ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG

Đồ án tốt nghiệp Mục lục MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH VẼ iv DANH MỤC BẢNG BIỂU v THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vi LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG I: TÌM HIỂU CHUNG VỀ MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG 1.1 Giới thiệu .2 1.2 Các lớp quang 1.3 Từ mã FEC mạng truyền tải quang 1.4 Cấu trúc khung mạng truyền tải quang 1.4.1 Khối tải tin quang OPU-k .6 1.4.2 Khối liệu quang ODU-k 1.4.3 Khối truyền tải quang OTU-k .9 1.4.4 Lớp kênh quang 11 1.4.5 Sóng mang kênh quang (OCC) nhóm kênh quang (OCG) 12 1.4.6 Mào đầu không liên kết 13 1.4.7 Sắp xếp khung GFP vào khung OPU-k 15 1.5 Mạng truyền tải quang cơng nghệ ghép kênh phân chia theo bước sóng .15 1.6 Quản lý mạng truyền tải quang 17 CHƢƠNG II: KIẾN TRÚC MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG 18 2.1 Cấu trúc lớp mạng truyền tải quang 18 2.2 Lớp kênh quang 20 2.2.1 Đường liên kết kênh quang 20 2.2.2 Phần tử truyền tải OCh 21 2.3 Lớp đoạn ghép kênh quang 21 2.3.1 Đường liên kết đoạn ghép kênh quang 22 2.3.2 Các phần tử truyền tải quang 23 2.4 Lớp mạng đoạn truyền dẫn quang .23 2.4.1 Đầu cuối đường liên kết đoạn truyền dẫn quang 24 2.4.2 Các phần tử truyền tải OTS 25 2.5 Liên kết client/server 25 2.5.1 Đáp ứng OCh/client 25 2.5.2 Đáp ứng OMS/OCh 26 2.5.3 Đáp ứng OTS/OMS 26 2.6 Cấu trúc liên kết mạng quang 27 2.6.1 Các đường liên kết kết nối đơn hướng song hướng .27 2.6.2 Các đường liên kết kết nối điểm-đa điểm 27 CHƢƠNG III: CẤU TRÚC GHÉP KÊNH CỦA MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG .28 3.1 Cấu trúc tín hiệu .28 3.1.1 Cấu trúc OCh 28 3.1.2 Cấu trúc chức đầy đủ OTM-n.m 29 3.1.3 Cấu trúc chức rút gọn OTM-nr.m OTM-0.m 29 3.2 Cấu trúc thông tin cho giao diện OTN 29 Lê Phương Trình – D04VT1 i Đồ án tốt nghiệp Mục lục 3.3 Các nguyên lý ghép kênh/ánh xạ tốc độ bit 32 3.3.1 Ánh xạ 33 3.3.2 Ghép kênh phân chia bước sóng 33 3.3.3 Các tốc độ bit dung lượng 33 3.3.4 Ghép kênh phân chia thời gian ODUk 35 3.4 Cấu trúc module truyền tải quang .37 3.4.1 OTM với chức rút gọn ( OTM-0.m, OTM-nr.m) 37 3.4.1.1 OTM-0.m .37 3.4.1.2 Module truyền tải quang OTM-16r.m 38 3.4.2 OTM với chức đầy đủ (OTM-n.m) 40 CHƢƠNG CÁC GIAO DIỆN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG 42 4.1 Các giao diện liên miền đa kênh 42 4.2 Các giao diện liên miền đơn kênh 45 4.3 Tính tương thích ngang .48 4.4 Các tham số cho hệ thống liên miền đơn kênh đa kênh 49 4.4.1 Các thông tin chung tham số .52 4.4.1.1 Số kênh lớn 52 4.4.1.2 Mã hóa tốc độ bit/đường dây tín hiệu nhánh quang 52 4.4.1.3 Tỉ số lỗi bit lớn 52 4.4.1.4 Kiểu sợi 52 4.4.2 Giao diện điểm MPI-SM MPI-S 52 4.4.2.1 Nguồn đầu trung bình lớn nhỏ 52 4.4.2.2 Nguồn đầu tổng trung bình lớn 53 4.4.2.3 Tần số trung tâm 53 4.4.2.4 Khoảng cách kênh 53 4.4.2.5 Độ sai lệch tần số trung tâm lớn 53 4.4.2.6 Dải bước sóng hoạt động .53 4.4.2.7 Kiểu nguồn 53 4.4.2.8 Chu trình làm việc lớn nhỏ .54 4.4.2.9 Độ rộng RMS lớn 54 4.4.2.10 Độ rộng lớn -20dB .54 4.4.2.12 Tỷ số loại bỏ side mode nhỏ 54 4.4.2.13 