Cáp quang truyền dẫn đồng bộ SDH doc

GVHD: ThS. Phù Trần Tín Cáp quang truyền dẫn đồng bộ SDH MỤC LỤC Mạng thế hệ mới NGN 1 DHDT7BLT - Nhóm 1 GVHD: ThS. Phù Trần Tín Cáp quang truyền dẫn đồng bộ SDH DANH MỤC HÌNH Mạng thế hệ mới NGN 2 DHDT7BLT - Nhóm 1 GVHD: ThS. Phù Trần Tín Cáp quang truyền dẫn đồng bộ SDH 1. NGUYÊN LÝ GHÉP KÊNH PDH Từ khi hình thành cho đến nay, mạng điện thoại chủ yếu truyền tín hiệu tiếng nói (tín hiệu ờ đầu ra máy điện thoại còn gọi là tín hiệu thoại) Trước năm 1970, để truyền đi xa mạng điện thoại thường sử dụng tín hiệu tương tự (analog) và ghép kênh theo tần số (FDM). Phương tiện truyền dẫn chủ yếu sử dụng dây kim loại trần hoặc cáp đồng trục. Hệ thống truyền dẫn analog này có dung lương và chất lượng thấp chi phí cho khai thát bảo dưỡng rất lớn. Đầu nhưng năm 1970, các hệ thống truyền dẫn số (digital) bắt đầu phát triển.Trên các hệ thống này chủ yếu sử dụng điều chế mã xung (PCM) và ghép kênh theo thời gian (TDM) .Nhờ kỹ thuật PCM mà tín hiệu thoại analog có băng tần (0-4) KHz được chuyển thành tín hiệu digital có tốc đô 64 kb/s.Các bước thực hiện PCM có thể tóm tắt trên sơ đồ hình 1. Hình 1: Các bước chuyển tín hiệu analog thành digital dùng PCM Nhưng nếu truyền riêng biệt từng kênh 64kb/s trên dây cáp đồng (hoặc vi ba) sẽ rất lãng phí. Vì vậy, người ta ghép các kênh số 64kb/s thành các luồng số có tốc độ cao hơn như ghép các kênh số 64kb/s để thành luồng số 1.544kb/s (ở Bắc Mỹ và Nhật Bản) hoặc 30 kênh số 64kb/s để thành luồng số 2.048Mb/s (ở Châu Âu) rồi mới truyền đi (gọi là luồng cấp 1). Từ các luồng cấp 1 này lại tiến hành ghép để có được các luồng số có tốc độ cao hơn. Hệ thống ghép kênh số như vậy gọi là Hệ phân cấp số cận đồng bộ PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy). 1.1 CÁC TỐC ĐỘ BIT CỦA ANSI/CEPT Các cấp truyền dẫn số cận đồng bộ đang tồn tại theo nhiều tiêu chuẩn khác nhau: Bắc Mý (ANSI), Nhật và Châu Âu (CEPT). Mạng thế hệ mới NGN 3 DHDT7BLT - Nhóm 1 GVHD: ThS. Phù Trần Tín Cáp quang truyền dẫn đồng bộ SDH Theo chiêu chuẩn của Bắc mỹ, để tạo thành số cấp cao người ta thực hiện như hình 2: Hình 2: Phân cấp số cận đồng bộ của Bắc Mỹ (ANSI) Tiêu chuẩn của Nhật Bản (hình 3): Hình 3: Phân cấp số cận đồng bộ của Nhật Bản Theo tiêu chuẩn Châu Âu, muốn có luồng số cấp cao hơn thì phải ghép 4 luồng số cấp thấp hơn (hình 4): Hình 4: Phân cấp số cận đồng bộ của châu Âu (CEPT) 1.2 CẤU TRÚC KHUNG CỦA TÍN HIỆU PDH. Ở đầu phát, người ta ghép các tín hiệu số cấp thấp để tạo ra luồng số cấp cao bằng phương pháp xen bit. Để phần thư đồng bộ với phần phát và phân việc được các khung, làm cơ sở cho việc tách các luồng số cấp thấp từ luồng số cấp cao nhận được thì khi ghép kênh người ta cài một tổ hợp các bít gọi là tín hiệu đồng bộ khung (FAS) và trước mỗi khung truyền. Tiếp theo là các bít nghiệp vụ (D+S) để cảnh báo từ xa cho trạm đối biết sự cố của trạm mình tiếp theo mới là các bit của luồng số liệu các nhánh đưa vào ghép kênh. Mạng thế hệ mới NGN 4 DHDT7BLT - Nhóm 1 GVHD: ThS. Phù Trần Tín Cáp quang truyền dẫn đồng bộ SDH Thực tế, các luồng số cấp thấp có tốc độ không bằng nhau (do từ nhiều