máy thu Tín hiệu truyền từ máy phát đến máy thu trên mạch vòng thuê bao. Nếu hệ thống ADSL sử dụng kỹ thuật song công triệt tiếng vọng thì trước khi đi vào Modem ADSL, tín hiệu sẽ được đi qua một bộ triệt tiếng vọng. Nếu hệ thống ADSL song công phân chia theo tần số (FDD) thì tín hiệu được đi qua các bộ lọc để tách tín hiệu hướng lên và hướng xuống. Sau đó tín hiệu sẽ đi vào máy thu và trải qua các quá trình sau : 6.2.1. Biến đổi tương tự –số Tín hiệu tương tự trên đường truyền sẽ được biến đổi trở lại thành tín hiệu số bởi bộ DAC để tiếp tục xử lý. 6.2.2. Cân bằng miền thời gian (TEQ) Mặc dù một hệ thống DMT có thể thực hiện cân bằng hiệu quả nhất trong miền tần số nhưng một bộ cân bằng miền thời gian vẫn có mặt ở đầu vào của máy thu. Bộ cân bằng này phục vụ hai mục đích: - Thứ nhất, nó lại bỏ nhiễu ISI có độ dài lớn hơn cyclic prefix. Những giao thoa như vậy sẽ làm cho một symbol giao thoa với symbol tiếp theo trong miền thời gian và làm cho kênh không còn tính tuần hoàn nữa. ược - Thứ hai, nó đ sử dụng như bộ lọc thông dải, loại bỏ các năng lượng ngoài băng. Ví dụ, bộ cân bằng miền thời gian ở đầu vào của một ATU-C có thể chứa một phần thông thấp để giảm năng lượng ở dưới tần số của tone số 33 và một phần thông cao để giảm năng lượng ở trên tần số 138kHz. Các bộ lọc thường là các bộ lọc thích nghi và nó được huấn luyện để đạt được giá trị tối ưu trong giai đoạn khởi tạo của truyền dẫn. 6.2.3. Giải điều chế DMT và cân bằng miền tần số (FEQ) Bộ giải điều chế trong máy thu ADSL làm ngược lại bộ điều chế ở máy phát. Ở ATU-R, trái tim của bộ giải điều chế là FFT hoạt động trên 512 điểm thực. Chú ý là trước khi thực hiện FFT thì 32 mẫu của cyclic prefix đã được loại bỏ. Sau khi thực hiện FFT chỉ giữ lại 256 đầu ra phức được giữ lại, 256 giá trị kia là liên hợp SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A 82 Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. phức sẽ được bỏ đi. Phương trình 4.19 mô tả quá trình giải điều chế về mặt toán học: 511 ' 256 0 j ki k iZ x e π−=∑ với k = 0...255 (4.19) Ở đây 'kZ là các giá trị chưa qua cân bằng sẽ được giải mã bởi mỗi bộ giải mã chòm sao QAM của mỗi bin. Tương tự, ở ATU-C: 63 ' 32 0 j ki k iZ x e π−=∑ với k = 0...31 (4.20) Ở cả ATU-C và ATU-R, việc cân bằng miền tần số được thực hiện sau quá trình FFT. Quá trình này được thực hiện bằng cách đơn giản là sử dụng một phép nhân phức cho mỗi bin (đã trình bày trong hệ thống DMT). Giá trị của các nhân tử được xác định trong quá trình khởi tạo đường truyền ADSL và thường được cập nhật bởi khung đồng bộ hoặc từng khung một. 6.2.4. Giải mã chòm sao và tách bit Sau khi giải điều chế và cân bằng, giá trị của mỗi bin sẽ được giải mã riêng biệt bằng một bộ giải mã chòm sao QAM. Các bin mang các bit 0 thì không cần phải giải mã. Các bit sau giải mã từ mỗi bin sẽ được đưa đến bộ đệm luồng nhanh hoặc bộ đệm cài xen bằng các thủ tục ngược lại với thủ tục mà chúng đã được phân chia ở máy phát. Thủ tục này gọi là tách bit (bit extraction) là ngược lại của sắp xếp tone (tone odering). 