Tỷ số tắt dần nhỏ 54 4.4.2.14 Giản đồ mắt cho tín hiệu phát quang NRZ 55 4.4.2.15 Giản đồ mắt cho tín hiệu phát quang 56 4.4.3 Một đường liên kết quang từ điểm MPI-SM đến MPI-RM MPI-S đến MPI-R 57 4.4.3.1 Độ suy giảm lớn 57 4.4.3.2 Độ suy giảm nhỏ 58 4.4.3.3 Tán sắc lớn .58 4.4.3.4 Sai lệch tán sắc lớn 58 4.4.3.5 Suy hao phản xạ quang nhỏ MPI-SM MPI-S 59 4.4.3.6 Phản xạ rời rạc lớn MPI-SM MPI-RM MPI-S MPI-R 60 4.4.3.7 Độ trễ nhóm vi sai lớn 61 4.4.4 Giao diện điểm MPI-RM MPI-R .61 Lê Phương Trình – D04VT1 ii Đồ án tốt nghiệp Mục lục 4.4.4.1 Công suất kênh đầu vào trung bình lớn 61 4.4.3 Công suất đầu vào tổng trung bình .61 4.4.4.4 Vi sai công suất kênh lớn .62 4.4.4.5 Đường quang penalty lớn 62 4.4.4.6 Độ nhạy tương đương nhỏ .63 4.4.4.7 Độ phản xạ lớn phần tử quang 63 4.4.4.8 Độ nhạy nhỏ 64 CHƢƠNG MỘT SỐ ĐIỂM NỔI BẬT CỦA MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG 65 5.1 Sửa lỗi hướng thuận .65 5.1.1 Mô tả lý thuyết 66 5.1.1.2 Độ lợi mã hóa 68 5.1.2.1 Xác định Độ lợi mã hóa theo tham số Q .68 5.1.2.2 Khuyếch đại mã hóa xác định qua Eb/N0 .70 5.1.2.3 Khuyếch đại xác định theo OSNR .70 5.3 Truyền tải thơng suốt tín hiệu client .74 5.4 Mở rộng quy mô chuyển mạch 74 KẾT LUẬN 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 Lê Phương Trình – D04VT1 iii Đồ án tốt nghiệp Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1 Tỷ lệ lỗi bit BER trước sau có từ mã FEC hệ thống Hình Cấu trúc RS(255,239) .5 Hình Cấu trúc OPU-k .7 Hình Cấu trúc ODU-k .7 Hình Cấu trúc OTU-k .8 Hình Quá trình ghép 16 khung OTU-k lên khung OTU-k .10 Hình Các bước định dạng khung OTU-k dựa liên kết điểmđiểm .10 Hình Các lớp kênh quang (OCh) 12 Hình Cấu trúc nhóm kênh quang OCG-k qua DWDM 13 Hình 10 Hình thành truyền tải tín hiệu OTM qua kênh WDM riêng .15 Hình 11 Sắp xếp khung GFP vào OPU-k 16 Hình 12 Ánh xạ kiểu tải tin khác mạng OTN vào WDM 16 Hình Liên kết đầu cuối-đầu cuối mạng truyền tải quang .19 Hình 2 Lớp kênh quang .20 Hình Ví dụ lớp mạng OMS 22 Hình Ví dụ lớp mạng OTS .24 Hình Cấu trúc giao diện OTN 28 Hình Thơng tin chủ yếu chứa tương quan OTM-n.m 30 Hình 3 Thông tin chủ yếu chứa tương quan OTM-0.m 30 Hình Thơng tin chủ yếu chứa tương quan OTM-nr.m .31 Hình Ví dụ thơng tin luồng chủ yếu .32 Hình Cấu trúc ghép kênh ánh xạ OTM .33 Hình Phương pháp ghép kênh ODU1 vào ODU2 36 Hình Phương pháp ghép kênh ODU1 ODU2 vào ODU3 36 Hình Cấu trúc OTM-0.m 38 Hình 10 Cấu trúc ghép kênh OTM-16r.m 39 Hình 11 Cấu trúc ghép kênh OTM-n.m 41 Hình Các ứng dụng đa kênh sử dụng tiền khuếch đại .43 Hình Các ứng dụng đa kênh sử dụng khuếch đại trung gian 44 Hình Các ứng dụng IrDI đa kênh không khuếch đại 45 Hình 4 Các ứng dụng IrDI đơn kênh 45 Hình Mặt nạ biểu đồ mắt cho tín hiệu phát quang NRZ 55 Hình Mặt nạ biểu đồ mắt cho tín hiệu phát quang RZ 40G .57 Hình IrDI kênh đơn với bù tán sắc (DC) thu 59 Hình Sơ đồ khối FEC 67 Hình Từ mã Reed-Solomon 67 Hình Giản đồ mắt 69 Hình Mã BER vs Q cho R-S (t =8) .69 Hình 5 BER Eb/N0 .70 Hình Khuyếch đại mã hóa qua OSNR 71 Hình Giám sát kết nối nối tiếp 72 Hình Giám sát kết nối 73 Hình Chồng lấn giám sát kết nối ODUk 