Đề tài công nghệ truyền dẫn SHD

MỤC LỤC Trang - L i nói u -ờ đầ 3 Ch ng Iươ 5 T ng quan v k thu t truy n d n ng b SDHổ ề ỹ ậ ề ẫ đồ ộ 5 1.1- H TH NG TRUY N D N C N NG BỆ Ố Ề Ẫ Ậ ĐỒ Ộ 5 1.1.1 - Nguyên t c ghép lu ng trong c u trúc s c n ng bắ ồ ấ ố ậ đồ ộ 5 1.1.2 - Các tiêu chu n c a PDHẩ ủ 6 1.1.3 - Quá trình ghép kênh PDH 8 1.1.4 - Nh ng h n ch c a PDHữ ạ ế ủ 9 1.2 - GI I THI U V H TH NG SDHỚ Ệ Ề Ệ Ố 12 1.2.1 - L ch s phát tri n c a SDHị ử ể ủ 12 1.2.2 - Các tiêu chu n ghép kênh SDHẩ 14 1.2.3 - Mét s khuy n ngh v SDH c a ITU-Tố ế ị ề ủ 14 1.2.4 - Các c i m v h n ch c a ph ng pháp truy n d n ng b đặ để à ạ ế ủ ươ ề ẫ đồ ộ SDH 16 1.2.5 - Nh ng u i m c a SDH so v i PDHữ ư để ủ ớ 19 1.2.6 - Nguyên t c ghép kênh c a SDHắ ủ 20 1.2.7 - Ch c n ng các kh iứ ă ố 21 Ch ng IIươ 24 Ph ng pháp s p x p các lu ng s trong SDHươ ắ ế ồ ố 24 2.1 - KHÁI QUÁT 24 2.2 - QU TRÌNH S P X P C C LU NG T N HI U V O C C GÓIÁ Ắ Ế Á Ồ Í Ệ À Á 24 2.2.1- S p x p lu ng 1,5 Mbit/s v o a khung VC-11ắ ế ồ à đ 24 2.2.2 - S p x p lu ng 2 Mbit/s v o a khung VC-12ắ ế ồ à đ 28 2.2.3 - S p x p lu ng 1,5 Mbit/s v o TU-12 thay th lu ng 2 Mbit/sắ ế ồ à ế ồ 30 2.2.4 - S p x p lu ng 6 Mbit/s v o VC-2ắ ế ồ à 31 2.2.5 - S p x p lu ng 34 Mbit/s v o VC-3ắ ế ồ à 33 2.2.6 - S p x p lu ng 45 Mbit/s v o VC-3ắ ế ồ à 35 2.2.7 - S p x p lu ng s 140 Mbit/s v o VC-4ắ ế ồ ố à 36 2.3 - QU TRÌNH GHÉP C C GÓI V O TRONG KHUNG STM-1Á Á À 37 2.3.1 - Ghép VC-4 v o STM-1à 38 2.3.2 - Ghép 3 VC-3 v o STM-1 qua AU-4à 39 2.3.3 - Ghép 3 VC-3 v o STM-1 qua AU-3à 41 2.3.4 - Ghép 63 VC-12 v o STM-1à 41 2.3.5 - Ghép 84 VC-11 v o STM-1à 44 2.3.6 - T o khung truy n d n STM-Nạ ề ẫ 45 CH ng IIIươ 47 T ch c v ho t ng c a các lo i con trá trong khung tín hi u SDHổ ứ à ạ độ ủ ạ ệ 47 3.1 - V TR V CH C N NG C A C C LO I CON TRỊ Í À Ứ Ă Ủ Á Ạ Á 47 3.1.1 - V trí v ch c n ng c a con trá AU-4ị à ứ ă ủ 47 3.1.2 - V trí v ch c n ng c a con trá AU-3ị à ứ ă ủ 47 3.1.3 - V trí v ch c n ng c a con trá TU-3ị à ứ ă ủ 48 3.1.4 - V trí v ch c n ng c a con trá TU-2ị à ứ ă ủ 49 3.1.5 - V trí v ch c n ng c a con trá TU-12 v TU-11ị à ứ ă ủ à 50 3.2 - NH S A CH C C NHÓM BYTE V C C BYTEĐÁ ỐĐỊ Ỉ Á À Á 51 3.2.1 - ánh s a ch các nhóm byte c a khung AUGĐ ốđị ỉ ủ 51 3.2.2 - ánh s a ch các nhóm byte c a khung VC-4Đ ốđị ỉ ủ 52 3.2.3 - ánh s a ch các byte c a a khung TU-2, TU-12 v TU-11Đ ốđị ỉ ủ đ à 53 3.3 - C U T O V HO T NG C A C C CON TRẤ Ạ À Ạ ĐỘ Ủ Á Á 54 3.3.1- C u t o c a con tráấ ạ ủ 54 3.3.2 - Ho t ng c a các lo i con tráạ độ ủ ạ 56 3.3.3 - Các