Không những ghép được tín hiệu thoại mà có thể ghép được cả các tín hiệu ATM, Một số các giao thức trong NG-SDH co phép các nhà khai thác cung cấp nhiều dịch vụ truyền tai dir liệu dé tă
Trang 1LỜI MỞ ĐẦU
Với sự phát triển bùng nổ của Internet và các dịch vụ băng rộng
trong những năm qua, hệ thống truyền dan SONET/SDH ngày càng bộc lộ
nhược điểm trong việc cung cấp truyền tải cho các dịch vụ viễn thông Nhược điểm của SDH càng trở nên rõ hơn khi công nghệ ghép kênh theo bước sóng (WDM) được áp dụng triển khai Lý do là bởi SDH được thiết
kế cho các hệ thống quang đơn kênh và không hỗ trợ quản trị đến từng bước sóng trong WDM Hơn nữa do được tối ưu hóa dé đáp ứng nhu cầu
của dịch vụ thoại, mạng SDH không thích hợp cho các dịch vụ chuyên gói,
đặc biệt là các dịch vụ truyền số liệu băng rộng và video.
Mạng truyền tải quang OTN là một kỹ thuật truyền tải mới được pháttriển bởi ITU-T có khả năng cung cấp kha năng truyền tải với dung lượng
lớn Các đặc điểm quan trọng khiến cho OTN trở nên hấp dẫn là khả năng
đóng gói, cho phép quản lý hiệu năng end-to-end, kha năng hỗ trợ đối vớinhiều tầng dịch vụ được tối ưu hóa về trễ, khoảng cách, tính hiệu quả vàchi phí Với nhiều ưu điểm vượt trội, OTN được đánh giá là một sự thaythế kha dụng cho các hệ thống mạng SONET/ SDH truyền thống nhằm
giải quyét bài toán về vân đê truyền tai và quản tri mạng.
Trang 2CHUONG I: TONG QUAN VE MẠNG TRUYEN TAI QUANG 1.1 Sơ lược một số kỹ thuật ghép kênh
1.1.1.Phân cấp số cận đồng bộ PDH
Kỹ thuật PDH là trong mạng không sử dụng đồng bộ tập trung nghĩa
là tat cả các phan tử trong mạng không bị khống chế bởi một đồng hỗ chủ.Mỗi thiết bị ghép kênh hoặc tổng đài trong mạng có một đồng hồ riêng,
chính vì vậy các luồng số do chúng tạo ra có sự chênh lệch về tốc độ bit.
Muốn ghép các luỗng số có tốc độ bit khác nhau này thành một luồng số
có tốc độ bit cao hơn thì phải hiệu chỉnh cho tốc độ bit của chúng tương
ứng với tan số đồng hỗ của bộ ghép nhờ chèn bit.
1.1.2.Phân cấp số đồng bộ SDH
So với PDH thì SDH có những ưu điểm như sau:
-Giao diện đồng bộ đồng nhất do đó việc ghép và tách các luồng
nhánh từ luồng tín hiệu STM-n đơn giản va dé dàng Đồng thời trên mạngSDH có thể sử dụng các chủng loại thiết bị của nhiều nhà cung cấp khác
nhau.
