Kỹ thuật truyền dẫn đồng bộ sdh ứng dụng kỹ thuật truyền dẫn sdh vào mạng cáp quang hà nội

Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Ngày nay, công nghệ viễn thông đà có bớc phát triển vợt bậc phải kể đến tiến bé lÜnh vùc trun dÉn sè Cïng víi sù phát triển công nghệ viễn thông, nhu cầu dịch vụ viễn thông tăng lên không ngừng Các loại dịch vụ phi thoại nh hội nghị truyền hình, truy nhập liệu từ xa, đa dịch vụ đòi hỏi phải có mạng truyền dẫn linh hoạt hơn, có độ tin cậy cao có băng tần lớn mà hệ thống truyền dẫn cận đồng PDH không đáp ứng đợc Khi sử dụng sợi quang mạng đồng có khả tăng đáng kể dộ rộng băng tần sẵn có giảm tối thiĨu thiÕt bÞ SDH thay thÕ PDH cã tÝnh chÊt thõa kÕ.ChÝnh v× vËy, viƯc lùa chän kü tht truyền dẫn SDH làm sở cho mạng viễn thông quốc gia tơng lai hớng phát triển hoàn toàn đắn có vai trò định nhằm phát triển đại hóa mạng viễn thông Việt Nam Thời gian vừa qua đợc giúp đỡ thầy giáo Nguyễn Nam Quân em chọn đề tài : Kỹ thuật truyền dẫn đồng SDH dẫn SDH vào mạng cáp quang Hà Nội ứng dụng kỹ thuật truyền Mặc dù cố gắng nhng thời gian có hạn, trình độ hiểu biết cha sâu nên đồ án em chắn nhiều sai sót Em mong nhận đợc góp ý thầy cô giáo bạn đồng nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Nam Quân, thầy cô giáo Học viện công nghệ bu viễn thông Trung tâm tạo Bu viễn thông I bạn đồng nghiệp đà giúp em hoàn thành đồ án Hà Nội , ngày 25 tháng năm 2003 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực : La Mộng Điệp Phần I kỹ thuật SDH Chơng 1: Truyễn dẫn cận đồng PDH Giới thiệu PDH tiêu chuẩn Kỹ thuật phân cấp số cận đồng PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) trình ghép kênh số luồng đơn lẻ có tốc độ thấp để tạo thành luồng có tốc độ cao Trong hệ thống PDH ngời ta sử dụng bit đồng chỉnh (Justification Bits) để bù lại sai khác phase tần số luồng đầu vào.Các bit đồng chỉnh đợc tách phía thu để tạo lại thông tin gốc Hiện giới tồn tiêu chuẩn ghép kênh cận đồng nh hình sau: JAPAN 32064 G.752 x3 x5 97728 x4 397200 x4 564992 G.752 U.S.A 1544 G.753 x4 x3 EUROPE 2048 6312 G.752 x7 44736 x3 G.757 G.742 x4 x6 8448 G.751 x4 34368 274176 G.757 G.751 x4 139264 CÊu tróc khung kh«ng đ ợc định nghĩa khuyến nghị CCITT Hình I.1.2: Các tiêu chuẩn phân cấp cận đồng PDH Ghép kênh phân kênh PDH 2.1 Ghép kênh PDH Trong hệ thống cận đồng PDH (tiêu chuẩn EUROPE), trình ghép kênh từ luồng Mbit/s thành lng tÝn hiƯu 140 Mbit/s, sÏ ph¶i ghÐp qua tÊt mức trung gian Mbit/ s, 34 Mbit/s thông qua việc sử dụng thiết bị ghép kênh cÊp ( 2DME ), cÊp ( 3DME ) Đồ án tốt nghiệp cấp ( 4DME ) nh hình I.1.3 Khi tách kênh phải thực theo chiều ngợc lại cách Mbit/s DDF Mbit/s DDF D M E 34 Mbit/s DDF D M E 64 x Mbit/s Tributaries D M E D M E 140 Mbit/s DDF D M E OFDF O L T E 64 Hình I.1.3: Ghép kênh