đồ án tốt nghiệp mạng truyền tải quang otn
Trang 1MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MỤC HÌNH VẼ iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU v
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vi
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG I: TÌM HIỂU CHUNG VỀ MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG 2
1.1 Giới thiệu 2
1.2 Các lớp quang 2
1.3 Từ mã FEC trong mạng truyền tải quang 4
1.4 Cấu trúc khung trong mạng truyền tải quang 6
1.4.1 Khối tải tin quang OPU-k 6
1.4.2 Khối dữ liệu quang ODU-k 6
1.4.3 Khối truyền tải quang OTU-k 9
1.4.4 Lớp kênh quang 11
1.4.5 Sóng mang kênh quang (OCC) và nhóm kênh quang (OCG) 12
1.4.6 Mào đầu không liên kết 13
1.4.7 Sắp xếp các khung GFP vào khung OPU-k 15
1.5 Mạng truyền tải quang và công nghệ ghép kênh phân chia theo bước sóng 15
1.6 Quản lý mạng truyền tải quang 17
CHƯƠNG II: KIẾN TRÚC MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG 18
2.1 Cấu trúc lớp mạng truyền tải quang 18
2.2 Lớp kênh quang 20
2.2.1 Đường liên kết kênh quang 20
2.2.2 Phần tử truyền tải OCh 21
2.3 Lớp đoạn ghép kênh quang 21
2.3.1 Đường liên kết đoạn ghép kênh quang 22
2.3.2 Các phần tử truyền tải quang 23
2.4 Lớp mạng đoạn truyền dẫn quang 23
2.4.1 Đầu cuối đường liên kết đoạn truyền dẫn quang 24
2.4.2 Các phần tử truyền tải OTS 25
2.5 Liên kết client/server 25
2.5.1 Đáp ứng OCh/client 25
2.5.2 Đáp ứng OMS/OCh 26
2.5.3 Đáp ứng OTS/OMS 26
2.6 Cấu trúc liên kết mạng quang 27
2.6.1 Các đường liên kết và các kết nối đơn hướng và song hướng 27
2.6.2 Các đường liên kết và các kết nối điểm-đa điểm 27
CHƯƠNG III: CẤU TRÚC GHÉP KÊNH CỦA MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG 28
3.1 Cấu trúc tín hiệu cơ bản 28
3.1.1 Cấu trúc con OCh 28
3.1.2 Cấu trúc chức năng đầy đủ OTM-n.m 29
3.1.3 Cấu trúc chức năng rút gọn OTM-nr.m và OTM-0.m 29
3.2 Cấu trúc thông tin cho giao diện OTN 29
Trang 2Đồ án tốt nghiệp Mục lục
3.3 Các nguyên lý ghép kênh/ánh xạ và tốc độ bit 32
3.3.1 Ánh xạ 33
3.3.2 Ghép kênh phân chia bước sóng 33
3.3.3 Các tốc độ bit và dung lượng 33
3.3.4 Ghép kênh phân chia thời gian ODUk 35
3.4 Cấu trúc module truyền tải quang 37
3.4.1 OTM với chức năng rút gọn ( OTM-0.m, OTM-nr.m) 37
3.4.1.1 OTM-0.m 37
3.4.1.2 Module truyền tải quang OTM-16r.m 38
3.4.2 OTM với chức năng đầy đủ (OTM-n.m) 40
CHƯƠNG 4 CÁC GIAO DIỆN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG 42
4.1 Các giao diện liên miền đa kênh 42
4.2 Các giao diện liên miền đơn kênh 45
4.3 Tính tương thích ngang 48
4.4 Các tham số cho hệ thống liên miền đơn kênh và đa kênh 49
4.4.1 Các thông tin chung về các tham số 52
4.4.1.1 Số kênh lớn nhất 52
4.4.1.2 Mã hóa tốc độ bit/đường dây của các tín hiệu nhánh quang 52
4.4.1.3 Tỉ số lỗi bit lớn nhất 52
4.4.1.4 Kiểu sợi 52
4.4.2 Giao diện tại các điểm MPI-SM hoặc MPI-S 52
4.4.2.1 Nguồn đầu ra trung bình lớn nhất và nhỏ nhất 52
4.4.2.2 Nguồn đầu ra tổng trung bình lớn nhất 53
4.4.2.3 Tần số trung tâm 53
4.4.2.4 Khoảng cách kênh 53
4.4.2.5 Độ sai lệch tần số trung tâm lớn nhất 53
4.4.2.6 Dải bước sóng hoạt động 53
4.4.2.7 Kiểu nguồn 53
4.4.2.8 Chu trình làm việc lớn nhất và nhỏ nhất 54
4.4.2.9 Độ rộng RMS lớn nhất 54
4.4.2.10 Độ rộng lớn nhất -20dB 54
4.4.2.12 Tỷ số loại bỏ side mode nhỏ nhất 54
4.4.2.13 Tỷ số tắt dần nhỏ nhất 54
4.4.2.14 Giản đồ mắt cho các tín hiệu phát quang NRZ 55
4.4.2.15 Giản đồ mắt cho các tín hiệu phát quang 56
4.4.3 Một đường liên kết quang từ điểm MPI-SM đến MPI-RM hoặc MPI-S đến MPI-R 57
4.4.3.1 Độ suy giảm lớn nhất 57
4.4.3.2 Độ suy giảm nhỏ nhất 58
4.4.3.3 Tán sắc lớn nhất 58
4.4.3.4 Sai lệch tán sắc lớn nhất 58
4.4.3.5 Suy hao phản xạ quang nhỏ nhất tại MPI-SM hoặc MPI-S 59
4.4.3.6 Phản xạ rời rạc lớn nhất giữa MPI-SM và MPI-RM hoặc MPI-S và MPI-R 60
4.4.3.7 Độ trễ nhóm vi sai lớn nhất 61
4.4.4 Giao diện tại điểm MPI-RM hoặc MPI-R 61
Trang 34.4.4.1 Công suất kênh đầu vào trung bình lớn nhất 61
4.4.3 Công suất đầu vào tổng trung bình 61
4.4.4.4 Vi sai công suất kênh lớn nhất 62
4.4.4.5 Đường quang penalty lớn nhất 62
4.4.4.6 Độ nhạy tương đương nhỏ nhất 63
4.4.4.7 Độ phản xạ lớn nhất của các phần tử quang 63
4.4.4.8 Độ nhạy nhỏ nhất 64
CHƯƠNG 5 MỘT SỐ ĐIỂM NỔI BẬT CỦA MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG 65
5.1 Sửa lỗi hướng thuận 65
5.1.1 Mô tả lý thuyết 66
5.1.1.2 Độ lợi mã hóa 68
5.1.2.1 Xác định Độ lợi mã hóa theo tham số Q 68
5.1.2.2 Khuyếch đại mã hóa được xác định qua Eb/N0 70
5.1.2.3 Khuyếch đại được xác định theo OSNR 70
5.3 Truyền tải thông suốt của các tín hiệu client 74
5.4 Mở rộng quy mô chuyển mạch 74
KẾT LUẬN 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO 77
Trang 4Đồ án tốt nghiệp Danh mục hình vẽ
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1 1 Tỷ lệ lỗi bit BER trước và sau khi có từ mã FEC trong hệ thống 4
Hình 1 2 Cấu trúc của RS(255,239) 5
Hình 1 3 Cấu trúc OPU-k 7
Hình 1 4 Cấu trúc ODU-k 7
Hình 1 5 Cấu trúc OTU-k 8
Hình 1 6 Quá trình ghép 16 khung con OTU-k lên một khung OTU-k 10
Hình 1 7 Các bước cơ bản định dạng một khung OTU-k dựa trên một liên kết điểm-điểm 10
Hình 1 8 Các lớp con trong kênh quang cơ bản (OCh) 12
Hình 1 9 Cấu trúc cơ bản của nhóm kênh quang OCG-k qua DWDM 13
Hình 1 10 Hình thành và truyền tải tín hiệu OTM qua các kênh WDM riêng 15
Hình 1 11 Sắp xếp các khung GFP vào OPU-k 16
Hình 1 12 Ánh xạ các kiểu tải tin khác nhau trên mạng OTN vào WDM 16
Hình 2 1 Liên kết đầu cuối-đầu cuối trong một mạng truyền tải quang 19
Hình 2 2 Lớp kênh quang 20
Hình 2 3 Ví dụ lớp mạng OMS 22
Hình 2 4 Ví dụ lớp mạng OTS 24
Hình 3 1 Cấu trúc của giao diện OTN 28
Hình 3 2 Thông tin chủ yếu chứa các tương quan OTM-n.m 30
Hình 3 3 Thông tin chủ yếu chứa các tương quan OTM-0.m 30
Hình 3 4 Thông tin chủ yếu chứa các tương quan OTM-nr.m 31
Hình 3 5 Ví dụ của thông tin luồng chủ yếu 32
Hình 3 6 Cấu trúc ghép kênh và ánh xạ OTM 33
Hình 3 7 Phương pháp ghép kênh ODU1 vào trong ODU2 36