6.2.5. Giải cài xen Quá trình giải cài xen chỉ được thực hiện đối với tín hiệu ở luồng cài xen, đây đơn thuần là sự sắp xếp các byte trở lại thành từ mã RS, là quá trình ngược lại của cài xen ở máy phát với cùng tham số. 6.2.6. Giải mã sửa lỗi tiến và giải ngẫu nhiên hóa Quá trình giải mã sửa lỗi tiến Reed-Solomon được thực hiện bởi các thuật toán đã trình bày trong chương 2, phần hai của đồ án. Sau đó thông tin được giải ngẫu nhiên hóa theo quá trình ngược lại của ngẫu nhiên hóa ở máy phát. 6.2.7. Giải mã CRC và phân khung (deframe) Việc giải mã CRC ở máy thu cũng dựa vào đa thức sinh như ở máy phát: G(D) = D8 + D4 + D3 + D2 + 1 (4.21) ứMáy thu thực hiện việc chia đa th c thông tin thu được cho đa thức sinh để phát hiện xem có xảy ra lỗi trên đường truyền mà không thể sửa được bằng mã hóa sửa lỗi tiến Reed- Solomon không. Các bit sau khi đưa qua khối kiểm tra CRC sẽ được phân khung (deframing), tại đây fast byte và sync byte được giải mã. Nếu cần thiết thì các byte AEX và LEX được chèn vào kênh tương ứng, hoặc một byte được xóa khỏi cuối cùng của các byte của một kênh AS hoặc LS đã được chỉ định. Đến đây thì tất cả dữ liệu đều được đưa đến giao diện phù hợp (gồm tất cả các kênh AS và LS cũng như thông tin AOC và EOC). SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A 83 Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. 7. Khởi tạo kết nối truyền thông Nguyên tắc khi thiết lập một kết nối ADSL, modem kiểm tra và phân tích các điều kiện hiện tại của đường dây và điều chỉnh số lượng bit trên mỗi sóng mang để tối ưu hóa băng thông sẵn có. Khởi đầu, một Modem phát sử dụng đủ 15 bit trên mỗi kênh. Modem thu sẽ phân tích tỉ số tín hiệu trên tạp âm SNR và phát kết quả ngược trở lại modem phát. Các kênh có sự giảm cấp ít sẽ được gán cho nhiều bit hơn trong khi những kênh có nhiều nhiễu được gán ít bit hơn. Mỗi kênh được điểu chỉnh một cách độc lập và do đó, những nhiễu ở một tần số nhất định nào đó và ở một kênh cố định nào đó sẽ được tránh một cách có hiệu quả, trong khi tối đa hóa được sự sử dụng băng thông còn lại. Những kênh không sử dụng được do nhiễu quá trầm trọng có thể bị loại bỏ hoàn toàn. Khởi tạo (initialization) là tiến trình cho phép thiết lập thông tin giữa ATU-C và ATU-R. Tiến trình này cho phép hai Modem nhận dạng nhau, xác định độ sẵn sàng về các trạng thái đường dây để hỗ trợ cho các thông tin , trao đổi các tham số đã được định nghĩa cho yêu cầu kết nối, chỉ định tài nguyên và các thông tin khác. Tiến trình này được thực hiện thông qua 4 bước sau: . Kích hoạt và xác nhận (Activation and Acknowledgement) . Huấn luyện bộ thu phát (Training) . Phân tích kênh truyền (Channel Analysis) . Trao đổi (Exchange) 7.1. Kích hoạt và xác nhận ATU-R bắt đầu tiến trình khởi tạo bằng việc truyền các âm (tone) dành riêng tới ATU-C. Tất cả các tín hiệu truyền trong thời gian này đều là các âm đơn ở một trong những tần số sóng mang con. Trong khi nhận dạng lẫn nhau, ATU-C và ATU-R cũng quyết định bên nào sẽ thực hiện loop timing, thông thường ATU-R sẽ thực hiện loop timing. Khi giai đoạn khởi tạo này được hoàn tất, ATU-R và ATU-C trao đổi về phương pháp điều chỉnh và xác định thiết bị chủ. 7.2. Huấn luyện bộ thu phát Trong pha này, một số tín hiệu băng rộng được gửi giữa ATU-R và ATU-C. Các tín hiệu băng rộng này cho phép mỗi bên tính mật độ phổ công suất thu được ở hướng lên và hướng xuống và để tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại ở mỗi đầu thu trước khi chuyển đổi tương tự/số. Một khoảng lặng cũng có trong pha huấn luyện này, khi đó mỗi bộ thu phát sẽ tự huấn luyện mạch khử tiếng vọng của mình mà không cần sự tham gia của