PDH Tại cấp ghép kênh phải thực việc sau: Chèn tõ chèt khung  ChÌn thªm bit kiĨm tra  Cộng thêm tín hiệu dịch vụ Quá trình ghép kênh chia làm cấp: Cấp - Ghép 64 luång Mbit/s thµnh 16 luång 8Mbit/s dïng x 2DME  CÊp - GhÐp 16 luång Mbit/s thµnh luång 34 Mbit/s dïng x 3DME  CÊp - GhÐp luång 34 Mbit/s thµnh luång 140 Mbit/s dïng x 4DME 2.2 Chøc Xen -Rẽ luồng PDH Để thực chức này, ta phải sử dụng ghép- phân kênh Back to Back, ghép kênh cấp 2, cấp 3, cấp nh hình sau : Đồ án tèt nghiÖp 34 Mbit/s Level Mbit/s Mbit/s Mbit/s 34 Mbit/s 140 Mbit/s D M E 140 Mbit/s D M E D M E D M E D M E DDF DDF D M E Drop Insert DDF Tributaries Tributaries DDF DDF DDF H×nh I.1.4: Chức xen rẽ luồng PDH 2.3 Chức phối luồng (nối chéo luồng) PDH Để thực chức phối luồng, tín hiệu tốc độ cao 140 Mbit/s đợc phân kênh thành tín hiệu sở Mbit/s Các tín hiệu Mbit/s đợc nối chéo luồng cáp nhảy giá đấu dây O L T E O L T E OLTE Đồ án tốt nghiệp Hình I.1.5: Chức phối luồng PDH Khung truyÔn dÉn PDH 3.1 Kü thuËt PCM (Pulse Code Modulation) Kỹ thuật điều xung mà PCM trình chuyển đổi tín hiệu thoại có dải tần từ (0.3 3.4) Khz thành dòng số 64 Kbit/s.Quá trình đợc thực làm giai đoạn : Lấy mẫu (Sampling) Lợng tử hoá (Quantising) Mà hoá (Encode) Trong thực tế ngời ta thờng lấy dải tần tín hiệu thoại từ (0 4) Khz, tần số lấy mẫu Khz (8000 sample per second) mẫu (sample) đợc biểu diễn từ mà nhị phân bits Do dòng số 64 Kbit/s đợc tạo nh sau : 8000 samples/ second  bits/ sample = 64000 bit/s 3.2 CÊu trúc khung PCM Ghép kênh PCM trình kết hợp số dòng bit tốc độ thấp trở luồng thông tin có tốc độ cao Trên giới tồn hai tiêu chuẩn ghép kênh luông PCM nh sau : Mỹ (American) : 1.544 Mbit/s Châu Âu (European) : 2.048 Mbit/s Theo tiêu chuẩn Mỹ kênh 1.544 Mbit/s bao gồm 24 kênh thoại 64 Kbit/s Trong đó, kênh dùng cho thông tin điều khiển 22 kênh lại dùng để tải tin Đối với tiêu chuẩn Châu Âu kênh 2.048 Mbit/s đợc tạo 32 kênh thoại 64 Kbit/ s Trong đó, 30 kênh dùng để tải tin kênh điều khiển (Hiện Việt Nam dùng theo tiêu chuẩn Châu Âu) Mỗi luồng PCM Mbit/s có chu kỳ : 1/8000 = 125 s 3.3 CÊu tróc khung 2Mbit/s Cấu trúc khung Mbit/s nh hình I.2.1 Mét khung PCM bao gåm 32 khe thêi gian TS (Time Slot), độ rộng khe 3.9 s Các khe thời gian đợc đánh số từ TS0 TS31 Trong : + Khe TS0 TS16 bao gồm thông tin điều khiển + Các khe thời gian từ TS1 đến TS15 từ TS17 đến TS31 30 kênh thoại tải tin 3.4 Cấu trúc đa khung PCM Đồ án tốt nghiệp Một đa khung bao gồm 16 khe khung (Fram Slot) Mỗi khe 125 s Do ®ã mét ®a khung cã thêi gian tồn ms Khe 16 khung bao gồm thông tin điều khiển xếp khung Từ khe đến khe 15 bits thông tin Cấu trúc khung Mbit/s đa khung PCM đợc mô tả nh hình I.2.1 ONE MULTIFRAME ms FRAME SLOTS (ONE FRAME = 125  s) 10 11 12 13 14 15 CHANNEL TIMESLOTS 