Hình 3 8 Phương pháp ghép kênh ODU1 và ODU2 vào trong ODU3 36
Hình 3 9 Cấu trúc OTM-0.m 38
Hình 3 10 Cấu trúc ghép kênh OTM-16r.m 39
Hình 3 11 Cấu trúc ghép kênh OTM-n.m 41
Hình 4 1 Các ứng dụng đa kênh sử dụng bộ tiền khuếch đại 43
Hình 4 2 Các ứng dụng đa kênh sử dụng bộ khuếch đại trung gian 44
Hình 4 3 Các ứng dụng IrDI đa kênh không khuếch đại 45
Hình 4 4 Các ứng dụng IrDI đơn kênh 45
Hình 4 5 Mặt nạ biểu đồ mắt cho các tín hiệu phát quang NRZ 55
Hình 4 6 Mặt nạ của biểu đồ mắt cho tín hiệu phát quang RZ 40G 57
Hình 4 7 IrDI kênh đơn với bù tán sắc (DC) trong bộ thu 59
Hình 5 1 Sơ đồ khối FEC 67
Hình 5 2 Từ mã Reed-Solomon 67
Hình 5 3 Giản đồ mắt 69
Hình 5 4 Mã BER vs Q cho R-S (t =8) 69
Hình 5 5 BER và Eb/N0 70
Hình 5 6 Khuyếch đại mã hóa qua OSNR 71
Hình 5 7 Giám sát kết nối nối tiếp 72
Hình 5 8 Giám sát các kết nối 73
Hình 5 9 Chồng lấn giám sát các kết nối ODUk 74
Trang 5DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1 1 Tương quan giữa các khung STS/STM và khung OTN OPU-k 5
Bảng 1 2 Từ mã FEC sử dụng trong các khung OTN OPU-k 6
Bảng 1 3 Các tốc độ bit truyền dẫn danh định 7
Bảng 1 4 Tốc độ OTU-k danh định (± 20ppm) 9
Bảng 1 5 Độ biến động UIpp theo các tần số 11
Bảng 3 1 Các kiểu và dung lượng OUT 34
Bảng 3 2 Các kiểu và dung lượng ODU 34
Bảng 3 3 Các kiểu và dung lượng OPU 34
Bảng 3 4 Các chu kỳ khung OTUk/ODUk/OPUk 35
Bảng 4 1Các loại giao diện liên miền đa kênh 42
Bảng 4 2 Phân loại các giao diện liên miền đơn kênh cho lớp tín hiệu nhánh quang NRZ 2.5G và NRZ 10G 47
Bảng 4 3 Phân loại các giao diện liên miền đơn kênh cho lớp tín hiệu nhánh quang NRZ 40G và RZ 40G 48
Bảng 4 4 Các tham số vật lý cho IrDI đơn kênh và đa kênh 50
Bảng 4 5 Các tham số lớp vật lý cho IrDI đơn kênh và đa kênh 51
Bảng 4 6 Các giá trị chi tiết của NRZ trong các giản đồ mắt 56
Bảng 4 7 Trung bình DGD và các xác suất 61
Trang 6Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
3R Retiming, Reshaping and
EDC Error Detect Check Phát hiện sửa lỗi
FAS Frame Alignment Signal Tín hiệu đồng chỉnh khung
FEC Forward Error Correction Sửa lỗi hướng thuận
GCC General Communication Channel Kênh truyền dẫn chung
GFP Generic Frame Procedure Thủ tục đóng khung chung
IrDI Inter Domain Interface Giao diện liên miền
MFAS Multiframe Alignment Signal Tín hiệu đồng chỉnh đa khung
MPI Multile Protocol Interface Giao diện đa giao thức
OADM Optical Add Drop Multiplexer Bộ xen tách quang
Trang 7OA&M Operatons Administration and
Managemnet
Hoạt động, quản lý và bảo dưỡng
OCC Optical Channel Carrier Sóng mang kênh quang
OCCo Optical Channel Carrier Overhead Mào đầu sóng mang kênh quang OCCp Optical Channel Carrier Payload Mào đầu sóng mang kênh quang OCG Optical Channel Group Nhóm kênh quang
OCG-nr Optical Channel Group reduced Nhóm kênh quang chức năng rút gọn
OCh-OH Optical Channel- Ovehead Mào đầu kênh quang
OCh-PE Optical Channel- Payload
Evolope
Tải tin kênh quang mở rộng
OMS Optical Multiplexer Section Đoạn ghép kênh quang
OMS_LC OMS- Link Connection Kết nối liên kết OMS
OMS_NC OMS- Network Connection Kết nối mạng OMS
OMU Optical Multiplex Unit Khối ghép quang
ONT Optical Network Termination Đầu cuối mạng quang
OOS Optical Output Signal Tín hiệu đầu ra quang
OPU Optical Payload Unit Khối tải tin quang
OSC Optical Supervision Chanel Kênh giám sát quang
OSNR Optical Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu trên tạp âm quang OTM Optical Transport Module Chế độ truyền tải quang
OTN Optical Transport Network Mạng truyền tải quang
Trang 8Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt
OTS Optical Transport Section Đoạn truyền tải quang
OTS_SNC OTS _ Subnetwork Connection Kết nối mạng con OTS
OTS OH Optical Transport Section
Overhead
Mào đầu đoạn truyền tải quang
OTU Optical Transport Unit Khối truyền tải quang
PDH Plesiochronous Digital Hierarchy Phân cấp cận đồng bộ
PTI Payload Type Identifier Nhận dạng kiểu tải tin
SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộ
SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ
STM Synchronous Transport Mode Chế độ truyền tải đồng bộ
STS Synchronous Transport Signal Tín hiệu truyền tải đồng bộ
TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền
dẫn TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo
thời gian TTE Terminal Transport Equipment Thiết bị truyền dẫn đầu cuối
TTI Trail Trace Indentificaton Nhận dạng vạch đường truyền
WDM Wavelenght Division Multiplex Ghép kênh phân chia bước sóng
Trang 9LỜI NÓI ĐẦU
Đứng trước sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ, truyền thông băng rộng đang trở thành nhu cầu thiết yếu mang lại nhiều lợi ích cho người
sử dụng Bên cạnh việc cung cấp các dịch vụ như truy nhập Internet, các trò chơi tương tác, hội nghị truyền hình, thì truyền thông băng rộng dữ liệu lớn qua các mạng đồng trục cũng đang được ứng dụng rộng rãi, cung cấp các kết nối tin cậy cho người sử dụng ngay cả khi di chuyển qua một phạm vi rộng lớn Sự phát triển mạnh mẽ của Internet và mạng toàn cầu đem lại càng nhiều hơn nhiều người sử dụng trực tuyến, chi phối lượng băng thông lớn để truyền dữ liệu bao gồm cả video
và hình ảnh Để phục vụ cho các yêu cầu truyền tải khối lượng dữ liệu lớn, sự nghiên cứu cho năng lực mạng với dung lượng cực lớn đã bắt đầu.Các chi phí tăng lên và cần hệ thống thông suốt hơn nữa hoạt động một vai trò quan trọng trong nghiên cứu các công nghệ mới
Sợi quang đem lại băng thông cao hơn nhiều, độ suy giảm thấp qua các khoảng cách lớn và ưu điểm chi phí hơn so với cáp đồng Chúng đưa ra độ suy giảm thấp qua khoảng cách rộng Các yêu cầu của bộ tái tạo và bộ khuếch đại bởi vậy khá nhỏ Tất cả các hệ số chế tạo sợi quang được ưu tiên cho truyền dẫn dữ liệu Khi yêu cầu băng thông và đường truyền càng lớn thì việc tiến hành truyền dữ liệu trên sợi quang yêu cầu xây dựng một hệ thống mạng quang hoàn chỉnh hơn Vì vậy, mạng truyền tải quang ra đời nhằm đáp ứng yêu cầu đó với khả năng cung cấp đường truyền dữ liệu lên từ 2.5Gbps, 10Gbps cho đến 40 Gbps đồng thời tích hợp nhiều loại dữ liệu hoặc các dạng khung dữ liệu của các công nghệ trước đây như SONET/SDH trên cùng một khối truyền tải quang OTU
