hệ thống thông tin quang
Mở đầu
hiện nay nhu cầu thông tin liên lạc ngày càng tăng đòi hỏi số lợng kênh truyền dẫn lớn, song các hệ thống truyền dẫn viba,vệ tinh không cho phép tổ chức các kênh cực lớn Nhng với kĩ thuật thông tin quang, ngời ta có thể tạo ra các luồng kênh hệ thống truyền dẫn nhiều kênh, hơn hệ thống điện Hiện nay đã chế tạo ra các hệ thống truyền dẫn hằng trăm Gbit/s và ở một số nớc đã có trên 50% hệ thống kênh truyền dẫn là các kênh truyền dẫn quang
Hiện tại,thông tin quang đang ở giai đoạn phát triển ban đầu Các hệ thống truyền dẫn quang đợc ứng dụng để hoạt động song song với các hệ thống truyền dẫn khác và truyền dẫn thông tin điện bằng tải tin quang nhờ các quá trình chuyển đổi tín hiệu địên-quang ở đầu phát và tín hiệu quang- điện ở đầu thu Tín hiệu đa vào truyền dẫn và lấy ra đều là tín hiệu điện thông thờng, chỉ có trên đờng truyền là tín hiệu quang
Các đặc tính của thông tin quang
Nguồn tín hiệu Tín hiệu thu
Chơng I hệ thống thông tin quang
1 1 Mở đầu. hiện nay nhu cầu thông tin liên lạc ngày càng tăng đòi hỏi số lợng kênh truyền dẫn lớn, song các hệ thống truyền dẫn viba,vệ tinh không cho phép tổ chức các kênh cực lớn Nhng với kĩ thuật thông tin quang, ngời ta có thể tạo ra các luồng kênh hệ thống truyền dẫn nhiều kênh, hơn hệ thống điện Hiện nay đã chế tạo ra các hệ thống truyền dẫn hằng trăm Gbit/s và ở một số nớc đã có trên 50% hệ thống kênh truyền dẫn là các kênh truyền dẫn quang
Hiện tại,thông tin quang đang ở giai đoạn phát triển ban đầu Các hệ thống truyền dẫn quang đợc ứng dụng để hoạt động song song với các hệ thống truyền dẫn khác và truyền dẫn thông tin điện bằng tải tin quang nhờ các quá trình chuyển đổi tín hiệu địên-quang ở đầu phát và tín hiệu quang- điện ở đầu thu Tín hiệu đa vào truyền dẫn và lấy ra đều là tín hiệu điện thông thờng, chỉ có trên đờng truyền là tín hiệu quang
1 2 Các thành phần của một hệ thống thông tin quang
Sơ đồ khối cơ bản của một hệ thống thông tin quang :
Hình 1: sơ đồ khối cơ bản của một hệ thống thông tin quang + các phần tử của hệ thống :
1; Nguồn tín hiệu thông tin : có dạng tín hiệu thờng nh tiếng nói,hình ảnh, số liệu văn bản,vv
2; Phần tử điện tử: Để xử lý nguồn thông tin tạo ra các tín hiệu điện đa vào các hệ thống truyền dẫn có thể là tín hiệu analog hoặc digital
3; Bộ biến đổi điện-quang E/O : Để điều biến tín hiệu vào cờng độ bức xạ quang để cho phát đi tín hiệu 4; Sợi quang (SQ): Để truyền dẫn ánh sáng của nguồn bức xạ E/O đã điều biến
5; Bộ biến đổi quang - điện O/E :
Là bộ thu quang tiếp nhận ánh sáng từ sợi quang đa vào và biến đổi trở thành tín hiệu điện nh tín hiệu đã phát đi
Trong hệ thống thông tin quang ánh sáng cũng là sóng điện từ nhng có tần số rất cao Do vậy, tải thông tin quang rất phù hợp, thuận tiện cho các tín hiệu b¨ng réng
1 3 Đặc tính của thông tin quang :
1 3 1 Ưu điểm của kĩ thuật truyền dẫn quang:
+ Hệ thống tin quang khai thác miền phổ điện từ ch a đợc sử dụng Từ trớc những năm 1960, hệ thống thông tin điện sử dụng các vùng bớc sóng khác nhau để truyền tin : Sóng dài(100m -100km), sóng ngắn(10cm - 100m), sóng viba (1mm-10cm), tuy nhiên cho tơi năm 1960 việc phát minh ra laser cho phép sử dụng dải tần số từ 0,4m tới 0,6m để truyền tin Dải băng tần này năm trong vùng tần số rất lớn nằm ngoài vùng tần số mà các hệ thống thông tin quang tín hiệu đợc truyền trong sợi khác trong hệ thống thông tin quang tín hiệu đợc truyền trong sợi quang do đó không cần đăng kí với cục quản lý tần số
+ băng tần rộng và dung lợng cao nên truyền đợc mọi loại dịch vụ và nâng cao tốc độ bít dễ dàng
+ cáp sợi quang phi kim loại không dẫn điện và không cảm ứng điện từ trờng nên có thể đi gần đờng dây điện lực, không bị sét đánh và không bị ảnh hởng của can nhiễu,điện từ bên ngoài
+ Do môi trờng truyền dẫn sợi quang có xuy hao nhỏ (cỡ 0,2dB/km) do đó khoảng cách giữa các trạm lặp tăng, và do đó số lợng trạm lặp giảm đáng kể so với hệ thống cáp kim loại cổ điển
+ Vật liệu chế tạo sợi quang là silic Đây là vật liệu sẵn có, đồng thời công nghệ chế tạo quang không ngừng đợc cải tiến Do đó giá thành cáp sợi quang cũng giảm dần và nó đợc thay thế cáp đồng - là một trong những tài nguyên đang dần khan hiếm và phải sử dụng cho các lĩnh vực khác
+ Do không bị ảnh hởng của can nhiễu bên ngoài nên chất lợng dịch vụ cao hơn
1 3 2 Nhợc điểm của cáp quang:
+ Sợi quang nhạy cảm với hơi ẩm và nớc thấm vào bên trong cáp, nhạy cảm với bức xạ ion
+ Phải bổ xung dây kim loại khi co yêu cầu cấp nguồn từ xa cho các trạm lặp
+ Hiệu suất nôi ghép nguồn quang- sợi và công suất phát của nguồn quang còn thấp
+ Đòi hỏi công nghệ cao trong chế tạo laser diode và sợi quang + Sợi quang dòn và dễ gẫy, việc hàn nối khó khăn đòi hỏi công nghệ cao Việc triển khai hệ thống truyền dẫn quang ở các địa hình phức tạp nh :vùng đồi núi,ven biển,hải dảo là tốn nhiều thời gian và công sức .
Sợi quang
nguyên lý truyền dẫn ánh sáng
2 1 1 sự phản xạ và sự khúc xạ
Tổng quát, khi ánh sáng truyền trong môi trờng một đến mặt phẳng phân cách với môi trờng hai, với chiết suất n1>n2 thì có hiện tợng nh hình vẽ 2 1 với 1 là góc tới - góc hợp giữa mặt phân cách hai với môi trờng tia tíi
2 là góc khúc xạ - góc tạo bởi pháp tuyến của mặt phân cách hai môi trờng với tia khúc xạ và đợc xác định bởi công thức SNELL: n1sin1>n2 sin2 ở đây : vì n1>n2 cho nên tới góc ở môi trờng chiết quang hơn sẽ nhỏ hơn góc khúc xạ 2 ở môi trờng kém chiết quang hơn : Nếu góc tới 1 lớn dần nên tới một giá trị c tạo ra tia khúc xạ nằm song song với danh giới phân cách hai môi trờng thì lúc này c đợc gọi là góc tới hạn,lúc này không tồn tại tia khúc xạ ở môi trờng 2 (tia2) Khi một tia sáng có góc 1> c thì bị phản xạ ngợc trở lại ( tia3) Hiện tợng các tia sáng bị phản xạ trở lại môi trờng ban đầu tại mặt phân cách hai môi trờng gọi là phản xạ toàn phần bên trong (phản xạ toàn phần)
2 1 2 Sự phản xạ toàn phần
Từ công thức SNELL đã nêu trên ta thấy :
Nếu n1>n2 thì 1> 2 : Tia khúc xạ gẫy về phía gần pháp tuyến
Mặt phân cách a dk dm
Hình 2 3 – Cấu tạo sợi quang r
Nếu n1n2 nếu tăng 1 thì 2 tăng luôn lớn hơn 1 khi 2= 90 tức là tia khúc xạ song song với mặt tiếp giáp,thì 1 đợc gọi là góc tới hạn 1 Nếu tiếp giáp tăng 1> c thì không còn tia khúc xạ mà chỉ còn tia phản xạ ( Hình2.
1) Hiện tợng này đợc gọi là phản xạ toàn phần
Dựa trên công thức định luật khúc xạ ( Công thức SNELL) với 1 có thể tính đợc góc tới hạn c :
Cấu tạo sợi quang
Sợi quang cấu tạo gồm một lõi dẫn quang đặc có chiết suất n1bán kính và lớp vỏ cũng là vật liệu dẫn quang bao quanh ruột có chiết xuất n2 n2 (Hình 2 4) n2 n1 n2 n1
Lớp bọc (Cladding) n2 n2 o n1 Lâi (Core) n1
Lớp bọc (Cladding) n2 n22 n1 –n2 n12 n1 n12 –n22 2n12 ánh sáng truyền trong lõi sợi quang sẽ phản xạ nhiều lần( phản xạ toàn phần ) trên mặt tiếp giáp giữa lõi và vỏ bọc Do ánh sáng có thể truyền đợc trong sợi có cự ly dài ngay cả khi bị uốn cong với một độ cong tới hạn
Hình 2 4 nguyên lý truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang.
Khẩu độ số NA
Sự phản xạ toàn phần chỉ sảy ra với những tia sáng có góc tới ở đầu sợi nhỏ hơn góc giới hạn max(Hình 2 5)
Sin của góc này gọi là khẩu độ số,kí hiệu là NA
NA=sinmax áp dụng công thức snell để tính NA
Tại điểm A đối với tia 2
Mà : n0 = 1 chiết xuất của không khí = 1-sin 2 c
` = Độ lệch chiết xuất tơng đối có giá trị khoảng từ 0,002 đến 0,013 (tức là từ 0,2 đến 1,3%) ө n2 n2 өmax max
Hình 2 5 - Đ ờng truyền của các tia sáng với các góc tới khác nhau n1 1 - ; r a (trong lâi) n2; a < r 3(lớp bọc) r 2 a n1 – n2 n1
Các dạng phân bố chiết suất trong sợi quang
Cấu trúc chung của sợi quang gồm lõi bằng thuỷ tinh có chiết xuất lớn và một lớp bọc cũng bằng thuỷ tinh nhung chiết suất nhỏ hơn Chiết suất của lớp bọc không đổi còn chiết suất của lõi nói chung thay đổi theo bán kính ( khoảng cách tính từ trục của sợi ra) Sự biến thiên theo bán kính đợc viết dới dạng tổng quát nh sau, và đợc biểu diễn nh trên hình 2 6 n(r) Trong đó :n1 : chiết suất lớn nhất của lõi n2 : chiết suất của lớp vỏ bọc
r : khoảng cách tính từ trục sợi đến điểm tính chiết suất a: bán kính lõi sợi b : bán kính lớp bọc g : Số mũ quyết định dạng biến thiên,g>1
Các giá trị thông dụng của g: g=1 dạng tam giác g=2 dạng parabol g dạng nhẩy bậc
Hình 2 6 – Các dạng phân bố chiết suất g -> g = 2 g = 1 n(r) rmax= 1 r b a o a b n1 1 - ; r a n2; a < r b r 2 a
2.5.1 Sợi quang có chiết suất nhảy bậc (Sợi SI :Step-
Index) Đây là loại sợi có cấu tạo đơn giản nhất với chiết suất của lõi và lớp bọc khác nhau một cách rõ rệt nh hình bậc thang Các tia từ nguồn quang phóng vào đầu sợi với góc tới khác nhau xẽ truyền theo những đờng khác nhau Các tia trong lõi truyền với cùng vận tốc (Vì v=c/n1 ở đây n1 không đổi ) mà chiều dài đờng truyền khác nhau nên thời gian sẽ khác nhau trên cùng một chiều dài sợi Điều này dẫn tới một hiện tợng : Khi đa một xung ánh sáng hẹp vào đầu sợi lại nhận đợc một xung ánh sáng rộng hơn ở cuối sợi Đây là hiện tợng tán sắc ( Dispersion ) Do đó độ tán sắc ánh sáng lớn nên sợi SI không thể truyền tín hiệu có tốc độ cao qua cự ly dài đợc Nhợc điểm này có thể khắc phục ở trong loại sợi quang có chiết suất giảm dần
2.5.2 Sợi GI có chiết suất giảm dần (Sợi GI : Graded-
Sợi GI có dạng phân bố chiết suất lõi dạng parabol nr Vì chiết thay đổi một cách liên tục nên tia sáng ở trong lõi bị uốn cong dÇn Đờng truyền của các tia sáng trong sợi GI cũng không bằng nhau nhng vận tốc truyền cũng thay đổi theo Các tia truyền xa trục co đờng truyền dài hơn nhng có vận tốc truyền lớn hơn ( v=c/n ) và ngợc lại các tia ở gần trục có r 2 a đờng truyền ngắn hơn nhng vận tốc truyền lại nhỏ hơn Tia truyền dọc theo trục có đờng truyền ngắn nhất nhng đi với vận tôc nhỏ nhất vì chiết suất ở trục là lớn nhất Nếu chế tạo chính xác sự phân bố chiết suất theo đờng parabol ( g=2) thì đờng đi của tia sáng có dạng hình sin và thời gian truyền của các tia này bằng nhau Độ tán sắc của sợi GI nhỏ hơn nhiều so với sợi SI Ví dụ độ chênh lệch thời gian truyền qua 1 km chỉ khoảng 1ns
Cũng cần li ý rằng góc mở ở đầu sợi GI cũng thay đổi theo bán kính r vì n1 cũng là hàm của n 1(r) sin(r) = n1(r) – n2 2=NA 1- NA
Trên trục sợi : r=a thì (0)= max
Trên mặt giao tiếp : r=a thì thì (a)=0
2.5.3 các dạng chiết suất khác.