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 3.9 s TS0 Frame Alignment Signal F0 X 0 1 1 F1 X A X X X X X F2 X 0 1 1 F15 X A X X X X X ONE FRAME 125s TS - 15 TS 17 - 31 TS16 Frame only 0 0 X A X X Multiframe Alignment Word FRAMES -15 Signalling Information Bits - Channels - 15 in frame order Bits - Channels 16 - 30 in frame order 488 ns Main Information Channels X : Bit tïy chän, ë trạng thái không sử dụng A : Th ờng trạng thái Thiết lập -Tại TS0, đồng khung -Tại TS16, đồng đa khung hình 2.1 : Cấu trúc đa khung khung Mbit/s Hình I.2.1: Cấu trúc khung Mbit/s đa khung PCM Nhợc điểm PDH Mạng PDH chủ yếu đáp ứng dịch vụ điện thoại Đối với dịch vụ phi thoại mới, yêu cầu dung lợng lớn nh: truyền liệu, truyền hình, Mạng ISDN mạng PDH khó thực đợc Mạng PDH không linh hoạt việc kết nèi c¸c lng tÝn hiƯu VÝ dơ, cã nhu cầu rẽ luồng có dung lợng thấp (2 Mbit/s) từ luồng có dung lợng lớn (ví dụ 140 Mbit/s), việc phân kênh phải qua tất cấp trung gian để hạ tốc độ từ cao xuống thấp tơng ứng, nh việc ghép luồng phải trải qua từ cấp thấp đến cấp cao để đạt đợc tốc độ yêu cầu Điều rõ ràng bất tiện không linh hoạt Đồ án tốt nghiệp Các thông tin bảo trì không liên tiếp với toàn tuyến mà đoạn tuyến đơn lẻ Thủ tục bảo trì toàn tuyến phức tạp Cha có tiêu chuẩn chung cho thiết bị đờng dây, nhà sản xuất có tiêu chuẩn riêng cho thiết bị Do mạng PDH có nhiều thiết bị ghép luồng dễ sinh lỗi lầm quản lý đấu nối Điều ảnh hởng đến luồng kết nối mà ảnh hởng đến luồng khai thác Hệ thống PDH thiếu phơng tiện giám sát, đo thử từ xa mà tiến hành chỗ Đồ án tốt nghiệp Chơng II: Trun dÉn ®ång bé SDH I Giíi thiƯu SDH Quá trình phát triển Các tiêu chuẩn SDH thực năm 1985 Mỹ Khởi đầu việc tạo mạng cáp quang hoạt động với tất hệ thống khác tất hÃng khác (theo tiêu chuẩn Châu Âu theo tiêu chuẩn Mỹ) Công ty BELLCORE chi nhánh công ty BELL Mỹ đà đề nghị đẳng cấp truyền dẫn nhằm mục đích khắc phục nhợc điểm hệ thống cận đồng PDH Đẳng cấp gọi mạng quang đồng SONET (Synchronous Optical Network) Đẳng cấp hoạt động nguyên lý ghép đồng tất tín hiệu đợc đồng với nhau, dùng cáp quang làm môi trờng truyền dẫn Đề nghị hÃng BELLCORE đà đợc ủy ban khoa học Mỹ nghiên cứu đến đầu năm 1988, tiêu chuẩn quốc gia Mỹ đà đợc thông qua Đồng thời SONET gây đợc ý đợc phát triển Châu Âu, nhà sản xuất dựa tiêu chuẩn riêng để làm mạng SONET phù hợp với mạng PDH theo tiêu chuẩn Châu Âu hành Năm 1988, CCITT đà đa tiêu chuẩn tơng tự, dựa tiêu chuẩn Mỹ CCITT đà đa khuyến nghị cho hệ thống đồng số SDH Đó khuyến nghị G.707, G.708 G.709 Năm 1989, tiêu chuẩn tiếp tục đợc nghiên cứu, CCITT đà sửa đổi khuyến nghị cũ đa khuyến nghị có liên quan đến thiết bị mạng Năm 1990, công việc nghiên cứu CCITT tiếp tục Một loạt khuyến nghị có liên quan đến cấu trúc ghép kênh phân kênh, giao tiếp quang, thiết bị thuê bao