Trong tài liệu này tôi xin giới thiệu những nét tổng quát của mạng truyền tải quang các bạn có thể phần nào hiểu được tính chất quan trọng của mạng truyền tải quang Nội dung cụ thể được chia làm năm chương như sau:
Chương 1 : Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Chương 2 : Kiến trúc truyền tải của mạng truyền tải quang
Chương 3 : Cấu trúc ghép kênh của mạng truyền tải quang
Chương 4 : Các giao diện của mạng truyền tải quang
Chương 5 : Một số điểm nổi bật của mạng truyền quang
Trang 10Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
CHƯƠNG I: TÌM HIỂU CHUNG VỀ MẠNG
TRUYỀN TẢI QUANG
1.1 Giới thiệu
Các mạng sử dụng các node quang để tạo nên một trong các cấu trúc kết nối thông dụng như : cấu trúc lưới, cấu trúc vòng, và cấu trúc điểm điểm Tuy nhiên xét đến hiệu quả và chất lượng, các mạng quang được mô tả với các chức năng truyền tải tin, ghép kênh tải tin client, định tuyến, khả năng duy trì dịch vụ, bảo vệ , giám sát và bảo dưỡng mạng Để đáp ứng hiệu quả mạng, mạng truyền tải quang tại phía phát bao gồm các lớp truyền tải quang , khi đó các tín hiệu client riêng rẽ sẽ kết hợp để truyền tải qua một liên kết Tại phía thu, một lớp mạng được phân chia cấu trúc và các tín hiệu đầu cuối được dùng để định tuyến lại cho từng hướng riêng của chúng Xét trên một phương diện thì một node được xem như là một sân bay trung tâm, ở đó mỗi hành khách xác định vị trí trên mỗi máy bay, mỗi client được vận chuyển đến từng vị trí khác nhau Và ở đây mỗi hành khách mang tính chất duy trì một quản lý định tuyến đầu cuối đến đầu cuối Mạng truyền tải quang phát triển cho ứng dụng truyền tải cự ly dài với các tốc độ dữ liệu từ 2,5 G đến 40G trên mỗi kênh quang Trong các khuyến nghị, mạng truyền tải quang sử dụng để hỗ trợ cho các kết nối điểm-điểm đơn hướng
và song hướng, và các kết nối điểm-đa điểm đơn hướng
1.2 Các lớp quang
Cấu trúc mạng truyền tải quang xác định môi trường vật lý lớp mạng đồng thời định nghĩa kiểu sợi quang Cấu trúc mạng truyền tải quang gồm ba lớp : lớp kênh quang, lớp đoạn ghép kênh quang, lớp đoạn truyền dẫn quang
Lớp kênh quang : cung cấp kết nối đầu cuối đến đầu cuối mạng của kênh quang để chuyển thông suốt thông tin đầu cuối khác nhau như SONET/SDH, PDH 563 Mps, ATM Lớp kênh quang chứa đầy đủ chức năng như hoán vị kết nối kênh quang với mục đích định tuyến mạng mềm dẻo, mào đầu kênh quang đảm bảo tính nguyên vẹn của thông tin đáp ứng kênh quang, các chức năng OA&M kênh quang (hoạt động, quản lý và bảo dưỡng) cho phép duy trì kết nối và thay đổi chất lượng dịch vụ cùng khả năng duy trì mạng
Lớp đoạn ghép quang : cung cấp chức năng cho các mạng qua công nghệ ghép tín hiệu trên nhiều bước sóng (WDM) Lớp đoạn ghép quang chứa đầy đủ các chức năng như mào đầu đoạn ghép kênh quang đảm bảo tính nguyên vẹn thông tin đáp
Trang 11ứng đoạn ghép quang nhiều bước sóng, đoạn ghép quang kênh quang OA&M cho phép hoạt động mức đoạn và các chức năng quản lý và duy trì đoạn ghép
Lớp đoạn truyền dẫn quang : cung cấp chức năng truyền dẫn tín hiệu quang trên các sợi quang Lớp đoạn truyền dẫn quang chứa đầy đủ các chức năng như : xử lý mào đầu đoạn truyền dẫn quang đảm bảo tính nguyên vẹn thông tin đáp ứng đoạn truyền dẫn quang, đoạn truyền dẫn OA&M cho phép các hoạt động mức đoạn và các chức năng quản lý và khả năng duy trì đoạn truyền dẫn
Tương tự như mạng SONET/SDH thế hệ sau, mạng truyền tải quang xác định một tải tin đồng bộ có độ dài khung cố định được gán với một mào đầu chi tiết để hỗ trợ các tải tin đầu cuối khác nhau, đồng thời một mã sửa lỗi hướng thuận (FEC) được đặt tại đầu cuối tiếp theo của khung để phân biệt mạng truyền tải quang với các mạng quang thế hệ sau khác
Các từ mã FEC phát hiện lỗi và các mã sửa lỗi xác định các bit lỗi ( 16) và sửa một phần các mã đó (8) FEC có khả năng sửa 8 bit lỗi hoặc nhiều hơn được xem như là một mã mạnh, nếu sửa ít hơn 8 bit lỗi được xem như là một mã yếu
Ví dụ : mã RS(255,239) là một mã nhị phân thuộc hệ thống các mã vòng tuyến tính Mã RS sinh ra từ đa thức nhị phân Ví dụ : mã RS(255,239) sinh ra từ đa thức x8
+ x 4 + x3 + x2 + 1
Để nhận thức rõ vai trò của từ mã FEC đến chất lượng tín hiệu, ta giả thiết có một hệ thống yêu cầu giá trị BER 10-12
Một tín hiệu có tỷ lệ lỗi bit BER 10-4 Sau khi
bổ sung mã FEC mạnh thì được cải thiện còn 2 × 10-12
Vì vậy FEC được sử dụng cho tín hiệu khi truyền trong các khoảng cách xa với tốc độ bit cao mà vẫn đạt được chỉ số BER là 10-12
bộ tái tạo chưa thật cần thiết do suy hao thấp Với các liên kết cự ly dài thì yêu cầu bộ tái tạo là không thể thiếu được để đảm bảo tín hiệu FEC có thể sửa chữa một số bit lỗi (thường là 8) Khi số bit lỗi vượt quá khả năng sửa lỗi của FEC , các bit lỗi chưa được
Trang 12Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
sửa đưa vào bộ tái tạo thành một burt bit lỗi ảnh hưởng đến hiệu năng của hệ thống Ở trường hợp này, từ mã FEC xác định chức năng vật lý và chức năng quản lý lỗi
Hình 1 1 Tỷ lệ lỗi bit BER trước và sau khi có từ mã FEC trong hệ thống
1.3 Từ mã FEC trong mạng truyền tải quang
Mạng truyền tải quang cho phép ghép các khung để đạt được tốc độ dữ liệu truyền dẫn cao hơn Ví dụ : mạng truyền tải quang định nghĩa nhiều mức ghép kênh như STS-48 (SONET)/STM-16(SDH), hoặc STS-192/STM-64 hoặc STS-768/STM-
256 Khi M khung STS-48 (SONET) hoặc STM-16(SDH) được ghép đạt tốc độ M × 2,5Gps Trong trường hợp này, từ mã FEC được hình thành tại các mã khung SONET/SDH trước khi thực hiện ghép khung trong khối thiết bị đầu cuối tại các bộ thu , chức năng phát hiện và sửa lỗi được sử dụng sau khi tách các khung Trong mạng truyền tải quang, khối tải tin quang-k (OPU-k) với k là chỉ số gồm các khung SONET/SDH được ghép lại và trường FEC đính kèm sau mỗi khung SONET/SDH Bảng 1.1 cung cấp giá trị k cho khối tải tin quang OPU
