Mạng truyền tải quang OTN G.709

Trước nhu cầu ngày càng tăng về tính đa dạng và chất lượng dịch vụ của người dùng, mạng truyền tải lưu lượng là khâu quan trọng nhất có nhiệm vụ truyền thông suốt lưu lượng lớn trên mạng. Việc nâng cao dung lượng truyền tải bằng những công nghệ được xem là một giải pháp hữu hiệu. Đề tài : Mạng truyền tải quang OTN G.709”, bao gồm ba chương chính: Chương I. Sự phát triển của cấu trúc mạng viễn thông Chương II. Mạng truyền tải quang OTN G.709 Chương III. G.709 và vấn đề hội tụ các mạng IP và DWDM

Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời mở đầu LỜI MỞ ĐẦU Sự phát triển mạnh mẽ của kinh tế kéo theo xu hướng toàn cầu hóa. Thế giới đang bước vào kỉ nguyên thông tin. Nhu cầu trao đổi thông tin giữa người với người, giữa quốc gia vùng lãnh thổ này với các quốc gia vùng lãnh thổ khác… bức thiết hơn lúc nào khác. Vì thế những cách thức trao đổi thông tin cũ kĩ và lạc hậu dần chìm vào quá khứ. Thế giới luôn luôn chuyển động, phát triển và nghành viễn thông, công nghệ thông tin cũng vậy. Trước nhu cầu ngày càng tăng về tính đa dạng và chất lượng dịch vụ của người dùng, mạng truyền tải lưu lượng là khâu quan trọng nhất có nhiệm vụ truyền thông suốt lưu lượng lớn trên mạng. Việc nâng cao dung lượng truyền tải bằng những công nghệ được xem là một giải pháp hữu hiệu. Khuyến nghị G.709 về giao diện và tốc độ quang cho mạng truyền tải quang được xem là một phương pháp đưa ra hữu hiệu. Bởi những ưu điểm giao diện và tốc độ của G.709 mang lại. Những ưu điểm giao diện và tốc độ này sẽ được đề cập ở các chương trong đồ án này. Đồ án tốt nghiệp của em tập trung tìm hiểu về “Mạng truyền tải quang OTN G.709”, bao gồm ba chương chính: Chương I. Sự phát triển của cấu trúc mạng viễn thông Chương II. Mạng truyền tải quang OTN G.709 Chương III. G.709 và vấn đề hội tụ các mạng IP và DWDM Do thời gian làm đồ án có hạn và kiến thức còn hạn hẹp nên chắc chắn đồ án còn nhiều thiếu sót và cần bổ sung. Do vậy em rất mong các thầy cô chỉ bảo và bổ sung thêm, các bạn đọc quan tâm đến vấn đề này đóng góp ý kiến để báo cáo này hoàn thiện hơn. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô giáo hướng dẫn – Ths. Trần Thuỷ Bình, người đã hết sức tận tình chỉ bảo, bổ sung kiến thức cho em, giúp em hoàn SVTH: Phạm Anh Tú Trang 1 Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời mở đầu thành tốt đồ án. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn thông tin quang, các thầy cô trong Khoa Viến thông I đã hết sức tạo điều kiện giúp đỡ em trong thời gian làm đồ án. Sinh viên Phạm Anh Tú SVTH: Phạm Anh Tú Trang 2 Đồ án tốt nghiệp Đại học MỤC LỤC SVTH: Phạm Anh Tú Trang 3 Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình vẽ chương 1: Hình vẽ chương 2: Hình vẽ chương 3: SVTH: Phạm Anh Tú Trang 4 Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục bảng DANH MỤC BẢNG SVTH: Phạm Anh Tú Trang 5 Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Thuật ngữ viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt 10 GE or 10 GbE 10 Gigabit Ethernet Công nghệ Ethernet 10Gb ADM Add/Drop Multiplexer Bộ ghép xen/rẽ ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền tải không đồng bộ BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bít CCU Control and Communication Unit Khối điều khiển và truyền thông CBR Constant Bit Rate Tốc độ bit cố định DSL Digital Subscriber Line Đường thuê bao số E-FEC Enhanced Forward Error Correction Sửa lỗi tăng cường ESCON Enterprise System Connection Hệ thống kết nối doanh nghệp ETSI European Telecommunication Standardization Institute Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu FC Fiber Channel Kênh quang FAS Frame Alignment signal Thông tin sắp xếp khung FEC Forward Error Correction Sửa lỗi trước FICON Fiber Connection