con trá trong các khung tín hi u n i móc xíchệ ố 65 3.4 - X LÝ CON TR T I PH A THUỬ Ỏ Ạ Í 67 3.4.1 - Ý ngh a c a vi c x lý con tráĩ ủ ệ ử 67 3.4.2 - ánh s th t các khung AU-n, TU-nĐ ố ứ ự 67 3.4.3 - ánh s th t các AU-4 trong khung STM-NĐ ố ứ ự 68 3.4.4 - ánh s th t các TU-3 trong VC-4Đ ố ứ ự 69 3.4.5 - ánh s th t các TU-2 trong VC-4Đ ố ứ ự 69 3.4.6 - ánh s th t các TU-12 trong mét VC-4Đ ố ứ ự 70 3.4.7 - ánh s th t các TU-11 trong VC-4Đ ố ứ ự 70 Ch ng IVươ 67 Vai trò c a các tín hi u qu n lí v b o d ng trong h th ng SDHủ ệ ả à ả ưỡ ệ ố 67 4.1 - O N V TUY N TRONG H TH NG TRUY N D NĐ Ạ À Ế Ệ Ố Ề Ẫ 67 4.1.1 - o n (section)Đ ạ 67 4.1.2 - Tuy n (Path)ế 67 4.2 - C C T N HI U QU N L V B O D NGÁ Í Ệ Ả Í À Ả ƯỠ 68 4.2.1 - Khái ni m v SOH (Section Overhead) M o u o nệ ề – à đầ đ ạ 68 4.2.2 - Tín hi u qu n lý v b o d ng o n l p (RSOH)ệ ả à ả ưỡ đ ạ ặ 72 4.2.3 - Tín hi u qu n lý v b o d ng o n ghép (MSOH)ệ ả à ả ưỡ đ ạ 75 4.2.4 - Tín hi u qu n lý v b o d ng tuy n VC b c th pệ ả à ả ưỡ ế ậ ấ 81 4.2.5 - Tín hi u qu n lý v b o d ng tuy n VC b c caoệ ả à ả ưỡ ế ậ 84 4.2.6 - Qui nh các tín hi u b o d ng v c nh báođị ệ ả ưỡ à ả 89 - Các thu t ng vi t t t -ậ ữ ế ắ 92 - t i li u tham kh o -à ệ ả 95 - Lời nói đầu - Sù ra đời của công nghệ SDH (Synchronous Digital Hierarchy - Công nghệ truyền dẫn phân cấp số đồng bộ) đánh dấu một thời kỳ phát triển mới của mạng viễn thông thế giới. SDH thúc đẩy cuộc cách mạng trong các dịch vụ viễn thông và dẫn đến ảnh hưởng sâu rộng đến người sử dụng, các nhà khai thác còng nh các nhà sản xuất thiết bị. Việc người sử dụng cuối cùng đặc biệt là các nhà kinh doanh ngày càng phụ thuộc nhiều hơn vào các phương tiện thông tin đã dẫn đến sự bùng nổ nhu cầu về các dịch vụ viễn thông chất lượng cao. Các dịch vô nh hội nghị truyền hình, thâm nhập cơ sở dữ liệu từ xa, chuyển giao tệp đa môi trường (đa phương tiện) đòi hỏi một mạng linh hoạt có khả năng đáp ứng được yêu cầu về độ rộng dải thông hầu nh không giới hạn. Sự phức tạp của mạng hiện nay xây dựng dùa trên hệ thống truyền dẫn cận đồng bộ PDH tốc độ thấp, điều này đã dẫn đến nhà điều hành mạng không đáp ứng nổi các yêu cầu nói trên. Vì PDH chủ yếu để đáp ứng nhu cầu thoại thông thường, không phù hợp với truyền dẫn và quản lý các liên kết có độ rộng băng tần lớn. SDH ra đời nhằm giải quyết nhược điểm này của PDH. Khả năng triển khai các hệ thống đồng bộ sẽ được thực hiện nhanh chóng nhờ khả năng tương thích của nó với các hệ thống PDH. SDH qui định cấu trúc cho phép các tín hiệu cận đồng