74 Lê Phương Trình – D04VT1 iv Đồ án tốt nghiệp Danh mục bảng biểu DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Tương quan khung STS/STM khung OTN OPU-k Bảng Từ mã FEC sử dụng khung OTN OPU-k Bảng Các tốc độ bit truyền dẫn danh định .7 Bảng Tốc độ OTU-k danh định (± 20ppm) Bảng Độ biến động UIpp theo tần số .11 Bảng Các kiểu dung lượng OUT .34 Bảng Các kiểu dung lượng ODU .34 Bảng 3 Các kiểu dung lượng OPU .34 Bảng Các chu kỳ khung OTUk/ODUk/OPUk 35 Bảng 1Các loại giao diện liên miền đa kênh .42 Bảng Phân loại giao diện liên miền đơn kênh cho lớp tín hiệu nhánh quang NRZ 2.5G NRZ 10G 47 Bảng Phân loại giao diện liên miền đơn kênh cho lớp tín hiệu nhánh quang NRZ 40G RZ 40G 48 Bảng 4 Các tham số vật lý cho IrDI đơn kênh đa kênh 50 Bảng Các tham số lớp vật lý cho IrDI đơn kênh đa kênh 51 Bảng Các giá trị chi tiết NRZ giản đồ mắt .56 Bảng Trung bình DGD xác suất 61 Lê Phương Trình – D04VT1 v Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 3R Retiming, Reshaping and Reamplifying Asynchronous Transport Mode EDC Bit Error Ratio Differential Wavelength Division Multiplexer Error Detect Check Định thời, tái tạo khuếch đại Chế độ truyền tải không đồng Tỷ lệ lỗi bit Ghép kênh chia bước sóng vi sai Phát sửa lỗi FAS Frame Alignment Signal Tín hiệu đồng chỉnh khung FEC Forward Error Correction Sửa lỗi hướng thuận FR Frame Relay Chuyển tiếp khung GCC General Communication Channel Kênh truyền dẫn chung GFP Generic Frame Procedure Thủ tục đóng khung chung HO Hold Off Hold Off IP Internet Protocol Giao thức Internet IrDI Inter Domain Interface Giao diện liên miền LAN Local Area Network Mạng cục MFAS Multiframe Alignment Signal Tín hiệu đồng chỉnh đa khung MPI Multile Protocol Interface Giao diện đa giao thức NE Network Element Phần tử mạng OA Optical Amplifier Khuếch đại quang OADM Optical Add Drop Multiplexer Bộ xen tách quang ATM BER DWDM Lê Phương Trình – D04VT1 vi Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt andHoạt động, quản lý bảo dưỡng OCC Operatons Administration Managemnet Optical Channel Carrier OCCo Optical Channel Carrier Overhead Mào đầu sóng mang kênh quang OCCp Optical Channel Carrier Payload Mào đầu sóng mang kênh quang OCG Optical Channel Group Nhóm kênh quang OCG-nr Optical Channel Group reduced Nhóm kênh quang chức rút gọn OCh Optical Channel Kênh quang OCh-OH Optical Channel- Ovehead Mào đầu kênh quang OCh-PE Optical OA&M Channel- Sóng mang kênh quang Payload Tải tin kênh quang mở rộng Evolope ODU Opical Data Unit Khối liệu quang OMS Optical Multiplexer Section Đoạn ghép kênh quang OMS_LC OMS- Link Connection Kết nối liên kết OMS OMS_NC OMS- Network Connection Kết nối mạng OMS OMU Optical Multiplex Unit Khối ghép quang ONT Optical Network Termination Đầu cuối mạng quang OOS Optical Output Signal Tín hiệu đầu quang OPU Optical Payload Unit Khối tải tin quang OSC Optical Supervision Chanel Kênh giám sát quang OSNR Optical Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu tạp âm quang OTM Optical Transport Module Chế độ truyền tải quang OTN Optical Transport Network Mạng truyền tải quang Lê Phương