Trang 13SONET SDH Tốc độ dữ liệu OPU-k
Bảng 1 1 Tương quan giữa các khung STS/STM và khung OTN OPU-k
Mạng truyền tải quang sử dụng mã phát hiện sửa lỗi (EDC) Reed Solomon (RS) khi xác suất của các bit photon được bỏ qua và do đó tỉ số lỗi bit BER chịu ảnh hưởng đến các tham số khác như : chiều dài sợi, suy hao, mật độ kênh, phi tuyến, công suất tín hiệu quang, và độ nhạy thu phụ thuộc vào tốc độ dữ liệu truyền dẫn
Với các khung OPU-k khác nhau thì từ mã Reed-Solomon (RS) FEC được tạo ra
từ các đa thức sinh khác nhau Từ mã Reed-Solomon EDC thường được viết dưới dạng RS(x,y) trong đó x chỉ thị chiều dài dữ liệu phát hiện lỗi, y là chiều dài EDC bổ sung
Ví dụ: từ mã RS(255,239) sử dụng 16 byte để kiểm tra 239 byte dữ liệu (239 + 16 = 255) Hình 1.2 trình bày cấu trúc từ mã FEC sử dụng trong mạng truyền tải quang
Hình 1 2 Cấu trúc của RS(255,239)
Trang 14Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Bảng 1 2 Từ mã FEC sử dụng trong các khung OTN OPU-k
Khi FEC không được sử dụng trong trường hợp này thì từ mã RS lúc đó bao gồm các số 0
1.4 Cấu trúc khung trong mạng truyền tải quang
1.4.1 Khối tải tin quang OPU-k
Đơn vị khung cơ bản định nghĩa trong mạng truyền tải quang là khối tải tin quang OPU-k , trong đó các tín hiệu đầu cuối được ánh xạ vào Khi tính tới FEC, tốc độ bit truyền dẫn danh định của OPU-k với k = 1, 2 , 3 được đưa ra trong bảng 1.3
Mỗi khối OPU-k bao gồm 4 hàng, mỗi hang gồm 3810 cột tương ứng với 3810 byte , tại đầu cuối mỗi hàng có thêm 2 byte mào đầu để hỗ trợ đáp ứng các tín hiệu đầu cuối khác nhau Hình 1.3 lưu ý theo khuyến nghị G.709/Y.1331 được bắt đầu đánh số
từ 15, việc đánh số này sẽ rõ ràng hơn trong quá trình xây dựng khung OTN
1.4.2 Khối dữ liệu quang ODU-k
Khối dữ liệu quang bao gồm khối tải tin quang OPU và bổ sung 14 byte mào đầu tại đầu mỗi hàng của mào đầu OPU-k
14 byte mào đầu của hàng đầu tiên OPU-k được định nghĩa như sau:
Trường FAS (tín hiệu đồng chỉnh khung) (byte 1-7) chứa dãy đồng chỉnh khung
cố định 0xA1 0xA1 0xA1 0xA2 0xA2 0xA2
Trường MFAS (tín hiệu đồng chỉnh đa khung) (byte 8) chứa số khung trong
256 đa khung
Trường mào đầu OTU-k (khối truyền tải quang k) (các byte 8-14) chứa giám sát đoạn (byte 8-10), kênh truyền dẫn chung 0 (GCC0) (byte 11 và 12), và hai byte dự trữ (byte 13 và 14)
Trang 15OPU-k Tốc độ thông thường
Trang 16Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Mào đầu ODU-k còn lại (các byte 1 đến 14 của hàng 2-4) được phân chia thành các đoạn với chức năng khác nhau, một đoạn khác được sử dụng để xác định đầu cuối đến đầu cuối của đường OPU-k, một đoạn khác được sử dụng hỗ trợ 6 mức giám sát kết nối nối tiếp và các đoạn khác sử dụng cho các chức năng bảo dưỡng và hoạt động Mào đầu được sử dụng cho 64 khung ODU-k Mào đầu đường ODU-k sử dụng tại trí
mà ODU-k được ghép và tách ra Mào đầu cho kết nối nối tiếp được bổ sung và kết thúc tại nguồn và đầu cuối của các kết nối nối tiếp
ODU-k hỗ trợ các chức năng sau đây:
Đáp ứng các tín hiệu đầu cuối qua OPU-k
Giám sát đường đầu cuối đến đầu cuối qua ODU-kP
Giám sát kết nối nối tiếp qua ODU-kT
Trong các mạng quang tiêu chuẩn, nhằm tối ưu băng thông truyền tải, ghép kênh phân chia thời gian(TDM) của các ODU-k duy trì liên kết đầu cuối đến đầu cuối để các kênh TDM có tốc độ thấp hơn Do đó, hiện tại ODU-k được định nghĩa các mối quan hệ server/client như sau:
Một ODU-2 truyền tải tối đa 4 ODU-1 (một ODU2 tương đương với 4 ODU-1)
Một ODU-3 truyển tải tối đa 16 ODU-1 hoặc 4 ODU-2 hoặc có thể truyền tải hỗn hợp cả ODU-1 và ODU-2 trong giới hạn băng thông cho phép
Hình 1 5 Cấu trúc OTU-k
Trang 17OTU-k Tốc độ bit thông thường OTU-k Chu kỳ
OTU-1 255/238 × 2488320 = 2666057,143 Kbps 48,971
OTU-2 255/237 × 9953238 = 10709255,316 Kbps 12,191
OTU-3 255/236 × 39813120 = 43018413,559 Kbps 3,035
Bảng 1 4 Tốc độ OTU-k danh định (± 20ppm)
1.4.3 Khối truyền tải quang OTU-k
Cấu trúc khung của khối truyền tải quang k (OTU-k) được hoàn thiện bởi các byte mào đầu OTU-k ghép thêm mã FEC tại phía cuối khung OPU-k như trình bày trong hình 1.5
Các mào đầu OTU chứa các byte giám sát đoạn (byte 8-10), kênh truyền dẫn chung 0 (GCC0) (các byte 11 và 12) và dự trữ (các byte 13 và 14) Vùng FEC chứa 4 hàng với 256 byte mỗi hàng Vì vậy, các khung OTU-k gồm 4 hàng với 4080 cột Áp dụng mã RS(255,239), một mã FEC 16 byte được tính cho mỗi khung con Như vậy ở hình 1.6, tất cả các byte được ghép để xây dựng 4080 byte trong 4 hàng của OTU-k
Để tránh sự xuất hiện liên tục của các bit 0 hay bit 1 trong khung OTU-k dữ liệu được xáo trộn nhờ sử dụng một từ mã ngẫu nhiên dài 65535 bit sinh ra bởi đa thức x0
+ x1 + x3 + x12 + x16 Ứng với mỗi đa thức tuân theo khuyến nghị ITU-T G.709 thì bộ xáo trộn khởi tạo đến “0xFFFF” tại vị trí bắt đầu khung mà không mã hóa các byte đồng chỉnh khung (FAS) của mào đầu OTU-k (byte 1-7 của hàng đầu tiên ) Quá trình xáo trộn bit có trọng số lớn nhất của byte MFAS (byte thứ 8 của hàng đầu tiên) và liên tục đến byte cuối của khung OTU-k
Trang 18Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Hình 1 6 Quá trình ghép 16 khung con OTU-k lên một khung OTU-k
Hình 1 7 Các bước cơ bản định dạng một khung OTU-k dựa trên một liên kết điểm-điểm
Như vậy, bộ mã hóa OTN gồm các bước lần lượt theo thứ tự như sau:
Tín hiệu đầu cuối được sắp xếp vào khung OTN, sau đó thêm phần mào đầu OH,
từ mã FEC thực hiện ghép kênh và qua bộ xáo trộn dữ liệu được truyền đi
Mặc dù không trình bày rõ ràng tuy nhiên, các dung sai thời gian và độ biến động trễ là rất quan trọng trong quá trình này ITU-T G.825.1 cung cấp độ biến động
Trang 19trễ cho phép lớn nhất tại giao diện OTU-k tương ứng với chiều dài liên kết khác nhau Đây là những qui định tại các điều khoản cho đơn vị đỉnh-đỉnh (UIpp) và độ biến động trễ đo được tai điểm tần số 3dB (trong Hz) Khoảng đơn vị (UI) được tính toán
từ tốc độ bit và mã RS như sau:
Trang 20Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Hình 1 8 Các lớp con trong kênh quang cơ bản (OCh)
