ADSL

ADSL (viết tắt của Tiếng Anh: Asymmetric Digital Subscriber Line, tiếng Việt là đường dây thuê bao số bất đối xứng) là một loại công nghệ DSL. ADSL cung cấp phương thức truyền dữ liệu với băng thông rộng và tốc độ cao hơn nhiều so với giao thức truy cập qua đường dây điện thoại truyền thống theo phương thức truy cập quay số (Dial up). Khi truyền dữ liệu trên đường dây điện thoại, băng thông được chia thành hai phần: một phần cho các tín hiệu như Phone, Fax và phần còn lại dành cho truyền tải dữ liệu ADSL. Thuật ngữ 'bất đối xứng' trong ADSL chỉ ra rằng băng thông tải xuống và tải lên không bằng nhau, với tải xuống là chủ yếu.

Tổng quan

ADSL là một giải pháp thay thế với tốc độ cao cho modem hoặc ISDN, giúp truy cập Internet nhanh hơn và hiệu quả hơn. Các biểu đồ dưới đây cho thấy các tốc độ cao nhất có thể đạt được giữa các nhà cung cấp dịch vụ.

• Asymmetric: Tốc độ truyền không đều hai chiều. Tốc độ từ mạng tới thuê bao (download) có thể nhanh hơn gấp 10 lần so với từ thuê bao lên mạng (upload). Điều này rất phù hợp cho việc sử dụng dịch vụ Internet, khi chỉ cần kết nối là có thể nhận được lượng lớn dữ liệu từ Internet.
• Digital: Các Modem ADSL hoạt động với dữ liệu số (0 & 1), dùng để truyền thông tin số giữa các thiết bị như máy tính PC. Điều này làm cho ADSL không khác biệt so với các Modem thông thường.
• Subscriber Line: ADSL hoạt động trên đường dây thuê bao thông thường kết nối với tổng đài nội địa. Đường dây này vẫn có thể sử dụng cho cuộc gọi đi hoặc nghe điện thoại cùng lúc qua thiết bị chia tín hiệu 'Splitters'.

Ứng dụng

ADSL thiết lập cách thức truyền dữ liệu giữa người dùng (nhà riêng hoặc văn phòng) và tổng đài điện thoại nội địa trên đường dây điện thoại thông thường, gọi là local loop. Thực tế ứng dụng ADSL không phải là truyền dữ liệu tới/từ tổng đài điện thoại nội địa mà là để truy cập Internet với tốc độ cao. Vấn đề là việc thiết lập kết nối dữ liệu với nhà cung cấp dịch vụ Internet. Mặc dù ADSL sử dụng để truyền dữ liệu qua giao thức Internet, cách thức thực hiện không phải là đặc trưng kỹ thuật của ADSL. Hiện nay, ADSL chủ yếu được sử dụng để truy cập Internet nhanh hơn và sử dụng các dịch vụ Internet.

Cơ chế hoạt động

ADSL cố gắng tận dụng phần băng thông chưa được sử dụng trên đường dây từ thuê bao tới tổng đài nội địa. Đường dây này được thiết kế để chuyển tải dải tần số chiếm bởi cuộc gọi thoại thông thường. Tuy nhiên, nó cũng có khả năng chuyển tải các tần số cao hơn dải tần số hạn chế dành cho thoại, đó là dải tần mà ADSL sử dụng.

Cuộc gọi thoại cơ bản sử dụng dải tần từ 300 Hz đến 3,400 Hz. Thực tế, các splitter được sử dụng để đảm bảo dữ liệu và thoại không gây ảnh hưởng lẫn nhau trên đường truyền. Khối lượng dữ liệu có thể chuyển tải sẽ phụ thuộc vào các yếu tố sau:

• Khoảng cách từ tổng đài nội địa.
• Loại và độ dày của đường dây.
• Loại và số lượng nối trên đường dây.
• Mật độ đường dây chuyển tải ADSL, ISDN và các tín hiệu không phải thoại khác.
• Mật độ đường dây chuyển tải tín hiệu radio.

Các thành phần của ADSL

Trong phần này, chúng ta sẽ mô tả chức năng từng thành phần của ADSL, từ Modem ADSL tới nhà cung cấp dịch vụ Internet. Chúng ta cũng sẽ xem xét phía ISP để tìm ra các thành phần cơ bản mà họ sử dụng để cung cấp dịch vụ ADSL.