- Ghép được các loại tín hiệu khác nhau một cách linh hoạt Không
những ghép được tín hiệu thoại mà có thể ghép được cả các tín hiệu ATM,
Một số các giao thức trong NG-SDH co phép các nhà khai thác cung cấp
nhiều dịch vụ truyền tai dir liệu dé tăng hiệu quả cua các tram SDH bằng
cách thêm vào các nút biên MSSP (Multi Service Support Protocol) Với
MSSP, một tập các giao thức mới được bồ sung cho SDH cho phép kết
hợp các giao tiếp dữ liệu Ethernet, MPLS
Trang 31.2 Vấn đề truyền tải và quản trị mạng trong OTN
Các giao tiếp chuẩn G.709 sắp xếp dữ liệu cần truyền tải, tức là các
dữ liệu khách (Client data) vào các khung Cấu trúc khung dữ liệu củaOTN được xây dựng trên cơ sở các tốc độ truyền dẫn bậc cao của SDH
Các khung dữ liệu của G.709 cũng có thứ bậc tương tự như bậc của khung
SDH, từ 2.5Gbps (STM-16) cho đến 40Gbps, ngoài ra còn có các loại
khung hỗ trợ Gigabit Ethernet Như vậy, bài toán cung cấp các đường ống
truyền tải dung lượng lớn có thé được giải quyết với OTN
Về quan tri mạng: Ngoài phan tải trọng, mỗi khung lại có thêm phan
mào đầu vận hành, quản trị (OAM overhead) và mã sửa lỗi trước FEC
(Forward Error Corection) Cau trúc quản tri linh hoạt của mang truyền tảiquang OTN mang lại nhiều tính năng linh hoạt hỗ trợ các nhà khai thác
mạng Giúp quản trị đến từng bước sóng quang WDM Cho phép quản trị
mạng lưới gồm thiết bị của nhiều nhà cung cấp khác nhau
1.3 Mã sửa lỗi trước (FEC) trong OTN
Sửa lỗi trước là một tính năng ưu việt của OTN Trong OTN đã xácđịnh một sơ đồ FEC đan xen bao gồm một mã Reed-Solomon 16 byte, sửdụng 4x256 byte kiểm tra thông tin cho khung ODU
Độ lợi mã hóa do FEC đem lại có thé được sử dụng với mục tiêu:
Tăng tối đa khoảng cách truyền dẫn Gia tăng số lượng kênh WDM trong
hệ thống WDM vốn đã bị giới hạn bởi công suất đầu ra của các bộ khuếch
đại bằng cách giảm công suất trên mỗi kênh Điều quan trọng hơn cả, mã
FEC có khả năng tạo ra các mạng truyén tải quang trong suốt
1.4 OTN và mạng IP/WDM
Việc tích hợp các giao diện G.709 vào các thiết bị định tuyến
IP/WDM cung cấp những lợi ích đáng ké cho các nhà khai thác mạng Đầu
tiên là có thể tiết kiệm được đáng ké chi phí đầu tư và chi phí vận hành băng cách loại bớt nhiều thiết bị chuyển tiếp SDH và các đường cáp kết
Trang 4nối, giảm thiểu chi phí về nguồn điện, điều hòa phòng máy và các chi phí
quan lý khác Thứ hai, việc tích hợp các giao điện quan lý OTN theo chuanG.709 vào các thiết bị định tuyến IP còn tạo điều kiện cho việc tích hợpcác tính năng quản tri mạng IP và mạng truyén tải quang WDM vào cùngmột hệ thống
CHƯƠNG II: KIÊN TRÚC MẠNG TRUYEN TAI QUANG
2.1 Kiến trúc chức năng mạng truyền tải quang
Chức năng mạng truyền tải quang là cung cấp phương tiện truyền tai
định tuyến, giám sát các luồng tín hiệu (trong cả miền quang và miền điện) Các van dé liên quan đến cấu trúc phân lớp OTN, thông số đặc
trưng, liên kết Client/server được đưa ra tại khuyến nghị ITU-T G.709
Lớp Digital
Lớp kênh quang
Cáp quang
Hình 2.1: Kiến trúc phân lớp trong OTN /7, tr.6/
Phía trên lớp kênh quang (OCh) là lớp digital với hai phân lớp là
OTU và ODU hoạt động trong miền điện thực hiện ghép các luồng và chèn thêm thông tin về giám sát, bảo dưỡng sau đó chuyền qua lớp kênh quang.
2.2 Lớp digital
Lớp digital trong OTN bao gồm đơn vi dữ liệu quang (ODU) và don
VỊ truyền tải (OTU).
Trang 52.2.1 Don vị dữ liệu kênh quang (ODU)
Hình 2.4 môt tả cấu trúc mạng ODU Từ điểm truy nhập giao diện ODU phía nguồn đến điểm truy nhập giao diện ODU phía đích được gọi là đường ODU (ODU trail) Từ điểm kết nối trung chuyên ODU nguồn đến điểm kết nối trung chuyển ODU phía thu được gọi là một kết nối mạng ODU (ODU_NC) Một đơn vị dữ liệu kênh quang ODU có thể được
truyền qua nhiều kết nối mạng con ODU (ODU_SNC) Kết nối giữa cáckết nỗi mạng con được định nghĩa là một liên kết ODU
Hình 2.4: Cau trúc phân lớp mạng ODU (7, tr.11]
2.2.1.1 Kết cuối đường ODU
Trong OTN có ba loại kết cuối đường ODU được định nghĩa bao gồm kết cuối đường ODU song hướng, kết cuối phía nguồn và kết cuối
đích.