bộ kết hợp với nhau và được đóng thùng vào trong một tín hiệu SDH. Điều này bảo vệ sự đầu tư của các nhà điều hành mạng ở thiết bị cận đồng bộ và cho phép họ phát triển các thiết bị đồng bộ phù hợp cho nhu cầu riêng đối với mạng của họ. Khi thiết bị đồng bộ được đưa vào hoạt động trong mạng thì lợi Ých mà nó đem lại đã rõ ràng. Các nhà khai thác sẽ tiết kiệm được đáng kể phần cứng trong mạng, tăng độ tin cậy trong mạng, dẫn đến giảm chi phí cho bảo dưỡng và khai thác. Khả năng quản lý mạng linh hoạt sẽ cải thiện to lớn trong việc điều khiển mạng truyền dẫn, cải thiện khả năng phục hồi mạng giúp cho việc sẵn sàng thông tin tốt hơn và việc cung cấp các dịch vụ sẽ nhanh hơn. SDH sẽ cung cấp cho các nhà khai thác một giải pháp mạng cho tương lai nh các mạng vùng đô thị (MAN), ISDN băng rộng và các mạng thông tin cá nhân. Chính vì vậy việc lùa chọn truyền dẫn đồng bộ SDH làm cơ sở cho mạng viễn thông trong tương lai là hướng phát triển đúng đắn. Ở Việt Nam, thực hiện nghị quyết của Đảng đề ra còng nh kế hoạch tăng tốc hiện đại hoá của ngành bưu điện, công nghệ SDH đã được triển khai và áp dụng từng bước. Từ năm 1994, mạng SDH đã được khai thác, sử dụng ở một số tuyến viễn thông liên tỉnh và đến nay hầu hết các tỉnh thành đều đã áp dụng công nghệ này. Là mét sinh viên cao đẳng của khoa Điện tử - Viễn thông, em luôn mong muốn được tìm hiểu về những kỹ thuật, công nghệ đang được sử dụng trong ngành Viễn thông để vận dụng những kiến thức đã học được vào nghề nghiệp tương lai sau này, cũng là góp phần nhỏ bé của mình vào sự phát triển của ngành nói riêng và sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá của đất nước nói chung. Vì vậy em đã quyết định chọn đề tài Công nghệ truyền dẫn SDH làm đồ án tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo - Thạc sĩ Lê Văn Hải, người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ em rất tận tình trong thời gian làm đồ án, đồng thời em còng xin cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Điện tử - Viễn thông trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp cho em tiếp thu được những kiến thức cơ bản trong quá trình học tập để em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp và cũng là để cho em có được nền tảng trong nghề nghiệp tương lai. Do năng lực và thời gian có hạn, bản đồ án của em không thể tránh khỏi một số thiếu sót và còn có những vấn đề chưa được đề cập sâu. Em rất mong mun c tip thu ý kin ca cỏc thy cụ em cú c kin thc hon thin hn. Chng I Tng quan v k