Tìm hiểu về mạng truyền dẫn quang

Tìm hiểu về mạng truyền dẫn quang

MỤC LỤC Contents I. Tìm hiểu về mạng truyền dẫn quang: 1. Thế nào là truyền dẫn quang: Truyền dẫn cáp quang là phương thức truyền dẫn tín hiệu dùng cáp quang,có thể hoạt động ở tốc độ khá cao,vượt xa tốc độ cáp xoắn và cáp đồng trục.Vì số liệu được truyền thông bằng luồng ánh sáng ,nên không bị ảnh hưởng bởi các xuyên nhiễu điện từ. Do đó cáp quang thích hợp cho các ứng dụng truyền tốc độ cao,có khả năng loại bỏ nhiễu cao,như trong các công sở có các thiết bị công suất lớn.Ngoài ra cáp quang không bức xạ ra sóng điện từ. Mạng cáp quang truyền tải phục vụ như môi trường truyền cho các hệ thống truyền dẫn quang. Cũng giống như các hệ thống truyền dẫn khác, một hệ thống truyền dẫn quang gồm: Đầu phát, đầu thu, môi trường truyền dẫn (Cáp quang) và các bộ lặp. Đầu phát nhận tín hiệu từ các thiết bị mạng đầu cuối như: các tổng đài điện thoại, các thiết bị node truyền số liệu, thiết bị truyền hình…sau đó biến đổi thành tín hiệu quang để truyền trên sợi quang. Tại đầu phát phải có bộ biến đổi điện - quang mà chứa một linh kiện quan trọng là LED hay LASER. Đầu thu tái tạo tín hiệu điện từ tín hiệu quang nhận được sau đó truyền tới các thiết bị đầu cuối như: các node mạng hay thiết bị điện thoại, truyền số liệu, truyền hình…Đầu thu phải có bộ biến đổi quang - điện mà chứa một linh kiện quan trọng là diode thu quang PIN hay APD. Khi truyền xa, tín hiệu trên cáp quang cũng bị suy hao, đôi lúc cần các bộ phát lặp (repeaters) để khuếch đại tín hiệu. Ngoài ra để tận dụng hiệu quả và quản lý được mạng cáp quang, tín hiệu còn phải đi ngang qua các thiết bị thụ động khác như splitters, măng xông, ODF, tủ phối quang, tập điểm quang 1 Hình 1: Cấu trúc một mạng cáp quang truyền tải Nếu chi tiết hơn, tại mỗi đầu của hệ thống đều có thiết bị ghép cả chức năng phát lẫn thu. Để truyền nhiều kênh trên hệ thống, bộ ghép kênh (MUX) được sử dụng trước mỗi bộ phát và bộ giải ghép kênh (DEMUX) được đặt sau các bộ thu. Hình 2: Một đầu của hệ thống truyền dẫn quang 2. Sơ đồ tổng quát về truyền dẫn quang: Các cấu hình mạng truyền dẫn đặc trưng:4 dạng cấu hình mạng • Cấu hình điểm nối điểm 2 • Cấu hình mạng tuyến tính • Cấu hình mạng vòng : • Cấu hình mạng tập trung: Cấu trúc lặp trong mạng: 3 Khi việc truyền thông tin giữa các thiết bị truyền dẫn trong phạm vi khoảng cách lớn,cần một thiết bị lặp Register ,nhằm củng cố chất lượng đường truyền.Giảm thiêủ tối đa sự suy hao tần số trên kênh truyền . 