nguồn đồng hồ khác nhau) nên để thực hiện ghép kênh người ta phải dùng kỹ thuật chèn thêm bit (justification) nhằm tạo ra một tố độ chung đồng đều cho tất cả các luồng nhánh trước khi ghép xen bit. Chính vì vậy, để phần thu nhận biết đượcvà có biện pháp tách các bit thêm này, nhằm khôi phục đúng luồng số liệu ban đầu thì ở phần phát người ta dùng một tổ hợp các bit gọi là các bit kiểm soát chèn (CB) ghép thêm vào khung luồng số cấp cao để đảm bảo chỉ ra chính xác quá trình chèn bit có được thực hiện đúng hay không. Do đặc điểm trên mà cấu trúc một khung của luồng số cấp cao sau khi ghép kênh sẽ có dạng như hình 5. Hình 5: Cấu trúc khung tín hiệu PDH 1.3 GHÉP VÀ TÁCH LUỒNG TRONG PDH. Ghép luồng trong PDH là ghép xen bit,do phải chèn thêm bit trong quá trình ghép nên tốc độ của tín hiệu sau khi ghép bao giờ cũng lớn hơn tổng tốc độ của tín hiệu nhánh.do vậy không thể tách trực tiếp các luồng số cấp thấp từ luồng số cấp cao(do không thể biết chính xác quan hệ về pha giữa tín hiệu đồng bộ khung của luồng số cấp thấp trong luồng số cấp cao). Sau mỗi cấp ghép kênh,thiết bị sẽ đưa vào luồng số tín hiệu đồng bộ khung mới. Sơ đồ ghép và tách luồng trong PDH như hình 6. Sơ đồ xen rẽ luồng biểu diễn như hình 7. Mạng thế hệ mới NGN 5 DHDT7BLT - Nhóm 1 GVHD: ThS. Phù Trần Tín Cáp quang truyền dẫn đồng bộ SDH Hình 6: Sơ đồ ghép và tách luồng trong PDH Hình 7: Sơ đồ xen rẽ luồng  Nhận xét: - Tốc độ bit của hệ ANSI:1,5Mb/s ,6Mb/s ,45Mb/s và 405Mb/s. - Tốc độ bit của hệ CEPT: 2Mb/s ,8Mb/s ,34Mb/s,140 Mb/s. - Mỗi tín hiệu sau khi ghép kênh có cấu trúc khung không như nhau. - Các tín hiệu nhánh không sử dụng đồng bộ khung. - Các tín hiệu nhánh gần đồn bộ nới nhau(gọi là cận động bộ), tức là tần số nhịp mặc dù có cùng giá trị nhưng lại hơi khác nhau. Mạng thế hệ mới NGN 6 DHDT7BLT - Nhóm 1 GVHD: ThS. Phù Trần Tín Cáp quang truyền dẫn đồng bộ SDH 1.4 NHƯỢC ĐIỂM CỦA PDH Mạng PDH chủ yếu đáp ứng các dịch vụ thoại, đối với các dịch vụ mới như: điện thoại truyền hình, truyền số liệu, thì mạng PDH khó có thể đáp ứng được. Việc tách/xen các luồng 2Mbit/s phức tạp làm giảm độ tin cậy cũng như chất lượng của hệ thống. Khả năng giám sát và quản lý mạng kém. Do trong các khung tín hiệu PDH không đủ các byte nghiệp vụ để cung cấp thông tin cho điều khiển, quản lý, giám sát và bảo dưỡng hệ thống. Tốc độ bit của PDH không cao (tốc độ bit cao nhất được chuẩn hoá là 140Mbit/s trên mạng viễn thông quốc tế) không thể đáp ứng cho nhu cầu phát triển các dịch vụ băng rộng hiện tại và trong tương lai. Thiết bị PDH cồng kềnh, các thiết bị ghép kênh và thiết bị đầu cuối thường độc lập nhau. Trên mạng viễn thông tồn tại 2 tiêu chuẩn phân cấp khác nhau: chuẩn Châu Âu và Châu Mỹ, gây khó khăn và phức tạp khi nâng cấp, mở rộng và kết nối các mạng với nhau. Sự hạn chế về khả năng xen rẽ các luồng kiến kết nối kém linh hoạt và khó cung cấp dịch vụ nhanh chóng,đồng thời đòi hỏi nhiều thiết bị ghép kênh làm cho giá thành tăng lên. Các mặt hạn chế trên của PDH sẽ được khắc phục khi sử dụng phân cấp truyền dẫn đồng bộ SDH 2. GIỚI THIỆU VỀ SDH 2.1 KHÁI QUÁT VỀ SDH Hệ phân cấp số đồng bộ SDH (Synchronous Digital Hierarchy) là một chuẩn quốc tế về truyền dẫn đồng bộ tốc độ cao cho các mạng viễn thông quang, được Liên minh viễn thông quốc tế ITU (trước đây gọi là Uỷ ban tư vấn về điện thoại và điện báo quốc tế CCITT) phê chuẩn lần đầu tiên vào tháng 11ư1988, nội dung gồm các khuyến nghị G.7 này định nghĩa về tốc độ truyền, khuôn dạng tín hiệu, các cấu trúc ghép kênh và cách xử Mạng thế hệ mới NGN 7 DHDT7BLT - Nhóm 1 GVHD: ThS. Phù Trần Tín Cáp quang truyền dẫn đồng bộ SDH lý, sắp xếp các bit truyền ứng với một dịch vụ vào một cấu trúc tải trọng SDH cho một giao diện nút mạng NNI (Network Node Interface ư giao diện chuẩn quốc tế của SDH). Bên cạnh việc xác định các chuẩn giao diện cho NNI như trên, CCITT còn xây dựng một loạt các chuẩn khác để quản lý hoạt động của các bộ ghép kênh đồng bộ (như G.781, G.782 và G.783) và quản lý mạng SDH (như G.784). Việc tiêu chuẩn hoá các thiết bị SDH để việc quản lý mạng kinh tế, linh hoạt hơn, phù hợp với các đòi hỏi của các nhà điều hành mạng, nhằm đáp ứng cho các dịch vụ mới băng rộng trong tương lai. Khái niệm về một hệ thống tải đồng bộ, dựa trên các chuẩn SDH không những đã vượt ra khỏi nhu cầu cơ bản của hệ thống truyền dẫn điểm nối điểm mà còn đáp ứng được những đòi hỏi của các mạng chuyển mạch, truyền dẫn và điều khiển mạng. Những khả năng 3 vùng ứng dụng mạng truyền thống là: mạng nội hạt (Local Network), mạng liên đài (Interưexchange Network) và mạng đường dài (Long Haul Network). Mặc dù SDH dựa trên việc đưa một tín hiệu ghép kênh đồng bộ vào một luồng quang truyền trên cáp sợi quang, thực tế SDH cũng được sử dụng trên các tuyến vô tuyến tiếp sức, thông tin vệ tinh và ở các giao diện điện trong thiết bị viễn thông. Do đó, có thể nói SDH đã tạo ra một hạ tầng mạng viễn thông thống nhất. Với tính linh hoạt, truyền dải rộng và cấu hình đơn giản đã làm cho hệ thống PDH hiện nay. Các ưu điểm đó gồm: 1) Cho phép xây dựng một mạng viễn thông kinh tế và linh hoạt: Các chuẩn SDH được xây dựng dựa trên nguyên lý ghép kênh đồng bộ trực tiếp, đây là yếu tố then chốt tạo nên tính kinh tế và linh hoạt của mạng viễn thông. Thực chất, điều đó có nghĩa là các tín hiệu nhánh có thể được ghép trực tiếp vào một tín hiệu SDH tốc độ cao hơn mà không cần qua các cấp ghép trung gian. Các phần tử mạng SDH có thể được kết nối trực tiếp trên mạng với rất ít thiết bị nên có hiệu quả kinh tế rất cao. (Ví dụ, sơ đồ so sánh ghép PDH và SDH). 2) Tăng cường khả năng bảo trì và quản lý mạng: Việc tăng cường các khả năng bảo trì và quản lý mạng là yêu cầu không thể thiếu đối với một mạng viễn thông. Để thực hiện điều đó, SDH có cấu trúc nhiều lớp trong một cấu hình ghép kênh, tại các lớp tương ứng với các vùng bảo trì (đoạn và tuyến) đều có thông tin đầy đủ và rõ ràng hỗ trợ cho việc điều hành khai thác và bảo trì ở cho việc điều Mạng thế hệ mới NGN 8 DHDT7BLT - Nhóm 1 GVHD: ThS. Phù Trần Tín Cáp quang truyền dẫn đồng bộ SDH hành vùng tương ứng trên mạng. Trong một cấu trúc tín hiệu SDH, người ta đã dành ra khoảng 5% dung lượng sự dụng cho các thủ tục quản lý, bảo trì và thực hành mạng (ở hệ thống PDH chỉ có khoảng 0,5%). 