thut truyn dn ng b SDH 1.1- H THNG TRUYN DN CN NG B 1.1.1 - Nguyờn tc ghộp lung trong cu trỳc s cn ng b Trong h thng ghộp kờnh TDM, tn s ca h thng trong bt k mc phõn cp tc bit no cho trc cng cú th xờ dch giỏ tr danh nh ti mt lng nh no ú. Vỡ vy nguyờn tc ca h thng ghộp kờnh TDM cú v n gin nhng thc t khụng phi nh vy. Vớ d lung 2,048 Mbit/s ghộp vi nhau to thnh lung 8,448 Mbit/s nh sau: Hà Nội, tháng 6 năm 2003 Sinh viên Trần Hoài Nam Hình 1.1 - Nguyên tắc ghép kênh cận đồng bộ. 1 2345J 123 4 56 1234 Luồng số 2 Mbit/s có tốc độ bit cao hơn định mức 12 35 4 6 J Các bit chèn Bộ tạo xung đồng hồ Luồng số 2 Mbit/s có tốc độ bit thấp hơn định mức Chèn bit Chèn bit Các bit dữ liệu đầu vào Bộ chuyển mạch Bộ ghép Tín hiệu ra 5 Luồng 2 Mbit/s được tạo ra từ thiết bị ghép kênh hoặc tổng đài điện tử số khác nhau nên tốc độ bit khác nhau chót Ýt, trước khi ghép theo bit các luồng này thành một luồng có tốc độ cao hơn phải hiệu chỉnh cho tốc độ bit như nhau bằng các bit chèn mang thông tin giả. Các bit chèn sẽ được máy thu nhận biết và loại khỏi tín hiệu gốc khi thực hiện tách kênh. Mặc dù tốc độ các luồng nh nhau, nhưng đầu thu không nhận biết được vị trí mỗi luồng trong luồng hợp thành (luồng có tốc độ cao hơn). Kiểu ghép nh vậy gọi là cận đồng bộ (Plesiochronous). Trường hợp thêm bit giả nh trên được thực hiện ở tất cả các cấp ghép kênh của hệ thống, vì vậy được gọi là "Hệ thống phân cấp số cận đồng bộ PDH - Plesiochronous Digital Hierarchy" 1.1.2 - Các tiêu chuẩn của PDH Hiện nay trên thế giới có ba tiêu chuẩn tốc độ bit PDH, đó là tiêu chuẩn Châu Âu, tiêu chuẩn Bắc Mỹ và tiêu chuẩn Nhật Bản a-Tiêu chuẩn Châu Âu x 4 x 4 x 4 x 4 2048 kbit/s 8448 kbit/s 34368 kbit/s 139264 kbit/s kbit/s 564992 kbit/s 1544 kbit/s 6312 kbit/s 32064 kbit/s 44736 kbit/s 97728 kbit/s 400352 kbit/s 405000 kbit/s x 4 x 5 x 7 x 3 x 4 x 9 NhËt B¾c Mü Ch©u ¢u (a) (b) H×nh 1.2 - C¸c tiªu chuÈn PDH. Châu Âu dùa trên tốc độ bit cơ sở 2048 kbit/s từ thiết bị ghép kênh PCM-30 hoặc từ tổng đài điện tử số để ghép xen bit thành các tốc độ bit cao hơn và gồm có 5 mức. Sơ đồ hình thành các mức theo tiêu chuẩn Châu Âu như hình 1.2a. b-Tiêu chuẩn Bắc Mỹ Bắc Mỹ sử dụng luồng số cơ sở 1544 kbit/s từ thiết bị ghép kênh PCM- 24 hoặc từ tổng đài điện tử sè để ghép xen bit thành các luồng số có tốc độ bit cao hơn và gồm có 4 mức. Sơ đồ hình thành các mức theo tiêu chuẩn Bắc Mỹ như hình 1.2b. c-Tiêu chuẩn Nhật Bản Hai mức đầu tiên theo tiêu chuẩn Nhật Bản hoàn toàn giống tiêu chuẩn Bắc Mỹ và có tất cả 