bên kia. 7.3. Phân tích kênh truyền Trong giai đoạn này các phương án lựa chọn, các khả năng và các thông tin về cấu hình được trao đổi giữa ATU-R và ATU-C. Có 4 bản tin chính được gửi trong giai đoạn này: ATU-C gửi 2 bản tin gọi là C-Rates 1 và C-MSGI. ATU-R gửi hai bản tin là R-Rates 1 và R-MSGI. Bản tin C-Rates 1 gửi 4 phương án lựa chọn từ ATU-C đến ATU-R. Mỗi phương án gồm có số byte đề nghị mà mỗi kênh mang sẽ mang trong một khung ở cả hướng lên và hướng xuống. Trong mỗi phương án cũng chứa số byte FEC cho mỗi từ mã trong các bộ đệm cho cả hướng lên và hướng xuống và số symbol trong SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A 84 Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. mỗi từ mã trên kênh cài xen ở cả hai hướng. Trong 4 phương án đó cuối cùng sẽ có một được chọn trừ phi thỏa thuận được tốc độ khởi đầu là tốc độ thích ứng. Bản tin C-MSGI mô tả các đặc tính và các khả năng của ATU-C để đảm bảo rằng ATU-R biết được tất cả các khả năng của ATU-C. Bản tin 48 bit này gồm những thông tin như: độ dự phòng SNR tối thiểu cần có (thường là 6dB), mã nhà sản xuất, mức PSD phát trong quá trình khởi tạo .... R-Rates1 rất giống với C-Rates1 ở chỗ 4 phương án được gửi đi liệt kê các tốc độ có thể. Tuy nhiên, trong trường hợp này chỉ có các phương án cho hướng lên được liệt kê. R-MSGI chứa thông tin về cấu hình và các hỗ trợ của ATU-R. Bản tin 48 bit này gồm có nhiều tham số giống như của C-MSGI, ngoại trừ độ dự phòng SNR, chỉ thị hỗ trợ NTR, mức mật độ phổ công suất trong quá trình khởi tạo, hỗ trợ chế độ mào đầu rút gọn. 7.4. Trao đổi Tập hợp các thông tin về chất lượng kết nối và cấu hình theo yêu cầu, các Modem định hình lại bản thân chúng và trao đổi thông tin về cấu hình của chúng. Việc chỉ định băng thông để yêu cầu kênh mang sẽ được ấn định, các âm DMT cụ thể và lượng dữ liệu mã hóa trong mỗi âm được chỉ ra và ấn định. Việc kết nối được kiểm tra trên cả hai hướng và mỗi Modem sẽ thông báo với đầu bên kia rằng nó đã sẵn sàng để nhập thông tin. Ban đầu, pha trao đổi quyết định phương án nào trong số những phương án đã phát đi trong C-Rates 1 và R-Rates 1 sẽ được sử dụng. Nếu tốc độ thích ứng đã được mạch vòng hỗ trợ, bản tin đầu tiên được trao đổi trong pha này là R-MSG-RA dài 80 bit được gửi bởi ATU-R để thông báo tới ATU-C thêm những thông tin về kênh hướng xuống để sau đó ATU-C có thể đề nghị những phương án tốc độ khác tối ưu hơn. Sau khi gửi R-MSG-RA, ATU-R gửi R-Rates-RA. R-Rates-RA gồm có 8 bit và chọn tốc độ luồng hướng xuống cao nhất được đề nghị từ C-Rates 1 mà có thể được hỗ trợ. ATU-C đáp lại các bản tin R-MSG-RA và R-Rates-RA bằng các bản tin C-MSG-RA và C-Rates-RA. C-Rates-RA mang 4 phương án lựa chọn cho hướng xuống và hướng lên. C-MSG-RA theo sau C-Rates-1, nó là một bản tin 48 bit chứa độ dự phòng SNR yêu cầu cho kênh hướng xuống. Khi không sử dụng tốc độ thích ứng, các bản tin đã mô tả ở trên không được truyền đi. Tiếp theo, ATU-R cần gửi thêm 3 bản tin đã được định dạng tới ATU-C để hoàn thành việc lựa chọn các tham số hướng xuống. Hai bản tin đầu là R-MSG2 và R-Rates 2. Tương ứng với các bản tin R-MSG2 và R-Rates2, ATU-C gửi các bản tin C-MSG2 và C-Rates2. C-Rates2 chỉ rõ quyết định cuối cùng sẽ được sử dụng trong các phương án cho hướng xuống và hướng lên. Sau khi các phương án cho hướng lên và hướng xuống đã chọn xong và đã được ATU-C và ATU-R biết, cần có một bản tin nữa trên mỗi hướng trước khi chuyển sang trạng thái cố định. Đó là các bản tin C-B&G truyền từ ATU-C đến ATU-R và bản tin R-B&G từ ATU-R đến ATU-C. Sau sự trao đổi cuối cùng này sẽ chuyển sang trạng thái hoạt động cố định. Trạng thái này gọi là SHOWTIME. 