Các dạng chiết suất SI và GI đợc dùng phổ biến Ngoài ra còn một số dạng chiết suất khác nhằm đáp ứng yêu cầu đặc biệt nh : a Dạng chiết suất trong lớp bọc (H2 7a)
Trong kĩ thuật chế tạo quang, muốn thuỷ tinh có chiết suất lớn phải thêm vào đó nhiều tạp chất nhng điều này làm tăng độ xuy hao Dạng giảm chiết suất lớp bọc nhằm đảm bảo độ chênh lệch chiết suất nhng có chiết suất lõi n1 không cao b Dạng dịch độ tán sắc (H2 7b) Độ tán sắc tổng cộng của sợi quang triệt tiêu nhau ở bớc sóng gần 1300nm Ngời ta có thể dịch điểm có độ tán sắc triệt tiêu đến bớc sóng 1550nm bằng cách dùng sợi quang có dạng chiết suất nh trên c Dạng san bằng tán sắc
Với mục đích làm giảm độ tán sắc của sợi quang trong một khoảng bớc sóng Chẳng hạn đáp ứng cho kĩ thuật ghép kênh theo bớc sóng, ngời ta dùng sợi quang có dạng chiết suất nh hình trên dạng chiết suất này khá phức tạp nên hiện nay mới chỉ đợc áp dụng trong phòng thi nghiệm chứ cha đa ra thực tế
Sợi đa mode và sợi đơn mode
Có hai hớng để khảo sát sự truyền ánh sáng trong sợi quang Một hớng dùng lý thuyết tia sáng một dùng lý thuyết sóng ánh sáng Thông thờng lý thuyết tia đợc áp dụng vì nó đơn giản, dễ hình dung song có những khái niệm không thể dùng lý thuyết tia để diễn tả một cách chính xác và khi đó ngời ta phai dùng đến lý thuyết sóng Mode sóng là một trong những khái niệm đó Một mode sóng là một trạng thái truyền ổn định của ánh sáng trong sợi. Khi truyền trong sợi ánh sáng đi theo nhiều đờng, trạng thái ổn định của các đờng này gọi là mode Có thể hình dung gần đúng là một mode ứng với một tia sáng
Các mode sóng đợc kí hiệu là LPv
Với v= 0,1,2,3 và =1,2,3, Mode thấp nhất là LP01
Số mode truyền đợc trong sợi phụ thuộc vào thông số của sợi trong đó cã thõa sè V :
Trong đó : a : Bán kính lõi sợi
Một cách tổng quát, số mode N truyền trong sợi đợc tính gần đúng nh sau :
Trong đó : v: thõa sè v g: số mũ trong hàm chiết suất
Số mode truyền đợc trong sợi chiết suât nhảy bậc (SI) với g=2 thì số mode là :
N2.6.1 Sợi đa mode (MM :Multi- mode)
Sợi đa mode có đờng kính lõi và khẩu độ số lớn nên thừa số V và số mode N còng lín
Các thông số của loại sợi đa mode thông dụng (50/125m) là : §êng kÝnh lâi : d= 2a = 50m Đờng kính lớp bọc : D+ = 125m Độ lệch chiết xuất : = 0,01 = 1%
Chiết suất lớn nhất của lõi :n1=1,46
Nếu làm việc ở bớc sóng = 0,85m thì :
Và mode truyền trong sợi là : (Nếu là sợi SI )
Sợi đa mode có chiết suất nhẩy bậc hoặc chiết suất giảm dần (H2 8 )
Hình 2 9 – kích th ớc sợi đơn mode
2.6.2 Sợi đơn mode (SM : single Mode )
Khi kích thớc lõi sợi để chỉ có một mode sóng cơ bản (LP01) truyền đợc trong sợi thì sợi gọi là sợi đơn mode Trên lý thuyết sợi làm việc ở chế độ đơn mode khi thõa sè V< Vc1=2,405
Vì chỉ có một mode sóng truyền trong sợi nên độ tán sắc do nhiều đờng truyền bằng không và sợi đơn mode có chiết suất phân bố nhẩy bậc (H2 9 )
Các thông số của sợi đơn mode thông dụng là :
Các thông số truyền dẫn của sợi đa mode sẽ đợc phân tích ở đây chỉ so sánh những thông số nổi bật của hai loại sợi này Độ tán sắc của sợi đơn mode nhỏ hơn nhiều so với sợi đa mode (Kể cả sợi GI ), đặc biệt là ở bớc sóng r00nm Độ tán sắc của sợi đơn mode rất thấp ( 0 ) Do đó dải thông của sợi đơn mode rất rộng Song kích thớc của sợi đơn mode quá nhỏ nên đòi hỏi kích thớc của các linh kiện quang cũng phải tơng đơng và các thiết bị nối ghép sợi đơn mode cũng phải có độ chính xác rất cao Các yêu cầu này ngày nay đều có thể đáp ứng và do đó sợi đơn mode đợc dùng phổ biến.
Khái quát hệ thống thông tin sợi quang
Cấu hình của hệ thống
Cấu hình cơ bản của các hệ thống đợc mô tả ở dới hình 3 1
Nói chung tín hiệu gửi đi từ máy điện thoại và máy fax đợc biến đổi từ tín hiệu quang thông qua bộ biến đổi điện - quang (Các mức tín hiệu điện đợc biến đổi thành các tín hiệu quang tơng ứng, mức '1' và '0' của tín hiệu điện, trong trờng hợp đơn giản nhất là bật/ tắt của ánh sáng ) và đa tín hiệu này thành vào sợi quang Các tín hiệu truyền lan trong sợi quang tới một bộ biến đổi quang- điện của phía thu sau khi đã bị suy hao công xuất và trải rộng dạng sóng khi đi qua đờng truyền này Tại bộ biến đổi quang- điện, các tín hiệu quang đợc biến đổi thành tín hiệu điện Nh vậy các tín hiệu gốc của thoại, số liệu và fax sẽ đợc phục hồi và đợc gửi tới đầu máy thu
Bộ biến đổi điện- quang có thành phần chính là các linh kiện phát sóng nh diode laser hoặc diode phát quang và bộ biến đổi quang điện có thành phần chính là các linh kiện thu ánh sáng nh photodiode Khi khoảng cách truyền dẫn lớn thì cần phải đặt các trạm lặp đờng dây tại các điểm trung gian của tuyến truyền dẫn Bộ lặp này biến đổi các tín hiệu quang đầu vào thành các tín hiệu điện và khuếch đại chúng, sau đó lại biến đổi tín hiệu điện đã khuếch đại chúng thành tín hiệu quang.
Bộ biến đổi điện-quang Bộ biến đổi quang-điện
REG REG Đoạn lặp Đoạn lặp Đoạn lặp Đoạn ghép
Hình 3 1 - Cấu hình hệ thống thông tin sợi quang Để hiểu rõ hơn về một hệ thống thông tin sợi quang, sau đây là những khái niệm về đoạn và tuyến
3.1.1 Khái niệm về đoạn và tuyến a) Đoạn (Section )
Trong hệ thống truyền dẫn có hai loại đoạn, đó là đoạn lặp và đoạn ghép Hình 3 2 đa ra sơ đồ xác định đoạn lặp và đoạn ghép :
Hình 3 2 -Sơ đồ xác định đoạn lặp đoạn ghép Đoạn lặp là đoạn truyền dẫn giữa hai trạm gần nhau giữa trạm lặp và thiết bị ghép hoặc thiết bị xen/rẽ Đoạn ghép là đoạn truyền dẫn giữa hai thiết bị đầu cuối (TE) hoặc giữa hai thiết bị xen rẽ (ADM), hoặc giữa thiết bị đầu cuối và thiết bị xen rẽ b) Tuyến (Part) Tuyến là khoảng nối logic giữa một điểm tại đó một
VC - n đợc hình thành và một điểm khác tại đó VC - n đợc kết cuối Một tuyến đợc xem nh một ống truyền dẫn đi ngang qua một số đoạn ghép và nối trực tiếp giữa hai điểm để chuyển dịch Vn
Khoảng nối giữa hai VC -1 hoặc hai VC -2 đợc gọi là tuyến bậc thấp Khoảng nối giữa hai VC -3 hoặc hai VC- 4 đợc gọi là tuyến bậc cao
2 2 Đoạn ghép Đoạn lặp Đoạn lặp
TE ADM hoặc SDXC (Kết cuối MSOH) Container ảo (Kết cuối POH)
Thiết bị lặp (Kết cuối RSOH)
Các tham số truyền dẫn
Trong truyền dẫn analog các tham số các tham số đợc đánh giá chất l- ợng của hệ thống là tỷ số tín hiệu trên tạp âm (S/N) và độ rộng băng tần (BW). Trong truyền dẫn số mới liên hệ giữa tín hiệu và tạp âm đợc thể hiện thông qua tỷ số lỗi bít (BER) của tín hiệu sau khi tách quang Sau đây sẽ phân tích các tham số nói trên : a (SNR)c và (CNR)c điện : hai tham số này là tỉ số tín hiệu trên tạp âm và tỷ số sóng mang trên tạp âm đợc đo về phía điện của hệ thống quang Các tỷ số này đợc đo theo điện áp, dòng điện hoặc công suất Tham số truyền dẫn Ber thờng đợc đo sau khi tách quang liên quan chặt chẽ với tham số SNR, nghĩa là mỗi trị số của SNR sẽ ứng với một trị số của BER và ngợc lại mỗi trị số của SNR sẽ ứng với một trị số của BER
BER = (Số bít lỗi )/(Tổng số bít phát đi)
Hình 3 3 – Sơ đồ xác định đoạn lặp, đoạn ghép và tuyến b) Độ rộng băng tần điện ( BW ) Độ rộng băng tần điện là phạm vi tần số mà tại đó đáp ứng của tín hiệu giảm tới giới hạn quy định Quy định phổ biến nhất là độ rộng băng tần 3dB tại đó đáp ứng tín hiệu giảm tới 0,707 so với trị số của đáp ứng tại f=0 c (SNR)0 và (CNR)0 quang Đây là tín hiệu trên tạp âm và tỷ số sóng mang trên tạp âm đợc quy định Các tham số này đợc đo tại phần quang của hệ thống Hai tham số này đợc đo theo tỷ số công suất tạp âm quang tơng đơng (NEP)0 d §é réng b¨ng tÇn quang (BW) Đây là phạm vi tần số trong đó công suất quang giảm tới phạm vi quy định Độ rộng băng tần 3dB đợc quy định nh tần số điện thế mà tại công suất quang giảm đi 50% so với công suất quang tại tần số băng không e Tốc độ bít kênh trung gian (BR)c Đây là tốc độ bít kênh trung gian đợc quy định tại giao diện lớp đờng. Sau khi PTE sắp xếp băng gốc và byte POH vào khung của lớp đờng thì khung nay sẽ chuyển tới LTE với tốc độ bít (BR)c f Tốc độ bít truyền dẫn (BR)t
Tốc độ này là tốc độ bít của tín hiệu hợp thành qua lớp photonic sau khi ghép và lập mã đờng truyền (BR) liên quan với số lợng kênh trung gian, tốc độ bít kênh trung gian (BR)c và các bít mào đầu LOH, SOH g Tỉ số lỗi bít truyền dẫn ( BER)t Đây là tỷ số lỗi bít truyền dẫn tại lớp photoric đợc đo đợc tại đầu máy thu h Độ thiệt thòi (Penalty) của tỉ số tín hiệu trên tạp âm Qn
Qn là số xuy giảm của SNR do có mặt tạp âm của hệ thống so với SNR khi chỉ tính tới tạp âm của máy thu.
Ghép kênh
Có 4 loại ghép kênh : ghép phân chia theo không gian Phân chia theo tần số, phân chia theo thời gian và phân chia theo bớc sóng
- Ghép kênh phân chia theo không gian mà ở đó số lợng mỗi sợi quang trong mỗi cáp đợc tăng nên để có thể cung cấp nhiều kênh ở cùng một cáp
-Ghép kênh phân chia theo tần số và phân chia theo thời thời gian đợc sử dụng phổ biến ở hệ thống tơng tự và truyền dân ở cáp kim loại một cách t- ơng ứng Trong các hệ thống truyền dẫn bằng sợi quang chúng ghép nhiều tín hiệu cần truyền dẫn ở trong phòng tín hiệu điện
- Ghép phân chia theo bớc sóng Theo cách ghép này, các sóng ánh sáng có bớc sóng khác nhau đợc truyền theo cùng một sợi Phơng pháp truyền dẫn này giống nh ở các hệ thống truyền sóng vô tuyến, cho phép hai cấu hình :Một là truyền hai chiều và truyền dẫn một chiều
Tín hiệu quang a) Ghép kênh phân chia theo không gian
Tín hiệu quang b) Ghép kênh phân chia theo tần số c) Ghép kênh phân chia theo thời gian
Hình 3 4 - các hệ thống lắp ghép trong thông tin sợi quang.