5 mức. ITU-T công nhận 4 mức đầu tiên theo tiêu chuẩn Châu Âu và 3 mức đầu tiên theo tiêu chuẩn Bắc Mỹ là các mức truyền dẫn PDH quốc tế. 1.1.3 - Quá trình ghép kênh PDH Trong cấu trúc ghép kênh cận đồng bộ PDH (theo tiêu chuẩn Châu Âu) thì quá trình ghép kênh từ luồng 2 Mbit/s thành luồng 140 Mbit/s sẽ phải ghép qua tất cả các mức ghép trung gian 8 Mbit/s, 34 Mbit/s thông qua việc sử dụng các thiết bị ghép kênh phân cấp 2, 3, 4 (hình 1.3). Khi ghép kênh ta phải thực hiện việc chèn - Chèn từ chốt khung - Chèn các bit để kiểm tra - Chèn các bit tín hiệu dịch vụ. Quá trình ghép kênh qua các cấp: - Cấp 2: Ghép 64 luồng 2 Mbit/s thành 16 luồng 8 Mbit/s dùng 16 DME2 - Cấp 3: Ghép 16 luồng 8 Mbit/s thành 4 luồng 34 Mbit/s dùng 4 DME3 2 Mbit/s 8 Mbit/s 34 Mbit/s 140 Mit/s 13 14 15 16 DME 2 DME 2 DME 2 DME 3 64 x 2 Mbit/s 1 2 3 4 5 6 7 8 64 63 61 62 DME 3 DME 3 DME 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 DME 4 LTE 1 2 3 4 1 H×nh 1.3 GhÐp kªnh – PDH. - Cấp 4: Ghép 4 luồng 34 Mbit/s thành 1 luồng 140 Mbit/s dùng 1 DME4 Khi tách kênh thì ta phải làm ngược lại, để có thể thâm nhập đến luồng 2 Mbit/s ta cần phải tách kênh 140 Mbit/s thành 64 luồng 2 Mbit/s qua các bước 34 Mbit/s, 8 Mbit/s, 2 Mbit/s và cũng thông qua các thiết bị tách ghép kênh cấp 2, 3, 4. Khi đó: - Tín hiệu đồng bộ được tách ra. - Khôi phục lại từ chốt khung. - Lấy lại các bit đã chèn vào. 1.1.4 - Những hạn chế của PDH a. Tách xen phức tạp, yêu cầu thiết bị cồng kềnh làm giảm chất lượng truyền dẫn Hiện nay nhu cầu sử dụng dịch vụ thoại cũng như phi thoại ngày càng tăng, nghĩa là người điều hành mạng mong muốn có nhiều luồng 2Mbit/s để cho thuê và có thể tách xen các luồng đó một cách dễ dàng, nhưng kỹ thuật PDH không thể đáp ứng được điều đó. Chẳng hạn khi 1 tuyến truyền dẫn qua một điểm nào đó yêu cầu sử dụng luồng 2 Mbit/s thì tại đó phải lắp đặt một khối lượng lớn các thiết bị tách xen như hình 1.4 Việc trích lấy một luồng 2 Mbit/s dường nh đơn giản, nhưng trong thực tế không phải nh vậy. Việc sử dụng các bit cân bằng ở môĩ cấp ghép PDH tức là việc nhận dạng chính xác vị trí khung 2 Mbit/s trong một kênh 140 Mbit/s là không thể được do khung tín hiệu không có đủ các bit nghiệp vụ. Do đó để nhận được một luồng cấp thấp, ta phải tách riêng luồng này trong luồng cấp cao, để có luồng cơ sở 2 Mbit/s, ta phải trải qua tất cả các cấp ghép tách. Điều này sẽ làm cho giá thành dịch vụ tăng cao và làm giảm độ tin cậy cũng như chất lượng của hệ thống. b. Khả năng quản lý và giám