Hai kênh quang (OCh) được định nghĩa :
Kênh quang với chức năng đầy đủ (OCh)
Kênh quang với chức năng rút gọn (OChr) cung cấp các kết nối thông suốt mạng giữa các khôi phục 3R trong mạng truyền tải quang
OCh bao gồm mào đầu không liên kết; đây là mào đầu không được gắn vào trong khung OCh nhưng truyền tải qua một sóng mang khác Hình 1.8 cho thấy mào đầu OCh (OCh OH) chứa thông tin cho bảo dưỡng hỗ trợ quản lý lỗi và bảo vệ Mào đầu OCh nằm ở cuối OCh có chức năng để ghép kênh và phân kênh
1.4.5 Sóng mang kênh quang (OCC) và nhóm kênh quang (OCG)
Sóng mang kênh quang được định nghĩa là một bước sóng WDM mà các địa chỉ OTN của một kênh quang OCh ánh xạ lên Hai kiểu OCC được định nghĩa:
OCC với chức năng rút gọn (OCCr): chứa duy nhất tải tin OCCp OCCr mang tải tin OCh và được gắn với một bước sóng ITU-T của lưới ITU-T OCCr không có mào đầu liên kết
OCC với chức năng đầy đủ (OCC): chứa tải tin (OCCp) và mào đầu (OCCo) OCCp mang tải tin OCh và được gán một bước sóng của lưới ITU-T OCCo mang mào đầu OCh, và được truyền đi như kênh thông tin tín hiệu mào đầu của module truyền tải quang (OTM)
Nhóm kênh quang (OCG) là một nhóm các sóng mang kênh quang OCC Với nhóm sóng mang kênh quang bậc với chức năng rút gọn OCG n[r], các OCC nhánh
Trang 21có thể có các kích thước khác nhau Do đó, khi n sóng mang kênh quang OCC-n[r] được ghép kênh WDM xác lập cố định một số bước sóng của lưới ITU-T
Hai OCG được định nghĩa:
OCG-n với chức năng rút gọn (OCG-nr): chứa n tải tin OCC(OCCp) và không chứa mào đầu liên kết OCG-nr
OCG-n với chức năng đầy đủ (OCCG-n): chứa n tải tin OCC (OCCp) và các mào đầu liên kết (OCCo)
Hình 1 9 Cấu trúc cơ bản của nhóm kênh quang OCG-k qua DWDM
1.4.6 Mào đầu không liên kết
Trong mạng truyền tải quang, bên cạnh mào đầu được định nghĩa trong OPU-k, ODU-k, OTU-k còn các mào đầu không liên kết cho lớp kênh quang OCh cho đoạn ghép quang và đoạn truyền dẫn quang
Mào đầu đoạn ghép quang (OMS OH) liên kết với OCG tạo ra khối ghép quang (OMU) Mào đầu sử dụng cho các chức năng bảo dưỡng và hoạt động dành riêng cho các đoạn ghép quang OMS OH nằm ở vị trí cuối tại mỗi OTM sử dụng để ghép kênh và phân kênh OTM còn được bổ sung thông tin cho tải tin từ các mào đầu truyền dẫn chung (COMMS OH)
Tập hợp m nhóm kênh quang OCG-n[r] tạo thành một module truyền tải quang (OTM-n, m) Khi các module OTM-n,m có chức năng đầy đủ chứa mào đầu không liên kết truyền tải tín hiệu mào đầu module truyền tải quang (OOS) qua một kênh giám sát mạng truyền tải quang OSC
Trang 22Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Có 3 kiểu module truyền tải quang OTM:
OTM-0,m không chứa OSC hỗ trợ kênh quang noncolored qua một đường liên kết quang với khôi phục 3R tại mỗi đầu cuối
OTM-16r,m hỗ trợ 16 kênh quang (có số thứ tự từ OCCr#0 cho đến OCCr#15) trên một liên kết quang với khôi phục 3R tại mỗi đầu cuối
OTM-n,m với chức năng đầy đủ chứa OSC hỗ trợ n kênh quang cho một hay nhiều liên kết quang Khi đó khôi phục 3R không được yêu cầu
Kênh OSC truyền mỗi bước sóng riêng và cấu trúc khung, tốc độ bit và băng thông riêng và OSC ghép kênh phân chia bước sóng với OTM-n,m được trình bày trong hình 1.10
Trang 23Hình 1 10 Hình thành và truyền tải tín hiệu OTM qua các kênh WDM riêng 1.4.7 Sắp xếp các khung GFP vào khung OPU-k
Với việc chèn các khung rỗi tại các vị trí đóng gói GFP, các khung GFP tạo thành một luồng bit liên tục Vì vậy, sắp xếp các khung GFP vào trong OPU-k đạt được bằng cách đồng chỉnh cấu trúc byte của mỗi khung GFP với cấu trúc byte của tải tin OPU-k Trong trường hợp này, điều khiển căn chỉnh là không cần thiết và phần tải trọng của OPU-k với 4 × 3808 byte được sủ dụng để sắp xếp với khung GFP Do đáp ứng tốc độ và mã hóa được sử dụng trong đóng gói GFP, hai chức năng không được yêu cầu trong quá trình xử lý sắp xếp Ngoài ra do các khung GFP có độ dài thay đổi, GFP được cấp phát để chuyển qua các khung OPU-k Trong trường hợp này, mào đầu OPU-k chứa 7 byte dự trữ (RES) và một byte nhận dạng cấu trúc tải tin cho biết kiểu tải tin (PT) (hàng 14, 4)
1.5 Mạng truyền tải quang và công nghệ ghép kênh phân chia theo bước sóng
Mạng truyền tải quang cho phép truyền tải các tín hiệu khác nhau nhờ công nghệ DWDM Hình 1.11 mô tả quá trình ánh xạ các kiểu tải trọng khác nhau của mạng OTN để truyền trên DWDM
Trang 24Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Trang 25Mạng OTN sử dụng công nghệ DWDM như một phương tiện truyền tải, có thể truyền trên các kênh quang nhờ quá trình đóng gói khung vào một khối truyền tải quang Trong trường hợp này, bộ kết nối chéo quang có thể cho tín hiệu đi qua cho dù nó không cung cấp các chức năng OA&M để liên kết với một OTU của mạng truyền tải quang
1.6 Quản lý mạng truyền tải quang
Để đảm bảo rằng, các kết nối lỗi không được thiết lập hoặc các kết nối được xác lập một cách hiệu quả, mạng truyền tải quang cần thiết lập quản lý lỗi, cấu hình và hiệu năng trong miền quản trị và giữa các miền với nhau cũng như các kết nối từ đầu cuối đến đầu cuối Nhằm hỗ trợ truyền dẫn giữa các cự ly xa, giữa các thiết bị mạng , giữa các thiết bị mạng với hệ thống quang, và các hệ thống bên ngoài mạng truyền tải quang ta cần cung cấp các biện phát phát hiện và thông báo Cụ thể như là :
Phát hiện, phân chia và định vị các kiểu sự cố, đồng thời khôi phục các sự cố
đó Sử dụng các chỉ báo để phát hiện các sai hỏng hướng thuận (FDI) và hướng ngược (BDI) trong các liên kết giữa luồng lên và luồng xuống hoặc giữa các đường kết nối quang Với các sự cố này, mạng truyền tải quang được sử dụng các phương pháp thời gian hold-off và phương pháp loại bỏ cảnh báo bên trong mỗi lớp và giữa lớp server và lớp client để khắc phục các trạng thái đó
Kiểm tra tính toàn vẹn liên kết giữa các phần tử mạng truyền tải để thích ứng với thông tin đặc tính; giám sát liên tục quá trình thiết lập với các yêu cầu xử lý đảm bảo tính toàn vẹn của đường liên kết đầu cuối đến đầu cuối Giám sát khả năng liên kết