Trình – D04VT1 vii Đồ án tốt nghiệp OTS Optical Transport Section Thuật ngữ viết tắt Đoạn truyền tải quang OTS_SNC OTS _ Subnetwork Connection Kết nối mạng OTS OTS OH Mào đầu đoạn truyền tải quang Optical Transport Section Overhead OTU Optical Transport Unit Khối truyền tải quang PDH Plesiochronous Digital Hierarchy Phân cấp cận đồng PTI Payload Type Identifier Nhận dạng kiểu tải tin RS Reed- Solomon Reed- Solomon SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng SN Signal Networking Tín hiệu mạng SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng STM Synchronous Transport Mode Chế độ truyền tải đồng STS Synchronous Transport Signal Tín hiệu truyền tải đồng TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian TTE Terminal Transport Equipment Thiết bị truyền dẫn đầu cuối TTI Trail Trace Indentificaton Nhận dạng vạch đường truyền WDM Wavelenght Division Multiplex Ghép kênh phân chia bước sóng Lê Phương Trình – D04VT1 viii Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu LỜI NĨI ĐẦU Đứng trước phát triển không ngừng khoa học công nghệ, truyền thông băng rộng trở thành nhu cầu thiết yếu mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng Bên cạnh việc cung cấp dịch vụ truy nhập Internet, trị chơi tương tác, hội nghị truyền hình, truyền thông băng rộng liệu lớn qua mạng đồng trục ứng dụng rộng rãi, cung cấp kết nối tin cậy cho người sử dụng di chuyển qua phạm vi rộng lớn Sự phát triển mạnh mẽ Internet mạng toàn cầu đem lại nhiều nhiều người sử dụng trực tuyến, chi phối lượng băng thông lớn để truyền liệu bao gồm video hình ảnh Để phục vụ cho yêu cầu truyền tải khối lượng liệu lớn, nghiên cứu cho lực mạng với dung lượng cực lớn bắt đầu.Các chi phí tăng lên cần hệ thống thơng suốt hoạt động vai trò quan trọng nghiên cứu công nghệ Sợi quang đem lại băng thông cao nhiều, độ suy giảm thấp qua khoảng cách lớn ưu điểm chi phí so với cáp đồng Chúng đưa độ suy giảm thấp qua khoảng cách rộng Các yêu cầu tái tạo khuếch đại nhỏ Tất hệ số chế tạo sợi quang ưu tiên cho truyền dẫn liệu Khi yêu cầu băng thơng đường truyền lớn việc tiến hành truyền liệu sợi quang yêu cầu xây dựng hệ thống mạng quang hồn chỉnh Vì vậy, mạng truyền tải quang đời nhằm đáp ứng yêu cầu với khả cung cấp đường truyền liệu lên từ 2.5Gbps, 10Gbps 40 Gbps đồng thời tích hợp nhiều loại liệu dạng khung liệu công nghệ trước SONET/SDH khối truyền tải quang OTU Trong tài liệu xin giới thiệu nét tổng quát mạng truyền tải quang bạn phần hiểu tính chất quan trọng mạng truyền tải quang Nội dung cụ thể chia làm năm chương sau: Chương : Tìm hiểu chung mạng truyền tải quang Chương : Kiến trúc truyền tải mạng truyền tải quang Chương : Cấu trúc ghép kênh mạng truyền tải quang Chương : Các giao diện mạng truyền tải quang Chương : Một số điểm bật mạng truyền quang Lê Phương Trình – D04VT1 Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung mạng truyền tải quang CHƢƠNG I: TÌM HIỂU CHUNG VỀ MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG 1.1 Giới thiệu Các mạng sử dụng node quang để tạo nên cấu trúc kết nối thông dụng : cấu trúc lưới, cấu trúc vòng, cấu