Nghiên cứu hệ thống truyền dẫn SDH Alcatel Lucent STM-16 ở VNPT Thừa Thiên Huế

Nghiên cứu hệ thống truyền dẫn SDH Alcatel Lucent STM-16 ở VNPT Thừa Thiên Huế

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA VẬT LÝ BỘ MÔN: ĐIỆN TỬ – VIỄN THÔNG  Đề tài: Sinh viên thực hiện ĐỖ VĂN ĐỨC HỒ VĂN HƯNG TRẦN NGỌC HUY Lớp ĐTVT K28 Cán bộ hướng dẫn Th.S LÊ HỮU BÌNH Th.S HOÀNG THỊ TỐ PHƯỢNG HUẾ, 05/2009 2 Lời nói đầu Công nghệ SDH (Synchronous Digital Hierachy) ra đời đã đánh dấu một bước phát triển mới trong lĩnh vực truyền dẫn của các mạng Viễn thông trên thế giới. SDH đã và đang mang lại cho các nhà khai thác mạng một giải pháp mạng tương lai với những ưu thế trong việc ghép kênh đơn giản, băng tần truyền dẫn rộng, tương thích với các giao diện PDH hiện có…tạo ra khả năng quản lý mạng một cách tập trung. Trên cơ sở kế thừa những đặc điểm của SDH, công nghệ NG-SDH (Next Generation - SDH) ra đời đã khắc phục được những hạn chế của mạng truyền dẫn SDH. Để đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày càng cao của khách hàng, các hãng cung cấp thiết bị Viễn thông, các nhà khai thác Viễn thông cũng đã và đang xây dựng mạng lưới truyền dẫn của mình dựa trên công nghệ NG-SDH. Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp của mình là: “Nghiên cứu hệ thống truyền dẫn SDH Alcatel Lucent STM-16 ở VNPT Thừa Thiên Huế” để có một cái nhìn tổng quát nhất về công nghệ NG-SDH đã được triển khai và khai thác ở VNTP Thừa Thiên Huế. Đề tài gồm có hai phần chính: - Phần I: Nghiên cứu cấu trúc của hệ thống truyền dẫn quang, công nghệ SDH và NG-SDH (Next Generation - SDH). - Phần II: Tìm hiểu thiết bị OMSN (Optinex Multi Service Node) dựa trên công nghệ NG-SDH của Alcatel Lucent đang được sử dụng trên mạng Viễn thông của VNPT Thừa Thiên Huế, nghiên cứu sâu vào thiết bị 1660SM với dung lượng STM-16. Do thời gian và trình độ còn hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong sự chỉ dẫn và góp ý của tất cả các thầy cô và quý bạn đọc. 3 CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ADM Add/Drop Multiplexer ATM Asychronous Transfer Mode AU Administrative Unit AUG Administrative Unit Group COADM Coarse Optical Add/Drop Multiplexer CONGI Control & General Interface CWDM Coarse WDM DCC Data Communication Channel DCN Data Communication Network ECC Embeded Control Chanel ECT Equipment Craft Terminal EML Element Management Layer EOW Engineering Order Wire Extension ESCON Enterprise Systems CONnection FADs Functional Access Domains FDDI Fiber Distributed Data Interface FDM Frequency Division Multiplexing FEC Forwarding Equivalent Class FICON Fiber CONnectivity GFP Generic Framing Procedure HDLC High-level Data Link Control HOCC Higher Order Cross Connections ISA Integrated Service Adapter 4 ISA PR Packet Ring card ISA PR-EA Packet Ring Edge Aggregator card ISDN Intergrated Services Digital Network LAPS Link Access Protocol SDH LCAS Link Capacity Adjustment Scheme LER Label Edge Router LOCC Lower Order Cross Connections LSP Label Switch Path LSR Label Switching Router MPLS Multi Protocol Label Switching NADs Network Access Domains NE Network Element NES Network Element Synthesis NML Network Management Layer NMS Network Management System OMSN Optinex Multi Service Node PCM Pulse Code Modulation PDH Plesiochronous Digital Hierachy PRC Primary Reference Clock QoS Quality of Service REG Regeneration SDH