sát mạng kém đặc biệt là với mạng viễn thông tốc độ cao Do nhu cầu thông tin trước đây chưa cao, cấu hình đơn giản, dễ quản lý do vậy cấu trúc khung PDH không tạo ra khả năng giám sát và quản lý riêng. Cụ thể là trong khung tín hiệu các bộ ghép 2/8, 8/34, 34/140 và 140/565 có các bit đồng bộ khung (10 bit), 1 bit cảnh báo đồng bộ khung, 1 bit nghiệp vụ và 12 bit điều khiển chèn (hình 1.5a). Còn ở cấp ghép cơ sở 2 Mbit/s số lượng các bit nghiệp vụ trong khung tín hiệu cũng rất hạn chế. Mặt khác, trong Luång 2 Mbit/s (IN/OUT) 140 LTE 140 34 34 8 8 2 140 LTE 140 34 34 8 8 2 H×nh 1.4 - T¸ch luång 2Mbit/s tõ luång 140 Mbit/s. [...]... Institute-Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu OC : Optical Carrier - truyn dn quang Optical Carrier - truyền dẫn quang STS :Synchronous Transport Signal - Tớn hiu truyn ti ng b Synchronous Transport Signal - Tín hiệu truyền tải đồng bộ STM:Synchronous Transport Module - Modul truyn ti ng b Synchronous Transport Module - Modul truyền tải đồng bộ 1.2.3 - Một s khuyn ngh v SDH ca ITU-T Sau õy l mt s khuyn ngh v SDH... thống truyền dẫn G.774- Mụ hỡnh thụng tin qun lý SDH - Mô hình thông tin quản lý SDH G.782- Cỏc kiu v cỏc c tớnh ch yu ca thit b ghộp SDH - Các kiểu và các đặc tính chủ yếu của thiết bị ghép SDH G.783- Cỏc c tớnh ca cỏc khi chc nng trong thit b ghộp SDH - Các đặc tính của các khối chức năng trong thiết bị ghép SDH G.784- Qun lý SDH - Quản lý SDH G.803- Cu trỳc mng truyn dn SDH - Cấu trúc mạng truyền dẫn. .. SDH G.957 - Cỏc giao din quang ca cỏc thit b v h thng liờn quan n SDH - Các giao diện quang của các thiết bị và hệ thống liên quan đến SDH G.958 - H thng truyn dn s dng cho cỏp si quang - Hệ thống truyền dẫn sử dụng cho cáp sợi quang Cỏc khuyn ngh núi trờn c ITU-T xõy dng s dng trờn phm vi ton th gii Trong cỏc vựng khỏc nhau cú th cú thay i nh ca cỏc khuyn ngh phự hp vi mng ca vựng ú Vớ dụ nh chõu . phát triển của ngành nói riêng và sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá của đất nước nói chung. Vì vậy em đã quyết định chọn đề tài Công nghệ truyền dẫn SDH làm đồ án tốt nghiệp. Em xin chân. 92 - t i li u tham kh o -à ệ ả 95 - Lời nói đầu - Sù ra đời của công nghệ SDH (Synchronous Digital Hierarchy - Công nghệ truyền dẫn phân cấp số đồng bộ) đánh dấu một thời kỳ phát triển mới của. và Nhật, CCITT đã đưa ra tiêu chuẩn quốc tế về công nghệ truyền dẫn theo cấu trúc số đồng bộ SDH (Synchronous Digital Hierarchy) dùng cho truyền dẫn cáp quang và vi ba. Các tiêu chuẩn SDH được