trúc điểm điểm Tuy nhiên xét đến hiệu chất lượng, mạng quang mô tả với chức truyền tải tin, ghép kênh tải tin client, định tuyến, khả trì dịch vụ, bảo vệ , giám sát bảo dưỡng mạng Để đáp ứng hiệu mạng, mạng truyền tải quang phía phát bao gồm lớp truyền tải quang , tín hiệu client riêng rẽ kết hợp để truyền tải qua liên kết Tại phía thu, lớp mạng phân chia cấu trúc tín hiệu đầu cuối dùng để định tuyến lại cho hướng riêng chúng Xét phương diện node xem sân bay trung tâm, hành khách xác định vị trí máy bay, client vận chuyển đến vị trí khác Và hành khách mang tính chất trì quản lý định tuyến đầu cuối đến đầu cuối Mạng truyền tải quang phát triển cho ứng dụng truyền tải cự ly dài với tốc độ liệu từ 2,5 G đến 40G kênh quang Trong khuyến nghị, mạng truyền tải quang sử dụng để hỗ trợ cho kết nối điểm-điểm đơn hướng song hướng, kết nối điểm-đa điểm đơn hướng 1.2 Các lớp quang Cấu trúc mạng truyền tải quang xác định môi trường vật lý lớp mạng đồng thời định nghĩa kiểu sợi quang Cấu trúc mạng truyền tải quang gồm ba lớp : lớp kênh quang, lớp đoạn ghép kênh quang, lớp đoạn truyền dẫn quang  Lớp kênh quang : cung cấp kết nối đầu cuối đến đầu cuối mạng kênh quang để chuyển thông suốt thông tin đầu cuối khác SONET/SDH, PDH 563 Mps, ATM Lớp kênh quang chứa đầy đủ chức hoán vị kết nối kênh quang với mục đích định tuyến mạng mềm dẻo, mào đầu kênh quang đảm bảo tính ngun vẹn thơng tin đáp ứng kênh quang, chức OA&M kênh quang (hoạt động, quản lý bảo dưỡng) cho phép trì kết nối thay đổi chất lượng dịch vụ khả trì mạng  Lớp đoạn ghép quang : cung cấp chức cho mạng qua công nghệ ghép tín hiệu nhiều bước sóng (WDM) Lớp đoạn ghép quang chứa đầy đủ chức mào đầu đoạn ghép kênh quang đảm bảo tính nguyên vẹn thơng tin đáp Lê Phương Trình – D04VT1 Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung mạng truyền tải quang ứng đoạn ghép quang nhiều bước sóng, đoạn ghép quang kênh quang OA&M cho phép hoạt động mức đoạn chức quản lý trì đoạn ghép  Lớp đoạn truyền dẫn quang : cung cấp chức truyền dẫn tín hiệu quang sợi quang Lớp đoạn truyền dẫn quang chứa đầy đủ chức : xử lý mào đầu đoạn truyền dẫn quang đảm bảo tính ngun vẹn thơng tin đáp ứng đoạn truyền dẫn quang, đoạn truyền dẫn OA&M cho phép hoạt động mức đoạn chức quản lý khả trì đoạn truyền dẫn Tương tự mạng SONET/SDH hệ sau, mạng truyền tải quang xác định tải tin đồng có độ dài khung cố định gán với mào đầu chi tiết để hỗ trợ tải tin đầu cuối khác nhau, đồng thời mã sửa lỗi hướng thuận (FEC) đặt đầu cuối khung để phân biệt mạng truyền tải quang với mạng quang hệ sau khác Các từ mã FEC phát lỗi mã sửa lỗi xác định bit lỗi ( 16) sửa phần mã (8) FEC có khả sửa bit lỗi nhiều xem mã mạnh, sửa bit lỗi xem mã yếu Ví dụ : mã RS(255,239) mã nhị phân thuộc hệ thống mã vịng tuyến tính Mã RS sinh từ đa thức nhị phân Ví dụ : mã RS(255,239) sinh từ đa thức x8 + x + x3 + x2 + Để nhận thức rõ vai trò từ mã FEC đến chất lượng tín hiệu, ta giả thiết có hệ thống yêu cầu giá trị BER 10-12 Một tín hiệu có tỷ lệ lỗi bit BER 10-4 Sau bổ sung mã FEC mạnh cải thiện cịn × 10-12 Vì FEC sử dụng cho tín hiệu truyền khoảng cách