Kết nối sợi FWHM Full Width Half Maximum Giá trị cực đại nửa độ rộng hoàn toàn G.709 (referred to) ITU-T G.709 Recommendation Khuyến nghị của ITU-T GB Gigabyte Đơn vị đo thông tin GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung GFP Generic Framing Procedure Thủ tục đóng khung chung SVTH: Phạm Anh Tú Trang 6 Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt Thuật ngữ viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers Viện các kỹ thuật điện và điện tử IP Internet Protocol Giao thức Internet ITU-T International Telecommunication Union – Telecommunication sector Tổ chức liên minh viễn thông quốc tế-phân hệ viễn thông ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet LAN Local Area Network Mạng nội bộ MAC Media Access Control Khối điều khiển truy nhập phương tiện MMF Multi Mode Fibre Sơi quang đa mode MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MSTP Multiple Spanning Tree Protocol Giao thức cây bao hàm đa cấp MTBF Mean Time Between Failures Thời gian thực giữa các lỗi NG-SDH Next Generation Synchronous Digital Hierarchy Công nghệ SDH thế hệ tiếp theo OADM Optical Add/Drop Module (or Multiplexer) Bộ ghép kênh quang OCh Optical Channel Kênh quang ODU Optical Data Unit Đơn vị dữ liệu quang OPU Optical Payload Unit Đơn vị tải trọng quang OTU Optical Transponder Unit Đơn vị truyền tải quang OSNR Optical Signal to Noise Ratio Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu trong thông tin quang OTN Optical Transport Network as per ITU-T G.709 Recommendation Khuyến nghị của ITU-T về mạng truyền tải quang OTUx Optical Transport Unit (x is the multiplexing level) in OTN Khối truyền tải quang PPP Point – Point Protoc Giao thức điểm - điểm SVTH: Phạm Anh Tú Trang 7 Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt Thuật ngữ viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt PoS Packet over SONET/SDH Các gói qua mạng SONET/SDH QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RPR Resilient Packet Ring Vòng ring gói SC Standard Connector (type of optical connector) Bộ kết nối chuẩn SDH Synchronous Digital Hierarchy Công nghệ ghép kênh đồng bộ SLM Single Linear Mode Chế độ tuyến tính đơn giản SMF Single Mode Fibre Sợi quang đơn mode SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ STM-n Synchronous Transport Module (- n is the multiplexing level) in SDH Mô đun truyền đồng bộ SYNC Synchronization Đồng bộ TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian UMTS Universal Mobile Telecommunication Sysstem Hệ thống thông tin di động toàn cầu thế hệ ba VLAN Virtual local area network Mạng LAN ảo VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WDM Wavelength Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo bước sóng SVTH: Phạm Anh Tú Trang 8 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I: Sự phát triển của các cấu trúc mạng viễn thông CHƯƠNG I : SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CẤU TRÚC MẠNG VIỄN THÔNG 1.1 Tổng quan về hệ thống thông tin quang Lượng thông tin trao đổi trong các hệ thống thông tin ngày nay tăng lên rất nhanh. Bên cạnh gia tăng về số lượng, dạng lưu lượng truyền thông trên mạng cũng thay đổi. Dạng dữ liệu chủ yếu là lưu lượng Internet. Số người sử dụng truy cập Internet ngày càng tăng và thời gian mỗi lần truy cập thường kéo dài gấp nhiều lần cuộc nói chuyện điện thoại. Chúng ta đang hướng tới một xã hội mà việc truy cập thông tin có thể được đáp ứng ở mọi lúc, mọi nơi chúng ta cần. Mạng Internet và ATM ngày nay không đủ dung lượng để đáp ứng cho nhu cầu băng thông trong tương lai. Hình 1. 