3.Các cơ chế bảo vệ mạng truyền dẫn: 3.1. Bảo vệ 1+1: Mô hình bảo vệ 1+1 như hình 4.1.Trong đó, tín hiệu được truyền liên tục trên cả hệ thống hoạt động và hệ thống bảo vê. Bộ chọn tại máy thu kiểm tra chất lượng tín hiệu thu được của cả hai hệ thống bằng cách đo BER và lựa chọn tín hiệu của đường truyền nào có chất lượng cao hơn. Hình 3: Mô hình bảo vệ 1 +1 3.2. Bảo vệ 1:1 Cơ chế bảo vệ 1:1 là trường hợp riêng của bảo vệ 1:N khi N=1. Bảo vệ 1:1 có đặc điểm là ở trạng thái bình thường, tín hiệu chỉ truyền trên hệ thống hoạt động. Nếu hệ thống hoạt động bị đứt sợi quang thì chuyển mạch hoạt động để chuyển tín hiệu sang hệ thống bảo vệ. Kiểu bảo vệ này có thể trở lại hoặc không trở lại và là loại bảo vệ phục hồi 4 hoàn toàn các dịch vụ trên hệ thống có sợi bị đứt. 3.3. Bảo vệ 1:N Mô hình cơ chế bảo vệ 1:N được thể hiện tại hình 4.2. Trong cơ chế bảo vệ 1:N, các hệ thống hoạt động và hệ thống bảo vệ đặt trong cùng một đường vật lý. Sơ đồ gồm có các môđun chuyển mạch bảo vệ có cấu trúc giống nhau được lắp đặt tại phía phát và cả ở phía thu, bus 1:N và bộ điều khiển chuyển mạch bảo vệ (PSC). Các môđun chuyển mạch bảo vệ được đặt trong giá thiết bị ghép để giảm bớt chiều dài cáp đồng trục kết nốI giữa chúng. Ở trạng thái bình thường, tín hiệu được truyền trên các hệ thống hoạt động. Phía thu giám sát tín hiệu dựa vào mẫu khung, mã đường, BER. Nếu BER hoặc chệch khung (OOF) trong hệ thống hoạt động vượt ngưỡng cho phép, hoặc mất tín hiệu thu (LOS) trên hệ thống hoạt động thì nút đầu và nút cuối trao đổi thông tin điều khiển để cùng chuyển mạch đưa tín hiệu trên hệ thống hoạt động kém chất lượng hoặc có sự cố sang hệ thống bảo vệ. Trong trường hợp có nhiều hệ thống hoạt động có sự cố thì chỉ hệ thống có ưu tiên cao nhất được sử dụng hệ thống bảo vệ. Sau khi sửa chữa hỏng hóc trong hệ thống hoạt động thì tín hiệu trên hệ thống bảo vệ được chuyển trở lại cho hệ thống hoạt động này. Mạng đường thẳng bảo vệ 1:N chỉ có hiệu quả khi mất tín hiệu trên hệ thống hoạt động hoặc chỉ đứt sợi trên hệ thống hoạt động. Khi cáp bị đứt thì toàn bộ mạng ngừng hoạt động. Trong mạng đường thẳng chuyển mạch bảo vệ 1:N, môđun chuyển mạch tại nút đầu và nút cuối và cơ cấu chuyển mạch hoạt động theo giao thức APS khi sử dụng byte K1 và byte K2. Sau đây mô tả giao thức hoạt động của K1 và K2 giữa hai nút khi đứt sợi trên hệ thống hoạt động thứ nhất. - Bước 1: Sợi của hệ thống hoạt động thứ nhất bị đứt, nút cuối của kênh hoạt động nhận được yêu cầu chuyển mạch nên đóng chuyển mạch đầu ra nút cuối của nó (1a) và chuyển mạch đầu vào nút cuối của hệ thống bảo vệ (1b). Nút cuối của hệ thống hoạt động thứ nhất cài đặt yêu cầu chuyển mạch trong byte K1, thông qua 2 chuyển mạch đã đóng và bus 1:N gửi tới nút cuối của hệ thống bảo vệ. - Bước 2: Nút cuối hệ thống bảo vệ ghép byte K1, gửi byte này đến nút đầu thông qua hệ thống bảo vệ. - Bước 3: Nút đầu hệ thống bảo vệ kiểm tra và đánh giá byte K1. Khi biết được yêu cầu của hệ thống hoạt động thứ nhất, nút cuối của hệ thống bảo vệ bắc cầu tới hệ thống hoạt động thứ nhất (thông qua đóng các chuyển mạch 3a và 3b). - Bước 4: Nút