Truyen dan sdh tren vi ba so 1 12753

Đồ án tốt nghiệp Truyền dẫn SDH Vi ba sè lêi giíi thiƯu Trong sù ph¸t triĨn cđa x· hội, thông tin đóng vai trò quan trọng Điều khiến cho thông tin toàn giới nói chung thông tin liên lạc Việt Nam nói riêng luôn phát triển để phù hợp với nhu cầu ngời thời đại Trong năm thập kỷ 80 90, khoa học công nghệ viễn thông giới đà có phát triển kỳ diệu, có triển khai công nghệ SDH (Synchronous Digital Hierarchy - Phân cấp số đồng bộ) đà đánh dấu bớc phát triển vợt bậc lĩnh vực truyền dẫn Với u việc ghép kênh đơn giản, linh hoạt, giảm thiết bị mạng, băng tần truyền dẫn rộng, cung cấp giao diện tốc độ lớn cho dịch vụ tơng lai, tơng thích với giao diện PDH có, tạo khả quản lý mạng tập trung Phân cấp số đồng SDH đà đợc tiêu chuẩn hoá tốc độ : 155,52 Mbit/s, 4x155,52 Mbit/s, 16x155,52 Mbit/s, 64x155,52 Mbit/s, vỊ cÊu tróc khung, vỊ m· đờng v.v Trong năm gần SDH đà thâm nhập vào nớc ta với tốc độ nhanh, mang đờng trục Bắc-Nam đà có tốc độ 2,5 Gbit/s, mạng nội tỉnh thành phố ứng dụng ngày nhiều SDH có tốc độ 155,52 Mbit/s 622 Mbit/s với nhiều loại thiết bị truyền dẫn Đặc biệt truyền dẫn SDH hệ thống vi ba băng rộng (Do điều kiện địa hình, yêu cầu thoì gian triển khai nhanh ) Một yêu cầu tất yếu phải trì đợc tính tơng thích hệ thống vi ba băng rộng PDH có, không cần phải sửa đổi phân bố tần số đợc áp dụng theo khuyến nghị CCIR Sự trí đạt đợc vào năm 90 tất thành viên ETSI, liên quan đến việc tiêu chuẩn hoá hệ thống vi ba dung lợng 1x155Mbit/s với phân bố tần số có phân cực thay đổi luân phiên khỏng cách kênh 40MHz Điều đà đợc áp dụng cho hệ thống 6GHz, 7GHz, 8GHz (Đối với mạng đờng trục) 13GHz (Đối với mạng nội hạt, mạng vùng) Vì vậy, việc phân tích tìm hiểu hệ thống vi ba số truyền tải SDH quan trọng cần thiết Qua em xin cảm ơn hớng dẫn, giúp đỡ tận tình thầy giáo Lê Văn Hải việc giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Hà nội, tháng 12 năm 2002 sinh viên : Đặng Khắc Lam Trang Đồ ¸n tèt nghiƯp Trun dÉn SDH trªn Vi ba sè Đặng Khắc Lam Đặng Khắc Lam Trang Đồ án tốt nghiệp Truyền dẫn SDH Vi ba số chơng I tổng quan sdh Đặc điểm pdh sdh 1.1 Phân cấp truyền dẫn số cận đồng PDH a Lịch sử phát triển kỹ thuật truyền dẫn Sự phát triển liên lạc viễn thông đà phát minh hệ thống điện tín hoạt động theo chế độ chữ số Nghĩa Morse phát minh máy điện tín năm 1835 việc liên lạc viễn thông số bắt đầu phát dòng chấm gạch ngang năm 1876, việc sử dụng chế độ tơng tự bắt đầu với phát minh điện thoại A.G Bell Phơng pháp truyền dẫn đa lộ đà có dây dẫn ba mạch thực Mỹ năm 1925 qua phát triển cáp đồng trục có 240 mạch, đà sử dụng phơng pháp liên lạc với cáp đồng