1: Biểu đồ Mức tăng trưởng lưu lượng thoại và lưu lượng dữ liệu từ 2007 tới quý 1/2012 Kĩ thuật thông tin quang có thể được xem là vị cứu tinh của chúng ta trong việc giải quyết vấn đề trên. Bởi vì hệ thống thông tin quang ra đời với những khả năng vượt trội của nó: băng thông khổng lồ (gần 50Tbps), suy giảm SVTH: Phạm Anh Tú Trang 9 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I: Sự phát triển của các cấu trúc mạng viễn thông tín hiệu thấp (khoảng 0,2dB/km) méo tín hiệu thấp, đòi hỏi năng lượng cung cấp thấp, không bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ, khả năng bảo mật cao…. Vì vậy thông tin quang được xem là kĩ thuật cho hệ thống thông tin băng rộng. Các hệ thống thông tin quang không chỉ đặc biệt phù hợp với các tuyến thông tin đường dài, trung kế mà còn có tiềm năng to lớn trong việc thực hiện các chức năng của mạng nội hạt và đáp ứng mọi loại hình dịch vụ hiện tại và trong tương lai. Vì vậy việc phát triển và xây dựng hệ thống thông tin sợi quang là rất cần thiết cho nhu cầu phát triển thông tin trong tương lai. 1.2 Xu hướng phát triển công nghệ truyền tải quang 1.2.1. Sự phát triển của cấu trúc mạng Theo quan niệm phát triển gần đây, con người muốn tích hợp mạng truy nhập với mạng lõi và mạng metro, cụ thể là hỗ trợ điều khiển kết nối từ đầu đến cuối, như vậy cũng có sự phân bố các chức năng giữa mạng truy nhập và mạng lõi / đô thị. Việc chuyển đổi sang mạng thông tin trên cơ sở gói và việc thu hẹp vai trò của chuyển mạch và tổng đài truyền thống cũng hỗ trợ việc xóa đi ranh giới giữa mạng truy nhập và mạng lõi. Bốn xu hướng mới được quan tâm liên quan tới sự phát triển của mạng truynhập/lõi( metro) - Mạng truyền tải quang ( trên cơ sở WDM ) trong mạng lõi cố định và dần mở rộng ra phía mạng truy nhập và mạng đô thị (Metro) - Công nghệ trong mạng truy nhập sẽ phát triển dựa trên mạng truy nhập cố định hiện tại sử dụng cáp đồng và cáp đồng trục để cung cấp băng tần truy nhập Internet cao hơn (tiêu biểu là xDSL). - Các công nghệ trong mạng truy nhập sẽ hỗ trợ khả năng di động: GPRS,UMTS, WLAN, …. - Hỗ trợ QoS. 1.2.1.1. Sự phát triển của mạng lõi và mạng đô thị Sợi quang sẽ chiếm ưu thế trong mạng lõi và mạng đô thị. Có tới 99% mạng lõi sử dụng công nghệ truyền tải quang. Chỉ có 1% còn lại là sử dụng các công nghệ viba và vệ tinh trong các môi trường truyền dẫn có địa hình phức tạp. Dự đoán trong 15 năm tới, số lượng kênh quang sẽ tăng lên từ 40-80 kênh tới 200 kênh và tốc độ mỗi kênh sẽ tăng lên từ 2,5-10Gbit/s tới 40- 160Gbit/s song song với sự phát triển của số kênh thì mạng còn tăng tính phức tạp và thông minh hơn các trức năng thực hiện tại các lớp sẽ tăng lên và loại bỏ các giao thức trung gian. Do sự phát triển, OTN sẽ kéo theo rất nhiều kiến trúc mức cao hơn khi sử dụng SONET/SDH. Sự khác nhau chính sẽ suất hiện từ dạng SVTH: Phạm Anh Tú Trang 10 [...]... thúc đẩy tích hợp IP trên nên quang, mang lại nhiều hiệu quả SVTH: Phạm Anh Tú Trang 20 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương II: Mạng truyền tải quang OTN G.709 CHƯƠNG 2: MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG OTN G.709 2.1 Chuẩn hóa mạng chuyển tải quang OTN Để đáp ứng lại việc gia tăng rất nhanh của lưu lượng Internet (trên cơ sở IP), hệ thống DWDM (Dense WDM) – đã được triển khai trong mạng hiện thời Trong một hệ thống... trong phạm vi mạng quang + Phát hiện lỗi sớm (FEC – Forward error correction) cho phép nâng cao chất lượng hệ thống và uy tín của mạng quang - Cung cấp phương pháp chuẩn hóa cho việc quản lý bước sóng (kênh) quang từ điểm đầu tới điểm cuối SVTH: Phạm Anh Tú Trang 22 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương II: Mạng truyền tải quang OTN G.709 2.3 Lớp truyền tải mạng quang Hệ thống truyền tải phân cấp quang (OTH)... “điềm cuối lớp truyền tải và cấu trúc truyền tải tín hiệu” OCh (Optical Channel) Kênh quang thể hiện cho điểm kết cuối của mạng quang với sự đóng gói tín hiệu khách hàng trong cấu trúc khung G.709 