Bộ khuếch đại tín hiệu số ADSL

Bộ khuếch đại tín hiệu số ADSL kết nối trực tiếp vào đường dây điện thoại (gọi là local loop), và đường dây này nối tới thiết bị tổng đài nội hạt. Bộ khuếch đại tín hiệu ADSL sử dụng nhiều kỹ thuật xử lý tín hiệu tiên tiến để đạt được băng thông cần thiết trên đường dây điện thoại thông thường, với khoảng cách lên tới vài km giữa thuê bao và tổng đài nội hạt.

Cách thức hoạt động của Bộ khuếch đại tín hiệu số ADSL

ADSL hoạt động bằng cách sử dụng đồng thời nhiều bộ khuếch đại, trong đó mỗi bộ khuếch đại sử dụng một phần băng thông riêng biệt.

Bản vẽ trên đây chỉ là một mô phỏng tương đối, nhưng từ đó chúng ta có thể thấy ADSL sử dụng nhiều bộ khuếch đại hoạt động song song để tối ưu hóa băng thông và cung cấp tốc độ cao. Mỗi đường thẳng đen trên bản vẽ đại diện cho một bộ khuếch đại và chúng hoạt động trên các tần số khác nhau hoàn toàn. Trên thực tế, có thể có tới 255 bộ khuếch đại hoạt động trên một đường ADSL. Điểm đặc biệt ở chỗ ADSL sử dụng dải tần từ 26 kHz đến 1.1 MHz trong tổng băng thông 10 MHz của băng thông thoại. Tất cả 255 bộ khuếch đại này được vận hành chỉ trên một chip duy nhất.

Khả năng truyền tải dữ liệu của mỗi Modem phụ thuộc vào các đặc điểm của đường dây ở tần số mà Modem đó sử dụng. Các Modem có thể gặp phải sự cản trở từ các nguồn tín hiệu bên ngoài như đường dây điện thoại khác hoặc các nguồn phát sóng vô tuyến. Các Modem ở tần số cao thường truyền tải ít dữ liệu hơn do tần số cao hơn cũng gây ra sự suy hao tín hiệu lớn, đặc biệt là trên khoảng cách xa.

Mạch vòng/Đường dây điện thoại bình thường

'Local loop' là thuật ngữ chỉ các đường dây điện thoại thông thường từ người dùng đến công ty điện thoại. Thuật ngữ 'local loop' xuất hiện vì khi nhìn từ tổng đài điện thoại, hai đường dây này tạo thành một mạch vòng local loop.

Các thành phần của ADSL từ phía nhà cung cấp dịch vụ

Phạm vi của nhà cung cấp dịch vụ bao gồm ba thành phần chính: DSLAM - DSL Access Multiplexer, BAS - Broadband Access Server và ISP - Internet Service Provider.

DSLAM

Một thiết bị DSLAM có khả năng tổng hợp nhiều kết nối thuê bao ADSL - có thể lên tới hàng trăm thuê bao - và tổng hợp chúng trên một kết nối sợi quang. Sợi quang này thường được nối tới thiết bị gọi là BAS - Broadband Access Server, tuy nhiên cũng có thể không trực tiếp nối tới BAS vì BAS có thể đặt ở bất cứ đâu. DSLAM được đặt ở phía tổng đài, là điểm cuối của kết nối ADSL. Nó bao gồm nhiều Modem ADSL được sắp xếp theo hướng tới mạch vòng và phía bên kia là kết nối sợi quang.

BAS

Broadband Access Server (BAS) là thiết bị đặt giữa DSLAM và POP của ISP. Một thiết bị BAS có thể phục vụ nhiều DSLAM. Các giao thức truyền thông được đóng gói để truyền dữ liệu qua kết nối ADSL, vì vậy mục đích của BAS là mở gói tin và hoàn trả lại các giao thức trước khi đi vào Internet. Nó đảm bảo kết nối của bạn tới ISP được chính xác như khi bạn sử dụng Modem quay số hoặc ISDN. Thông thường, ADSL sử dụng hai giao thức chính là: PPPoE (PPP over Ethernet Protocol) và PPPoA (Point to Point Protocol over ATM).

Kết nối mạng

Kết nối các thành phần

Dưới đây sẽ trình bày về các giao thức truyền thông được áp dụng trong kết nối ADSL. Khi kết nối vào Internet, bạn sử dụng các giao thức chạy ở tầng vận chuyển TCP/IP (ví dụ như HTTP - giao thức được sử dụng bởi các trình duyệt Web). Quá trình này tương tự như khi truy cập qua đường quay số PSTN, ISDN và ADSL.