sử dụng nhận dạng TTI( một kiểu nhận dạng đường liên kết đầu cuối)
Kiểm tra chất lượng dịch vụ: giám sát chất lượng tín hiệu nhờ giám sát hiệu năng của một kết nối hỗ trợ liên kết đầu cuối
Quản lý các đáp ứng đầu cuối lớp mạng: mục đích nhằm để quản lý lớp client đáp ứng từ một lớp server sử dụng một nhận dạng kiểu tải tin (PTI); mào đầu ATM cũng chứa 3 bit nhận dạng PTI Một nhận dạng PTI khi không có tương thích giứa nguồn và đầu cuối được dùng để chỉ thị cho điều chỉnh dự trữ hoặc đáp ứng sự thay đổi giữa lớp client-OCh server
Trang 26Đồ án tốt nghiệp Chương II: Kiến trúc mạng truyền tải quang
CHƯƠNG II: KIẾN TRÚC MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
2.1 Cấu trúc lớp mạng truyền tải quang
Cấu trúc lớp mạng truyền tải quang bao gồm lớp kênh quang, lớp đoạn ghép quang và lớp đoạn truyền tải quang được minh họa trong hình 2.1 Cấu trúc ba lớp này như sau :
Lớp mạng kênh quang : Lớp mạng cung cấp đầu cuối đến đầu cuối mạng của kênh quang để thông suốt chuyên chở tín hiệu client của dạng biến đổi ( cũng như SDH STM-N, PDH 565 Mbit/s, tế bào ATM cơ bản, vân vân) đồng thời cung cấp đầu cuối đến đầu cuối mạng, các khả năng kể cả trong lớp mạng :
- Sắp xếp lại kết nối kênh quang cho định tuyến mạng linh hoạt
- Mào đầu kênh quang xử lý bảo đảm nguyên vẹn của thông tin đáp ứng kênh quang;
- Các hoạt động, quản lý, và chức năng bảo dưỡng kênh quang cho phép mức hoạt động mạng và quản lý chức năng, cũng như cung cấp kết nối, chất lượng của thay đổi tham số dịch vụ và sự tồn tại mạng
Lớp mạng đoạn ghép kênh quang : Lớp mạng này cung cấp chức năng cho mạng của một tín hiệu quang đa bước sóng Nhớ rằng tín hiệu “ đa bước sóng” bao gồm trường hợp chỉ một kênh quang Khả năng của lớp mạng này bao gồm :
- Xử lý mào đầu đoạn ghép kênh quang bảo đảm nguyên vẹn thông tin đáp ứng đoạn ghép kênh quang
- Các hoạt động, quản lý, và chức năng bảo dưỡng kênh quang cho phép mức hoạt động mạng và quản lý chức năng, cũng như sự tồn tại đoạn quang
Các khả năng mạng được sử dụng cho các tín hiệu quang đa bước sóng cung cấp hỗ trợ cho hoạt đông và quản lý mạng quang
Lớp mạng đoạn truyền dẫn quang : Lớp mạng cung cấp chức năng cho truyền dẫn của các tín hiệu quang trên môi trường quang của các kiểu khác nhau ( cũng như sợi G.652, G.653 và G.655)
Chức năng của lớp mạng này bao gồm :
Trang 27- Xử lý mào đầu đoạn truyền dẫn bảo đảm nguyên vện thông tin đáp ứng đoạn truyền dẫn kênh quang
- Các hoạt động, quản lý, và chức năng bảo dưỡng kênh quang cho phép mức hoạt động mạng và quản lý chức năng, cũng như sự tồn tại đoạn quang Các môi trường vật lý: các môi trường vật lý của một mạng quang xác định kiểu sợi quang Các môi trường vật lý chủ yếu là đoạn truyền dẫn quang
Hình 2 1 Liên kết đầu cuối-đầu cuối trong một mạng truyền tải quang
Trang 28Đồ án tốt nghiệp Chương II: Kiến trúc mạng truyền tải quang
2.2 Lớp kênh quang
Lớp kênh quang cung cấp để truyền tải các tín hiệu đầu cuối qua một liên kết kênh quang giữa các điểm truy nhập Thông tin đặc tính của một lớp kênh quang bao gồm hai tín hiệu lôgic phân biệt và tách rời:
- Một tín hiệu quang định nghĩa băng thông lớn nhất và tỉ lệ tín hiệu trên tạp âm , liên kết với kết nối mạng kênh quang
- Một dòng dữ liệu cấu tạo mào đầu ngoài kênh
Thông tin đặc tính phản ánh dạng thông tin cần thiết đưa ra lớp server và truyền tải qua kết nối mạng
Lớp kênh quang chứa chức năng truyền tải và phần tử truyền tải sau đây:( thấy ở hình 2.2):
- Đường kết nối kênh quang
- Node nguồn kênh quang (OCh_TT_Source);
- Node kế tiếp kênh quang (OCh_TT_Sink);
- Kết nối mạng kênh quang (OCh_NC);
- Kết nối liên kết kênh quang(OCh_LC);
- Mạng con kênh quang (OCh_SN);
- Kết nối mạng con kênh quang (OCh_SNC)
Hình 2 2 Lớp kênh quang 2.2.1 Đường liên kết kênh quang
Phương pháp chung sau đây có thể gán tới đường liên kết kênh quang:
- Xác nhận toàn vẹn khả năng liên kết;
Trang 29- Đánh giá chất lượng liên kết
- Phát hiện và dấu hiệu lỗi truyền dẫn
Có ba kiểu đường liên kết kênh quang:
- Đường liên kết kênh quang song hướng kênh quang : bao gồm hai liên kết đơn sắp xếp node nguồn kênh quang và các chức năng node kế tiếp
-Node nguồn kênh quang : nhận thông tin đáp ứng từ một đầu cuối tại đầu vào, chèn mào đầu đầu cuối đường liên kết kênh quang như một dòng dữ liệu logic phân chia và riêng biệt và đưa ra thông tin đặc tính của lớp mạng kênh quang tại đầu ra -Node kế tiếp kênh quang : nhận thông tin đáp ứng từ lớp mạng kênh quang tại đầu vào, tách một dòng dữ liệu logic phân chia và riêng biệt chứa mào đầu đầu cuối đường liên kết kênh quang và đưa ra thông tin đặc tính của lớp mạng kênh quang tại đầu ra
2.2.2 Phần tử truyền tải OCh
Các phần tử truyền tải OCh kết nối mạng, kết nối liên kết và các đường liên kết Mạng con OCh, OCh_SN cung cấp độ mềm dẻo bên trong lớp kênh quang Thông tin đặc tính định tuyến các điểm kết nối đầu vào và đầu ra Nhà cung cấp mạng cung cấp định tuyến, grooming, bảo vệ và khôi phục sử dụng các chức năng kết nối
2.3 Lớp đoạn ghép kênh quang
Lớp đoạn ghép kênh quang cung cấp truyền tải các kênh quang qua một liên kết kênh quang giữa các điểm truy nhập Thông tin đặc tính của một lớp đoạn ghép kênh quang bao gồm tín hiệu lôgic phân chia và riêng biệt:
- Một dòng dữ liệu tạo thành thông tin đáp ứng của lớp kênh quang Dòng dữ liệu chứa một thiết lập của n kênh quang đưa ra một thiết lập để cấp phối băng thông quang ;
- Một dòng dữ liệu bao gồm mào đầu đầu cuối đường liên kết đoạn ghép kênh quang
Mỗi kênh xác định bước sóng mang và băng thông quang( hỗ trợ băng thông quang thêm độ ổn định nguồn) Các kênh quang riêng lẻ bên trong một bộ ghép kênh quang có thể cũng sử dụng bên trong hoặc bên ngoài dịch vụ Thông tin đặc tính của đoạn ghép kênh quang là một khối ghép kênh quang của bậc n (OMU-n)
Lớp mạng đoạn ghép kênh quang chứa chức năng truyền tải và các phần tử truyền tải sau đây:
Trang 30Đồ án tốt nghiệp Chương II: Kiến trúc mạng truyền tải quang