SVTH: Phạm Anh Tú Trang 23 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương II: Mạng truyền tải quang OTN G.709 Lớp kênh quang là sự truyền dẫn trong suốt các tin tức dịch vụ từ đầu cuối đến đầu cuối (Kênh quang OCh tương... và điều khiển đối với bộ khuếch đại quang và bộ lặp Lớp này thực hiện các vấn đề sau: cân bằng công suất, điều khiển tăng ích của EDFA, tích luỹ và bù tán sắc Hình 2 3: Điểm cuối lớp truyền tải quang SVTH: Phạm Anh Tú Trang 24 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương II: Mạng truyền tải quang OTN G.709 Tải trọng kênh quang OCh bao gồm phần điện, tại đó khối kênh quang truyền tải là lớn nhất trong ghép kênh Lớp... theo đúng thứ tự Ngoài phần tải trọng, mỗi khung G.709 đều còn có thêm mào đầu làm nhiệm vụ vận hành và quản lý (OAM overhead) Phần mào đầu OAM được chia thành ba phần: phần mào đầu khối tải trọng quang OPU OH, phần mào đầu khối dữ liệu quang ODU OH, và phần mào đầu khối truyền tải quang SVTH: Phạm Anh Tú Trang 27 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương II: Mạng truyền tải quang OTN G.709 OTU OH OAM đòi hỏi phải... cho phép truyền dẫn mạng quang một cách hiệu quả, làm giảm chi phí cho lưu lượng IP và tăng cường sự tận dụng mạng quang 1.3 Kết luận Qua chương này có thể khẳng định mạng truyền tải quang là một phần trong công nghệ tương lại Mạng truy nhập quang với nhiều ưu điểm: dung lượng lớn, kích thước và trọng lượng cáp nhỏ, không bị nhiễu điện, tính bảo mật cao, giá thành cáp quang rẻ, chất lượng truyền dẫn... đã mô tả trên Để tìm hiểu về mô hình cấu trúc được chuẩn hóa của mạng quang, chương này sẽ đi tìm hiểu khuyến nghị ITU-T G.709 Khuyến nghị G.709 đưa ra cái nhìn tổng quan về mạng quang, đồng thời định nghĩa cấu trúc khung 2.2 Giới thiệu khuyến nghị G.709 - Là giao diện cho mạng truyền tải quang OTN - Các khái niệm tương tự như trong một mạng chuẩn SONET/SDH: + Cấu trúc lớp + Kiểm tra quá trình vận hành... nghị truyền hình, IPTV/Triple Play, truyền hình độ nét cao (HDTV, SDTV), game online, các dịch vụ băng rộng phục vụ y tế, giáo dục, …) Xu hướng phát triển của mạng truyền tải quang thì công nghệ mạng truyền tải quang trong tương lai là sự kết hợp của nhiều công nghệ mới giúp hỗ trợ việc truyền đa dịch vụ trên hệ thống Đặc biệt hơn xu hướng phát triển trong tương lai là tích hợp giữa IP trên nền quang. .. • • • OTU0: truyền dẫn 1 Gbit/s Ethernet, GbE OTU1: truyền dẫn 2,5 Gbit/s, STM-16 OTU2: truyền dẫn 10 Gbit/s, STM-64 OTU3: truyền dẫn 40 Gbit/s, STM-256 OTU4: truyền dẫn 100 Gbit/s Ethernet, 100 GbE Quá trình vận chuyển một tín hiệu người dùng (client signal) trong OTN được phác thảo ra như dưới đây: SVTH: Phạm Anh Tú Trang 25 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương II: Mạng truyền tải quang OTN G.709 Hình... Đây là công nghệ truyền dẫn hứa hẹn để đáp ứng được sự phát triển của Internet Khi công nghệ WDM có những bước tiến về giảm giá thành thì công nghệ này đầy hứa hẹn trong tương lai bởi giá thành cũng được giảm theo Chương sau sẽ đi tìm hiểu sâu về mạng truyền tải quang OTN với khuyến nghị G.709 Với G.709 định nghĩa các giao diện và tốc độ chuẩn của khung dữ liệu trong mạng truyền tải quang Từ chuẩn giao . sự tận dụng mạng quang. 1.3 Kết luận Qua chương này có thể khẳng định mạng truyền tải quang là một phần trong công nghệ tương lại. Mạng truy nhập quang với nhiều ưu điểm: dung lượng lớn, kích. của mạng truyền tải quang thì công nghệ mạng truyền tải quang trong tương lai là sự kết hợp của nhiều công nghệ mới giúp hỗ trợ việc truyền đa dịch vụ trên hệ thống. Đặc biệt hơn xu hướng phát. thì công nghệ này đầy hứa hẹn trong tương lai bởi giá thành cũng được giảm theo. Chương sau sẽ đi tìm hiểu sâu về mạng truyền tải quang OTN với khuyến nghị G. 709. Với G. 709 định nghĩa các giao