8. Tìm hiểu một số Modem ADSL có sự hỗ trợ của DMT. SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A 85 Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. Nói chung các IC của các hãng có sự khác nhau về hình dáng bề ngoài của chúng nhưng vê ứng dụng chúng hầu hết đều có chức năng chính giống nhau. Sau đây chúng ta xét một số IC: 8.1. IC TLV320AD11A 8.1.1.Cấu trúc Hình 4.12: Cấu trúc của IC 8.1.2. Đặc điểm chính của IC TLV320AD11A. TLV320AD11A là loại Modem tốc độ cao được cung cấp bởi các chuẩn ANSI T1.413 và ITU G.992.1. TLV320AD11A là một thiết bị điện tử công suất thấp bao gồm 5 khối chức năng chính: khối phát, khối thu, khối định thời,khối chức năng, và giao diện chính. Nó được thiết kế để làm việc cùng với các thiết bị Modem đặt ở trung tâm trong họ Texas Instruments. Thiết bị này gồm có một cổng dữ liệu song song để chuyển dữ liệu và một cổng nối tiếp để điều khiển luồng số liệu. 8.2. IC AC5 Octal-Port SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A 86 Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. Các tính năng chính: - Ứng dụng trong các văn phòng trung tâm có giải pháp ADSL là điểm mạnh của IC này. - Hỗ trợ mật độ cổng vào cao nhất. - Phần mềm mở ADSL cho phép các khách hàng mở thêm các dịch vụ gia tăng . - Hỗ trợ VoDSL và cả VoADSL thông qua giao diện kết nối PCM. - IC này có độ tích hợp cao nhất, giải pháp ADSL của văn phòng trung tâm mang tính kinh tế nhất. Sơ đồ nguyên lí khối thu phát : SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A 87 Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. Kết luận Qua những nghiên cứu và phân tích về công nghệ đường dây thuê bao số (DSL) nói chung và về đường dây thuê bao số bất đối xứng (ADSL) nói riêng, ta có thể rút ra một số nhận xét sau: Công nghệ DSL có nhiều ưu điểm trong việc cung cấp một đường truyền tốc độ cao đến khách hàng. Nó đặc biệt phù hợp với những đối tượng như hộ gia đình, các công ty nhỏ hay các trường học bởi chi phí cho một đường DSL không quá cao mà băng thông nó đem lại lại tương đối lớn. Trong tương lai không xa, khi mà VDSL phát triển thì băng thông không còn là vấn đề nữa, lúc đó DSL sẽ có khả năng đáp ứng mọi nhu cầu về học tập, giải trí, mua sắm ... của khách hàng. Ngoài ra, với khả năng cung cấp các đường truyền với các tốc độ khác nhau, ở các cự li khác nhau, DSL có thể thỏa mãn nhu cầu của mọi đối tượng, từ những người dân bình thường đến những công ty lớn, đó là một trong những thế mạnh của công nghệ này trong cuộc cạnh tranh với những công nghệ truyền dẫn tốc độ cao đến thuê bao khác. Việc cài đặt các thiết bị cho DSL ở nhà thuê bao lại tương đối dễ dàng, không đòi hỏi phải thay đổi cấu trúc đường dây trong nhà. Đối với các công ty viễn thông và các nhà cung cấp dịch vụ, DSL có thể được coi là lời giải tối ưu cho bài toán lâu nay làm đau đầu họ đó là bài toán về kinh phí đầu tư ban đầu cho các mạng cáp truyền dẫn. Do những đặc điểm đó, DSL xứng đáng là công nghệ dẫn đầu trong việc xây dựng các mạng truy nhập trên thế giới hiện nay. Riêng