trục có 3.600 - 10.800 mạch, FDM (Ghép kênh theo tần số) nhiều mạch 1.800 mạch vi ba Mặt khác từ năm 1930, phơng pháp 24 mạch PAM (Điều chế biên độ xung) PWM (Điều chế ®é réng xung) ®· ph¸t triĨn nhng cha phỉ biÕn Ngay sau A.H Reeves phát huy PCM (Điều chế xung mÃ) Năm 1948, sau kết thúc chiến tranh giới thứ hai, thiết bị PCM để thí nghiệm đà đợc thiết kế sản xuất Mỹ Nhng không đợc thực lúc ống điện tử phần tử tích cực ống mà dùng cho mà hoá bị có nhiều vấn đề thực hành Sự phát minh kỹ thuật bán dẫn phát minh chất bán dẫn đóng vai trò định việc áp dụng PCM Do ®ã hƯ thèng T1 (Bé ®iƯn tho¹i 1) dïng liên lạc viễn thông công cộng sử dụng phơng pháp PCM Chicago (Mỹ) năm 1962, phơng pháp PCM-24 áp dụng Nhật năm 1965, phơng pháp Châu Âu (CEPT) đà phát triển sử dụng năm 1970 Hiện với việc phát triển phơng pháp khả siêu đại FT-1.7G, F-1.6G v.v Trong tơng lai việc phát triển liên tục ghép kênh kỹ thuật liên lạc quang học nh trên, phát triển kỹ thuật liên quan nh truyền dẫn thuê bao số phát triển kỹ thuật đấu nối, kỹ thuật CCC (Khả kênh xoá) mạng đà có, kỹ thuật UNI (Giao tiếp mạng - Ngêi sư dơng) vỊ tiÕng nãi, sè liƯu, th«ng tin hình ảnh kỹ thuật NNI (Giao tiếp nút mạng), kỹ thuật tổ hợp siêu cao VLSI (Tổ hợp quy mô lớn) bao gồm loại kỹ thuật mà hoá, kỹ thuật truyền dẫn số đồng bộ, mạng nối chéo, bảo dỡng mạng, IN (Mạng thông minh) v.v b Thế PDH ? Đầu năm 70, hệ thống truyền dẫn số bắt đầu phát triển Trên hệ thống chủ yếu sử dụng ghép kênh theo thời gian, điều xung mà Nhờ điều xung mà mà tín hiệu thoại có băng tần (0,3 - 3,4) KHz đợc chuyển thành tín hiệu số có Đặng Khắc Lam Trang Truyền dẫn SDH Vi ba số Đồ án tốt nghiệp tốc độ 64Kbps Các bớc chuyển đổi tín hiệu Analog thành tín hiệu PCM đợc biểu diễn hình 1.1 Lấy mẫu Lợng tư M· hãa TÝn hiƯu Analog cã băng tần hữu hạn Xung lấy mẫu PAM Xung lợng tử Tín hiệu số Hình 1.1 Các bớc chuyển đổi tín hiệu thoại (Kỹ thuật PCM) Tuy việc truyền riêng biệt kênh kênh thoại đôi dây đồng tốn Vì kỹ thuật ghép đồng tín hiệu 64Kbps thành luồng số có tốc độ 1,544 Mbps 2,048 Mbps đà đời Từ luồng cấp lại tiến hành ghép để đợc luồng số có bậc cao Các cấp truyền dẫn số bậc cao theo kiĨu nh vËy gäi lµ trun dÉn sè cËn ®ång bé PDH (Plesiochronous Digital Hierachy) §Ĩ hiĨu râ PDH, trớc hết xét nguyên lý hoạt động PDH Lấy ví dụ ghép luồng 2,048 Mbps thành luồng số bậc cao Vì luồng 2,048Mbps đợc tạo từ thiết bị ghép kênh từ tổng đài điện tử số khác nên tốc độ bit khác đôi chút Trớc ghép luồng thành luồng số có tốc độ cao phải hiệu chỉnh cho tốc độ bít chúng nghĩa phải đổi thêm bit mang thông tin giả Mặc dù tốc độ luồng nh nhng đầu thu nhận biết đợc vị trí luồng