GhÐp Kênh quang ở mỗi trờng hợp việc lựa chọn cách ứng dụng đợc quyết định sau khi xem xét tới toàn bộ dữ kiện nh khoảng cách truyền dẫn, giảm chi phí do làm giảm số lợng sợi quang vv Vì suy hao gây ra do sự có mặt của các bộ tách/ ghép sẽ làm cho khoảng cách lặp trở nên ngắn lại các tín hiệu trong môi trờng sóng mang có thể ở dạng tơng tự và dạng số nên dễ dàng hoán vị cho nhau, tạo nên một hệ thống linh hoạt, mỗi phơng thức đều có i điểm và nhợc điểm riêng Nói chung các phơng pháp ghép này đợc kết hợp với nhau để tăng dung lợng toàn bộ mạng lới
Hình 3 5 - Cấu hình hệ thống ghép bớc sóng.
Trong các hệ thống dẫn số, các mã đợc gửi vào các tuyến truyền dẫn
( Mã đờng truyền ) Phải phù hợp với môi trờng truyền dẫn và phải đảm bảo các điều kiện, yêu cầu với mã đờng truyền là :
1 Phải đảm bảo BSI ( Bit Sequenne Indepdence ) :Độc lập chuỗi bít có nghĩa là các tín hiệu đợc truyền một cách chính xác không liên quan tới cấu trúc của nó Ví dụ ngay cả khi cấu trúc là chuỗi '0' hoăc'1' liên tục hoặc lặp lại có xác định
2 khi có lỗi bít sảy ra thì các hiệu ứng gợn phải nhỏ
3 Mạch biến đổi mã phải có kích thớc nhỏ
4 Việc tham gia lam tăng tốc độ truyền dẫn phải nhỏ so với tốc độ tín hiệu thông tin cần đợc truyền dân
5 Việc giám sát lỗi bít phải đợc thực hiện dễ dàng Có hai loại mã điển hình sử dụng trong các đờng dẫn thực tế Đó là mã CMI (Mã đảo dấu ) và mã mBCI (Mã bù m bít 1 ) ở cấu trúc mã CMI, tín hiệu '1' đợc biến đổi thành '00' và'11' một cách luân phiên, Còn đối với cấu trúc loại mBCI thì có một mã vùng bằng 1 bít xác định trong m bít đợc thêm vào tại vị trí bít thứ (m+1)
3 4 Lặp truyền dẫn và suy hao tín hiệu quang 3.4.1 Lặp tái sinh
Các xung đợc gửi vào cáp sẽ bị xuy hao và chịu ảnh hởng của bởi nhiễu giao thoa Vì vậy, ngời ta phải đặt các bộ lặp tái sinh vào các điểm thích hợp trên tuyến để các xung đã phát nhận đợc chính xác tại phía thu
Các bộ lặp tái sinh phải thoả mãn ba chức năng dới đây để tái tạo lại các xung đã phát đi mà không bị suy hao
+ Phát lại Tái tạo lại dạng có nghĩa là chức năng khuếch đại của các xung đã bị suy hao và biến dạng trở lại các xung có thể xác định đúng có/không
Tái tạo thời gian là xác định các vị trí trên trục thời gian
Phát lại có nghĩa là đo biên độ các tín hiệu và tái tạo lại các xung khi lật mức xác định.
3.4.2 Bộ lặp đầu cuối (phía phát).
Tại bộ lặp đầu cuối , các tín hiệu lỡng cực vào (gồm các xung âm và xung dơng ) đợc biến đổi bằng bộ lỡng cực/đơn cực để tạo thành tín hiệu đơn cực (tín hiệu số 1 ) để cho quá trình sử lí tại các thiết bị dễ dàng hơn Tại bộ xử lí mã gửi đi một số mã quy ớc đặc bịêt đợc thêm vào tín hiệu đơn cực để mang thông tin giám sát giúp cho việc kiểm tra sự hoạt động bình thờng của các bộ lặp sau đó chúng đợc biến đổi thành mã đờng truyền một lần nữa để phù hợp với môi trờng truyền dẫn Tín hiệu sau khi đi qua bộ biến đổi điện quang sẽ rẽ xuống mạch điều khiển dòng để biến đổi thành tín hiệu quang đa vào sợi quang Lúc đó quá trình điều khiển đợc thực hiện để giữ công suất quang ra luôn ổn định vì tín hiệu phát ra từ mạch điều khiển dòng LD biến đổi theo dòng của mạch điều khiển cấu hình của bộ lặp đầu cuối phía phát
2 8 điều khiển mức công suất ra
Bộ biến đổi l ỡng cực/ đơn cực
Khuyếch đại cân bằng Xác định và tái tạo
Bộ biến đổi quang điện
Bộ biến đổi điện quang
Sợi quang Sợi quang Điểm định thêi
Hình 3.6 Bộ lặp đầu cuối phía phát
3.4.3 bộ lặp đờng dây. ỏ bộ lặp đờng dây quá trình biến đổi quang điện sẽ đợc thực hiện đầu tiên Vì các tín hiệu quang có công suất thấp , bị méo dạng ngay cả khi biến đổi cho nên trớc hết tín hiệu phải đợc cân bằng và khuyếc đại (tăng công suất và sủa méo ) ỏ đây mạch thực hiện việc tự khuyếc đại để giữ mức tín hiệu không đổi sau khi đã cân bằng và khuyếch đại Tại các mạch xác định và tái tạo các xung ‘’1’’ và ‘’0’’ đợc đa vào sợi quang nh bộ lặp ở phía đầu phát
Hình 3.7 Cấu hình của bộ lặp đờng dây
3.4.4 bộ lặp đầu cuối phía thu
Các tín hiệu đợc khôi phục có dạng xung gốc tại bộ lặp đờng dây để truyền qua sợi quang tới bộ lặp đầu cuối phía thu Một cách tơng tự nh bộ lặp đầu cuối phía phát , các tín hiệu cùng đi qua một bộ biến đổi quang điện , cân bằng , khuyếch đại và xác định tái tạo trong quá trình xử lí các tín hiệu đã đ-
Bé ghÐp kênh và tách quang
Xác định và tái tạo
Bé biÕn đổi l ìng cùc
Sợi số quang ợc khôi phục thành tín hiệu đơn cực , sau đó quá trình biến đổi mã đợc thực hiện ngợc lại với biến đổi mã thực hiện ở phía phát Cuối cùng sau khi biến đổi từ đơn cực sang lỡng cực thì các tín hiệu điện thu đợc bằng tín hiệu hiện tại đầu vào phía phát
Hình3.8 Bộ lặp đầu cuối phía thu Khi sử dụng hệ thống ghép kênh phân chia theo bớc sóng thì phải đặt bộ tách/ghép tại đầu ra phía phát LD và đầu vào phía thu APD2 Quá trình cân bằng :
Nếu biên độ của tín hiệu r(t) khác không tại thời điểm T0 nó sẽ gây nên các hiệu quả xấu đến việc xác định của các xung kế tiếp Điều này giao theo giữa các kí hiệu và nếu sảy ra nhiều thì gây ra hiện tợng lỗi bít Chính vì vậy việc giữ cho biên độ tại điểm này càng nhỏ càng tốt Để làm đợc việc đó, ngời ta thiết kế bộ cân bằng A(f) để tối i hoá các tín hiệu lối vào r(t) cho mạch quyết định sủ dụng đặc tính Gauss và vôn Gsine toàn phần cho r(t)
3.5 Tín hiệu và nhiễu quang
Các tín hiệu quang phát ra sau khi lan truyền trong sơi quang thì bị suy hao và méo dạng, thêm vào đó chúng còn bị ảnh hởng của nhiễu điện tử tác động ở biên độ quang - điện Bởi vậy nếu ảnh hởng suy giảm và nhiễu tín hiệu quang quá lớn thì thông tin gốc sẽ bị mất đi (Tức là '1' bị nhiễu sẽ thành '0' và
Bộ ghép PCM-24 và PCM-30
Sơ đồ khối bộ ghép PCM-N
Sơ đồ khối
Sơ đồ này ghép n kênh thoại,kênh đồng bộ và kênh báo hiệu thành luồng bit bộ ghép PCM_24 có tốc độ bit là 1544Kbit/s Đôi dây âm tần đợc nối vào máy đầu cuối thuê bao nh máy điện thoại, máy truyền số liệu …
Bộ sai động SD tách tín hiệu thu và phát riêng Tại nhánh phát có bộ lọc thông thấp để hạn chế băng tần tiếng nói từ 300 – 3400Hz mạch lấy mẫu
1 chuyển mạch điện tử đóng mở theo chu kỳ 125ms Đầu ra các mạch lấy mẫu đấu song song với nhau , vì vậy các khung lấy mẫu đợc ghép kênh theo thời gian và lần lợt đợc đa tới bộ mã hoá Trong bộ ghép PCM-24 dùng bộ mã hoá nén số M-225 và đặc tính biên độ có 15 đoạn Trong bộ ghép PCM-30 dùng bộ mã hoá nén số A= 87,6 và có đặc tính biên độ 13 đoạn Dãy xung 2048Kbit/s đầu ra bộ xung phát của PCM-30 và 1544Kbit/s điều khiển các bộ mã hoá … Báo hiệu từ các thuê bao đợc đa tới các khối xử lý báo hiệu Tại đây các báo hiệu đợc chuyển thành các bit để ghép vào khung Dãy bít 2 mức đầu ra khối ghép qua khối lập mã đờng chuyển thành dãy bit 3 mức và đi ra ngoài
Tại các nhánh thu dãy bit 3 mức từ ngoài đi vào khối giải mã đờng để chuyền thành dãy bit 2 mức Khối tách kênh tách luồng bit đầu vào thành n kênh thoại , kênh AB và kênh báo hiệu Khối báo hiệu chuyển các bít báo hiệu thành các tín hiệu ban đầu nh báo hiệu đa tần , các digital bộ số thuê bao , xung điều khiển rơle … Xung AB đa đến khối tạo xung để khởi động bộ chứa xung và tạo ra các khe thời gian AB với phía phát Các từ mã 8 bit của n kênh thoại đa tới bộ giải mã để chuyển thành các xung lợng tử , qua bộ chọn xung kênh và bộ lọc thông thấp để tách ra tín hiệu analog Tín hiệu analog qua bộ sai động đi vào máy điện thoại Bộ chọn xung kênh là 1 chuyển mạch điện tử đóng mở theo tốc độ và pha lấy mẫu ở phía phát Đầu vào bộ chọn xung kênh đấu song song với nhau và mỗi bộ chỉ cho một xung kênh của mình đi qua Nói cách khác tách kênh theo thời gian đợc thực hiện tại đây
1.1.2 cấu trúc khung và đa khung của bộ ghép PCm-24 trớc đây bộ ghép PCM-24 chủ yếu sử dụng trong cự ly ngắn trong các vùng đô thị Trong các bộ ghép này dùng bộ nén dẫn M0 và mỗi từ mã chỉ có 7 bit Hệ thống PCM-24 của ITU-T ra đời đã tạo ra sự tơng thích của mạng quốc tế trong hệ thống này dùng bộ nén dẫn M%5 và mỗi từ mã có 8 bit Vì vậy tốc độ của PCM-24 mới là 1544Kbit/s luồng bit này đợc sử dụng để ghép thành luồng bit cao hơn hoặc truyền trực tiếp không có các sóng
Ts1 Ts2 Ts3 Ts23 Ts24
F mang trên các dây dẫn kim loại hoặc có thể truyền sóng mang trên tuyến viba số hoặc truyền trên các tuyến cáp sợi quang
H.3.9 cấu trúc khung và đa khung của PCM-24 +Khung có thời hạn là 125ms gần 1 bit F đứng đầu và 24 khe cắm thời gian đợc đánh số từ Ts1- Ts24 mỗi khe cắm thời gian ghép 8 bit Nh vậy mỗi khung cã 193 bit (1+24x83)
Tốc độ bit của PCM-24 là1544Kbit/s
Bit F đứng đầu khung đợc sử dụng để tạo từ mã đồng bộ khung , từ mã đồng bộ khung và tín hiệu cảnh báo xa khi mất đồng bộ , 24 khe thời gian để dành ghép tín hiệu số các kênh thoại Báo hiệu đợc chuyển trong bit thứ 8 của các khe thời gian thuộc khung số 6 và khung số 12 (kí hiệu là A và B) Đa khung 12 khung đợc hình thành nh sau để tránh hỏng tạo từ mã AB do ảnh hởng của tạp nhiễu thì từ mã này phải có nhiều bit , trong đa khung 12 khung lấy bit F của các khung lẻ để tạo thành các từ mã đồng bộ khung