xa với tốc độ bit cao mà đạt số BER 10-12 Tương tự tín hiệu với tỷ lệ lỗi bit BER 10-7 bổ sung mã FEC số BER cải thiện 10-40 Từ mã FEC cịn bổ sung cho phía thu đáp ứng cự ly dài để đạt BER yêu cầu Một ưu điểm cụ thể sử dụng truyền cự ly xa truyền qua sợi quang vượt đại dương sử dụng khuếch đại tái tạo nhỏ mà đảm bảo tốc độ truyền dẫn bit cao FEC ứng dụng chuyển đổi quang-điện thiết bị truyền dẫn đầu cuối (TTE) Trong liên kết điểm-điểm cự ly ngắn tái tạo chưa thật cần thiết suy hao thấp Với liên kết cự ly dài u cầu tái tạo khơng thể thiếu để đảm bảo tín hiệu FEC sửa chữa số bit lỗi (thường 8) Khi số bit lỗi vượt khả sửa lỗi FEC , bit lỗi chưa Lê Phương Trình – D04VT1 Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung mạng truyền tải quang sửa đưa vào tái tạo thành burt bit lỗi ảnh hưởng đến hiệu hệ thống Ở trường hợp này, từ mã FEC xác định chức vật lý chức quản lý lỗi Hình 1 Tỷ lệ lỗi bit BER trước sau có từ mã FEC hệ thống 1.3 Từ mã FEC mạng truyền tải quang Mạng truyền tải quang cho phép ghép khung để đạt tốc độ liệu truyền dẫn cao Ví dụ : mạng truyền tải quang định nghĩa nhiều mức ghép kênh STS-48 (SONET)/STM-16(SDH), STS-192/STM-64 STS-768/STM256 Khi M khung STS-48 (SONET) STM-16(SDH) ghép đạt tốc độ M × 2,5Gps Trong trường hợp này, từ mã FEC hình thành mã khung SONET/SDH trước thực ghép khung khối thiết bị đầu cuối thu , chức phát sửa lỗi sử dụng sau tách khung Trong mạng truyền tải quang, khối tải tin quang-k (OPU-k) với k số gồm khung SONET/SDH ghép lại trường FEC đính kèm sau khung SONET/SDH Bảng 1.1 cung cấp giá trị k cho khối tải tin quang OPU Lê Phương Trình – D04VT1 Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung mạng truyền tải quang SONET SDH Tốc độ liệu OPU-k STS-48 STM-16 2,5Gbps OPU-1 STS-192 STM-64 10Gbps OPU-2 STS-768 STM-256 40Gbps OPU-3 Bảng 1 Tương quan khung STS/STM khung OTN OPU-k Mạng truyền tải quang sử dụng mã phát sửa lỗi (EDC) Reed Solomon (RS) xác suất bit photon bỏ qua tỉ số lỗi bit BER chịu ảnh hưởng đến tham số khác : chiều dài sợi, suy hao, mật độ kênh, phi tuyến, cơng suất tín hiệu quang, độ nhạy thu phụ thuộc vào tốc độ liệu truyền dẫn Với khung OPU-k khác từ mã Reed-Solomon (RS) FEC tạo từ đa thức sinh khác Từ mã Reed-Solomon EDC thường viết dạng RS(x,y) x thị chiều dài liệu phát lỗi, y chiều dài EDC bổ sung Ví dụ: từ mã RS(255,239) sử dụng 16 byte để kiểm tra 239 byte liệu (239 + 16 = 255) Hình 1.2 trình bày cấu trúc từ mã FEC sử dụng mạng truyền tải quang Hình Cấu trúc RS(255,239) Lê Phương Trình – D04VT1 Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung mạng truyền tải quang OPU-k Kiểu FEC OPU-1 RS(239/238) OPU-2 RS(238/237) OPU-3 RS(237/236) Bảng Từ mã FEC sử dụng khung OTN OPU-k Khi FEC khơng sử dụng trường hợp từ mã RS lúc bao gồm số 1.4 Cấu trúc khung mạng truyền tải quang 1.4.1 Khối tải tin quang OPU-k Đơn vị khung định nghĩa mạng truyền tải quang khối tải tin quang OPU-k , tín hiệu đầu cuối ánh xạ vào Khi tính tới FEC, tốc độ bit truyền dẫn danh định OPU-k với k = 1, , đưa bảng 1.3 Mỗi khối OPU-k bao gồm hàng, hang gồm 3810 cột tương ứng với 3810 byte , đầu