Các giao thức được sử dụng giữa Modem và BAS

Khi sử dụng PSTN/ISDN để kết nối Internet, chúng ta dùng giao thức gọi là PPP để truyền dữ liệu TCP/IP và xác thực tên và mật khẩu của người dùng. Trong ADSL, PPP thường được sử dụng để xác thực tên và mật khẩu, và ATM luôn được sử dụng ở mức thấp nhất. Kết nối thường có dạng như sau:

Vai trò của ATM

ATM - Asynchronous Transfer Mode, được áp dụng như công cụ chuyển tải cho ADSL ở mức độ thấp. Lý do là vì nó linh hoạt và thuận tiện cho các công ty viễn thông muốn mở rộng khoảng cách từ DSLAM đến BAS, cho phép đặt BAS ở bất cứ đâu trên mạng. Để thành công kết nối tại mức ATM với DSLAM, cần thiết lập đúng hai tham số: VPI (Virtual Path Identifier) và VCI (Virtual Channel Identifier) trên Modem ADSL.

Cấu trúc của ADSL

PPP là giao thức được sử dụng để truyền tải lưu lượng Internet tới ISP thông qua các kết nối Modem và ISDN. PPP kết hợp chặt chẽ yếu tố xác thực - kiểm tra tên/mật khẩu - là lý do chính khiến PPP được sử dụng với ADSL. Mặc dù BAS thực thi giao thức PPP và tiến hành xác thực, thực tế việc này được thực hiện qua truy cập vào cơ sở dữ liệu khách hàng tại ISP. Nhờ đó, ISP có thể xác định các kết nối BAS định tuyến tới - đã được xác thực qua giao dịch với cơ sở dữ liệu riêng của ISP.

Modem ADSL trong thực tế

Modem ADSL thông minh đã tích hợp sẵn các giao thức truyền thông cần thiết (ví dụ như Modem ADSL Router hoặc Modem sử dụng Card Ethernet 10/100Mb) nên chỉ cần lựa chọn và cấu hình VPI/VCI cho Modem.

Các Modem ADSL thụ động phải hoạt động trên hệ điều hành của máy tính để cung cấp các giao thức cần thiết. Điều này đòi hỏi phải cài đặt phần mềm điều khiển Modem và thiết lập các giao thức PPP, VPI/VCI. Quá trình cấu hình này khá phức tạp và tốn nhiều thời gian.

Chỉ có Windows 98SE, Windows ME, Windows 2000/XP và các Windows mới hơn mới tích hợp sẵn cơ chế thực thi ATM, do đó ít người sử dụng các Modem thụ động trên thực tế. Mặc dù các Modem thông minh hỗ trợ các giao thức cần thiết, chúng vẫn có thể sử dụng trên các hệ điều hành đã nêu. Các Modem thụ động có thể kết nối với PC qua giao diện USB hoặc PCI Card trực tiếp trên bảng mạch chủ của PC. Lưu ý rằng việc khai thác giao thức ATM không yêu cầu phải có Card mạng ATM cho PC, mà chỉ cần hỗ trợ bằng phần mềm trên hệ điều hành.

Mối quan hệ giữa điện thoại và ADSL

ADSL cho phép truy cập Internet tốc độ cao đồng thời vẫn giữ khả năng thực hiện cuộc gọi trên cùng một đường dây. Để làm được điều này, các thiết bị Splitters chuyên dụng được sử dụng để phân tách các tần số, dùng tần số cao cho ADSL và tần số thấp cho thoại. Các Splitters thường được đặt tại hai đầu của đường dây - phía thuê bao và phía DSLAM. Tại phía thuê bao, tần số thấp dành cho điện thoại và tần số cao dành cho modem ADSL. Tại các trung tâm DSLAM, tần số thấp được chuyển tới mạng thoại PSTN và tần số cao được gửi tới ISP.

Tốc độ kết nối giữa Modem ADSL và DSLAM phụ thuộc vào khoảng cách đường truyền và tốc độ tối đa được cấu hình trên cổng của DSLAM. Trong khi đó, tốc độ kết nối vào Internet còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như số lượng người dùng kết nối, tốc độ kết nối giữa DSLAM và BAS, số lượng card DSLAM kết nối vào một BAS và số lượng người dùng đang kết nối thực tế.

Các tiêu chuẩn ADSL

Liên kết ngoài

• The UNH-IOL DSL Knowledge Base