001011 và lấy các bit F của các khung chẵn để tạo thành các từ mã AB0011 và các bit S Bit S có logic 0 ở trạng thái bình thờng và có trạng thái logic1 khi mất đồng bộ khung hoặc đồng bộ đa khung Nh vậy các khe thời gian có trong khung 6 và khung 12 chỉ chứa 7 bit tín hiệu thoại , Bit thứ 8 có trọng số bé nhất nên không đợc truyền đi các bộ mã hoá trong kênh này có cấu tạo đặc biệt để giảm méo lợng tử
Ngoài đa khung 12 khung còn có đa khung 24 khung Cấu.trúc của loại này giống nh cấu trúc của khung 12 khung Các bit F của khung
F4,F8,F12,F16,F20,F24 cung cấp từ mã AB đa khung 001011 Các bit F của
0 0 0 0 S ¢ S S khung F2,F6,F10,F14,F18,F22,kí hiệu theo mã thứ tự là e1 đến e6 dùng cho kiểm tra độ d chu trình (CRC-6) các bit F của khung F1,F2 F23 kí hiệu là m dùng cho AB khung và cảnh báo mất AB khung khi trạm đầu xa khẳng định mất AB khung thì đặt các bit thành các nhóm 8 bit 1 và 8 bit 0 luân phiên để truyền về trạm gốc Các bit thứ 8 của các khe thời gian trong khung
F6,F12,F18,F24 tạo thành 4 bit báo hiệu A,B,C,D cho mỗi thuê bao
1.1.3 cấu trúc khung và đa khung của bộ ghép pcm-30
Hình 4.0 Cấu trúc khung và đa khung của PCM-30 Khung có thời hạn là 125s và có 32 khe thời gian bằng nhau và đợc đánh số thứ tự từ Ts0 – Ts31 Mỗi khung gồm có 265bit , chu kỳ lặp lại của khung là 8000Hz Mỗi đa khung kéo dài trong 2ms và chứa 16 khung Các khung đợc đánh số thứ tự từ F0 – F15 trong đó 6 khung mang chỉ số chẵn và 6 khung còn lại mang chỉ số lẻ
Các khe trong Ts0 đứng đầu các khung chẵn gồm bit Si đợc sử dụng cho quốc tế (nếu không dùng thì cài đặt bằng 1) và 7 bit còn lại là từ mã đồng bộ khung 0011011 Các khe Tso đứng đầu các khung lẻ gồm bit thứ nhất Si dùng cho mạng quốc tế (nếu không sử dụng thì cài đặt bằng 1) , bit thứ 2 luôn có logic 1 để tránh hỏng từ mã đồng bộ khung , bit thứ 3 cho cảnh báo xa khi mất đồng bộ khung 5 bit dành cho quốc gia khi trạm đầu thu không thu đợc mã đồng bộ khung xẽ đặt A=1 và truyền về trạm gốc
Khe thời gian Ts16 của khung F0 truyền từ mã đồng bộ đa khung vào vị trí các bit thứ nhất đến bit thứ t , bit thứ 6 truyền cảnh báo xa khi mất đồng bộ đa khung (A=1) , các bit S dành cho quốc gia , nếu không sử dụng đặt S = 1
Các khe thời gian Ts16 của khung F1 đến khung F15 để truyền báo hiệu ,Báo hiệu của mỗi kênh thoại đợc mã hoá thành 4 bit a,b,c,d và ghép vào nửa khe thời gian Ts16 Nủa bên trái truyền báo hiệu của các kênh thoại thứ nhất đến kênh thoại 15 và nửa bên phải truyền báo hiệu của kênh thoại thứ 16 đến kênh thoại 30 Nh vậy phải có 16 khe thời gian Ts16 trong một đa khung mới đủ để truyền báo hiệu và đồng bộ đa khung Nếu các bit a,b,c,d không dùng cho báo hiệu thì đặt b=1,c=0,d=1 , ngoài ra không dùng tổ hợp 0000 để truyền báo hiệu vì nó trùng với từ mã đồng bộ đa khung Đó là phơng thức truyền báo hiệu kênh kết hợp CAS Ngoài ra còn có phơng thức báo hiệu kênh chung CCS , trong đó báo hiệu của kênh thoại đợc truyền riêng trên một đờng (CCSS-7)
Trong PCM-30 đợc sử dụng để truyền số liệu thì bit Si trong khe thời gian Tso là bit kiểm tra d chu trình CRC.
Chơng II PHÂN CấP Số CậN ĐồNG bộ pdh
2.1 NGUYÊN tắc ghép luồng pdh
Trong cấu trúc cận đồng bộ PDH thì 4 luồng tín hiệu số theo tiêu chuẩn CEPT (Conference of european post and telecom ) (Hiệp hội viễn thông châu âu ) có thể kết hơp lại thành tín hiệu ghép luồng mới các tín hiệu số đa tới các thiết bị có thể từ các vị trí khác nhau , vì vậy gọi là các luồng cận đồng bộ Để phối hợp 4 luồng số cận đồng bộ và chuẩn thời gian hệ thống của thiết
1 2 3 4 bị ghép kênh mới ngời ta dùng phơng pháp mới gọi là chèn bit , chèn bít là một phơng pháp dùng để truyền dẫn tín hiệu dạng số cho trớc mà không bị ảnh hởng tới chất luợng ở một tấc độ nguyên thuỷ của nó
2.2 kü thuËt chÌn bit trong pdh.
Phân cấp số cận đồng bộ PDH
Nguyên tắc ghép luồng
Trong cấu trúc cận đồng bộ PDH thì 4 luồng tín hiệu số theo tiêu chuẩn CEPT (Conference of european post and telecom ) (Hiệp hội viễn thông châu âu ) có thể kết hơp lại thành tín hiệu ghép luồng mới các tín hiệu số đa tới các thiết bị có thể từ các vị trí khác nhau , vì vậy gọi là các luồng cận đồng bộ Để phối hợp 4 luồng số cận đồng bộ và chuẩn thời gian hệ thống của thiết
1 2 3 4 bị ghép kênh mới ngời ta dùng phơng pháp mới gọi là chèn bit , chèn bít là một phơng pháp dùng để truyền dẫn tín hiệu dạng số cho trớc mà không bị ảnh hởng tới chất luợng ở một tấc độ nguyên thuỷ của nó
Kü thuËt chÌn bit trong PDH
Khi ghép các luồng số có tôc độ thấp thành luồng số cố tốc độ bit cao hơn thì các thiết bị ghép thờng hoạt động theo kiểu cận đồng bộ Vì các luồng số đầu vào bộ ghép có tốc độ bit tức thời có thể khác nhau với tốc độ bit danh định một chút ít nên ghép các luồng số đầu vào này thành các luồng số đầu ra và có liên quan tới một quá trình phức tạp hơn là chèn bit
Xét trờng hợp ghép 4 luồng số 2048Kbit/s thành luồng số 8448Kbit/s
Hình 4.1 Sơ đồ khối bộ ghép 2/8Mỗi luồng số đầu vào đều sử dụng một số khối chức năng khác nhau,Trong hình trên chỉ có khối chức năng của khối đầu vào thứ nhất ES là bộ nhớ đầu hồi Luồng số 2048Kbit/s đợc ghi vào các ô nhớ của ES dới sự điều khiển của đồng hồ tách từ dãy bit vào Đồng hồ đọc lấy từ bộ tạo xung của bộ
ITU-T ghép có tốc độ bit là 2112Kbit/s Đồng hồ này có tần số bằng 1/4 tốc độ bit của luồng tổng Khi ES cha bị rỗng thì mỗi bit đọc kích thích vào ES sẽ lấy ra mộ bit dữ liệu Nếu ES không còn dữ liệu (ES bị rỗng) thì tuy bit có đọc nhng không có bit dữ liệu ở đầu ra làm xuất hiện vị trí bỏ trống tại đầu ra ES Cả dãy bit đọc và ghi đều đợc đa ra khối so sánh pha Khi hai dãy này lệch pha với nhau đạt giá trị ngỡng cho trớc sẽ xảy ra chèn Chẳng hạn lệch pha dơng thì phải tiến hành chèn bit dơng lệch về phía âm thì phỉa tiến hành chèn bit âm khi nhận đợc thông báo chèn thì khối điều khiển chèn sẽ phát tín hiệu điều khiển chèn Khối MUX sẽ tiến hành chèn bit vào vị trí đã quy định trong khung tiÕp theo
Trong trờng hợp một số luồng số đầu vào bộ nhớ đàn hồi có tốc độ bit tức thời chậm hơn tốc độ bit đồng hồ đọc của bộ ghép xen sẽ xuất hiện định kì một số điểm bỏ trống trong tín hiệu đầu ra bộ nhớ đệm và gây ra lỗi bit phía thu Muốn tránh lỗi bit buộc phải chèn thêm các bit mang thông tin giả vào các điểm bỏ trống và truyền thông báo tới phía thu để xoá các bit này nh vậy gọi là chèn dơng
Ngợc lại, nếu tốc độ bit tức thời của luồng số đầu vào bộ nhớ đệm nhanh hơn tốc độ bit đồng hồ đọc của bộ ghép xuất hiện định kì các thời điểm mà tại đó hai bit dữ liệu đợc đọc bởi cùng một số bit của đồng hồ đọc , gây ra lỗi bit tại đầu ra bộ nhớ , phải tách bit dữ liệu đợc đọc sau để ghép vào vị trí quy định trong khung và có thông báo gửi tới phía thu không xoá bit dữ liệu này và đây gọi là chèn âm.
Chèn đợc xem nh quá trình thay đổi tốc độ của xung của tín hiệu số ở mức độ điều khiển cho phù hợp với tốc độ xung khác với tốc độ xung vốn có của nó mà không làm mất thông tin.
2.3 TIêU CHUẩN Về TấC Độ BíT
Hiện nay trên thế giới có ba mức tiêu chuẩn về tấc độ bit PDH Đó là tiêu chuẩn châu âu , tiêu chuẩn bắc mỹ và tiêu chuẩn nhật bản :
Châu âu dựa trên tấc độ bit cơ sở 2048kbit/s để ghép xen bit thành tấc độ bít cao hơn gồm 5 mức Đợc thể hiện dới sơ đồ hình 4a : x7 x9
Hình vẽ 4.2 a : quy định mức truyền dẫn PDH theo tiêu chuẩn châu âu Mức 1 (DS1) : Ghép 30 kênh thoại thành luồng 2048Kbit/s các luồng cơ sở này đợc cung cấp từ các thiết bị ghép kênh PCM-30 hoặc từ tổng đài điện tử số
Mức 2 (DS2) : Ghép 4 luồng số cơ sở thành luồng số cấp 2 là 8448Kbit/s gồm 120 kênh thoại.
Mức 3 (DS3) : Ghép 4 luồng cấp 2 thành luồng số mức 3 là 34368Kbit/s gồm 140 kênh thoại.
Mức 4 (DS4) : Ghép 4 luồng số mức 3 thành luồng số mức 4 là 139264Kbit/s gồm 1920 kênh thoại
Mức 5 (DS5) : Ghép 4 luồng số mức 4 thành luồng số mức 5 là 564992Kbit/s gồm 7680 kênh thoại b Tiêu chuẩn của bắc mỹ bắc mỹ sử dụng luồng số cơ sở 1544Kbit/s từ thiết bị ghép kênh PCM-
24 hoặc từ tổng đài điện tử số để ghép xen bit thành luồng số có tấc độ bit cao hơn PDH của bắc mỹ gồm 4 mức (hình 4.2.b).
Mức 1 (DS1) : Ghép 24 kênh thoại thành luồng 1544Kbit/s
Mức 2 (DS2) : Ghép 4 luồng mức số 1 thành luồng mức số 2 là 6312Kbit/s gồm 96 kênh thoại
Mức 3 (DS3 ) : Ghép 7 luồng mức số 2 thành luồng mức số 3 là 44736Kbit/s gồm 672 kênh thoại
Mức 4 (DS4) : Ghép 9 luồng mức số 3 thành luồng mức số 4 là 405000K bit/s gồm 4032 kênh thoại
Hai mức đầu tiên theo tiêu chuẩn nhật bản hoan toàn giống tiêu chuẩn của bắc mỹ và tất cả gồm có 5 mức
Mức (DS1) : Ghép 24 kênh thoai thành luồng 1544Kbit/s
Mức 2 (DS2) : Ghép 4 luồng mức số1 thành luồng mức số 2 là 6372Kbit/s gồm 96 kênh thoại
Mức 3 (DS3) : Ghép 5 luồng mức số 2 thành luồng mức số 3 là 32064Kbit/s gồm 480 kênh thoại.
Mức 4 (DS4) : Ghép 3 luồng mức số 3 thành luồng mức số 4 là 97728Kbit/s gồm 1440 kênh thoại.
Mức 5 (DS5) : Ghép 4 luồng số mức 4 thành luồng số mức 5 là 400352Kbit/s gồm 5760 kênh thoại.