đầu hệ thống bảo vệ cài đặt yêu cầu chuyển mạch trong byte K1 và số thứ tự kênh (luồng nhánh) hoạt động trong byte K2, sau đó gửi ngược trở lại cả hai byte này cho nút cuối của nó để đưa ra yêu cầu sử dụng hệ thống bảo vệ. - Bước 5: Nút cuối hệ thống bảo vệ xử lý byte K1 và byte K2 và thiết lập cầu tới hệ thống hoạt động thứ nhất (5a và 5b đóng). Hoạt động này chỉ mới hoàn thành chuyển 5 mạch một hướng từ trái qua phải. - Bước 6: Khi nút cuối hệ thống bảo vệ đã bắc cầu tới hệ thống hoạt động thứ nhất nó cài đặt số thứ tự của kênh hoạt động đang sử dụng hệ thống bảo vệ trong byte K2 và sau đó gửi byte K2 qua hệ thống bảo vệ tới nút đầu của nó. - Bước 7: Tại nút đầu hệ thống bảo vệ, khi số thứ tự kênh trong byte K2 thu được phù hợp với số thứ tự kênh yêu cầu chuyển mạch thì kênh đó được lựa chọn cho chuyển mạch và nút đầu thực hiện bắc cầu tới hệ thống hoạt động thứ nhất (7a và 7b đóng). Vì vậy đã hoàn thành chuyển mạch hai hướng. Hình 4: Hoạt động của giao thức APS trong bảo vệ 1:N Chú ý rằng, các byte K1 và K2 thường được truyền trên hệ thống bảo vệ. Thời gian phục hồi bao gồm thời gian xử lý các byte K1 và K2 và thời gian chuyển mạch của phần tử chuyển mạch. Tiêu chuẩn thời gian phục hồi nhỏ hơn hoặc bằng 50 ms. Khi xảy ra sự cố trên hệ thống hoạt động, thời gian phục hồi mạng Tph tính theo biểu thức sau đây: Tph(μs) = Tcđ + Txl × 3 + Tcm (1 ) Trong đó Txl là thời gian xử lý byte K1 hoặc byte K2 tại mỗi nút. Giả thiết rằng mỗi 6 nút nhận dạng byte K1 hoặc K2 trong 3 khung liên tiếp và chiếm thời gian một khung là 125 μs để xử lý byte K1 hoặc byte K2 . Vì vậy thời gian để xử lý và nhận dạng byte K1 hoặc K2 trước khi chuyển mạch là: Txl = 125μs × 3 × 5 = 1,875 ms (2) Thời gian cài đặt byte K1 hoặc K2 giả thiết bằng thời gian một khung 125 μs. Do đó thờI gian cài đặt toàn bộ là: Tcđ = 125μs × 4 = 600 μs (3) Tcm là thời gian chuyển mạch của tất cả các phần tử chuyển mạch tham gia vào quá trình hoạt động chuyển mạch bảo vệ. Trong hình 84 có 4 cặp phần tử chuyển mạch tham gia vào quá trình hoạt động chuyển mạch. Tcm trở thành một yếu tố quyết định khi xác định chỉ tiêu của APS. Tuy nhiên trong thực tế tổng thời gian từ lúc xảy ra sự cố cho đến khi hoàn thành chuyển mạch bảo vệ thường nhỏ hơn chỉ tiêu 50 ms. II. Hệ thống truyền dẫn đồng bộ SDH: Trên đường thông tin số (digital) tần số và pha của xung tín hiệu phải được đồng bộ một cách chính xác để thực hiện việc ghép kênh. Từ các kênh tín hiệu sơ cấp 64kbit/s (=8kbit/s x 8) ta thực hiện ghép kênh cấp cao. Có 2 phương pháp ghép kênh cấp cao: ghép kênh cận đồng bộ PDH và ghép kênh đồng bộ SDH. 7 1. Truyền dẫn ghép kênh cận đồng bộ PDH: Hình5: Nguyên tắc ghép cận đồng bộ PDH là một trong những hệ thống ghép kênh số bậc cao thông dụng trước đây. Trong mạng thông tin PDH không sử dụng đồng