thành phần luồng có tốc độ cao Kiểu ghép nh gọi ghép cận đồng Hiện cấp truyền dẫn số cận đồng tồn không thống phân theo hệ thống phân cấp tốc độ số khác nhau: Hệ thống Bắc Mỹ, hệ thống Châu Âu hệ thống Nhật Bản (Hình1-2) Nhật Bản Bắc Mỹ Châu Âu 400MBit/s x4 405Mbit/s x9 139MBit/s x4 Đặng Khắc 100MBit/s Lam 45MBit/s 32MBit/s 34MBit/s Trang 8MBit/s 6,3MBit/s 6,3MBit/s Đồ án tốt nghiệp Truyền dẫn SDH trªn Vi ba sè 2MBit/s x 51,5MBit/s x7 x4 x4 x4 x4 x4 K1 K2 K30 K1 K2 K24 GhÐp ®ång bé GhÐp không đồng Hình 1-2 : Các hệ thống phân cấp số cận đồng Trên sở phân tích hoạt động PDH dựa vào hệ thống phân cấp tốc độ tồn song song rút số đặc điểm chung PDH c Các đặc điểm PDH Từ chất PDH ta thấy hệ thống có u điểm có khả phục vụ đa dịch đa tốc Về lý thuyết hạn chế modul hoá tốc độ cần chuyền với câú truyền tin chuyển mạch, đồng thời cung cấp dịch vụ không phụ thuộc tiến triển mạng dung lợng dịch vụ không vợt dung lợng ®· thiÕt kÕ cho c¸c hƯ thèng hiƯn cã Tuy nhiên PDH có nhiều nhợc điểm cần khắc phục : - Khó tách, ghép tín hiệu thành phần, từ tốc độ cao muốn tách ghép luồng 2Mbps phải qua cấp trung gian Việc phải qua nhiều cấp tách ghép nh làm cho giá thành tăng, giảm độ tin cËy cịng nh chÊt l¬ng cđa hƯ thèng - Phức tạp quản lý mạng khung tín hiệu ghép PDH không đủ byte nghiệp vụ để cung cấp cho điều khiển, giám sát bảo dỡng hệ thống - Xác suất tắc nghẽn khác không nút mạng hệ thống chuyển mạch - Hiệu suất sử dụng nguồn lực truyền thông (Bao gồm thiết bị dung l ợng kênh) thấp phải phải truyền header lớn hạn chế tải vấn đề tắc nghẽn gây Tồn không thống tiêu chuẩn phân cấp truyền dẫn khác mạng Viễn thông Quốc tế Vì khó khăn phức tạp cho Đặng Khắc Lam Trang Đồ án tèt nghiƯp Trun dÉn SDH trªn Vi ba sè viƯc hoà mạng Sự tồn hạn chế PDH dẫn đến nhu cầu cần có hệ thống phân cấp số thống Theo quan điểm kỹ thuật mạng, phơng thức truyền nhiều đồng kinh tế Do việc đồng hoá mạng cần phải đợc tiến hành theo hớng sau: - Hớng thứ : Sử dụng cải tiến cấu trúc đa khung không đồng bé hiƯn cã víi ý tëng : + GhÐp nhiỊu khung không đồng vào khung bội 125s truyền đồng + Ghép khung không đồng vào mét khung béi 125s ®Ĩ trun ®ång bé - Híng thứ hai : Thiết lập phân cấp số đồng thống toàn giới nhằm tạo trục quốc gia, xuyên quốc gia, xuyên lục địa toàn cầu Xuất phát từ điều đà nêu trên, nhằm tạo hệ thống phân cấp đồng thống phục vụ cho việc xây dựng mạng B-ISDN (Broadband Intergrated Sevices Digital Network) toàn cầu, đồng thời không ảnh hởng cấu hình sở hạ tầng đà có mạng khu vực, từ năm 1988 CCITT đà khuyến nghị SDH (Synchronous Digital Hierchy - Phân cấp số ®ång bé) 1.2 HƯ thèng ph©n cÊp trun dÉn sè ®ång bé SDH