2.2.1.2 Ghép kênh phân chia thời gian ở ODU
Để cho phép truyền tải các luồng ODUj tốc độ bit thấp hơn thôngqua luồng tốc độ bit cao hơn ODUK trong khi vẫn đảm bảo truyén tải tín
hiệu tới đích, người ta sử dụng phương pháp ghép kênh theo thời gian các
luồng ODU nhánh
Trang 62.2.1.3 Ghép kênh kết chuỗi ảo trong OTN
Đặc trưng của lớp ODU với kết chuỗi ảo là các luồng nhánh được
tập trung tại thiết bị ghép kênh phía phát, sau đó được truyền đi theo cáckết nối mạng ODU khác nhau với các độ trễ khác nhau Phía thu sẽ thựchiện chức năng tập hợp, khôi phục lại các luồng nhánh ban đầu bằng cách
bù dap lại các sự sai lệch vê trê.
\UU( / \ O1U/ i ODUSNC \ \UIU/ / \ uly
\opu / \ ODU / \ODU / Ì 0DU /
ODU TCP (I) ODUCP Y———ZODV cP J) ODU TCP
\ oTu’ / \ oTur / ai \ 0TU / \ OTU /
GDU / \ ODU / opu / \ ODU /
; i A A Lh! | LA LL}
Me bi4/1019ã//9029869502106201 | ORES TE bị
Hình 2.6: Kết chuỗi ảo tại lớp ODU /7, tr.13]
2.2.2 Đơn vị truyền tải kênh quang (OTU)
Chức năng chính của lớp OTU là thực hiện xử lý mào đầu đảm bảo
tính toàn vẹn của thông tin truyền qua kênh quang (OCh) và thực hiện
chức năng vận hành, giám sát và bảo dưỡng
Trang 72.2 Lớp kênh quang
Các luồng dữ liệu được phát hoặc thu bởi các kết cuối đường tải tin
kênh quang (OCh-P_TT) Dữ liệu được bổ sung hoặc thay đôi bởi cácchức năng xử lý lớp, chức năng xử lý này có thể thực hiện từ xa bởi chức
năng giám sát từ bên ngoài OCh-P_NIM.
2.3.1 Kết cuối đường kênh quang
Có ba kiểu kết cuối đường kênh quang được định nghĩa là kết cuối đường kênh quang song hướng, kết cuối nguồn kênh quang và kết cuối
đích.
2.2.2 Phan tử truyền tải quang
Các phần tử truyền tải OCh thực hiện kết nối mạng, kết nối liên kết
va tạo các đường liên kết Cau trúc OCh (OCh_SN) cung cap độ mềm dẻo
trong lớp kênh quang bao gồm hỗ trợ thông tin định tuyến, bảo vệ và khôi
phục đường
2.3 Đoạn ghép kênh quang (OMS)
Các chức năng của đoạn ghép kênh quang OMS được thực hiện bởi
cá phần tử riêng biệt Nguồn và đích (OMS_ME Source,
OMS_ME_Sink) thực hiện xử lý các mào đầu không liên kết của các thực
thê bảo dưỡng OMS_ME và chức giám sát từ bên ngoài (OMS-P_NIM)
thực hiện giám sát đặc tính quang hoc của tín hiệu tai tin đoạn ghép kênh
quang OMS-P.
Trang 8(Điêm kết nôi id (Diém kết nôi
trung chuyên) trung chuyên)
Kênh truyền vật lý OMC-P
es )))) `1.)
Phần tử bảo dưỡng
Hình 2.12: Đoạn ghép kênh quang OMS /7, tr.22]
2.4 Đoạn truyền tải quang (OTS)
Đoạn truyền tải quang (OTS- Optical Transport Section) được địnhnghĩa tại khuyến nghị ITU-T G.872 là một kết nối vô hướng giữa các điểm
quản lý giám sát Các đặc trưng thông tin trong OTS được định nghĩa gồm
hai loại tín hiệu là tín hiệu tải tin OTS (OTS-P) và tín hiệu mào đầu quản
lý bảo dưỡng OTS (OTS-O).