Synchronous Digital Hierachy NG – SDH Next Generation SDH SEC Synchronous Equipment Clock SERGI Service General Interface 5 SETG Synchronous Equipment Timing Generation SETS Synchronous Equipment Timing Source SLAs Service Level Agreements SNCP SubNetwork Connection Protection SONET Synchronous Optical Network SPF Small Form Pluggable SSU Synchronization Supply Unit TDM Time Division Multiplexing TMN Telecommunication Management Network TU Tributary Unit TUG Tributary Unit Group VC Virtual Container VCAT Virtual Concatenation WDM Wavelength Division Multiplexing 6 MỤC LỤC Lời nói đầu CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG 1.1. Giới thiệu về thông tin quang 1.1.1. Khái quát chung 7 Lưu lượng thông tin trên Internet đang tăng trưởng với tốc độ nhanh chóng, các loại hình dịch vụ ngày càng đa dạng, có yêu cầu tốc độ cao, băng thông rộng. Các kỹ thuật truyền dẫn bằng cáp đồng và viba số không thể đáp ứng tốt các yêu cầu này. Sự ra đời của của công nghệ truyền dẫn quang có thể xem như một bước ngoặc trong việc giải quyết các yêu cầu về tốc độ và băng thông cho các dịch vụ truyền thông đa phương tiện. Sợi quang có băng thông rộng, lên tới hàng Tbps nên có thể thiết lập hệ thống truyền dẫn số tốc độ cao, suy hao tín hiệu không đáng kể (trung bình khoảng 0,2dB/km). Cáp sợi quang hoàn toàn cách điện, không chịu ảnh hưởng của sấm sét, không bị can nhiễu bởi trường điện từ, xuyên âm giữa các sợi quang không đáng kể. Vật liệu chế tạo là SiO 2 sẵn có trong tự nhiên nên giá thành thấp. Với các ưu điểm vượt trội này, sợi quang đang được chọn làm phương tiện truyền dẫn hàng đầu trong các mạng đường trục, mạng thành phố, mạng vùng và mạng truy nhập. Cùng với sợi quang, công nghệ chế tạo các nguồn phát quang và thu quang đã tạo ra hệ thống thông tin quang với những ưu điểm vượt trội hơn hẳn so với các hệ thống thông tin khác, đó là : - Suy hao truyền dẫn nhỏ. - Băng tần truyền dẫn lớn. - Không bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ. - Có tính bảo mật thông tin cao. - Kích thước và trọng lượng nhỏ. - Độ tin cậy cao và linh hoạt. 1.1.2. Cấu trúc và các thành phần chính trong tuyến truyền dẫn quang Trong hệ thống thông tin quang, tín hiệu điện từ các thiết bị đầu cuối khác nhau được chuyển thành tín hiệu quang thông qua bộ chuyển đổi điện quang (E/O). Các tín hiệu quang này được khuếch đại với công suất đủ lớn để đưa vào môi trường truyền dẫn là cáp sợi quang. Với khoảng cách truyền dẫn lớn, công suất của tín hiệu có thể suy giảm trên đường truyền. Trong trường hợp này cần phải dùng thêm các trạm lặp 8 để bù lại công suất đã bị suy giảm. Ở đầu thu, quá trình thực hiện ngược lại so với đầu phát, nghĩa là tín hiệu thu được là tín hiệu quang được đưa qua bộ chuyển đổi quang điện (O/E) để khôi phục lại nguyên dạng tín hiệu điện ban đầu, đưa đến thiết bị đầu cuối của bên nhận. Hình 1.1 dưới đây mô tả cấu trúc tổng quát của một hệ thống thông tin quang. Một đặc điểm quan trọng của sợi quang là độ rộng băng tần, cáp sợi quang có thể truyền tín hiệu với tần số cao hơn rất nhiều so với cáp kim loại và cáp đồng trục. Đặc điểm này cho phép các nhà khai thác thực hiện các dịch vụ truyền thông băng rộng hiện đang có nhu cầu phát triển lớn. Đặc biệt, với công nghệ ghép kênh phân chia theo bước sóng quang (WDM), nhiều kênh tín hiệu có bước sóng khác nhau có thể truyền dẫn đồng thời trên một sợi quang. Công