3) Cung cấp khả năng truyền tải tín hiệu linh hoạt: Tín hiệu SDH có khả năng truyền tất cả các tín hiệu nhánh hiện có trên các mạng viễn thông PDH hiện nay (như các tín hiệu nhánh 2, 34 và 140 Mb/s của châu Âu CEPT cũng như các tín hiệu nhánh DS1, DS2 và DS3 của Bắc Mỹ). Tức là, SDH có thể hoàn toàn tương thích với mạng hiện có. Ngoài ra, SDH còn có khả năng truyền tải các tín hiệu băng rộng ứng với các dịch vụ tiên tiến trong tương lai như: - Phương thức truyền không đồng bộ ATM (Asynchronous Transfer Mode): chuẩn cho B-ISDN. - Giao diện truyền số liệu phân tán trên cáp quang FDDI (Fiber Distributed Data Interface): chuẩn cho mạng cục bộ LAN tốc độ cao. 4) Cho phép xây dựng một hạ tầng mạng viễn thông thống nhất: Nhằm đạt được tính mềm dẻo, cấu trúc tín hiệu SDH được tối ưu hoá đối với cả mạng truyền dẫn và các ứng dụng chuyển mạch. Điều đó làm cho việc quản lý mạng rất đơn giản trên cả 3 vùng ứng dụng viễn thông truyền thống nói trên. Có thể có một hạ tầng mạng SDH duy nhất, trong đó cho phép kết nối giữa các vùng trực tiếp, hiệu quả và đơn giản. Ngoài ra, SDH còn đưa ra một giao diện mạng đã chuẩn hoá là NNI, cho phép kết nối trực tiếp thiết bị truyền dẫn của nhiều nhà cung cấp thiết bị khác nhau. Mạng thế hệ mới NGN 9 DHDT7BLT - Nhóm 1 GVHD: ThS. Phù Trần Tín Cáp quang truyền dẫn đồng bộ SDH Hình 8: Ghép các luồng 2Mb/s thành tín hiệu đường dây140Mb/s (PDH) và 155Mb/s (SDH) Hình 9: Trạm ghép/rẽ kênh PDH và SDH 2.2 TRUYỀN DẪN ĐỒNG BỘ LÀ GÌ?  Khái niệm về đồng bộ của các tín hiệu số Để hiểu chính xác các khái niệm và các nội dung của SDH, vấn đề quan trọng là phải hiểu đúng khái niệm thế nào là đồng bộ, cận đồng bộ và không đồng bộ? Mạng thế hệ mới NGN 10 DHDT7BLT - Nhóm 1 [...]... hai đồng hồ trong trường hợp cận đồng bộ Ví dụ, hai đồng hồ lấy từ hai nguồn dao động thạch anh  Đồng bộ và không đồng bộ trong truyền dẫn số Thông thường, các hệ thống truyền dẫn số là không đồng bộ, trong đó mỗi thiết bị đầu cuối nói chung đều hoạt động theo nhịp đồng hồ riêng của nó Trong truyền dẫn số, yếu tố "định thời" (timing) là một trong những hoạt động cơ bản nhất của hệ thống Do các đồng. ..  Đồng bộ độc lập Phương pháp đồng bộ độc lập là cung cấp cho mỗi nút trong mang một đồng hồ chuẩn có độ chính xác và ổn định cao Phương pháp này có nhược điểm là xuất hiện trượt do sự khác nhau của các đồng hồ của các nút hoặc do sự chèn bit trên các luồng số gây ra Mạng thế hệ mới NGN 30 DHDT7BLT - Nhóm 1 GVHD: ThS Phù Trần Tín Cáp quang truyền dẫn đồng bộ SDH  Đồng bộ tương hổ Phương pháp đồng bộ. .. Tín Cáp quang truyền dẫn đồng bộ SDH Hai tín hiệu được gọi là đồng bộ với nhau nếu như sự dịch chuyển số của chúng là cùng một tốc độ một cách chính xác Thực tế, vẫn có thể có sự sai pha giữa hai tín hiệu nhưng điều đó không được vượt quá giới hạn cho phép Sự sai pha này có thể do trễ truyền sóng hoặc do hiện tượng trôi tần thấp (low-frequency wander) trong mạng truyền dẫn Trong mạng đồng bộ, tất cả Đồnghồ... từ byte F của khung tiếp theo  Cấu trúc khung tải đồng bộ Các tín hiệu nhánh khi truyền qua mạng đồng bộ vẫn được giữ nguyên hình thành nên thuật