bộ tập trung, nghĩa là tất cả các phần tử trong mạng không bị khống chế bởi một đồng hồ chủ. Mỗi thiết bị ghép kênh hoặc tổng đài trong mạng này có một đồng hồ riêng. Chính vì vậy mà các luồng số do chúng tạo ra có sự chênh lệch về tốc độ bit. Chẳng hạn muốn ghép các luồng số có tốc độ bit khác nhau ở 2 tổng đài khác nhau ,thành một luồng số có tốc độ cao hơn, thì phải hiệu chỉnh cho tốc độ bit của chúng bằng tốc độ bit của đồng hồ bộ ghép nhờ chèn bit. Sau khi chèn bit thì các luồng số đầu vào bộ ghép xem như đã đồng bộ về tốc độ bit, nhưng pha của chúng không đồng bộ với nhau. Kiểu ghép như vậy được gọi là ghép cận đồng bộ. Trong ghép kênh cận đồng bộ (Plesiochronous Digital Hierachy), người ta căn chỉnh pha bằng việc chèn xung. Trong việc đồng bộ hoá bằng chèn xung, thì tốc độ của xung định thời (timing) hơi nhanh hơn tốc độ của xung tín hiệu vào. Khi xung định thời khác nhau 1byte thì xung chèn được chèn vào vị trí thời gian thích hợp. Với sự ghép kênh PDH đã nêu trên, nếu ta muốn tách được một kênh riêng lẻ từ luồng tín hiệu bậc cao không thể không qua các thiết bị tách kênh theo trình tự từ cao xuống thấp. Theo góc độ kinh tế thì vốn đầu tư vào các thiết bị phân kênh này khá tốn kém. Đây là nhược điểm của hệ thống PDH. 8 2. Truyền dẫn đồng bộ SDH:  Khái niệm về SDH: Trong những năm 1980 do hệ thống chuyển mạch số tăng ngày càng nhiều, thiết bị truyền dẫn số được dùng nhiều và nhu cầu thiết lập ISDN càng ngày càng lớn, việc đồng bộ hoá mạng lưới đã trở nên quan trọng. Mặt khác, nhờ vào tiến bộ công nghệ tin học trong các thiết bị truyền dẫn, các bộ nối chéo thực hiện hoàn toàn bằng điện tử. Tại đây dữ liệu tốc độ thấp có thể nối lẫn với tín hiệu tốc độ cao. Tương ứng, công nghệ truyền dần theo phân cấp đồng bộ SDH (Synchronous Digital Hierachy) ra đời và đưa tới một tiêu chuẩn quốc tế chung. Hình 6:Cấu trúc bộ ghép SDH của ITU-T Trong mạng PDH, giao diện nút mạng NNI được dùng như các giao diện nối chéo (cross connect), nhưng mạng SDH cũng dùng NNI như các giao diện cho hệ thống truyền. Với SDH, tốc độ bit tại các giao diện NNI cũng thống nhất với tốc độ bit chuyển tải của hệ thống tuyến. Tốc độ bit là 155,529Mbit/s; 622,080Mbit/s và 2,488320Gbit/s. Còn trong cấp hệ PDH, giao diện của tuyến không được tiêu chuẩn hoá. Hơn nữa tiêu chuẩn SDH cho phép triển khai các thiết bị tương thích với sự vận hành giám sát và bảo dưỡng của mạng truyền dẫn quang.  