ADSL, công nghệ DSL phổ biến nhất, chỉ qua vài năm phát triển nhưng nó đã chứng tỏ được sự ưu việt của mình và được nhiều nước trên thế giới lựa chọn triển khai, trong đó có Việt Nam. Ở Việt Nam, để đáp ứng nhu cầu truy nhập Internet băng rộng và các nhu cầu truyền số liệu tốc độ cao khác, chúng ta cũng đã bước đầu triển khai ADSL và VDSL. Tuy nhiên, do mức sống của người dân chưa cao và nhận thức về tầm quan trọng của Internet còn hạn chế nên nhu cầu đối với các dịch vụ băng rộng chưa lớn. Ngay cả các doanh nghiệp cũng chưa thấy hết tầm quan trọng của công nghệ thông tin trong thời đại ngày nay. Điều đó dẫn đến việc triển khai ADSL và VDSL còn chậm chạp do đầu tư lâu thu được lợi nhuận. Để tạo ra sự thúc đẩy các dịch vụ này phát triển, những nhà cung cấp dịch vụ và nhà cung cấp đường truyền cần thực hiện các chiến dịch quảng bá đến mọi người về lợi ích công nghệ thông tin, của Internet và có các chính sách khuyến khích người dùng như hạ giá cước truy nhập, miễn phí một số dịch vụ v.v...qua đó làm cho nhu cầu tăng lên trong đó có nhu cầu truy nhập băng rộng, tạo tiền đề cho ADSL và VDSL phát triển. Đối với việc triển khai thực tế, do có nhiều chuẩn công nghệ DSL cùng tồn tại nên chúng ta cần lựa chọn một chuẩn phù hợp với đặc điểm của Việt Nam và sử dụng các thiết bị một cách thống nhất, tránh việc không tương thích với nhau của các thiết bị, gây khó khăn khi phát triển mạng. Chúng ta cũng nên sớm ban hành các tiêu chuẩn kỹ thuật về đường dây, về thiết bị DSL phù hợp với đặc điểm của mạng cáp đồng Việt Nam, tạo điều kiện thuận lợi cho việc lựa chọn thiết bị và việc xác định chất lượng mạch vòng khi cài đặt những hệ thống DSL. Trước mắt, chúng ta cần nhanh chóng triển khai rộng rãi ADSL và dần hướng tới VDSL vì VDSL chính là công nghệ trung gian tốt nhất trên con đường tiến tới các mạng toàn quang, đích đến của bất kỳ một quốc gia nào. SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A 88 Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, sự gia tăng mạnh mẽ về nhu cầu, hi vọng trong tương lai không xa DSL (đặc biệt là ADSL và VDSL) sẽ trở nên phổ biến tại Việt Nam, góp phần vào sự phát triển của công nghệ thông tin và viễn thông của nước nhà. Phụ lục A: Các thuật ngữ và từ viết tắt. ADSL Asymetrical Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số bất đối xứng ANEXT Amplified NEXT NEXT được khuếch đại ANSI American National Standard Institute Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ ANSI T1.413 The interface standard for DMT ADSL Chuẩn giao diện của ANSI cho ADSL AOC ADSL Overhead Channel Kênh mào đầu ADSL ASIC Application Specific Integrated Circuit Mạch tích hợp chuyên dụng ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền tải không đồng bộ SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A 89 Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. ATU-C ADSL Transceiver – Central Unit Bộ thu phát ADSL ở tổng đài ATU-R ADSL Transceiver – Remote Unit Bộ thu phát ADSL ở xa AWG American Wire Gauge Đơn vị đo kích thước dây của Hoa Kỳ AWGN Additive White Gaussian Noise Nhiễu Gaussian cộng tính BAS Broadband Access Server Server truy nhập băng rộng BER Bit error rate Tỉ lệ lỗi bit BRI Basic Rate Interface Giao diện ISDN tốc độ cơ bản CAP Carrierless Amplitude/Phase Modulation Điều chế biên độ/pha không sóng mang CLEC Competitive