Trong OTN, người ta đã định nghĩa kết cuối mào đầu OTS-O được
cung cấp các chức năng xác nhận khả năng kết nối, đánh giá chất lượng
truyền dẫn và phát hiện và chỉ dấu lỗi truyền dẫn
2.5 Cac phan tử vật lý (ME)
2.6.1 Bộ lọc (FC)
2.5.2 Kênh vật lý (MC)
2.5.3 Ma trận kênh (MCM- Media Channel Matrix)
Ma trận kênh cung cấp kết nối linh hoạt cho các kênh truyền vật lý
Nó tạo ra một điểm kết nối rất mềm dẻo vì ở đó những liên kết giữa các công vật lý tại các vùng của ma trận kênh có thé được khởi tạo hoặc bị hủy
bỏ một cách nhanh chóng Sự liên kết giữa các cổng như trên được gọi là
Trang 9một ma trận kênh Một phần tử mạng có thể bao gồm nhiều bộ lọc với
nhiều ma trận kênh
2.6 Quan hệ Client/server
Khái niệm về quan hệ Client/server được mô ta trong khuyến nghị
ITU-T G.872 Một đặc điểm cơ ban của mạng truyền tải quang là khả năng
hỗ trợ sự đa dạng rộng lớn của các lớp mạng client bao gồm: SDH STM-n,
mạng tế bào ATM, Gigabit Ethernet Việc mô tả mạng truyền tải quang
với các thích ứng lớp trung gian được gọi là quan hệ client/server.
Thich ứng OMS-O/OCh-O trong OTN bao gồm ba chức năng, đó là
chức năng thích ứng OMS-O/OCh-O song hướng (OMS-O/OCh-O_A),
chức năng thích ứng OMS-O/OCh-O phía nguồn (OMS-O/OCh-O_A_ So)
và thích ứng O/OCh-O phía đích (O/OCh-O_A_Sk)
OMS-O/OCh-O_A_ So thực hiện nhiệm vụ bô sung các tín hiệu quản lý bảo
dưỡng, OMS-O/OCh-O_A_ Sk thực hiện phân tách và thu các tín hiệu quản lý bảo dưỡng Chức năng thích ứng OMS-O/OCh-O_A song hướng
được thực hiện bởi một cặp chức năng thích ứng phía nguồn và chức năng
thích ứng phía đích.
2.6.3 Thích ứng OTS-O/OMS-O.
Thích ứng song hướng OTS-O/OMS-O (OTS-O/OMS-O_ A) được
xác định bởi các chức năng đáp ứng nguồn và đích OTS-O/OMS-O Thích ứng OTS-O/OMS-O phía nguồn (OTS-O/OMS-O_A_ So) thực hiện chức
năng bô sung các tín hiệu quản lý và bảo dưỡng còn chức năng thích ứng
Trang 10phía đích OTS-O/OMS-O (OTS-O/OMS-O_A_Sk) thực hiện chức năng phân tách và thu nhận các tín hiệu quản lý bảo dưỡng.
2.7 Topo mạng truyền tải quang
2.7.1 Kết nỗi đơn hướng và song hướng
2.7.2 Kênh truyền điểm — đa diém
2.8 Quản lý mạng trong OTN
Gần như trong tất cả các trường hợp, việc xử lý mào đầu OTU nhằm
thực hiện giám sát lớp kênh quang OCh vì OTU với OCh là ánh xa 1:1,
điều này giúp đánh giá được chính xác tài nguyên kênh quang đang được
giám sát Trong khi đó các thực thể OMS và OTS cung cấp thông tin bảo
trì cho kênh truyền vật lý
OTN hé trợ cung cấp chức năng quản lý lỗi, cấu hình và quản lý hiệu
năng từ đầu cuối tới đầu , cung cấp phương tiện phát hiện và thông báo các trường hợp đường truyền bị gián đoạn.
CHƯƠNG 3: KIÊN TRÚC GHÉP KENH VÀ CẤU TRÚC KHUNG
OTN
3.1 Kiến trúc phân cấp truyền tải quang
OCh OTUk
ODUk
OPUk TY
\
SONET/SDH Ethernet, IP
Hình 3.2: Mô hình phan cấp rút gon
Trang 11Kiến trúc phân cấp truyền tải quang được cho trong hình 3.2 Các cap OPUk, ODUk và OTUk hoạt động trong miền điện OPUk thực hiện thu gom các tải tín hiệu khách hàng sắp xếp vào khung tương ứng, bổ sung thêm phần mào đầu OPU thực hiện chức năng nhận dạng cấu trúc tải tin (PSI) và loại tai tin (Payload type: PT) ODUk thực hiện sap xép các luồng tải tin OPUk vào các khung tương ứng, bổ sung thông tin mao dau thực
hiện các chức năng giám sát đường (PM- Path Monitoring) và mào đầu
giám sát kết nối trung chuyên (TCM- Tandem Connection Monitoring).