So sánh SDH và PDH: So với PDH thì SDH có các ưu điểm cơ bản sau đây: Giao diện đồng bộ thống nhất. Nhờ giao diện đồng bộ thống nhất nên việc ghép và tách các luồng nhánh từ tín hiệu STM-N đơn giản và dễ dàng. Đồng thời trên mạng SDH có thể sử dụng các chủng loại thiết bị của nhiều nhà cung cấp khác nhau. 9 Ghép được các loại tín hiệu khác nhau một cách linh hoạt. Không những tín hiệu thoại mà cả tín hiệu khác như ATM, B-ISDN v.v. đều có thể ghép vào trong khung SDH. Dung lượng các byte dành cho quản lý, giám sát và bảo dưỡng lớn. Làm cho mạng hoạt động linh hoạt, độ tin cậy cao và giảm được chi phí rất lớn cho việc quản lý. Mạng có khả năng đáp ứng được tương lai, có nghĩa là cung cấp cho nhà khai thác một giải pháp đáp ứng được tương lai, cộng với khả năng cập nhật phần mềm và mở rộng được dung lượng của các thiết bị hiện có. Có thể thay thế hệ thống SDH từng phần vào trong mạng theo nhu cầu của dịch vụ mới. III Tìm hiểu về phương thức của chuyển mạch bảo vệ và cách đấu nối các node trên mạng: Phương thức của chuyển mạch bảo vệ trong mạng truyền dẫn:  Bảo vệ đường path: Thực hiện cơ chế bảo vệ path để bảo vệ truyền dẫn trên 1 tuyến,nối giữa các điểm đầu và điểm cuối quá trình truyền dẫn.Khi xảy ra sự cố đứt dây dẫn và ngắt kết nối trên 1 tuyến  Bảo vệ section: Thực hiện cơ chế bảo vệ section ,khi có sự cố đường truyền giữa 2 thiết bị truyền dẫn hay thiết bị truyền dẫn nối giữa các bộ register . 10 [...]... lý mạng FLEXR C hỗ trợ quản lý tất cả các sản phẩm FLASHWAVE 4x70, quản lý liên tục tất cả các lớp SDH, PDH và Ethernet  Cài đặt và quản lý bằng FLEXR L  Quản lý tập trung từ xa cho cả phần tử mạng và mạng bằng FLEXR C (SNM)  SNMPv2 chuẩn MIBS 3 Khả năng giao tiếp: (Vị trí của thiết bị truyền dẫn trong mạng) 16 Hình9: vị trí 4570 trong mạng viễn thông • Carrier’s carrier : Bộ phận cung cấp đường truyền. .. các Port quang: Các tham số chính:  Các tham số cần quan tâm của các Port quang bao gồm: • Chế độ làm việc (STM-n/m) Tuỳ vào cấu hình và loại card quang (VD: 8xSTM• 1/4) mà ta có thể tuỳ chỉnh chế độ làm việc của giao diện quang Automatic Laser Shutdown: Để ép port quang phát liên tục hoặc là tắt chế độ phát liên tục • Theo dõi công suất thu phát của port quang • Để mở bảng thông số của port quang, ... vòng ring hai chiều mà cả cách truyền dẫn lưu thong mạng có điều kiện như.Trong trườg hợp card làm việc có sự cố thì card bảo vệ sẽ chạy để bảo veẹ đường truyền. FLASHWAVE 4570 cung cấp MS-SPRing ở bậc STM-64/16/4 Thời gian chờ để lưu cấu hình là 30 giây 24 • DNI FLASHWAVE 4570 cung cấp bảo vệ DNI giữa 2 vòng MS-SPRings.Trong mô hình mạng 2 vòng đơn từ MS-SPRing.Mô hình mạng phi kết nối thực hiện bảo... các dịch vụ thoại cơ bản nhất và tăng dần các loại dịch vụ dữ liệu (ngày càng đa dạng) truyền trên một mạng quang thống nhất Phong phú hơn với tính năng NG-SDH, FLASHWAVE 4x70 cho phép các nhà khai thác không chỉ tối giản mạng lưới mà hơn nữa còn làm cho nó hiệu quả, mềm dẻo và năng động trong việc sử dụng băng thông mạng lưới với phương thức quản lý đơn giản FLASHWAVE 4x70 sẽ đáp ứng các yêu cầu ngày... STM-64 hoặc 136 đường STM-16 với 504 luồng E1 ra trực tiếp và các giao diện Ethernet khác • Giải pháp