vòng điều hành mạng, thiết bị phối luồng, thiết bị xen rẽ luồng đà đợc xem xét Dới khuyến nghị hệ thống phân cấp số đồng SDH xây dựng theo tiêu chuẩn CCITT ®Ị xt:  G.707  G.708   G.709 G.781 G.782 G.783 Định nghĩa mức SDH chuẩn Cấu tạo, nguyên lý tạo thành khung SDH giao diện nút mạng Cấu trúc ghép kênh SDH Khuyến nghị liên quan đến thiết bị ghép kênh SDH Các đặc điểm chung thiết bị ghép kênh SDH Đặc điểm khối chức thiết bị ghép kênh SDH Đồ án tốt nghiÖp            G.784 G.sdxc1 G.sdxc2 G.sdxc3 G.803 G.825 G.957 G.958 G.sna1 G.sna2 G.81s Quản lý mạng SDH Khuyến nghị liên quan đến nối chéo luồng Đặc điểm chung nối chéo luồng SDH Đặc tính khối chức nối chéo luồng SDH Cấu trúc mạng truyền dẫn SDH Điều khiển độ jitter wander mạng SDH Giao diện quang cho thiết bị hệ thèng SDH C¸c hƯ thèng trun dÉn SDH sư dơng sợi quang Cấu trúc mạng truyền dẫn SDH Truyền liệu mạng SDH Đồng đồng hồ SDH Khái niệm SDH SDH - tên gọi tắt hệ thống phân cấp đồng số (Synchronous Digital Hierarchy): Lµ hƯ thèng trun dÉn mµ tÝn hiƯu ë tất cấp đợc đồng đồng hồ trung tâm Hệ thống phân cấp đồng số SDH mạng truyền dẫn có khả kết hợp đợc tất thiết bị truyền dẫn có tốc độ khác hệ thống PDH nh lµ :1.5, 2, 6, 34, 45 vµ 140 Mbit/s Hình I.1.1 miêu tả rõ tính chất /s bit M 34 1.5 Mbit/s 1.5 Mb it/s 45 Mb it/s it/s Mb 140 SDH Mbit/s it/s Mb 12 6.3 45 Mb it/s 1.5 Mbit/s 1.5 Mb it/s Mbit/s /s bit M 34 H×nh I.1.1 : Truy nhËp mạng truyền dẫn SDH Đồ án tốt nghiệp Thiết bị SDH truyền luồng tín hiệu vào mạng truyền dẫn SDH mà phân kênh chúng Điều có nghĩa luồng tín hiệu 140 Mbit/s vào SDH ta tách luồng Mbit/s trực tiếp từ luồng 140 Mbit/s Để thực chức này, tín hiệu 140 Mbit/s cần phải đợc cung cấp thiết bị 4DME, 3DME 2DME tơng ứng để tách luồng tín hiệu Mbit/s Ghép kênh SDH Phân cấp đồng số SDH dựa tiêu chuẩn luồng số North America 1.544 Mbit/s (1.5 Mbit/s)  European 2.048 Mbit/s ( Mbit/s) ViÖc ghÐp kênh đồng đợc thực theo nguyên lý ghép byte xen byte Do tách luồng phải tách byte dùng cho mục đích khác khỏi luồng số chính:(luồng thông tin) Các chức nối chéo vµ xen rÏ lng cã thĨ thùc hiƯn trùc tiÕp mà không cần qua nhiều cấp ghép kênh Trong hệ thống SDH thiết bị đợc sử dụng gọi phần tử mạng NE (Network Elements) chia làm loại : Thiết bị đầu cuối tuyến quang LT (Line Terminal) ThiÕt bÞ xen rÏ luång ADM (Add/Drop Multiplexer) ThiÕt bÞ nèi chÐo luång sè DXC (Digital Cross Connect) Các phần tử mạng đợc điều khiển mạng điều hành SMN (SDH Management Network) 3.1 Chức ghép kênh SDH Bộ ghép kênh đầu cuối TM (Terminal Multiplexer) sÏ thùc hiÖn ghÐp 63 luång Mbit/ s thành luồng 155 Mbit/s ( hình I.1.6) Các tín hiƯu PDH kh¸c nh tÝn hiƯu 34 Mbit/s, 140 Mbit/s đợc ghép kênh cần Terminal Mux TRIB interface Tributaries 2, 34, 140 & 155 Mbit/s LINE interface SDH MUX SW STM-N