ITU-T công nhận 4 mức đầu tiên theo tiêu chuẩn châu âu và 3 tiêu chuẩn đầu tiên của tiêu chuẩn bắc mỹ là các mức PDH của quốc tế
2.4 NHữNG HạN CHế CủA Hệ THốNG PDH mặc dù PDH đã tạo ra những khả năng kết nối ở nhiều cấp độ khác nhau đáp ứng nhu cầu của mạng lới nhờ sự phân cấp nói trên Với tốc độ chuẩn hoá nói trên cho phép thực hiện sự phân kênh số đồng bộ hoặc không dồng bộ đối với mỗi cấp Các cấp tấc độ trên phù hợp với một phơng tiện truyền dẫn nhất định nh : Cáp đôi tấc độ 1 và 2 ;cáp đồng trục cấp độ 2,3,4,5; vi ba số cấp độ 2,3,4, ống dẫn sóng cấp độ 4,5 ; sợi quang cấp độ 2,3,4,5; tuy nhiên hệ thống PDH còn nhiều hạn chế :
Tốc độ bit mã do ITU-T công nhận là 140Mbit/s cho nên chỉ đáp ứng đ- ợc dịch vụ thoại Còn đối với điện thoại truyền hình , truyền dữ liệu , mạng ISDN hoặc phi thoại là không đáp ứng đợc
Số kênh dành cho quản lý giám sát mạch , cũng nh bảo dỡng hệ thống rất ít nên không có điều kiện thiết lập quản lí mạng chung
Những hạn chế của hệ thống PDH
mặc dù PDH đã tạo ra những khả năng kết nối ở nhiều cấp độ khác nhau đáp ứng nhu cầu của mạng lới nhờ sự phân cấp nói trên Với tốc độ chuẩn hoá nói trên cho phép thực hiện sự phân kênh số đồng bộ hoặc không dồng bộ đối với mỗi cấp Các cấp tấc độ trên phù hợp với một phơng tiện truyền dẫn nhất định nh : Cáp đôi tấc độ 1 và 2 ;cáp đồng trục cấp độ 2,3,4,5; vi ba số cấp độ 2,3,4, ống dẫn sóng cấp độ 4,5 ; sợi quang cấp độ 2,3,4,5; tuy nhiên hệ thống PDH còn nhiều hạn chế :
Tốc độ bit mã do ITU-T công nhận là 140Mbit/s cho nên chỉ đáp ứng đ- ợc dịch vụ thoại Còn đối với điện thoại truyền hình , truyền dữ liệu , mạng ISDN hoặc phi thoại là không đáp ứng đợc
Số kênh dành cho quản lý giám sát mạch , cũng nh bảo dỡng hệ thống rất ít nên không có điều kiện thiết lập quản lí mạng chung
Hệ thống thông tin đồng bộ SDH
Khái niệm về hệ thống truyền dẫn đồng bộ SDH
SDH (synchronous digital hietachy) : phân cấp số đồng bộ là mạng truyền dẫn tạo bởi sự kết hợp các thiết bị truyền có các tấc độ khác nhau 1,5Mbit/s ; 2Mbit/s ; 6Mbit/s ; 34Mbit/s; 45Mbit/s ; 140Mbit/s đầu năm 1985 viện các tiêu chuẩn các quốc gia hoa kỳ (ANSI) đã đa các tiêu chuẩn của mạng thông tin quang đồng bộ (SONET) trong đó các tiêu chuẩn về tấc độ bit nh bảng 4.1 SONET đã hoà mạng các thiết bị của nhiều nhà cung cấp khác nhau tại mức độ quang
Các mức tín hiệu quang Các mức tín hiệu đồng bộ Các mức tín hiệu đồng bộ
STS-1 STS-3 STS-9 STS-16 STS-18 STS-24 STS-36 STS-48
Cấu trúc khungTốc độ bít Dung l ợng Giao diện
STM-1 155,52Mbit/s 63 luồng 2Mbit/s hoặc
1 luồng 140Mbit/s Điện/ quang thiết bị đầu cuối c hú ý: SMT-1có cả giao diện điện hoặc quang trong khi SL chỉ có giao diện điện
Bảng 4.3 tốc độ bit của SONET
Năm 1986 ITU-t bắt đầu nghiên cứi các tiêu chuẩn của SONET sau đó đề nghị thay đổi một số tiêu chuẩn của SONET dung hoà giao diện 2Mbit/s ,
34Mbit/s và đợc ANIS đồng ý vào tháng 11 năm 1988 thì uỷ ban tiêu chuẩn quốc tế ITU-T đã nghiên cứi và đa ra các tiêu chuẩn SDH về tấc độ bit , khung tín hiệu , các cấu trúc bộ ghép , trình tự sắp sếp các luồng nhánh ,
Phân cấp hệ thống SDH
Theo khuyến mại của ITU-T , hiện nay 3 cấp của tín hiệu SDH đợc dùng nh sau :
Bảng 4.4 phân cấp hệ thống SDH hiện nay
Theo phân cấp của bảng trên tấc độ truyền dẫn đầu tiên của SDH là155Mbit/s gọi là STM-1 (Synchronous Transport module level 1 : Modul truyền tải đồng bộ mức 1)
Các đặc điểm của SDH
+.¦u ®iÓm tấc độ bit trên 140Mbit/s lần đầu tiên đợc chuẩn hoá trên phạm vi toàn thÕ giíi truyền dẫn tín hiệu quang đợc tiêu chuẩn hoá tơng thích với các thiết bị của nhiều nhà sản xuất
Cấu trúc khối : tấc độ bit và cấu trúc khung của cấp cao hơn đợc tạo thành từ tấc độ bít và cấu trúc khung của luồng cơ bản cấp thấp hơn , do đó việc tách ghép luồng thông tin đơn giản hơn có kênh riêng cho quản lý giám sát , đo thử , hoặc điều khiển sử dụng trong mạng quản lý tất cả các tín hiệu PDH có tất độ thấp hơn 140Mbit/s đều đợc ghép vào SDH cấp thấp nhất là STM-1 có tấc độ là 155,52Mbit/s có khả năng chuyển tải hiệu quả và mềm dẻo trong các dịch vụ mạng băng thông rộng
SDH là công nghệ chuẩn bị cho tơng lai
+Bộ dao động nội đ ợc điều khiển đồng bộ với đồng hồ ngoài +ghép kênh đồng bộ
+có cấu trúc khung không đồng nhất +ghép luồng theo nguyên lý xen byte
+đồng bộ theo nguyê n lý chèn d ơng/âm/zero xen byte +truy xuất từ luồng có tốc độ cao hơn
+bộ giao động nội giao động
+ghép kênh không đồng bộ
+có cấu trúc đặc tr ng cho mỗi cấp
+ghép luồng theo nguyên lý xen bit
+đồng bộ theo nguyên lý chèn d ơng xen bit
+ truy xuất luồng riêng lẻ khi giảI ghép tới cấp t ơng ứng
+bộ giao động nội giao động
+ghép kênh không đồng bộ
+có cấu trúc đặc tr ng cho mỗi cấp
+ghép luồng theo nguyên lý xen bit
+đồng bộ theo nguyên lý chèn d ơng xen bit
+ truy xuất luồng riêng lẻ khi giải ghép tới cấp t ơng ứng
Sắp xếp Đồng chỉnh Tách/ghép SOH
Kỹ thuật SDH phức tạp hơn kỹ thuật PDH vì cần phải ghi lại sự tơng quan về pha giữ tín hiệu luồng và các mào đầu (Overhear).
Do công nghệ SDH xuất phát từ mỹ nên dung lợng không đảm bảo phù hợp cho hệ thống tín hiệu CEPT (conference of European Pots and Telegrphs : hội nghị về bu điện và điện báo châu âu ).
Kiểu chèn byte-byte phức tạp hơn kiểu chèn bit-bit của PDH
Do tín hiệu PDH hệ CEPT và mỹ có độ khác nhau nên việc ghép các luồng không đồng bộ nhau mà phải sử dụng một số giao tiếp khác Đồng hồ phải đợc cung cấp từ bên ngoài
3.4 sự khác nhau giữa kỹ thuật sdh và pdh
3.5.1 sơ đồ khối bộ ghép SDH bộ ghép SDH đợc ITU-T lựa chọn và chế tạo thành thiết bị nh hình
Hình 4.5 sơ đồ khối bộ ghép SDH tiêu chuẩn
Cấu trúc ghép SDH do UTU-T khuyến nghị đợc chỉ ra trên hình 3.5.1.
Quá trình ghép kênh của SDH gồm hai giai đoạn độc lập là quá trình hoàn thành khối truyền dẫn đồng bộ cơ bản của STM-1 và sự hình thành các khối STM-N cấp cao hơn bằng các ghép xen byte các luồng STM-1 ngoài cấu trúc ghép kênh trên còn có cấu trúc ghép kênh theo tiêu chuẩn của châu âu (ETSI) và cấu trúc theo tiêu chuẩn của bắc mỹ (SDH-ANSI)
3.5.2 chức năng các khối trong cấu trúc ghép SDH
Con-ten-nơ là một khối thông tin chứa các byte tải trọng do luồng nhánh PDH cung cấp trong thời hạn 125s cộng với các byte động (không mang thông tin ).
+VC-n : Con-ten-nơ ảo mức n
VC-n là một khối thông tin gồm phần tải trọng do các TUG hoặc VC-n tơng ứng cung cấp và phần mào đầu tuyến POH POH đợc sử dụng để xác định vị trí bắt đầu của VC-n , định tuyến , quản lý và giám sát luồng nhánh
Trong trờng hợp sắp xếp không đồng bộ các luồng nhánh vào VC-n thì phải tiến hành chèn bit
Có hai loại VC-n là VC-n mức thấp (n=1,2) và VC-n mức cao (n=3,4) +TU-n khối nhánh mức n
Tấc độ truyền Mức tín hiệu 1
Mức tín hiệu Kiểu con-ten-nơ
6,312 Mbit/s 34,368Mbit/s 44,736Mbit/s 139,264Mbit/s 2,048 Mbit/s
TU-n : là một khối thông tin bao gồm một con-te-nơ ảo cùng mức và một con trỏ khối nhánh để chỉ thị khoảng cách từ con trỏ khối nhánh đến vị trí bắt đầu của con-ten-nơ ảo VC-3 hoặc VC-n mức thấp
+TUG-n (n=2,3) : Nhóm các khối nhánh
TUG-n đợc hình thành từ các khối nhánh TU-n hoặc từ TU-n hoặc từ TUG thấp hơn TUG-n đợc tạo ra từ trờng hợp giữa các con-ten-nơ ảo mức cao hơn
+AU-n : Khối quản lý mức n AU-n là một khối thông tin bao gồm một VC-n cùng mức và một con trỏ khối quản lý để chỉ thị khoảng cách từ một con trỏ khối quản lý đến vị trí bắt đầu của con-ten-nơ ảo cùng mức
+AUG :Nhóm các khối quản lý
AUG gồm một AU-4 hoặc 3 AU-3
+STN-N(N=1,4,16,64) : Module truyền tải đồng bộ mức N
STN-N cung cấp các kết nối lớp đoạn trong SDH , bao gồm phần tải trọng là NxAUG và phần mào đầu đoạn SOH để đồng bộ khung , quản lý và giám sát các trạm lặp và các trạm ghép kênh
+các kiểu con-ten-nơ đợc phân loại nh sau
3.6 cÊu tróc khung trong bé ghÐp sdh theo khuyến nghị G709 các khung tín hiệu trong SDH đợc tổ chức thành khối thông tin có 9 dòng x n cột và có thời gian là 125s.
Khung VC-3 và khung VC-4 đợc mô tả nh hình 4.6 :
Hình 4.6 Khung VC-3 và khung VC-4
Khung VC-3 có kích thớc 9 dòng x 85 cột trong đó cột đầu tiên là các byte POH phần còn lại là các byte tải trọng khung VC-4 có kích thớc 9 dòng x 261 cột trong đó các cột đầu tiên là POH còn lại là các byte tải trọng
3.6.2 cấu trúc khung và đa khung vc-n và tu-n mức thÊp Đặc điểm của các khung VC-n và TU-n mức thấp có số byte rất ít so với VC-n và TU-n mức cao Vì vậy phải sắp xếp thành đa khung có 4 khung để sử dụng một số byte mào đầu tuyến và một con trỏ
Trong mỗi đa khung VC-n mức thấp có 4 byte VC-n POH đợc kí hiệu lần lợt là V5,J2,N2,K4.
STM-1 bao gồm AUG và phần mào đầu đoạn (SOH) STM-1 có tấc độ là 155,52Mbit/s khung STM-N đợc tạo bằng cách ghép xen byte các khung STM mức thấp hơn ( với tiêu chuẩn hiện nay N=1,4,16,64).
Khung STM-1 có độ dài 125s , 9 dòng 27 cột ,có kích thớc 1 cột x 1 dòng là byte.
Bé ghÐp SDH
3.5.1 sơ đồ khối bộ ghép SDH bộ ghép SDH đợc ITU-T lựa chọn và chế tạo thành thiết bị nh hình
Hình 4.5 sơ đồ khối bộ ghép SDH tiêu chuẩn
Cấu trúc ghép SDH do UTU-T khuyến nghị đợc chỉ ra trên hình 3.5.1.
Quá trình ghép kênh của SDH gồm hai giai đoạn độc lập là quá trình hoàn thành khối truyền dẫn đồng bộ cơ bản của STM-1 và sự hình thành các khối STM-N cấp cao hơn bằng các ghép xen byte các luồng STM-1 ngoài cấu trúc ghép kênh trên còn có cấu trúc ghép kênh theo tiêu chuẩn của châu âu (ETSI) và cấu trúc theo tiêu chuẩn của bắc mỹ (SDH-ANSI)
3.5.2 chức năng các khối trong cấu trúc ghép SDH
Con-ten-nơ là một khối thông tin chứa các byte tải trọng do luồng nhánh PDH cung cấp trong thời hạn 125s cộng với các byte động (không mang thông tin ).
