CÔNG NGHỆ SDH

Kỹ thuật SDH là kỹ thuật truyền dẫn tiên tiến, đang được sử dụng ngày càng phổ biến trên phạm vi toàn thế giới, nhờ các tính năng ưu việt hơn hẳn thế hệ PDH

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN *********** ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoá 2005 – 2010 Đại học từ xa Đề tài: CÔNG NGHỆ SDH Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN VŨ SƠN Sinh viên thực hiện : VŨ TRƯỜNG GIANG Lớp : ĐT 10 HÀ NỘI – 3/2010 1 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CN ĐIỆN TỬ - THƠNG TIN CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Vũ Sơn Họ và tên sinh viên: Vũ Trường Giang Ngày sinh: 07-11-1982 Lớp: ĐT 10 Khố: 2005 – 2010 Ngành học: Điện tử - Viễn thơng Bậc đào tạo: Đại học Hệ đào tạo: Từ xa 1. Tên đề tài tốt nghiệp: Cơng Nghệ SDH 2. Các số liệu ban đầu: Theo tiêu chuẩn thiết kế của kỹ thuật truyền dẫn SDH. 3. Nội dung các phần lý thuyết và tính tốn: * Chương I: Giới thiệu chung về PDH và SDH * Chương II: Sắp xếp các luồng PDH và SDH vào Container của khung SDH * Chương III: Con trỏ và và từ mào đầu 4. Các bản vẽ và đồ thị: 5. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: Ngày 08.tháng 02 năm 2010 6. Ngày hồn thành nhiệm vụ thiết kế: Ngày 02 tháng 5 năm 2010 CHỦ NHIỆM KHOA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN SINH VIÊN ĐÃ HỒN THÀNH ĐỒ ÁN 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ SDH LỜI GIỚI THIỆU Kỹ thuật SDH là kỹ thuật truyền dẫn tiên tiến, đang được sử dụng ngày càng phổ biến trên phạm vi toàn thế giới, nhờ các tính năng ưu việt hơn hẳn thế hệ PDH. Với ưu thế trong việc ghép kênh đơn giản, linh hoạt, giảm thiết bị trên mạng, băng tần truyền dẫn rộng, cung cấp giao diện tốc độ lớn hơn cho các dịch vụ trong tương lai, tương thích với các giao diện PDH hiện có tạo ra khả năng quản lý mạng tập trung. Công nghệ SDH đáp ứng sự tăng trưởng nhanh của mạng viễn thông và mạng số hoá đa dịch vụ. Đặc biệt công nghệ SDH cho phép tạo nên cấu trúc mạng vòng, đảm bảo độ tin cậy an toàn mạng lưới mà công nghệ PDH trước đây không làm được. Việc sử dụng con trỏ cùng với việc ghép xen byte ở SDH cho phép các thiết bị ghép kênh SDH dễ dàng tìm lại các luồng nhánh để thực hiện xen rẽ chúng. Trong khi đó PDH thực hiện điều này rất khó khăn. Ở PDH để xen, rẽ các máy ghép kênh phải thực hiện phân luồng (Demux) và ghép luồng (Mux) rất phức tạp và tốn kém. Hiện nay mạng viễn thông Việt Nam đã đưa kỹ thuật SDH vào sử dụng để khai thác hết tính năng ưu việt của mọi loại hình dịch vụ và quản lý mạng viễn thông được tốt. Việc trang bị kiến thức để làm chủ thiết bị và làm chủ mạng lưới là rất cần thiết. Sau một thời gian nghiên cứu, được sự giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Vũ Sơn và toàn thể các thầy cô Khoa Công nghệ Điện tử - Viễn thông Viện Đại học Mở Hà Nội. Tôi đã tóm tắt sơ lược về công nghệ SDH và mạng truyền dẫn quang trong ngành viễn thông Việt Nam. Do kiến thức còn nhiều hạn chế, tôi rất mong được sự đóng góp của các thầy cô giáo cùng các bạn đồng nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Vũ Sơn và các thầy cô giáo khoa Công nghệ Điện tử - thông tin Viện Đại học Mở Hà Nội đã giúp tôi hoàn thành đồ án này. Hà Nội, ngày tháng năm 2010 Sinh viên Vũ Trường Giang Vũ Trường Giang 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ SDH CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PDH VÀ SDH I. GIỚI THIỆU VỀ PDH 1. Phương thức ghép luồng Hiện nay chúng ta vẫn còn đang sử dụng các thiết bị PDH để ghép từ 2 Mb/s đến 140Mb/s trong mạng lưới viễn thông Việt Nam và được truyền đi theo vô tuyến hoặc cáp quang. Trong các mạng lưới cận đồng bộ quá trình ghép luồng từ 2Mb/s lên 140Mb/s có liên quan trực tiếp đến các cấp ghép luồng trung gian của 8Mb/s cần phải dùng thiết bị ghép luồng số cấp thứ ba, thứ tư (3&4 DME). Loại ghép luồng theo phương pháp này không cho phép quản lý mạng lưới theo kiểu tích hợp hoặc giám sát các đặc tính kỹ thuật. Muốn quản lý được như vậy phải lắp đặt thêm thiết bị và có sự kết nối giữa các trạm đầu xa với các trung tâm quản lý làm cho rất tốn kém và phức tạp. Hình 1.1. Ghép luồng số cận đồng hồ Để ghép 64 luồng 2Mb/s thành luồng 