all-in-one-box để đáp ứng các yêu cầu về mạng và dịch vụ từ STM-16, STM-4, STM-1, STM-1E, E3, DS3 và E1 cho đến Fast Ethernet và Gigabit Ethernet • Cung cấp 1 mạng quang đáng tin cậy thông qua các phương thức bảo vệ như 1+1 MSP, SNCP và 2-fiber MS-Spring cho lớp SDH cũng như Rapid Spanning Tree Protocol... Cách đấu nối các node trên mạng: IV Thiết bị truyền dẫn 4570: Hình 7 Flashwave 4570 11 1 Sơ nét về thiết bị: Dựa trên nền tảng khai báo đa dịch vụ (MSPP), FLASHWAVE 4x70 của Fujitsu mang lại cho các nhà cung cấp và khai thác các dịch vụ viễn thông một giải pháp... (cáp đồng) : 9 card IO ở vị trí slot 19, 20, 21, 22 ,29, 30, 31, 32, 33  Ethernet card: • Các ứng dụng truyền dữ liệu bao gồm EPL (Ethernet Private Line), EVPL (Ethernet Virtual Private Line) và EPLAN (Ethernet Private LAN) • Việc xử lý Layer 2 để giảm yêu cầu về băng thông bởi vậy nó cho phép truyền dữ liệu với chi phí hiệu quả qua cấu trúc SDH • VLANs hoặc double-tagged VLANs đáp ứng 802.1p QoS/CoS,... sử dụng tối đa là 4 cổng  Hình 17: sơ đồ nguyên lý hoạt động 6 Các phương thức bảo vệ hệ thống và bảo vệ thiết bị: 23 FW 4570 phục vụ cho hệ thống mạng công suất cao và mô hình bảo vệ hệ thống a) Bảo vệ lưu thông mạng: FW 4570 cung cấp các hàm bảo vệ mạng thông qua viêc kết hợp với ITU- T G.841: Mỗi hàm bảo vệ được thể hiện bên dưới: • SNCP FW 4570 cung cấp hệ thống bảo vệ SNCP cho Synchronous Transfer... chỉ bảo vệ cho 1 card khác Hầu hết các port quang STM cung cấp cả hai vai trò bidirectional và unidirectional hàm 1 + 1 MSP cho các mode revertive and non-revertive Nhưng defaut cơ chế truyền baỏ đảm nhất là: unidirectional và nonrevertive Trong cơ chế 1 : N (N ≤ 14) MSP:1 card có thể baỏ vệ cho nhiều card khác nhau trong hệ thống Đuờng đi đặc biệt có thể truyền trên 1 đường bảo vệ.Card bảo vệ chỉ hoạt... lưu đồng bộ (hold-over), chế độ khóa (locked-mode) • Hỗ trợ SSM  Tính năng Ethernet • Các ứng dụng truyền dữ liệu bao gồm EPL (Ethernet Private Line), EVPL (Ethernet • • • • • • • Virtual Private Line) và EPLAN (Ethernet Private LAN) Việc xử lý Layer 2 để giảm yêu cầu về băng thông bởi vậy nó cho phép truyền dữ liệu với chi phí hiệu quả qua cấu trúc SDH VLANs hoặc double-tagged VLANs đáp ứng 802.1p . MỤC LỤC Contents I. Tìm hiểu về mạng truyền dẫn quang: 1. Thế nào là truyền dẫn quang: Truyền dẫn cáp quang là phương thức truyền dẫn tín hiệu dùng cáp quang, có thể hoạt động ở tốc. cáp quang không bức xạ ra sóng điện từ. Mạng cáp quang truyền tải phục vụ như môi trường truyền cho các hệ thống truyền dẫn quang. Cũng giống như các hệ thống truyền dẫn khác, một hệ thống truyền. đồ tổng quát về truyền dẫn quang: Các cấu hình mạng truyền dẫn đặc trưng:4 dạng cấu hình mạng • Cấu hình điểm nối điểm 2 • Cấu hình mạng tuyến tính • Cấu hình mạng vòng : • Cấu hình mạng tập trung: Cấu