+VC-n : Con-ten-nơ ảo mức n
VC-n là một khối thông tin gồm phần tải trọng do các TUG hoặc VC-n tơng ứng cung cấp và phần mào đầu tuyến POH POH đợc sử dụng để xác định vị trí bắt đầu của VC-n , định tuyến , quản lý và giám sát luồng nhánh
Trong trờng hợp sắp xếp không đồng bộ các luồng nhánh vào VC-n thì phải tiến hành chèn bit
Có hai loại VC-n là VC-n mức thấp (n=1,2) và VC-n mức cao (n=3,4) +TU-n khối nhánh mức n
Tấc độ truyền Mức tín hiệu 1
Mức tín hiệu Kiểu con-ten-nơ
6,312 Mbit/s 34,368Mbit/s 44,736Mbit/s 139,264Mbit/s 2,048 Mbit/s
TU-n : là một khối thông tin bao gồm một con-te-nơ ảo cùng mức và một con trỏ khối nhánh để chỉ thị khoảng cách từ con trỏ khối nhánh đến vị trí bắt đầu của con-ten-nơ ảo VC-3 hoặc VC-n mức thấp
+TUG-n (n=2,3) : Nhóm các khối nhánh
TUG-n đợc hình thành từ các khối nhánh TU-n hoặc từ TU-n hoặc từ TUG thấp hơn TUG-n đợc tạo ra từ trờng hợp giữa các con-ten-nơ ảo mức cao hơn
+AU-n : Khối quản lý mức n AU-n là một khối thông tin bao gồm một VC-n cùng mức và một con trỏ khối quản lý để chỉ thị khoảng cách từ một con trỏ khối quản lý đến vị trí bắt đầu của con-ten-nơ ảo cùng mức
+AUG :Nhóm các khối quản lý
AUG gồm một AU-4 hoặc 3 AU-3
+STN-N(N=1,4,16,64) : Module truyền tải đồng bộ mức N
STN-N cung cấp các kết nối lớp đoạn trong SDH , bao gồm phần tải trọng là NxAUG và phần mào đầu đoạn SOH để đồng bộ khung , quản lý và giám sát các trạm lặp và các trạm ghép kênh
+các kiểu con-ten-nơ đợc phân loại nh sau
CÊu tróc khung trong bé ghÐp SDH
theo khuyến nghị G709 các khung tín hiệu trong SDH đợc tổ chức thành khối thông tin có 9 dòng x n cột và có thời gian là 125s.
Khung VC-3 và khung VC-4 đợc mô tả nh hình 4.6 :
Hình 4.6 Khung VC-3 và khung VC-4
Khung VC-3 có kích thớc 9 dòng x 85 cột trong đó cột đầu tiên là các byte POH phần còn lại là các byte tải trọng khung VC-4 có kích thớc 9 dòng x 261 cột trong đó các cột đầu tiên là POH còn lại là các byte tải trọng
3.6.2 cấu trúc khung và đa khung vc-n và tu-n mức thÊp Đặc điểm của các khung VC-n và TU-n mức thấp có số byte rất ít so với VC-n và TU-n mức cao Vì vậy phải sắp xếp thành đa khung có 4 khung để sử dụng một số byte mào đầu tuyến và một con trỏ
Trong mỗi đa khung VC-n mức thấp có 4 byte VC-n POH đợc kí hiệu lần lợt là V5,J2,N2,K4.
STM-1 bao gồm AUG và phần mào đầu đoạn (SOH) STM-1 có tấc độ là 155,52Mbit/s khung STM-N đợc tạo bằng cách ghép xen byte các khung STM mức thấp hơn ( với tiêu chuẩn hiện nay N=1,4,16,64).
Khung STM-1 có độ dài 125s , 9 dòng 27 cột ,có kích thớc 1 cột x 1 dòng là byte.
9 cột x 9 dòng đầu dành cho các byte SOH và con trỏ AU kí hiệu là AU-PTR trong đó dòng 1 đến dòng 3 dành cho con trỏ của đoạn lặp (RSOH) , dòng 4 dành cho AU –PTR , dòng 5 đến dòng 9 dành cho các byte mào đầu đoạn truyền dẫn (MSOH) 261 byte còn lại của khung là các byte tải trọng của STM-1 khung STM-n có độ dài là 125s , có 9 dòng , 270xN cột trong đó 9xN cột đầu vẫn dành cho các byte SOH và các con trỏ AU-PTR , 261xN cột còn lại là các byte tải trọng Hình dới đây chỉ ra cấu trúc khung của TSM-1 và TSM-N
Hình 4.7 cấu trúc khung STM-1 và STM-N
Ghép các luồng tín hiệu PDH thành SDH
3.7.1 ghép luồng 140Mbit/s vào STM-1 quá trình ghép theo thứ tự từ thên xuống dới nh hình vẽ 4.6.1 luồng tín hiệu 140Mbit/s PDH kí hiệu là C4 đợc bố trí trong một khung khung 260 cột x 9 dòng có độ dài là 125s , 2176 byte và chèn thêm 164 byte sau đó đợc ghép thêm 9 byte mào đầu VC-4POH vào cột đầu tiên của khung VC-4 bổ
261 cét xung vào VC-4 9 byte con trỏ AU4-PTR tạo nên AU-4 Bổ xung vào AU-4 các byte mào đầu đoạn SOH vào 3 dòng đầu và 5 dòng sau để tạo nên khung tín hiệu STM-1
Hình 4.8 Ghép luồng 140Mbit/s vào STM-1 3.7.2 Ghép luồng 34Mbit/s thành stm-1.
Trình tự ghép đợc thể hiện trên hình 4.6.2 theo thứ tự từ trên xuống dới.Khối VC-3 tiếp nhận khung C-3 bổ xung thêm 9 byte mào đầu VC-3 POH vào cột đầu tiên Khối TU-3 bổ xung 3 byte con trỏ TU-3 và độn thêm 9 byte S để tạo thành khung TU-3 gồm 86 cột x 9 dòng khối TU-3 tiếp nhận khung TU-3, 3 khung TU-3 đợc ghép xen byte tạo thành khung VC-4 do 3 khung TUG-3
VC-4 9 dòng chỉ có 256 cột , vì vậy khối VC-4 phải bổ xung thêm cột mào đầu VC-4POH và chèn thêm 2 cột gồm 16 byte không mang tin S khối AU-4 bổ xung thêm con trỏ AU-4 khối AUG nhận AU-4 , khối AUG bổ xung thêm các byteSOH để tạo ra khung chuẩn STM-1
Hình 4.9 Quá trình ghép 3 VC-3 vào STM-1
Ghép 63 VC-12 thành STM-1
VC-12 chỉ có 35 byte , cho nên ghép 4 VC-12 thành một đa khung dùng chung cho một byte một byte VC-12 POH kí hiệu là V5 Byte V5 sử dụng để quản lý tuyến nối VC-12 trong đa khung TU-12 , con trỏ TU-12 , con trỏ TU-12PTR có 3 byte V1, V2,V3 còn V4 là byte dự trữ , luồng STM-1 đợc tạo thành bởi các luồng 2Mbit/s nh sau :
Tín hiệu 2Mbit/s tới đợc thêm các byte độ để tạo thành khung VC-12 ,
4 khung VC-12 cùng với 4 byte V1,V2,V3,V4 tạo thành đa khung VC-12 Đa khung VC-12 đợc quản lý bởi đa khung TU-12 , vị trí bắt đầu của đa khung VC-12 đợc xác định bởi giá trị con trỏ V5 trong đa khung TU-12 Mỗi khung TU-12 có kích thớc là 1 cột x 36 dòng (36byte) đợc chuyển thành khung 4 cột x 9 dòng
Sau đó ghép 3 TU-12 thành khung TUG-2 gồm 12 cột x 9 dòng tiếp theo ghép 7TU-2 , bổ xung 3 byte NPI ( con trỏ không có hiệu lực ), 6 byte chèn vào cột thứ nhất và 9 byte S vào cột thứ 2 khi sắp xếp 3 TUG-3 thành
VC-4 phải chèn thêm 2 cột S AU-4 bổ xung con trỏ AU-4 sau đó bổ xung thêm các byte SOH để tạo nên STM-1
Từ tín hiệu STM-1 đợc tạo thành nh trên để tạo thành các tín hiệu SDH tốc độ cao hơn ngời ta tiến hành ghép xen byte từ các luồng tín hiệu thấp hơn ví dụ để tạo thành luồng tín hiệu STM-4 ta sẽ ghép xen byte 4 luồng tín hiệu STM-1 để tạo thành luồng tín hiệu STM-16 ta có thể ghép 4 byte luồng STM-
4 hoặc ghép xen byte 16 luồng STM-1
Từ mào đầu POH và SOH
trong SDH các thông tin quản lý đợc gửi đi trong các từ mào đầu từ trong mào đầu là một byte đợc gắn thêm vào khung truyền dẫn nhằm tơng thích tấc độ của khung cấp thấp khi bố trí vào khung cấp cao hơn đồng thời thực hiện một số chức năng sau :
+Thông báo kích thớc khung truyền dẫn
+Giám sát hệ thống , giám sát lỗi , định vị lỗi
+thực hiện các chức năng về điều khiển
Có 2 loại mào đầu chính : Mào đầu tuyến và mào đầu đoạn
4.0 Chức năng của các byte POH (byte mào đầu tuyÕn ) các byte mào đầu tuyến (POH) của các gói ảo cho phép quản lý ,trao đổi thông tin điểm đầu và điểm cuối tuyến Có hai loại mào đầu tuyến : Mào đầu tuyến bậc cao (VC-3POH, VC-4POH) Và mào đầu tuyến bậc thấp (VC- 1POH,VC-POH).
Chức năng của các byte POH là :
Giám sát hoạt động của tuyến
Chỉ thị trạng thái cảnh báo
Báo hiệu cho bảo dỡng
Chỉ thị cấu trúc ghép
A.chức năng các byte POH bậc cao (VC-3POH, VC- 4POH)
Cấu trúc của VC-3 POH hoặc VC-4POH
Hình 5.0 Ghép 63 VC-12 thành STM-1
Có tải CÊu tróc TUG
Ghép đồng bộ 34Mbit/s và 45Mbit/s vào C-3 Ghép đồng bộ 140Mbit/s vào C-4
ATM (Asnchronoun Transport Mode) Man (Metropolitan Area Net Work)
Các giá trị byte C2 Kiểu ghép
Hình 5.1 Cấu trúc của VC-3 POH hoặc VC-4POH
+Byte J1 : đánh dấu tuyến VC-n
Byte này là byte của gói ảo VC , vị trí của nó đợc chỉ ra bởi con trỏ AU hay TU tơng ứng nó cung cấp một kênh dữ liệu 64Mbit/s , qua đó một dòng dữ liệu xác định luôn đợc gửi đi Điều này cho phép máy thu kiểm tra một cách liên tục từ các nguồn thu riêng biệt nhng tơng tự nhau.
Byte này dùng cho chuỗi lặp 64byte Tuy nhiên những khuyến nghị SDH gần đây cho phép byte J1 sử dụng chuỗi 16 byte để truyền thông tin xác định điểm truy nhập tuyến Mỗi điểm truy nhập tuyến có một giá trị xác định duy nhất ấn định cho nó byte đầu tiên của chuỗi là dấu hiệu nhận dạng khung và kết quả kiểm tra lỗi trên khung trớc , 15 byte tiếp theo để truyền 15 ký tù ASCII.
+Byte B3 byte này có chức năng giám sát lỗi của tuyến nối giữa hai VC-3 hoặc hai VC-4 có kí hiệu là BIP-8 của luồng sẽ đợc tính toán dựa trên toàn bộ các bit của khung VC trớc khi trộn Giá trị tính toán của BIP-8 đợc ghi trong byte B3 tríc khi trén
Byte C2 chỉ thị mã tín hiệu , C2 đợc xác định kiểu xắp sếp dùng trong khung VC bậc cao Bảng 4.7.1.a chỉ ra các giá trị có thể của byte C2
0001 0101 FDDI (Fiber Distributed Data Interface)
Bảng 5.2.a Các giá trị có thể của byte C2 +Byte G1 : chỉ thị trạng thái tuyến
Byte này mang thông tin về trạng thái hiện tại của tuyến Có hai loại thông tin
-FEBE (lỗi khối đầu xa) : 4 bit đầu diễn tả số các lỗi bit B3 đã tìm ra nhờ “đầu cuối xa” ở VC-n đợc thu cuối cùng FEBE có thể có giá trị từ 0 (không lỗi) đến 8 lỗi.