- Đường liên kết OMS;
- Node nguồn liên kết OMS (OMS_TT_Source);
- Node kế tiếp liên kết OMS (OMS_TT_Sink);
- Kết nối mạng OMS (OMS_NC);
- Kết nối liên kết OMS (OMS_LC)
Hình 2 3 Ví dụ lớp mạng OMS 2.3.1 Đường liên kết đoạn ghép kênh quang
Phương pháp đầu cuối chung sau đây có thể gán cho đường liên kết đoạn ghép kênh quang:
- Đánh giá chất lượng liên kết
- Phát hiện và dấu hiệu lỗi truyền dẫn
Có 3 kiểu của đầu cuối đường liên kết đoạn ghép kênh quang:
- Đầu cuối đường liên kết song hướng OMS : bao gồm một đôi để sắp xếp Node nguồn đường liên kết kênh quang và các chức năng node kế tiếp
- Node nguồn đường liên kết kênh quang : nhận thông tin đáp ứng từ một mạng lớp client tại đầu vào, chèn mào đầu đầu cuối đường liên kết OMS như một dòng dữ liệu logic phân chia và riêng biệt và đưa ra thông tin đặc tính của lớp mạng OMS tại đầu ra
- Node kế tiếp đường liên kết kênh quang : nhận thông tin đáp ứng từ lớp mạng OMS tại đầu vào, tách mào đầu OMS và đưa ra thông tin đặc tính của lớp mạng kênh quang tại đầu ra
Trang 31
2.3.2 Các phần tử truyền tải quang
Kết nối mạng, kết nối liên kết và các đường liên kết mô tả trong khuyến nghị ITU-T G.805 Mạng con OMS sẽ được định nghĩa và qua các phần tử quang sẽ cho thấy độ mềm dẻo trong lớp mạng này
2.4 Lớp mạng đoạn truyền dẫn quang
Lớp mạng đoạn truyền dẫn cung cấp cho truyền tải một đoạn ghép kênh quang qua một đường liên kết đoạn truyền dẫn quang giữa các điểm truy nhập Một đoạn truyền dẫn quang bậc n hỗ trợ một thực thể đơn của một đoạn truyền dẫn quang với bậc như vậy Có một ánh xạ one-to-one giữa 2 lớp OTS định nghĩa một giao diện vật
lý, với tham số quang như tần số, mức nguồn và tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm Thông tin đặc tính của OTS gồm có tín hiệu lôgic phân chia và riêng biệt
- đáp ứng thông tin của lớp OMS:
- Mào đầu quản lý/ bảo dưỡng riêng đầu cuối đường liên kết OTS
Cụ thể nó nó chứa các phần sau đây:
- một ghép kênh quang bậc n;
- một kênh giám sát quang
Thông tin đặc tính này là một môđun truyền quang bậc n (OTMn)
Lưu ý - Trong trường hợp của OTS-1 trong một hệ thống ngoài đầu cuối OTS xung đối (vòng) , hoặc trong trường hợp một OTS-1 sử dụng như một OTN_IrDI sự thay thế một OSC mang thông tin mào đầu cho nghiên cứu tiếp theo
Lớp mạng OTS chứa các chức năng truyền tải và phần tử truyền tải sau đây ( thấy hình 2.4)
- Đường liên kết OTS;
- Node nguồn đường liên kết OTS (OTS_TT_Source);
- Node kế tiếp đường liên kết OTS (OTS_TT_Sink);
- Kết nối mạng OTS (OTS_NC);
- Mạng con OTS (OTS_SN);
- Kết nối mạng con OTS (OTS_SNC)
Nhớ rằng OTS_SN và OTS_SNC hiện có chỉ trong trường hợp của bảo vệ OTS 1+1
NC
Trang 32Đồ án tốt nghiệp Chương II: Kiến trúc mạng truyền tải quang
Hình 2 4 Ví dụ lớp mạng OTS 2.4.1 Đầu cuối đường liên kết đoạn truyền dẫn quang
Phương pháp chung sau đây có thể gán tới đầu cuối đường liên kết đoạn truyền dẫn quang:
- Xác nhận toàn vẹn khả năng liên kết;
- Đánh giá chất lượng liên kết
- Phát hiện và dấu hiệu lỗi truyền dẫn
Có ba kiểu đầu cuối đường liên kết đoạn truyền dẫn quang:
- Đầu cuối đường liên kết song hướng OTS : bao gồm một đôi để sắp xếp Node nguồn đường liên kết đoạn truyền dẫn quang và các chức năng node kế tiếp
- Node nguồn đường liên kết OTS : nhận thông tin đáp ứng từ một mạng lớp client tại đầu vào, chèn mào đầu đầu cuối đường liên kết kênh quang như một dòng dữ liệu logic phân chia và riêng biệt và đưa ra thông tin đặc tính của lớp mạng kênh quang tại đầu ra
- Node kế tiếp đường liên kết kênh quang : nhận thông tin đáp ứng từ lớp mạng kênh quang tại đầu vào, bổ sung kênh giám sát quang đến tín hiệu chính.Trạng thái chức năng đầu cuối đường liên kết thông tin cho truyền dẫn qua môi trường vật lý và đảm bảo các tín hiệu quang đáp ứng yêu cầu giao diện vật lý Đầu ra của Node nguồn đường liên kết là thông tin đặc tính của lớp mạng đoạn truyền dẫn quang Thông tin đặc tính này tham chiếu như môđun truyền quang (OTM)
Trang 33- Node kế tiếp đường liên kết OTS : thừa nhận thông tin đặc tính lớp mạng đoạn truyền dẫn tại đầu vào , khôi phục thông tin để bù cho tín hiệu bị suy giảm từ truyền dẫn qua môi trường vật lý , tách kênh giám sát quang từ tín hiệu quang đồng trục (chính), xử lý mào đầu đầu cuối đường liên kết OTS chứa bên trong kênh giám sát quang và đưa ra thông tin đáp ứng tại đầu ra
2.4.2 Các phần tử truyền tải OTS
Các kết nối mạng, các kết nối lien kết và các đường liên kết mô tả trong khuyến nghị ITU-T G.805
Mạng con OTS, OTS_SN, cung cấp bảo vệ NC, bên trong lớp đoạn truyền dẫn quang Thông tin đặc tính định tuyến giữa các điểm kết nối đầu vào ( đầu cuối) [ các (T)CP] và đầu ra các (T)CP
2.5 Liên kết client/server
Một đặc điểm cơ bản của mạng truyền tải quang là khả năng hỗ trợ một sự đa dạng rộng của các lớp mạng client Các ví dụ của các lớp mạng client bao gồm một SDH STM-N, và một dòng tế bào ATM liền kề Sự giới hạn hoặc nguyên tắc giới hạn dung lượng của một kênh quang đến truyền tải một lớp mạng client riêng cho các nghiên cứu tiếp theo
Cấu trúc của lớp mạng quang và chức năng đáp ứng trình bày trong hình 2.1 Mục đích của mô tả mạng truyền tải quang , đáp ứng lớp trung gian có tên sử dụng quan hệ server /client
Nguồn đáp ứng OCh/client (OCh/Client_A_So) thực hiện xử lý sau đây giữa đầu ra
và đầu vào của nó :
- tất cả xử lý yêu cầu tạo ra một dòng dữ liệu liên tục có thể bị điều biến về phía trên một mang tần số quang Các xử lý yêu cầu phụ thuộc vào mối quan hệ client/chủ riêng và có thể triệt tiêu Cho một đáp ứng client kỹ thuật số có thể bao gồm xử lý như sự xáo trộn và mã hóa kênh ( cũng như NRZ) Cho một ánh
Trang 34Đồ án tốt nghiệp Chương II: Kiến trúc mạng truyền tải quang
xạ số đáp ứng thông tin là một dòng dữ liệu liên tục xác định tốc độ bit và sơ đồ
mã hóa;
- Sự phát sinh và đầu cuối của các tín hiệu quản lý/bảo dưỡng
Node kế tiếp đáp ứng OCh/Client (OCh/Client_A_Sk) thực hiện các xử lý sau đây giữa đầu vào và đầu ra của nó