cuối hàng có thêm byte mào đầu để hỗ trợ đáp ứng tín hiệu đầu cuối khác Hình 1.3 lưu ý theo khuyến nghị G.709/Y.1331 bắt đầu đánh số từ 15, việc đánh số rõ ràng trình xây dựng khung OTN 1.4.2 Khối liệu quang ODU-k Khối liệu quang bao gồm khối tải tin quang OPU bổ sung 14 byte mào đầu đầu hàng mào đầu OPU-k 14 byte mào đầu hàng OPU-k định nghĩa sau:  Trường FAS (tín hiệu đồng chỉnh khung) (byte 1-7) chứa dãy đồng chỉnh khung cố định 0xA1 0xA1 0xA1 0xA2 0xA2 0xA2  Trường MFAS (tín hiệu đồng chỉnh đa khung) (byte 8) chứa số khung 256 đa khung  Trường mào đầu OTU-k (khối truyền tải quang k) (các byte 8-14) chứa giám sát đoạn (byte 8-10), kênh truyền dẫn chung (GCC0) (byte 11 12), hai byte dự trữ (byte 13 14) Lê Phương Trình – D04VT1 Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung mạng truyền tải quang OPU-k Tốc độ thông thường OPU-1 2488320 Kbps ± 20ppm OPU-2 9995276,972 Kps ± 20 ppm OPU-3 40150519,322 Kps ± 20ppm Bảng Các tốc độ bit truyền dẫn danh định Hình Cấu trúc OPU-k Hình Cấu trúc ODU-k Lê Phương Trình – D04VT1 Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung mạng truyền tải quang Mào đầu ODU-k lại (các byte đến 14 hàng 2-4) phân chia thành đoạn với chức khác nhau, đoạn khác sử dụng để xác định đầu cuối đến đầu cuối đường OPU-k, đoạn khác sử dụng hỗ trợ mức giám sát kết nối nối tiếp đoạn khác sử dụng cho chức bảo dưỡng hoạt động Mào đầu sử dụng cho 64 khung ODU-k Mào đầu đường ODU-k sử dụng trí mà ODU-k ghép tách Mào đầu cho kết nối nối tiếp bổ sung kết thúc nguồn đầu cuối kết nối nối tiếp ODU-k hỗ trợ chức sau đây:  Đáp ứng tín hiệu đầu cuối qua OPU-k  Giám sát đường đầu cuối đến đầu cuối qua ODU-kP  Giám sát kết nối nối tiếp qua ODU-kT Trong mạng quang tiêu chuẩn, nhằm tối ưu băng thông truyền tải, ghép kênh phân chia thời gian(TDM) ODU-k trì liên kết đầu cuối đến đầu cuối để kênh TDM có tốc độ thấp Do đó, ODU-k định nghĩa mối quan hệ server/client sau:  Một ODU-2 truyền tải tối đa ODU-1 (một ODU2 tương đương với ODU-1)  Một ODU-3 truyển tải tối đa 16 ODU-1 ODU-2 truyền tải hỗn hợp ODU-1 ODU-2 giới hạn băng thơng cho phép Hình Cấu trúc OTU-k Lê Phương Trình – D04VT1 Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung mạng truyền tải quang OTU-k Tốc độ bit thông thường OTU-k Chu kỳ OTU-1 255/238 × 2488320 = 2666057,143 Kbps 48,971 OTU-2 255/237 × 9953238 = 10709255,316 Kbps 12,191 OTU-3 255/236 × 39813120 = 43018413,559 Kbps 3,035 Bảng Tốc độ OTU-k danh định (± 20ppm) 1.4.3 Khối truyền tải quang OTU-k Cấu trúc khung khối truyền tải quang k (OTU-k) hoàn thiện byte mào đầu OTU-k ghép thêm mã FEC phía cuối khung OPU-k trình bày hình 1.5 Các mào đầu OTU chứa byte giám sát đoạn (byte 8-10), kênh truyền dẫn chung (GCC0) (các byte 11 12) dự trữ (các byte 13 14) Vùng FEC chứa hàng với 256 byte hàng Vì vậy, khung OTU-k gồm hàng với 4080 cột Áp dụng mã RS(255,239), mã FEC 16 byte tính cho khung Như hình 1.6, tất byte ghép để xây dựng 4080 byte hàng OTU-k Để tránh xuất liên tục bit hay bit khung OTU-k liệu xáo trộn nhờ sử dụng từ mã ngẫu nhiên dài 65535 bit sinh đa thức x0 + x1 + x3 + x12 + x16 Ứng với đa thức tuân