a KiÕn tróc cđa hƯ thèng trun dẫn đồng SDH - Các hệ thống truyền dẫn SDH đợc dựa kiến trúc mạng phân lớp Các lớp cấu trúc mạng lớp SDH : + Lớp mạch (Circuit Layer) + Lớp đờng (Path Layer) + Líp m«i trêng trun dÉn (Transmission) Media Layer Mét mạch thực thể truyền tin chuyển tải dịch vụ viễn thông ngời sử dụng Môi trêng lµ thùc thĨ trun tin cung cÊp sù trun tải mạch nhóm mạch Môi trờng truyền bao gồm hệ thống liên lạc : Cáp quang, Vi ba b.Các đặc điểm SDH Cũng nh hệ thống truyền đồng khác, hệ thống SDH có u điểm: +, Kinh tế khả tiêu chuẩn hoá cao toàn mạng giao diện, thiết bị xen / rẽ kênh (Add / Drop Multiplexer - ADM, nèi chÐo luång sè ®ång bé (Synchronous Digital Cross Connection - SDXC) đầu cuối tập trung (Terminal Multiplexer - TM) nên dễ lắp đặt bảo dỡng +, Khả tách ghép tải thành phần từ tín hiệu toàn thể dễ dàng (Trực tiếp hạ bớc nh PDH) giao diện Multiplexer Đặng Khắc Lam Trang Đồ án tèt nghiƯp Trun dÉn SDH trªn Vi ba sè +, Hiệu sử dụng kênh cao truyền đồng (Không phải truyền Header lớn hơn) Thêm vào SDH có u điểm : +, Cho phép thành lập mạng đợc quản lý hoàn toàn với kênh OA & M (Operation Administration & Mainternace) cã thÓ trùc tiếp giao diện vận hành, bảo dỡng quản lý +, Mạng đồng cao tốc có khả chuyển tải hiệu mềm dẻo dịch vụ băng rộng Hạn chế SDH liên quan đến mâu thuẫn tín hiệu cấu trúc khung tín hiệu (Việc ghép tốc độ Bit khác tải bất phân cấp) tính kinh tế độ phức tạp thiết bị tăng 1-3 Các khuyến nghị CCITT SDH : Các tiêu chuẩn tốc độ, khuôn tín hiệu, cấu trúc ghép xếp nhánh nằm khuyến nghị CCITT : G.702 : Phân cấp tốc độ bit G.703 : Các đặc tính G.707 : Các tốc độ bit phân cấp số đồng G.708 : Giao diện nút mạng cho phân cÊp sè ®ång bé G.709 : CÊu tróc ghÐp kênh đồng G.773 : Giao thức phù hợp với giao diện Q để quản lý hệ thống truyền dẫn G.782 : Các dạng tiêu kỹ thuật chung thiết bị ghép kênh SDH G.783 : Chỉ tiêu kỹ thuật khối chức thiết bị ghép kênh SDH G.874 : Quản lý SDH G.955 : Các hệ thống tin cáp sợi quang có luồng sở 1,544Mbps G.956 : Các hệ thống thông tin cáp sợi quang có luồng së 2.048Mbps G.987 : C¸p giao diƯn quang cho thiÕt bị hệ thống liên quan đến SDH G.958 : Hệ thống truyền dẫn số sở SDH dùng cho cáp sợi quang Trong loạt khuyến nghị đợc đa ta thấy khuyến nghị G-707, G-708, G-709 CCITT tiêu chuẩn quốc tế chủ yếu liên quan đến truyền dẫn đồng Riêng ®èi víi SDH ®· cã nhiỊu ý kiÕn , ®Ị nghị tổ chức khác Sự trí cuối đà đạt đợc vào năm 1988 mà T1X1 chấp nhận thay đổi theo đề nghị CCITT Nhóm nghiên cứu XVIII đà đa đợc khuyến nghị cho SDH đợc ấn hành vào năm 1988 Đặng Khắc Lam Trang Truyền dẫn SDH Vi ba số Đồ án tốt nghiệp a Khuyến nghị G.707 