nghệ WDM cho phép khai thác đến mức tối đa độ rộng băng tần của sợi quang, làm cho dung lượng truyền dẫn trên mỗi sợi quang trở nên rất lớn. 1.2. Kỹ thuật ghép bước sóng quang (WDM) 1.2.1. Nguyên lý cơ bản của ghép bước sóng quang (WDM) Trong các tuyến thông tin quang điểm nối điểm thông thường, mỗi một sợi quang sẽ có một nguồn phát quang ở phía phát và một tách sóng quang ở phía thu. Các nguồn phát quang khác nhau sẽ cho ra các luồng ánh sáng mang các tín hiệu khác 9  thoại dữ liệu Fax hình ảnh O/E E/O E/O O/E  Bộ chuyển đổi điện – quang Sợi quang Sợi quang Bộ chuyển đổi quang – điện Bộ lặp đường dây Hình 1.1. Minh họa cấu trúc hệ thống thông tin quang nhau và phát vào sợi dẫn quang xác định riêng biệt, bộ tách sóng quang tương ứng sẽ nhận tín hiệu từ sợi này. Như vậy muốn tăng dung lượng hệ thống thì phải sử dụng thêm sợi quang. Kỹ thuật ghép bước sóng quang sẽ cho phép ta tăng dung lượng kênh mà không cần tăng tốc độ bit đường truyền và cũng không cần dùng thêm sợi dẫn quang, nó đã thực hiện truyền các luồng ánh sáng với các bước ánh sáng khác nhau trên cùng một sợi. Ở đầu thu có thể thực hiện thu các tín hiệu quang riêng biệt nhờ quá trình lọc các bước sóng khác nhau này. Hình 1.2. Hệ thống ghép kênh quang WDM Hình 1.2 minh họa nguyên lý chung của một hệ thống thông tin quang WDM. Các nguồn tín hiệu điện ban đầu S 1 , S 2 , …, S n sau khi qua bộ chuyển đổi điện/quang được chuyển thành các luồng tín hiệu quang có bước sóng khác nhau (λ 1 , λ 2 , …, λ n ). Các tín hiệu quang này được ghép lại tạo thành một luồng quang đa bước sóng nhờ thiết bị ghép kênh quang (MUX) để truyền trên một sợi quang. Ở đầu thu, luồng quang đa bước sóng được đưa qua bộ tách kênh (DEMUX) để tách thành các tín hiệu quang với bước sóng khác nhau ban đầu. Các tín hiệu quang này được đưa qua bộ chuyển đổi quang/điện để khôi phục lại tín hiệu gốc ban đầu, đưa đến thiết bị đầu cuối. 1.2.2. Ưu điểm của công nghệ WDM So với công nghệ truyền dẫn đơn kênh truyền thống, công nghệ WDM có ưu điểm nổi trội nhất là tăng dung lượng truyền dẫn trên mỗi sợi quang lên rất lớn nhờ 10 [...]... Tạo khung STM-16 từ STM-1 Hình 2.8 Tạo khung STM-16 từ 16 × STM-1 Ngoài ra để có được STM-16 ta cũng có thể ghép 4× STM-4 với nhau theo phương thức ghép từng byte một.(hình 2.9) Hình 2.9 Tạo khung STM-16 từ STM-4 27 2.4 Công nghệ NG -SDH 2.4.1 Hạn chế của công nghệ truyền dẫn SDH truyền thống SDH truyền thống là công nghệ TDM đã được tối ưu hoá để truyền tải các lưu lượng dịch vụ thoại Khi truyền tải... Các kiểu và các đặc tính chủ yếu của thiết bị ghép SDH G.784 - Quản lý SDH G.803 - Cấu trúc mạng truyền dẫn SDH G.825 - Điều khiển rung pha và trôi pha trong mạng thông tin SDH G.957 - Các giao diện quang của các thiết bị và hệ thống liên quan đến SDH G.958 - Hệ thống truyền dẫn SDH sử dụng cho cáp sợi quang 2.3.2 Các đặc điểm của SDH So với PDH thì SDH có các ưu điểm cơ bản sau đây - Trong PDH việc... phần mạng quản lý - Tất cả các tín hiệu SDH có tốc độ thấp hơn 140 Mbit/s đều có thể ghép được vào cấp SDH thấp nhất là STM-1 có tốc độ là 155 Mbit/s Bên cạnh đó, hệ thống SDH cũng có những nhược điểm sau: - Kỹ thuật phức tạp hơn - Đồng hồ phải cung cấp từ ngoài - Truyền dư thừa và thiếu mức 8 Mbit/s 2.3.3 Phân cấp hệ thống SDH Các cấp Tốc độ Truyền dẫn Truyền dẫn STM-1 155.520 Mbit/s Các luồng PDH... tế về công nghệ truyền dẫn theo phân cấp số đồng bộ SDH