LEC LEC cạnh tranh CO Central Office Tổng đài nội hạt CPE Customer Premises Equipment Thiết bị tại nhà khách hàng CRC Cyclic Redundancy Check Mã kiểm tra dư vòng CSA Carrier Serving Area Vùng phục vụ DFE Decision Feedback Equalizer Bộ cân bằng phản hồi quyết định DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc DMT Discrete MultiTone Modulation Điều chế đa tần rời rạc DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số EC Echo Cancellation Khử tiếng vọng ECSA Extended CSA Vùng phục vụ mở rộng EOC Embedded Operation Channel Kênh vận hành nhúng ETSI European Telecommunications Standard Institute Viện tiêu chuẩn Viễn thông châu Âu FDD Frequency Domain Duplexing Song công phân chia theo tần số FDI Feeder Distribution Interface Giao diện cáp fiđơ – cáp phân phối FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số FEC Forward Error Correction Sửa lỗi tiến FEQ Frequency– Domain Equalizer Bộ cân bằng miền thời gian FEXT Far- End CrossTalk Xuyên âm đầu xa FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh FIR Finite Impulse Response Bộ lọc có đáp ứng xung hữu hạn FTTB Fiber To The Building Cáp quang đến tòa nhà FTTC Fiber To The Curb Cáp quang đến vỉa hè FTTEx Fiber To The Exchange Cáp quang đến tổng đài FTTH Fiber To The Home Cáp quang đến tận nhà FTTN Fiber To The Neighbourhood Cáp quang đến khu dân cư FTTO Fiber To The Office Cáp quang đến văn phòng HDSL High bit rate Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số tốc độ bit cao HFC Hybrid Fiber –Coax Mạng cap quang lai cáp đồng trục IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Biển đổi Fourier rời rạc ngược IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biển đổi Fourier ngược nhanh ILEC Incumbent LEC Công ty viễn thông nội hạt độc quyền ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số đa dịch vụ tích hợp ISI InterSymbol Interference Nhiễu liên ký tự ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet ITU International Telecommunication Union Liên minh Viễn thông quốc tế LEC Local Exchange Company Công ty viễn thông nội hạt LT Line Termination Kết cuối đường dây MCM MultiCarrier Modulation Điều chế đa sóng mang MMDS Multichanel Microwave Distribution System Hệ thống phân phối Viba đa kênh MMSE Minimum Mean Squared Error Lỗi trung bình bình phương cực tiểu NEXT Near- End Crosstalk Xuyên âm đầu gần SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A 90 Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. NSP Network Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ NT Network Termination Kết cuối mạng NTR Network Timing Reference Chuẩn định thời mạng ONU Optical Network Unit Đơn vị mạng quang PAR Peak to Average Ratio Tỉ số đỉnh trên trung bình PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động POTS Plain Old Telephone Services Các dịch vụ thoại cơ bản PPP Point-to-Point Protocol Giao thức điểm nối điểm PSD Power Spectral Density Mật độ phổ công suất QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RADSL Rate Adaptive Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số tốc độ thích ứng RF Radio Frequency Tần số radio RFI RF interference Nhiễu tần số Radio SCM SingleCarrier Modulation Điều chế đơn sóng mang SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộ SDSL Symmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số đối xứng