theo khuyến nghị ITU-T G.709 xáo trộn khởi tạo đến “0xFFFF” vị trí bắt đầu khung mà khơng mã hóa byte đồng chỉnh khung (FAS) mào đầu OTU-k (byte 1-7 hàng ) Q trình xáo trộn bit có trọng số lớn byte MFAS (byte thứ hàng đầu tiên) liên tục đến byte cuối khung OTU-k Lê Phương Trình – D04VT1 Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung mạng truyền tải quang Hình Quá trình ghép 16 khung OTU-k lên khung OTU-k Hình Các bước định dạng khung OTU-k dựa liên kết điểm-điểm Như vậy, mã hóa OTN gồm bước theo thứ tự sau: Tín hiệu đầu cuối xếp vào khung OTN, sau thêm phần mào đầu OH, từ mã FEC thực ghép kênh qua xáo trộn liệu truyền Mặc dù khơng trình bày rõ ràng nhiên, dung sai thời gian độ biến động trễ quan trọng trình ITU-T G.825.1 cung cấp độ biến động Lê Phương Trình – D04VT1 10 Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung mạng truyền tải quang trễ cho phép lớn giao diện OTU-k tương ứng với chiều dài liên kết khác Đây qui định điều khoản cho đơn vị đỉnh-đỉnh (UIpp) độ biến động trễ đo tai điểm tần số 3dB (trong Hz) Khoảng đơn vị (UI) tính tốn từ tốc độ bit mã RS sau: OTU1-1: 1UI = (238/255) (1/2,48832)ns = 375,1 ps OTU1-2: 1UI = (238/255) (1/9,95328)ns = 93,38 ns OTU1-1: 1UI = (238/255) (1/39,81312)ns = 375,1 ps Căn cho phép UI, độ biến động UIpp cho phép lớn với băng thông khác OTU-k định nghĩa khuyến nghị G.825.1 sau : OTU-k Dải tần số Độ biến động (UIpp) OTU-1 KHz- 20MHz 1,5 OTU-1 MHz – 20 MHz 0,15 OTU-2 20 KHz- 80 MHz 1,5 OTU-2 MHz – 80MHz 0,15 OTU-3 20 KHz – 320MHz 6,0 OTU-3 16 MHz – 320 MHz 0,15 Bảng 1.5 độ biến động UIpp theo tần số 1.4.4 Lớp kênh quang Lớp kênh quang định nghĩa khuyến nghị ITU-T G.709/Y.1331 miền điện Khi tín hiệu chuyển đổi sang miền quang biết kênh quang (OCh) Đặc tính định nghĩa khuyến nghị ITU-T G.872 đồng thời khuyến nghị G.872 định nghĩa chức hỗ trợ quản lý mạng chức lớp mạng mạng truyền tải quang Lê Phương Trình – D04VT1 11 Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung mạng truyền tải quang Hình Các lớp kênh quang (OCh) Hai kênh quang (OCh) định nghĩa :  Kênh quang với chức đầy đủ (OCh)  Kênh quang với chức rút gọn (OChr) cung cấp kết nối thông suốt mạng khôi phục 3R mạng truyền tải quang OCh bao gồm mào đầu không liên kết; mào đầu không gắn vào khung OCh truyền tải qua sóng mang khác Hình 1.8 cho thấy mào đầu OCh (OCh OH) chứa thông tin cho bảo dưỡng hỗ trợ quản lý lỗi bảo vệ Mào đầu OCh nằm cuối OCh có chức để ghép kênh phân kênh 1.4.5 Sóng mang kênh quang (OCC) nhóm kênh quang (OCG) Sóng mang kênh quang định nghĩa bước sóng WDM mà địa OTN kênh quang OCh ánh xạ lên Hai kiểu OCC định nghĩa:  OCC với chức rút gọn (OCCr): chứa tải tin OCCp OCCr mang tải tin OCh gắn với bước sóng ITU-T lưới ITU-T OCCr khơng có mào đầu liên kết  OCC với chức đầy đủ (OCC): chứa tải tin (OCCp) mào đầu (OCCo) OCCp mang tải tin OCh gán bước sóng lưới ITU-T OCCo mang mào đầu OCh, truyền kênh thông tin tín hiệu mào đầu module truyền tải quang (OTM) Nhóm kênh quang (OCG) nhóm sóng mang kênh quang OCC Với nhóm sóng mang kênh quang bậc với chức rút gọn OCG n[r], OCC nhánh Lê Phương Trình – D04VT1 12