dùng cho truyền dẫn cáp quang 18 và vi ba Các tiêu chuẩn của SDH đã được ITU-T ban hành trong các khuyến nghị sau đây G.702 - Số lượng mức trong phân cấp số đồng bộ G.707 - Các tốc độ bit của SDH G.708 - Giao diện nút mạng SDH G.709 - Cấu trúc ghép đồng bộ G.773 - Giao thức phù hợp với giao diện Q G.774 - Mô hình thông tin quản lý SDH G.782 - Các... Hiệu suất sử dụng băng thông khi truyền dịch vụ Ethernet qua mạng SONET SDH Tốc độ truyền Hiệu suất sử dụng băng thông 10 Mbps STS-1 VC-3 48,4 Mbps 21% 100Mbps STS-3c VC-4 150 Mbps 67% 1 Gbps STS-28c VC-4 - 16C 2,4 Gbps 42% Ethernet 2.4.2 SDH thế hệ mới: NG -SDH SDH thế hệ mới là thuật ngữ mô tả tính kế thừa và phát triển dựa trên những tiêu chuẩn hình thành từ mạng SDH sẵn có, được các nhà cung cấp... nghệ thực hiện chức năng như một dịch vụ truyền dẫn để lưu trữ, truyền tải dịch vụ dữ liệu thô, âm thanh, hình ảnh độc lập về giao thức Fiber Channel được thiết kế để loại bỏ nhiều trở ngại về hoạt động trước đây đã tồn tại trong các mạng LAN truyền thống Các kênh đang cung cấp phù hợp với công nghệ Gigabit cho điều khiển, tự quản lý và tin cậy tại khoảng cách lên tới 10km 30 Hình 2.10 Sơ đồ truyền dẫn. .. được cho ở hình 2.7 Hình 2.7 Quá trình ghép 63 luồng 2,048 Mbit/s vào STM-1 2.3.7 Cấu trúc khung STM-N (N = 4, 16) Cấu trúc khung STM-N (với N = 4 hoặc N = 16) giống như cấu trúc khung STM-1, là mức truyền dẫn cấp cao của SDH, đạt được bằng cách ghép STM-1 theo nguyên lý ghép xen byte tạo thành các mức sau: 26 - STM-4 có tốc độ truyền dẫn là 155,520 × 4 = 622,08 Mbit/s - STM-16 có tốc độ truyền dẫn là... trên cơ chế truyền tiếng nói giữa các máy điện thoại, bằng việc truyền tín hiệu tương tự trong các cáp đồng xoắn đôi và ghép kênh phân chia tần số FDM; dùng trong các tuyến đường dài để kết hợp truyền nhiều kênh thoại trong một cáp đồng trục Vào đầu những năm 1970, các hệ thống truyền dẫn số bắt đầu xuất hiện sử dụng phương thức điều chế xung mã PCM PCM cho phép truyền tín hiệu tương tự ở dạng nhị phân... Capacity Adjustment Scheme) Mô hình cấu trúc SDH thế hệ mới như mô tả trên hình 2.11 Hình 2.11 Khái quát về mô hình cấu trúc SONET /SDH 2.4.3 Các công nghệ của mạng NG -SDH 2.4.3.1 Kết chuỗi ảo VCAT Phương pháp ghép nối truyền thống được định nghĩa trong G.707 là thuật ngữ “kề nhau” (contiguous) Nghĩa là các container kế cận được kết hợp lại và truyền qua mạng SDH như là một container tổng Hạn chế của ghép... dụng mạng SDH truyền thống để truyền các lưu lượng Ethernet, ngoài các hạn chế trên thì còn một yếu tố nữa là tốc độ của Ethernet không tương đương với SDH Điều này dẫn đến phải thiết lập các tuyến kết nối của mạng SDH có tốc độ cao hơn so với của dịch vụ Ethernet, điều này lại là nguyên nhân làm giảm hiệu quả sử dụng băng thông của mạng lưới Bảng 2.4 mô tả hiệu suất sử dụng băng thông khi truyền dịch . công nghệ NG -SDH. Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp của mình là: Nghiên cứu hệ thống truyền dẫn SDH Alcatel Lucent STM-16 ở VNPT Thừa Thiên Huế để. công nghệ NG -SDH đã được triển khai và khai thác ở VNTP Thừa Thiên Huế. Đề tài gồm có hai phần chính: - Phần I: Nghiên cứu cấu trúc của hệ thống truyền dẫn quang, công nghệ SDH và NG -SDH (Next. - SDH) . - Phần II: Tìm hiểu thiết bị OMSN (Optinex Multi Service Node) dựa trên công nghệ NG -SDH của Alcatel Lucent đang được sử dụng trên mạng Viễn thông của VNPT Thừa Thiên Huế, nghiên cứu