Khuyến nghị quy định tốc độ truyền theo bit SDH, đợc mô tả theo bảng 1-1 Cấp SDH STM 16 Phân cÊp tèc ®é trun ( Kbps ) 155.520 622.080 2300.000 Bảng 1.1: Tốc độ truyền theo bit cấp SDH Chú ý : Việc quy định rõ cấp SDH cao đợc định trình nghiên cứu Các đề suất thực : Cấp Tốc độ truyền bit 1.244.160Kbps 12 1.866.240Kbps 16 2.488.320Kbps b KhuyÕn nghÞ G.708 KhuyÕn nghÞ G.708 mô tả cấu trúc khung ghép tín hiệu số t¹i giao diƯn nót m¹ng NNI (Network Node Interface ) mạng thông tin số đồng bao gồm mạng thông tin số đa dịch vụ ISDN (Intergrated Services Digital Network ) Vị trí NNI đợc mô tả hình 1.3 Tại NNI đợc tách ghép tải tốc độ cao nh tải không đồng theo phân cấp quy định khuyến nghị G.702 thành tải đồng STM-n đợc thực Nguyên lý ghép kênh phần tử ghép kênh để tạo thành cấu trúc ghép thực đợc minh hoạ hình 1.3 SM SM SM SM Line/ Radio dsc/ea Line/ Radio SM Hình 1.3 : Vị trí NNI mạng SM Chú giải : TR: (Tributaries ) - Các luồng số PDH SM : ( Sinchronous Multiplexer ) - Bé ghép kênh đồng DCS : ( Digital Crossconect System ) - Hệ thống nố chéo số Đặng Khắc Lam Trang Đồ án tốt nghiệp Truyền dẫn SDH trªn Vi ba sè EA : ( External Access Equipment ) - Thiết bị truy nhập bên Đặng Khắc Lam Trang Trun dÉn SDH trªn Vi ba sè Đồ án tốt nghiệp chơng II tổ chức ghép kênh sdh 2.1 Các tiêu chuẩn ghép kênh sdh Hiện tiêu chuẩn SDH CCITT kết hợp hai tiêu chuẩn SDH Châu Âu cho ETSI tiêu chuẩn SONET Mỹ đa Các khác biệt hai tiêu chuẩn đợc cho bảng sau Tốc ®é(Mbps) Møc SONET ETSI OC-3 STS-3 STM-1 155,52 OC-12 STS-12 STM-4 622,08 OC-48 STS-48 STM-16 2488,32 Bảng 2-1: Các tiêu chuẩn SDH SONET ETSI Các ký hiệu bảng nh sau : SONET : Mạng quang đồng ETSI : Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu âu OC : Optical Carrier (TruyÒn dÉn quang) STS : Synchronous Transport Signal (Tín hiệu truyền tải đồng bộ) STM : Synchronous Transport Module (Module truyền tải đồng bộ) Từ bảng ta thấy tốc độ luồng số máy ghép kênh sở STS-1 SONET (OC-1) 51,84Mbps tốc độ máy ghép kênh sở STM-1của ETSI 155,52Mbps Các tốc độ sở bội số Byte, chẳng hạn : 51,84Mbps = 90 x x 8000 Byte = 90 x x 8000 x Bit = 90 x x 64Kbit vµ 155,52 Mbps = 270 x x 8000Byte = 270 x x 8000 x Bit = 270 x x 64Kbit Lý đ a thừa số nói đợc sáng tỏ phần sau Ngoài tốc độ luồng sở STM-1 gấp lần tốc độ luồng sở STS-1 Từ bảng ta thấy STS-3, STS-12, STS-48 tơng đơng với STM-1, STM-4, STM-16 Hiện ë ViƯt nam chØ sư dơng c¸c m¸y ghÐp kªnh cđa ETSI nªn chóng ta cịng sÏ chđ u xét loại máy ghép kênh này, máy ghép kênh ETSI cấu trúc khung STM-1 sở 2.2 cấu trúc khung stm-1 stm-n Cấu trúc khung STM-1 STM-N đợc biểu diễn hình 2.1 hình 2.2 Đặng Khắc Lam Trang 10