- khôi phục tín hiệu client từ dòng dữ liệu liên tục Các xử lý phụ thuộc vào mối quan hệ client/chủ riêng và có thể triệt tiêu Cho một đáp ứng client kỹ thuật số
có thể bao gồm xử lý như khôi phục định thời, giải mã và giải xáo trộn;
- Sự phát sinh và đầu cuối của các tín hiệu quản lý/bảo dưỡng
2.5.2 Đáp ứng OMS/OCh
Chức năng đáp ứng OMS/OCh song hướng ((OMS/OCh_A)thực hiện bởi một kết hợp cặp nguồn và chức năng đáp ứng OMS/OCh node kế tiếp
Nguồn đáp ứng OMS/OCh (OMS/OCh_A_So) thực hiện xử lý sau đây giữa đầu ra
và đầu vào của nó :
- Điều chế một song mang quang bằng tín hiệu tải tin kênh quang bởi phương pháp xác định sơ đồ điều chế;
- Bước sóng ( hoặc tần số) và cấp phát nguồn đến sóng mang quang;
- Ghép kênh quang từu dạng một ghép kênh quang;
- Sự phát sinh và đầu cuối của các tín hiệu quản lý/bảo dưỡng
Lưu ý – Chức năng đáp ứng được xét có hai dòng dữ liệu liên kết với nó, về phần tải tin quang chính và một liên kết thứ hai với phần mào đầu không được xử lý bởi OMS_TT.Đây cũng đúng cho chức năng đáp ứng node kế tiếp
Node kế tiếp đáp ứng OMS/OCh thực hiện các xử lý sau đây giữa đầu ra và đầu vào của nó :
- Phân kênh quang theo bước sóng mang ( hoặc tần số);
- Đầu cuối của sóng mang kênh quang và khôi phục tải tin kênh quang;
- Hình thành các tín hiệu quản lý/bảo dưỡng và các đầu cuối của các tín hiệu đó
2.5.3 Đáp ứng OTS/OMS
Chức năng đáp ứng OTS/OMS song hướng (OTS/OMS_A) thực hiện bởi một kết hợp cặp nguồn và chức năng đáp ứng OMS/OCh node kế tiếp
Trang 35Nguồn đáp ứng OMS/OCh (OMS/OCh_A_So) thực hiện xử lý sau đây giữa đầu ra và đầu vào của nó :
- Sự phát sinh và đầu cuối của các tín hiệu quản lý/bảo dưỡng
Lưu ý- Chức năng đáp ứng được xét có hai dòng dữ liệu liên kểt với nó , đối với tải tin quang chính và một liên kết thứ hai với phần thong tin kênh giám sát không được xưe
lý bởi OTS_TT Đây cũng là trường hợp cho chức năng đáp ứng node kế tiếp
Các dạng node kế tiếp đáp ứng OTS/OMS xử lý như sau giữa đầu ra và đầu vào của nó:
- Hình thành các tín hiệu bảo dưỡng và quản lý và đầu cuối của các tín hiệu đó
2.6 Cấu trúc liên kết mạng quang
Các lớp mạng quang có thể hỗ trợ các kết nối điểm–điểm đơn hướng, song hướng
và các kết nối điểm –đa điểm đơn hướng
2.6.1 Các đường liên kết và các kết nối đơn hướng và song hướng
Một kết nối song hướng trong một lớp mạng chủ có thể hỗ trợ song hướng hoặc đơn hướng các kết nối lớp mạng client nhưng một lớp mạng chủ đơn hướng có thể chỉ
hỗ trợ tín hiệu client đơn hướng
Một kết nối lớp mạng đoạn truyền dẫn quang song hướng có thể hỗ trợ bởi sợi quang cho cả hai hướng ( làm việc đơn sợi) hoặc mỗi hướng của kết nối có thể hỗ trợ bởi các sợi quang khác nhau
2.6.2 Các đường liên kết và các kết nối điểm-đa điểm
Một kết nối điểm-đa điểm đơn hướng phát quảng bá lưu lượng từ nguồn đến một
số node kế tiếp Đây là minh họa khi một kết nối điểm-đa điểm cung cấp trong lớp kênh quang bởi phương pháp cảu một điểm đa kết nối Một điểm đa kết nối là một điểm tham chiếu buộc một cổng thiết lập các kết nối Nó trình bày bản chất của một kết nối đa điểm
Chức năng quảng bá cung cấp bởi liên kết MPCP giới hạn mạng con trong lưạ chọn hiện tại Nó có thể định dạng phần của chức năng đa điểm ( quảng bá lựa chọn ) bên trong một mạng con ( chứa) rộng hơn Các kết nối đa điểm bị hạn chế kết nối đa điểm quảng bá quảng bá đơn hướng trong các mạng truyền tải quang Kiểu này của kết nối có thể áp dụng trong lớp mạng kênh quang
Trang 36Đồ án tốt nghiệp Chương III: Cấu trúc ghép kênh của mạng truyền tải quang
CHƯƠNG III: CẤU TRÚC GHÉP KÊNH CỦA MẠNG TRUYỀN
TẢI QUANG
3.1 Cấu trúc tín hiệu cơ bản
Cấu trúc cơ bản trình bày trong hình 3-1
Hình 3 1 Cấu trúc của giao diện OTN 3.1.1 Cấu trúc con OCh
Lớp kênh quang xác định trong khuyến nghị G.872 là cấu trúc tiếp theo trong các lớp mạng để hỗ trợ quản lý mạng và các chức năng giám sát định nghĩa trong khuyến nghị G.872:
- Kênh quang với chức năng đầy đủ (OCh) hoặc chức năng rút gọn (OChr) , được lựa chọn cung cấp thông suốt các kết nối mạng giữa các điểm khôi phục 3R trong OTN
- Khối truyền tải kênh quang chuẩn hóa chức năng hoặc hoàn toàn ( OTUk/OTUkV) cung cấp giám sát và trạng thái tín hiệu cho truyền tải giữa các điểm khôi phục 3R trong OTN
- Khối dữ liệu kênh quang (ODUk) cung cấp :
Giám sát kết nối tandem ( ODUkT)
Trang 37 Giám sát đường lên kết đầu cuối- đầu cuối (ODUkP)
Đáp ứng các tín hiệu client qua khối tải tin kênh quang (OPUk)
3.1.2 Cấu trúc chức năng đầy đủ OTM-n.m
OTM-n.m (n ≥ 1) chứa các lớp sau đây :
Đoạn truyền dẫn quang (OTSn);
Đoạn ghép kênh quang (OMSn);
Kênh quang chức năng đầy đủ (OCh);
Khối truyền tải quang chuẩn hóa chức năng hoặc hoàn toàn (OTUk/OTUkV);
Khối dữ liệu kênh quang (ODUk)
3.1.3 Cấu trúc chức năng rút gọn OTM-nr.m và OTM-0.m
OTM-nr.m và OTM-0.m chứa các lớp sau đây:
Đoạn vật lý quang (OPSn);
Kênh quang chức năng rút gọn (OChr);
Khối truyền tải kênh quang chuẩn hóa chức năng hoặc chuẩn hóa hoàn toàn (OTUk/OTUkV);
Khối dữ liệu kênh quang (ODUk)
3.2 Cấu trúc thông tin cho giao diện OTN
Thông tin cấu trúc cho giao diện kênh quang được biểu diễn bởi thông tin chứa các tương quan và các luồng Các thông tin chủ yếu chứa trong các tương quan được mô tả trong hình 3-2, 3-3, 3-4 Thông tin luồng được minh họa trong hình 3-5
Với mục đích giám sát trong OTN, tín hiệu OTUk/OTUkV kết thúc mỗi khi tín hiệu OCh kết thúc
Trang 38Đồ án tốt nghiệp Chương III: Cấu trúc ghép kênh của mạng truyền tải quang
Hình 3 2 Thông tin chủ yếu chứa các tương quan OTM-n.m
Hình 3 3 Thông tin chủ yếu chứa các tương quan OTM-0.m
Trang 39Hình 3 4 Thông tin chủ yếu chứa các tương quan OTM-nr.m
Trang 40Đồ án tốt nghiệp Chương III: Cấu trúc ghép kênh của mạng truyền tải quang
Hình 3 5 Ví dụ của thông tin luồng chủ yếu
3.3 Các nguyên lý ghép kênh/ánh xạ và tốc độ bit
Hình 3.6 trình bày tương quan giữa các phần tử cấu trúc thông tin khác nhau và
mô tả cấu trúc ghép kênh và ánh xạ ( bao gồm ghép kênh phân chia thời gian và bước sóng ) cho OTM-n