ngữ khung tải đồng bộ áp dụng cho các cấu trúc tín hiệu đồng bộ Tuy nhiên điều quang trọng hơn là dung lượng tín hiệu đặt bên trong một khung tải đồng bộ. hình thành khả năng tải của mạng Một khung tải đồng bộ bao gồm 2 thành phần khác nhau: Phần container... Mỹ Đầu vào của các hệ thống đồng bộ cơ sở là các luồng cận đồng bộ có tốc độ bít khác nhau, được ghép lại thành nhiều bước, mỗi bước lại được đưa vào các bit điều khiển, quản lý và phối hợp tốc độ Khi đó, đầu ra được một luồng đồng bộ cơ sở Các luồng đồng bộ cơ sở được nâng lên N lần thành các luồng đồng bộ cấp N Cấu trúc bộ ghép SDH như hình 18 Hình 18: Cấu trúc bộ ghép SDH G.709 ITU-T Mạng thế hệ... E1 4 E1 16 E1 64 E1 2.4 CẤU TRÚC KHUNG SDH  Cấu trúc chung tín hiệu SDH Mạng thế hệ mới NGN 13 DHDT7BLT - Nhóm 1 GVHD: ThS Phù Trần Tín Cáp quang truyền dẫn đồng bộ SDH Hình 12: Cấu trúc khung SDH Tín hiệu đồng bộ sdh bao gồm một tập các byte 8 bit được biểu diễn dưới dạng một cấu trúc khung.trong cấu trúc đó các byte đều được định vi một cách rõ ràng trong mối quang hệ đối với khung Cụ thể mỗi khung... đồng bộ ở các dạng sau: - Định thời được điều khiển nhờ đồng hồ chuẩn riêng hoặc đồng hồ chủ Mạng bao gồm một nhóm các phân mạng mà định thời của mỗi phân mạng được - điều khiển nhờ một đổng hồ chuẩn nhưng hoạt động dị bộ giữa các phân mạng Mạng có thể là dị bộ hoàn toàn nếu định thời của mỗi nút được điều khiển bởi một đồng hồ chuẩn riêng biệt 6.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG BỘ  Đồng bộ cưỡng bức Đồng bộ. .. ThS Phù Trần Tín Cáp quang truyền dẫn đồng bộ SDH Các chữ số trong hình này liên quan đến các tốc độ truyền dẫn cận đồng bộ như sau: 11 12 21 22 31 32 4 tương ứng với 1554 Kbit/s tương ứng với 2048 Kbit/s tương ứng với 6312 Kbit/s tương ứng với 8448 Kbit/s tương ứng với 34368 Kbit/s tương ứng với 44736 Kbit/s tương ứng với 139264 Kbit/s Chữ số đầu tiên đại diện cho mức phân cấp truyền dẫn như quy định... Nhóm 1 GVHD: ThS Phù Trần Tín Cáp quang truyền dẫn đồng bộ SDH TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 2 Marconi, SDH Synchronous Digital Hierarchy” Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông, Kỹ thuật thông tin quang 2 (Dùng cho sinh viên hệ đào tạo đại học từ xa) 3 Bộ tư lệnh thông tin liên lạc, Trung tâm Kỹ thuật Thông tin công nghệ cao, “Kỹ thuật thông tin quang và SDH 4 Neotelis, “PDH & SDH Digital Transmission” Mạng... không cần tách luồng STM-1 5 MÀO ĐẦU TRONG SDH Trong chuẩn SDH các chức năng chuyển tải và mào đầu cũng khác nhau ở các lớp khác nhau Có các lớp như sau: - Đoạn tái sinh ( đoạn lặp) Đoạn ghép kênh ( đoạn ghép) Tuyến Hình 25: Đoạn lặp, đoạn ghép và tuyến truyền dẫn trong SDH Mạng thế hệ mới NGN 24 DHDT7BLT - Nhóm 1 GVHD: ThS Phù Trần Tín Cáp quang truyền dẫn đồng bộ SDH 5.1 MÀO ĐẦU ĐOẠN TÁI SINH Hình 26: . Trần Tín Cáp quang truyền dẫn đồng bộ SDH MỤC LỤC Mạng thế hệ mới NGN 1 DHDT7BLT - Nhóm 1 GVHD: ThS. Phù Trần Tín Cáp quang truyền dẫn đồng bộ SDH DANH. đồng bộ SDH 2. GIỚI THIỆU VỀ SDH 2.1 KHÁI QUÁT VỀ SDH Hệ phân cấp số đồng bộ SDH (Synchronous Digital Hierarchy) là một chuẩn quốc tế về truyền dẫn đồng bộ