-FEBE(sự cố thu đầu xa) : Bit thứ năm chỉ ra rằng có vấn đề (có hay không có những sự cố tầm xa ) đã phát hiện trong tuyến thu “đầu xa “ Các bit còn lại dành cho dự phòng
Kênh của ngời sử dụng tuyến Byte này cung cấp kênh truyền số liệu cho ngời sử dụng tuyến
Byte H4 là byte chỉ thị đa khung Byte này cung cấp một tín hiệu đồng bộ đa khung cho tải trọng
+Byte Z3,K3, Z5 Đây là các byte dự trữ ,3 byte này sử dụng cho quốc gia
B chức năng của các POH bậc thấp
POH của các gói ảo bậc thấp gồm có các byte V5,J2 ,Z6 và K4
Byte V5 là byte đầu tiên của đa khung và vị trí của nó đợc chỉ thị bởi con trá TU-2/TU-1
Byte V5 cung cấp các chức năng kiểm tra lỗi , nhãn tín hiệu và tình trạng tuyến bậc thấp
Byte này đợc sử dụng để phát liên tục chuỗi lặp nhận dạng điểm truy nhập tuyến bậc thấp cho đầu thu có thể xác định đờng liên lạc của nó với đầu phát Điểm nhận dạng điểm truy nhập tuyến bậc thấp này sử dụng chuỗiE164 , một khung 16 byte đợc định nghĩa để truyền tín hiệu đánh số kiểuE164
Các byte dành cho tiêu chuẩn hoá quốc tế trong t ơng lai Các byte dành cho sử dụng quốc gia
Các byte dành cho vi ba số SDH RF
Byte Z6 đợc sử dụng cho mục đích quản lý giống nh byte Z5 , tuy nhiên chức năng quản lý này không ảnh hởng đến các chức năng giám sát hoạt động của BIP-2 và V5
Bốn bít đầu dùng cho báo hiệu chuyển mạch bảo vệ tuyến bậc thấp Bốn bit còn lại sử dụng cho tơng lai
4.1 chức năng của các byte SOH (Byte mào đầu đoạn )
Từ mào đầu đoạn là nơi li dữ các thông tin về quản lý luồng, các thông số ghép kênh, thông tin bảo dỡng cùng một số chức năng khác Từ mào đầu đoạn đợc gán vào trờng tin để tạo nên khung STM-N.
Hình 5.3 đa ra cấu trúc SOH trong khung STM-1 Trong đó ba dòng đầu dành cho con trỏ của đoạn lặp RSOH Dòng thứ 5 tới dòng thứ 9 sử dụng cho con trỏ đoạn ghép kênh MSOH
H×nh 5.3 SOH trong khung STM-1
A.chức năng của các byte rsoh
+ Byte A1 và A2 : đồng bộ khung
A1= 11110110, A2= 00101000 Từ mã đồng bộ khung của STM-N gồm 3NxA1 byte và tiếp theo là 3NxA2 byte
Byte này trớc đây kí hiệu là C1 dùng để định vị khung STM-1 trong khung STM-N do đó C1 của STM-1 nhận các giá trị 0000 0001 , trong khi đó C1 của STM-16 nhận giá trị 0001 0000 Byte này có thể sử dụng cho tìm kiếm đồng bộ khung Hiện tại theo khuyến nghị G.831 thì byte này đợc sử dụng để định tuyến đoạn lặp J0 đợc truyền trong 16 khung liên tiếp tạo thành mã nhận dạng điểm truy nhập để máy thu tiếp tục truyền thông tin đến máy phát đã đợc chỉ định
Bảng dới đây chỉ ra cấu trúc J0 trong đa khung 16 khung
+byte B1 (kí hiệu là BIP-8 ) : kiểm tra lỗi đoạn lặp
Byte B1 dùng để kiểm tra lỗi các đoạn lặp giá trị của 8 bit trong byte B1 của khung STM-1 hiện tại trớc khi trộn đợc tính toán dựa vào khung STM-
1 trớc đó sau khi trộn Giá trị của các bít của byte B1 đợc tính nh sau : Đem các bít thứ nhất của các byte trong khung STM-1 trớc đó cộng lại , nếu tổng là các số chẵn thì bít thứ nhất của byte B1 trong khung STm-1 hiện tại bằng 0 , nếu tổng là số lẻ thì bít thứ nhất của B1 bằng 1 Các bit còn lại cũng tính toán tơng tự byte B1 đợc tính toán lại qua mỗi đoạn lặp và truyền thông suốt qua các trạm ghép Mỗi trạm lặp kiểm tra tất cả các bit của các byte trong khungSTM-1 trớc đó cộng thêm các bit tơng ứng của B1 trong khung STM-1 hiện tại nếu phát hiện thấy tổng lẻ thì bộ đếm lỗi tăng nên một cột kết quả kiểm tra lỗi khối các trạm lặp đợc chuyển về các trạm giám sát hệ thống
+ Byte E1 : Kênh thoại nghiệp vụ
Byte này truyền tín hiệu thoại từ trạm lặp đến các trạm khác trong quá trình quản lý , giám sát và bảo dỡng hệ thống Byte E1 đợc truy nhập tại các trạm lặp và các trạm ghép nơi có các kết nối với thiết bị thoại với CODEC PCM
Kênh thoại nghiệp vụ thờng đợc sử dụng trong các hệ thống đờng trục +Byte F1 : Kênh ngời sử dụng
Byte này cung cấp một kênh thoại hoặc một kênh truyền số liệu tạm thời khi bảo dỡng hệ thống
+ Các byte D1,D2,D3: Kênh truyền số liệu đoạn lặp
Chức năng của các byte SOH (byte mào đầu đoạn)
Từ mào đầu đoạn là nơi li dữ các thông tin về quản lý luồng, các thông số ghép kênh, thông tin bảo dỡng cùng một số chức năng khác Từ mào đầu đoạn đợc gán vào trờng tin để tạo nên khung STM-N.
Hình 5.3 đa ra cấu trúc SOH trong khung STM-1 Trong đó ba dòng đầu dành cho con trỏ của đoạn lặp RSOH Dòng thứ 5 tới dòng thứ 9 sử dụng cho con trỏ đoạn ghép kênh MSOH
H×nh 5.3 SOH trong khung STM-1
A.chức năng của các byte rsoh
+ Byte A1 và A2 : đồng bộ khung
A1= 11110110, A2= 00101000 Từ mã đồng bộ khung của STM-N gồm 3NxA1 byte và tiếp theo là 3NxA2 byte
Byte này trớc đây kí hiệu là C1 dùng để định vị khung STM-1 trong khung STM-N do đó C1 của STM-1 nhận các giá trị 0000 0001 , trong khi đó C1 của STM-16 nhận giá trị 0001 0000 Byte này có thể sử dụng cho tìm kiếm đồng bộ khung Hiện tại theo khuyến nghị G.831 thì byte này đợc sử dụng để định tuyến đoạn lặp J0 đợc truyền trong 16 khung liên tiếp tạo thành mã nhận dạng điểm truy nhập để máy thu tiếp tục truyền thông tin đến máy phát đã đợc chỉ định
Bảng dới đây chỉ ra cấu trúc J0 trong đa khung 16 khung
+byte B1 (kí hiệu là BIP-8 ) : kiểm tra lỗi đoạn lặp
Byte B1 dùng để kiểm tra lỗi các đoạn lặp giá trị của 8 bit trong byte B1 của khung STM-1 hiện tại trớc khi trộn đợc tính toán dựa vào khung STM-
1 trớc đó sau khi trộn Giá trị của các bít của byte B1 đợc tính nh sau : Đem các bít thứ nhất của các byte trong khung STM-1 trớc đó cộng lại , nếu tổng là các số chẵn thì bít thứ nhất của byte B1 trong khung STm-1 hiện tại bằng 0 , nếu tổng là số lẻ thì bít thứ nhất của B1 bằng 1 Các bit còn lại cũng tính toán tơng tự byte B1 đợc tính toán lại qua mỗi đoạn lặp và truyền thông suốt qua các trạm ghép Mỗi trạm lặp kiểm tra tất cả các bit của các byte trong khungSTM-1 trớc đó cộng thêm các bit tơng ứng của B1 trong khung STM-1 hiện tại nếu phát hiện thấy tổng lẻ thì bộ đếm lỗi tăng nên một cột kết quả kiểm tra lỗi khối các trạm lặp đợc chuyển về các trạm giám sát hệ thống
+ Byte E1 : Kênh thoại nghiệp vụ
Byte này truyền tín hiệu thoại từ trạm lặp đến các trạm khác trong quá trình quản lý , giám sát và bảo dỡng hệ thống Byte E1 đợc truy nhập tại các trạm lặp và các trạm ghép nơi có các kết nối với thiết bị thoại với CODEC PCM
Kênh thoại nghiệp vụ thờng đợc sử dụng trong các hệ thống đờng trục +Byte F1 : Kênh ngời sử dụng
Byte này cung cấp một kênh thoại hoặc một kênh truyền số liệu tạm thời khi bảo dỡng hệ thống
+ Các byte D1,D2,D3: Kênh truyền số liệu đoạn lặp
Các byte D1, D2 ,D3 tạo thành kênh truyền số liệu 192Kbit/s từ trạm lặp này tới trạm lặp khác Kênh truyền số liệu đoạn lặp thờng dùng để truyền số liệu nội bộ trong hệ thống nhằm mục đich giám sát và quản lý hệ thống có các trạm lặp Không phải tất cả các đoạn lặp đều có kênh này Điều quan trọng là kênh này đợc sử dụng hay không là do phần điều khiển quyết định
B chức năng của các byte msoh
+Byte B2 (kí hiệu là BIP-Nx24 ) : Kiểm tra lỗi
Các byte B2 có chức năng giám sát lỗi khối của luồng STM-N thuộc đoạn ghép theo phơng pháp kiểm tra chẵn muốn tính toán giá trị của các bit của BIP-Nx24 trong khung STM-N hiện tại phải căn cứ vào giá trị của các bit trong khung STM-N trớc đó Phân chia khung STM-N trớc đó thành từng khối 24xN bit và tiến hành đếm tổng các bit Nếu tổng các bit thứ nhất của các byte trong khung STM-N trớc đó là số chẵn thì bit thứ nhất của BIP-Nx24 trong khung hiện tại bằng 0 , nếu mà tổng các bit thứ nhất của byte trong khung STM-N trớc đó là số lẻ thì bit thứ nhất của BIT-Nx24 trong khung hiện tại bằng 1 Tiếp tục tính toán cho đến bit thứ 24N Các trạm ghép kiểm tra từng bit nếu phát hiện thấy tổng lẻ thì bộ đếm lỗi tăng nên một cột
Trong STM-1 cã BIP-24, trong STM-4 cã BIP-96 , trong STM-16 cã BIP-384 trong STM-24 có BIP-576 Cần chú ý là các byte RSOH không liên quan tới việc tính toán giá trị các bit của BIP-Nx24 , mà chỉ có các byte MSOH và các byte tải trọng của khung STM-N tham ra vào việc tính toán này
+K1 và K2 : Kênh chuyển mạch bảo vệ tự động (APS).
Hai byte này đợc sử dụng truyền báo hiệu và lệch chuyển mạch bảo vệ tự động đoạn ghép và một số báo hiệu khác
+Các byte từ D4 đến D12 : Kênh truyền số liệu của đoạn ghép (MS- DCC).
Sử dụng 9 byte này tạo thành kênh truyền số liệu 576Kbit/s giữa các trạm ghép , nó cũng có thể đợc sử dụng để truyền thông tin giữa các phân tử của mạng quản lý viễn thông (TNM).
+Byte S1 : Trạng thái đồng bộ
Sử dụng bit 5 đến bit 8 của byte này để truyền thông báo trạng thái đồng bộ cụ thể là chỉ thị mức chất lợng Q của đồng hồ của trạm này truyền tới trạm khác Các mức chất lợng Q chỉ ra nh ở bảng 5.4.b.
0000 Cha có chất lợng này
1011 Đồng hồ thiết bị SDH , Q = 5
1111 Không sử dụng cho đồng hồ Q =6
Các giá trị còn lại Dự trữ
Bảng 5.4b Các mức chất lợng chỉ ra bởi S1 +Byte M1 : Chỉ thị lỗi đầu xa đoạn ghép (MS-REI)
M1 chỉ thị lỗi đầu xa trong BIP-Nx24 khi kiểm tra từng bit trong mã từ này
+ Byte E2 : Kênh thoại nghiệp vụ
E2 dùng để thiết lập kênh thoại 64Kbit/s giữa các trạm ghép Các trạm lặp không truy nhập đợc các byte này
Con trá trong bé ghÐp SDH
4.2.1 chức năng của các loại con trỏ
+Chức năng của con trỏ AU-4 :
Chức năng của con trỏ AU-4 là đồng chỉnh tín hiệu VC-4 trong khung AUG một cách linh hoạt và linh động Đồng chỉnh năng động VC-4 đợc hiểu là cho phép VC-4 xê dịch trong khung AUG Vì vậy chọn con trỏ AU-4 có khả năng thích ứng sự khác nhau không những về pha mà còn cả về tốc độ khung VC-4 so với khung AUG sau khi đồng chỉnh vị trí của byte đầu tiên của VC-4 trong AUG đợc chỉ thị bới giá trị con trỏ AU-4
Chức năng của con trỏ AU-3 là đồng chỉnh tín hiệu VC-3 trong khung AUG một cách linh hoạt và linh động Đồng chỉnh năng động VC-3 đợc hiểu là cho phép VC-3 xê dịch trong khung AUG Vì vậy chọn con trỏ AU-4 có khả năng thích ứng sự khác nhau không những về pha mà còn cả về tốc độ khung VC-3 so với khung AUG vì một AUG chứa 3VC-3 do đó có 3 con trỏ AU-3 trong một AUG ứng với mỗi VC-3 hoạt động độc lập với nhau
+Chức năng của con trỏ TU-3
Con trỏ TU-3 cung cấp một phơng pháp đồng chỉnh tín hiệu VC-3 trong khung TU-3 một cách linh động và linh hoạt sự đồng chỉnh thể hiện ở chỗ VC-3 có thể xê dịch trong khung TU-3 Nh vậy TU-3 PTR có khả năng thích ứng cả về pha và tấc độ khung VC-3 trong khung chỉ đợc chỉ thị bởi giá trị của con trỏ TU-3 tơng ứng Các con trỏ TU-3 hoạt động độc lập với nhau + Chức năng của con trỏ TU-2
TU-2 PTR cung cấp sự đồng chỉnh linh hoạt và năng động tín hiệu VC-
2 trong đa khung TU-2 , nghĩa là VC-2 có thể xê dịch trong đa khung TU-2
Nh vậy TU-2PTR có khả năng thích ứng về pha và tốc độ khung VC-2 so với đa khung TU-2 Sau khi đồng chỉnh , vị trí byte đầu tiên của đa khung VC-2 (V5) trong đa khung TU-2 đợc chỉ thị bởi giá trị của TU-2 PTR.