OTUKk chứa các mã sửa lỗi trước (FEC) và có các chức năng tương tự như
mào đầu đoạn (Section Overhead) trong ghép kênh SONET/SDH Luéngtín hiệu sau khi đã bố sung mã FEC được đưa đến module phát dé chuyênsang miền quang
3.1.1.Cấu trúc kênh quang
Lớp kênh quang với các cấu trúc hỗ trợ chức năng quản lý và giámsát được định nghĩa trong khuyến nghị ITU-T G.872 Kênh quang trongmạng truyền tải quang bao gồm hai dạng được ITU xây dựng là kênhquang với chức năng đầy đủ (OCh) và kênh quang với chức năng rút gọn
(OChr).
3.1.2 Module truyền tải quang với cấu trúc chức nang day đủ
(OTM-n.m)
Module truyền tải quang với cau trúc chức năng day đủ OTM-n.m (n
> 1) được định nghĩa tại khuyến nghị ITU-T G.709 bao gồm đoạn truyền
dẫn quang (OTSn), đoạn ghép kênh quang (OMSn), kênh quang chức năng
đầy đủ (OCh), đơn vị truyền tải kênh quang được chuẩn hóa với chức năng đầy đủ (OTUK/OTUKV) và khối dữ liệu kênh quang (ODUk).
Trang 12(OChr), khối truyền tải kênh quang chuẩn hóa (OTUk/OTUKkV) và đơn vi
dữ liệu kênh quang (ODUk).
3.1.4 Cầu trúc thông tin các loại giao diện trong OTN
Các giao diện trong OTN được hiểu là ranh giới giữa các lớp trong
phân cấp truyền tải quang Ví dụ như giao diện giữa lớp Client với OPUk,
giao diện giữa OPUk va ODUKk, giữa ODUk với OTUK và giữa OTUK với OCh
3.3 Nguyên lý ghép kênh/sắp xếp luồng
Nguyên lý ghép/sắp xếp các luồng tín hiệu Client vào các khungđược môt tả tại khuyến nghị ITU-T G.709 Hình 3.5 mô tả mối quan hệgiữa các thành phan có cau trúc thông tin khác nhau được đưa vào các cầutrúc ghép kênh và sắp xếp cho module truyền tải cấp n OTM-n (bao gồm
cả phép kênh phân chia theo thời gian và bước sóng).
Trang 13Tín hiệu khách hàng
Tín hiệu khách hàng Tín hiệu khách hàng
Tín hiệu khách hàng Tín hiệu khách hàng
ODUo
Tín hiệu khách hàng
Hình 3.5: Cấu trúc ghép kênh và sắp xếp luồng OTM (I) /5, tr.17]
Trang 143.3.1 Ghép kênh phân chia theo bước sóng
Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo bước sóng được sử dụng trong trường hợp n tín hiệu (n = 1) sóng mang kênh quang OCCr được ghép vào một nhóm sóng mang kênh quang OCCG-nr.m.
3.3.2 Ghép kênh phân chia theo thời gian
Có thể ghép các OPU vào ODU sau đó ghép vào OTU bằng cách
ghép kênh phân chia theo thời gian Ngoài ra người ta cũng thực hiện các
cách ghép kênh phân chia theo thời gian bang cách ghép hỗn hợp các loại
3.4.1.2 Module truyền tải quang OTM-nr.m
Có 2 module truyền tải quang với chức năng rút gọn OTM-nr.m được định nghĩa tại khuyến nghị ITU-T G.709, đó là module OTM-16r.m
và OTM-32r.m.
3.4.1.3 Module truyền tải quang OTM-0.mvn
Cấu trúc module truyền tải quang với chức năng rút gọn thứ ba được
định nghĩa trong khuyến nghị ITU-T G.709 là OTM-0.mvn
3.5 Cau trúc khung tín hiệu OTN
Khuyến nghị ITU-T G.709 định nghĩa 3 loại khung tín hiệu cơ bản
bao gồm OPUk, ODU k và OTUKk.
3.5.1 Cầu trúc khung OPUk
Hình 3.13 mô tả cấu trúc khung OPUk gồm một khối gồm 4 hàng và
3810 cột được chia làm 2 vùng là vùng mào đầu OPUk va vùng tải trọng OPUk Mỗi 6 giao điểm của hàng và cột là một byte gồm 8bit Khung