SNR Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu trên tạp âm SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ TC Transmission Convergence Phân lớp hội tụ truyền dẫn (ATM) TCM Trellis Coded Modulation Điều chế mã Trellis TDD Time Domain Duplexing Song công miền thời gian TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối TEQ Time – Domain Equalizer Bộ cân bằng miền thời gian ULFEXT Unequal Level FEXT FEXT không đồng mức UTP Unshielded Twisted Pair Đôi dây xoắn không bọc VOD Video On Demand Video theo yêu cầu xTU-C xDSL Transceiver – Central Unit Bộ thu phát xDSL ở trung tâm xTU-R xDSL Transceiver – Remote Unit Bộ thu phát xDSL ở xa Phụ lục B: Các tổ chức, các khuyến nghị và các chuẩn về xDSL Dưới đây là danh sách các tổ chức, các khuyến nghị và các chuẩn có liên quan đến xDSL B.1 Liên minh viễn thông quốc tế: INTERNATIONAL TELECOMMUNICATIONS UNION - ITU Nhóm nghiên cứu số 15 trong ITU chịu trách nhiệm về xDSL. Các khuyến nghị: G.703 Primary rate (T1/E1) systems G.961 ISDN-BRA digital system (DSL line format) G.991.1 HDSL (thế hệ thứ nhất, sử dụng hai đôi dây) G.991.2 HDSL (dành cho thế hệ thứ hai, sử dụng một đôi dây) G.992.1 ADSL toàn tốc G.992.2 ADSL không có bộ tách (“Spliterless” ADSL), còn gọi là G.lite G.993 Dành cho VDSL G.994 Giao thức bắt tay cho tất cả các loại Modem xDSL G.995 Tổng quan về các khuyến nghị xDSL SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A 91 Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. G.996 Các thủ tục kiểm thử (test) cho xDSL G.997 Các hoạt động lớp vật lý, quản trị và bảo dưỡng cho xDSL B.2 Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE - ANSI Các thông tin có thể tìm tại www.t1.org/t1e1 Ủy ban T1E1.4 chịu trách nhiệm về xDSL; các buổi hội thảo mở cửa tự do cho mọi người. Các chuẩn: T1.413 Chuẩn ADSL TR28 Chuẩn HDSL B.3 Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu EUROPEAN TELECOMMUNICATIONS STANDARDS INSTITUTE - ETSI Ủy ban TM6 chịu trách nhiệm về xDSL; các cuộc hội thảo chỉ dành cho đại diện của các công ty châu Âu B.4 Diễn đàn DSL DSL FORUM Các thông tin có thể tìm tại www.dslforum.org B.5 Diễn đàn ADSL-ADSL FORUM Các thông tin có thể tìm tại www.adsl.com Phụ lục C: Tài liệu tham khảo [1]. ADSL, VDSL, and Multicarier Modulation Wiley & Sons Inc. John A.C.Bingham, Copyright © 2000 John [2]. ADSL/VDSL Principles Dr. Dennis J.Rauschmayer, published 1999 by MacMillan Technical Publishing. [3]. The DSL Sourcebook The Comprehensive Resource on Digital Subscriber Line Technology. Third Edition. © Paradyne Corporation. [4]. DSL Anywhere DSL Forum [5]. Multicarrier Modulation: Duplexing Design and Interference/ Distortion Mitigation Doctoral thesis, Rickard Nilsson, Lulea University of Technology, Division of Signal Processing, Luêa, Sweden, December 2001. [6]. Tài liệu về ADSL của công ty VDC. SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A 92 Thực hiện kĩ thuật điều chế đa tần rời rạc DMT cho công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL. [7]. Tìm hiểu công nghệ đường dây thuê bao số - xDSL. Nhà xuất bản Bưu điện. Hà Nội, 10-2001. - Các bài viết về DSL, ADSL trên các tạp chí: + TelecomMagazine. + Bưu chính Viễn thông. + PCWorld Việt Nam. - Tài liệu về DSL của DSL forum và ADSL forum. - Các thông tin khác từ Internet. SV: Cù Thị Hạnh - Lớp ĐT2 – CĐ1A 93