+Chức năng của con trỏ TU-12 và con trỏ TU-11.
TU-12 PTR cung cấp sự đồng chỉnh linh hoạt và năng động tín hiệu VC-2 trong đa khung TU-2 , nghĩa là VC-2 có thể xê dịch trong đa khung TU-
2 Nh vậy TU-2PTR có khả năng thích ứng về pha và tốc độ khung VC-12 so với đa khung TU-2 Sau khi đồng chỉnh , vị trí byte đầu tiên của đa khung VC-12 (V5) trong đa khung TU-12 đợc chỉ thị bởi giá trị con trỏ của TU-12.
TU-11 PTR cung cấp sự đồng chỉnh linh hoạt và năng động tín hiệu VC-11 trong đa khung TU-11 , nghĩa là VC-11 có thể xê dịch trong đa khung
10 giá trị con trỏ Byte chèn âm Byte chèn d ơng
TU-11 Nh vậy TU-11PTR có khả năng thích ứng về pha và tốc độ khung VC-11 so với đa khung TU-11 Sau khi đồng chỉnh , vị trí byte đầu tiên của đa khung VC-11 (V5) trong đa khung TU-11 đợc chỉ thị bởi giá trị con trỏ của TU-11.
4.3 cấu trúc của các loạI con trỏ
Cấu tạo của AU-4PTR , AU-3PTR, và TU-3PTR.
+ Cấu tạo cảu AU-4PTR : Con trỏ AU-4 có 9 byte nh sau :
H1YYH21*1*H3H3H3 Trong đó Y = 1001SS11, 1*111111, và SS là hai bit chỉ thị con trá AU-4.
+Cấu tạo của con trỏ AU-3 PTR : Mỗi con trỏ AU-3 có 3 byte là
+ Cấu tạo của con trỏ TU-3 PTR : Mỗi con trỏ TU-3 co 3 byte là
H1H2H3 các byte tham gia vào các hoạt động của các con trỏ và cấu trúc nh hình 4.8.a
Hình 5.5.a Cấu tạo các byte H1,H2, H3 của con trỏ.
NNNN- Cờ số liệu mới , cho phép giá trị con trỏ thay đổi khi có sự thay đổi của tải trọng Lúc bình thờng thì 4 bit N có giá trị “0110” Nếu giá trị của con trỏ thay đổi theo thay đổi của tải trọng thì NNNN = 1001, nói một cách khác khi NNNN = 0110 thì có thể hiểu đợc là “ không cho phép “ ngụ ý là không cho phép con trỏ thay đổi giá trị Ngợc lại khi NNNN = 1001 thì có thể hiểu là “cho phép” có nghĩa trong trờng hợp này con trỏ đợc thay đổi giá trị Các cấu trúc của NNNN đều không có hiệu lực
SS : Chỉ thị loại con trỏ Đối với AU-4 PTR ,AU-3PTR và TU-3PTR thì SS = 10
5 bit I đảo dấu khi giá trị chèn dơng , 5 bít I đảo dấu khi giá trị chèn âm.
Thiết bị SDH, cấu trúc mạng và các thiết bị bảo vệ
10 giá trị con trỏ Byte chèn âm Byte chèn d ơng
+Cấu tạo các con trỏ TU-2 ,TU-12,TU-11.
Các con trỏ này có cấu tạo giống nhau và đều có các byte V1,V2 và V3 nh h×nh 4.8 b
+§èi víi TU-2PTR th× SS = 00.
+§èi víi TU-12PTR th× SS = 00.
+§èi víi TU-11PTR th× SS = 11.
Các bit cờ số liệu mới NNNN và các bit ID thay đổi nh các quy định đã trình bày trong phần cấu tạo của các con trỏ AU-4 ,AU-3 ,và TU-3
Hình 5.5.b Cấu tạo các byte TU-2, TU-12, TU-11 của con trỏ.
Chơng 4 Thiết bị sdh,cấu trúc mạng và các chế độ bảo vệ 4.1 thiết bị sdh.
Trong hệ thống SDH các thiết bị đợc sử dụng đợc gọi là các phần tử mạng NE(Network Elements) và chia làm 3 loại :
-thiết bị đầu cuối tuyến quang LT(Line Terminal)
-thiết bị xen rẽ luồng ADM(Add/Drop Multiplexer)
-thiết bị nối chéo luồng số DXC(Digital Cross Connect) các phần tử mạng đợc điều khiển bởi mạng điều hành SMN(SDH Management Network) và chúng đợc kết hợp với nhau nh sau :
4.2 Chức năng ghép kênh SDH chức năng ghép kênh của SDH đợc mô tả nh sau :
Bộ ghép kênh đầu cuối TM(Terminal Multiplexer) sẽ thực hiện ghép 63 luồng 2 Mbit/s thành luồng 155 Mbit/s và các tín hiệu PDH khác nh tín hiệu 34Mbit/s, 140 Mbit/s cũng có thể đợc ghép kênh nếu cần ,
4.3 Chức năng xen rẽ luồng.
Chức năng xen rẽ luồng cũng đợc thực hiện nhờ bộ xen rẽ luồng ADM Thiết bị này cho phép xen rẽ tất cả các luồng PDH (2,34,140Mbit/s theo tiêu chuẩn châu âu ) và tất cả các tín hiệu STM-N tuỳ theo nó là loại DXC dùng cho tín hiệu STM-1,STM-4,STM-16 các luồng tín hiệu có thể truy nhập và chuyển trực tiếp bằng phần mềm ví dụ việc xen rẽ luông của thiết bị STM-16DXC đợc mô tả nh sau :
Hình 5.8 Chức năng xen rẽ luồng của STM-16 ADM 4.4 Chức năng nối chéo luồng
Chức năng nối chéo luồng đợc thực hiện bởi bộ nối chéo luồng số DXC.
Có 3 loại DXC thờng dùng là DXC1/0,DXC4/1,DXC4/4 Nhng trong đó DXC4/1 Là làm việc mềm dẻo nhất Nó nhận các tín hiệu có tốc độ là
2,34,140 hoặc 155Mbit/s và nối chéo luồng VC-11,VC-12,VC-2,VC-3,VC-4.
Hình 5.9 Chức năng nối chéo luồng DXC4/1 Các tiện ích của DXC là :
-Thực hiện các chức năng hợp nhất và tách riêng
-Bảo vệ – phục hồi mạng
Trong mạng SDH tồn tại nhiều cấu hình khác nhau
4.5.1 CÊu h×nh ®iÓm nèi ®iÓm (Point to point).
H×nh 6.0 CÊu h×nh ®iÓm nèi ®iÓm
ADM STM-N ADM STM-N ADMNE
Trong cấu hình này 2 bộ ghép đầu cuối (TRM) đợc nối trực tiếp với nhau bằng cáp sợi quang Loại cấu hình này chỉ dùng cho các tuyến có cự ly ngắn và dung lợng nhỏ.
4.5.2 Cấu hình đờng thẳng hay chuỗi (linear or chian)
Hình 6.1 Cấu hình mạng đờng thằng hay chuỗi Ngoài 2 bộ ghép đầu cuối, các trạm trung gian đều làm chức năng của bộ ghép tách –xen (ADM) có thể tách xen các nhánh hoặc nối chéo các nhánh Cấu hình này áp dụng cho các tuyến có dung lợng lớn và có cự li dài.
4.5.3 CÊu h×nh tËp trung (Hubing)
Hình 6.2 Cấu hình mạng tập trung Trong cấu hình này có một nút chính(HUB) Nhờ sử dụng các giao diện nhánh đồng bộ mà các nút chính này đợc nối tới các nút ở xa của một mạng đa điểm Các nút ở xa đóng vai trò là đầu cuối
Khi chiều dài đoạn ghép (Khoảng cách giữa 2 nút ADM hoặc giữa TRM và ADM) vợt quá phạm vi cho phép phải dùng đoạn lặp Trạm lặp chỉ có chức năng tái tạo và khuyếch đại xung không có chức năng tách xen.
4.5.5 Cấu hình mạng hình xuyến (Ring)
Hình 6.3 Cấu hình mạng xuyến Đối với mạng vòng thì các nút đều đóng vai trò là bộ tách ghép –xen và tạo thành một vòng kín Loại này dùng cho các tuyến có dung lợng lớn và có khả năng tự phục hồi khi nút mạng và đờng dây có sự cố mà không cần có sự can thiệp của quản lý bên ngoài.
4.5.6 Cấu hình mạng hỗn hợp (Meshed)
Trong cấu hình này là kết hợp của nhiều mạng nói trên trong cùng một mạng Các nút mạng làm chức năng tách – xen và dung lợng nối ghép là chủ yÕu.
Hình 6.4 Cấu hình mạng hỗn hợp 4.6 Các chế độ bảo vệ ở kỹ thuật có chế độ bảo vệ là 1+1 và N+M (N :làm việc,M :dự phòng) với kỹ thuật SDH ngoài hai thiết bị bảo vệ trên còn có các chế độ bảo vệ 1:1(1 cho 1) và N:M (N cho M) N dự phòng cho M làm việc.
Cần phân biệt 2 chế độ này
-Chế độ 1+1 : là một trờng hợp đặc biệt của N+M
-Chế độ 1 :1 là một trơng hợp đặc biệt của N:M
Chế độ bảo vệ M+N trong đó N làm việc còn M chỉ hoàn toàn để dự phòng
Chế độ bảo vệ M :N trong đó M làm việc N dự phòng, N dự phòng này đợc sử dụng cho các li thông có mức i tiên thấp.
Một số sự cố có thể sảy trong mạng với sắc xuất sảy ra là khác nhau ví dụ nh : sự cố thiết bị , đứt cáp, sự cố trạm , nút mạng ….
Dự phòng cho các thiết bị cần có card dự phòng, cáp dự phòng
Dự phòng cho đờng truyền có thể sủ dụng 2 tuyến cáp khác nhau
Dự phong sự cố trạm (nút mạng) có thể sử dụng nút mạng dự phòng 4.7 Bảo vệ mạng vòng
Mạng vòng kết hợp đợc sử dụng một cách đáng tin cậy và có tính kinh tÕ cao các mạng vòng phong phú và có thể phân làm các loại chính nh sau -Mạng vòng đơn (Single Ring Network)
-Mạng đa vòng (Multiple Ring Network) đối với các dạng vòng này chế độ bảo vệ đợc thực hiện nh sau
4.7.1 Mạng đơn vòng ở dạng mạng vòng đơn, có 2 loại mạch vòng tự hàn (Self Healing Ring) +Mạng vòng một hớng (Unidiretional Ring)
+Mạng vòng hai hớng (Budiretional Ring)
Mạng vòng một hớng có sơ đồ nh sau :
Hình 6.5 Mạng đơn vòng một hớng Với mạng vòng một hớng lu lợng truyền và nhận thông tin trên cùng một hớng của vòng trên một sợi ‘’tích cực’’ sợi dự phòng có thể đợc sử dụng cho 2 lu lợng : hoặc luồng STM-N rỗng hoặc lu lợng có mức i tiên thấp.Trong sơ đồ này có tín hiệu từ A đến C theo hớng A-B-C còn tín hiệu từ C đến A đi theo hớng khác : C-D-E-A.
Mạng vòng một hớng có thể tạo nên chỉ bằng một sợi quang Tuy nhiên trong trờng hợp đó mạng sẽ bị phá huỷ hoàn toàn nếu có sự cố sảy ra tại một điểm bất kì ở trên mạng Vì vậy trên thực tế ngời ta thờng dùng mạch vòng một hớng với số sợi trong cáp lớn hơn 1.
Mạng vòng 2 hớng có sơ đồ nh sau :
Hình 6.6 Mạch vòng 2 hớng Các cơ cấu bảo vệ mạch vòng
Có 2 loại cơ cấu bảo vệ mạch vòng ® êng 1 ® êng 2
+Bảo vệ đờng(Path Protection)
+Bảo vệ đa đoạn (Multiplex Section Protectinon)