140Mb/s và giao tiếp nó với 1 thiết bị quang thì yêu cầu phải có các thiết bị quang sau đây: A: 10 bộ DME cấp 2 C: 01 bộ DME cấp 4 B: 04 bộ DME cấp 3 D: 01 bộ OLTE Vũ Trường Giang 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ SDH Sử dụng tổng cộng 22 bộ thiết bị riêng rẽ và cần đến 106 sợi cáp để đấu nối các thiết bị trên với nhau. 2. Chức năng xen rẽ của hệ thống PDH Để có chức năng này trong hệ thống PDH chúng ta phải sử dụng riêng một hệ thống tuyến hoạt động ở 140Mb/s và phải rẽ xuống luồng 2Mb/s. Để rẽ và xen được như vậy người ta phải sử dụng các thiết bị tách ghép luồng được bố trí BACK TO BACK (Xem hình 1.2). Hình 1.2. Ghép và tách luồng trong hệ thống PDH 3. Kết nối chép luồng 2Mb/s trong hệ thống PDH Để thực hiện đấu chéo luồng số, luồng 140Mb/s phải được tách xuống luồng 2Mb/s, sử dụng các thiết bị DME cấp 2, 3, 4. Rồi các tín hiệu 2Mb/s phải được đấu chép bằng phương thức nhân công sử dụng đến các dàn DDF và phải có các sợi cáp và Connecter để đấu nhãy. * Nhược điểm của hệ thống PDH - Khả năng quản lý điều hành không linh hoạt, không có khả năng giám sát đến từ dòng số cơ sở trong quá trình truyền dẫn. Do ghép xen bít và ghép theo từng cấp nên khi ghép rồi thì không kiểm soát được dòng số cơ sở. - Thiết bị ghép tách cồng kềnh phức tạp vì phải ghép và tách theo từng cấp. - Tốc độ sử dụng cao nhất là 140Mb/s. Vì cấp ghép càng cao, tốc độ cao thì 2 nhược điểm trên càng lớn. Vũ Trường Giang 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ SDH - Tồn tại 3 phân cấp số không đồng nhất, không có khả năng nối chép để tạo thành mạng chung, khó khăn cho nhà quản lý sử dụng. - Không tận dụng hết khả năng truyền dẫn của cáp quang. Các nhược điểm trên không tự khắc phục được đòi hỏi phải có một phương thức truyền dẫn mới để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao. II. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG SDH (SDH – Synchronous Digital Hiearchi) 1. Khái niệm và ưu điểm của hệ thống SDH SDH là một công nghệ truyền dẫn thế hệ mới ngày nay trên thế giới. SDH tạo ra một cuộc cách mạng trong các dịch vụ viễn thông, thể hiện một kỹ thuật tiên tiến có thể đáp ứng rộng rãi các yêu cầu của mọi thuê bao, nhà khai thác cũng như các nhà sản xuất… Thoả mãn các yêu cầu đặt ra cho ngành viễn thông trong thời đại mới, khác phục được các nhược điểm của thế hệ PDH mà chúng ta còn đang sử dụng trên mạng lưới hiện nay. Hệ thống SDH dựa trên cơ sở các khuyến nghị của ITU – T: G707, G708 và G709 cho biết các tiêu chuẩn Quốc tế bao gồm các quá trình ghép đồng bộ và truyền dẫn đồng bộ. G707: Tốc độ hệ thống phân cấp số đồng bộ G708: Giao tiếp nút mạng cho hệ thống phân cấp số đồng bộ G709: Cấu trúc ghép đồng bộ Các hệ thống đồng bộ có thể tương tác cới các hệ thống PDH. Cấu trúc SDH cho phép các tín hiệu cận đồng bộ kết hợp với nhau và được ghép vào trong một tín hiệu SDH. Điều này cho phép nhà khai thác tiếp tục sử dụng các thiết bị cận đồng bộ và phát triển các thiết bị đồng bộ phù hợp với nhu cầu riêng đối với mạng của họ. Tốc độ bit trên 155Mb/s lần đầu tiên được chuẩn hoá trên phạm vi toàn thế giới. Mã truyền dẫn cho tín hiệu quan được tiêu chuẩn hoá tương thích với các thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau. Sử dụng cấu trúc khối: Tốc độ bít và cấu trúc khung của cấp cao hơn được tạo thành từ tốc độ bit và cấu trúc khung của luồng cơ bản cấp thấp hơn và trang bị các kênh riêng cho giám sát, quản lý, đo thử cho ta một mạng linh hoạt, tin cậy, giảm được chi phí rất lớn cho việc quản lý. Vũ Trường Giang 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ SDH Mạng được quản lý bằng phần mềm, các kênh quản lý mạng trong cấu trúc khung SDH cho phép mạng đồng bộ hoàn toàn được điều khiển bằng phần mềm. Tất cả các tín hiệu PDH có tốc độ từ 1,5Mb/s đến 140Mb/s đều được ghép truyền dẫn vào cấp SDH thấp nhất là STM – 1 có tốc độ 155,52Mb/s. 2. Các phần tử mạng SDH (NE) Trong SDH có một số phần tử mạng như sau: - Thiết bị ghép kênh đầu cuối (Terminal Multiplexer – TM) Thực hiện cả chức năng ghép kênh và đầu cuối đường truyền (Hình 1.3) Hình 1.3. Thiết bị ghép kênh đầu cuối (TM) - Thiết bị xen/rẽ (Add/Drop Multiplexer ADM) Cho phép xen/ rẽ các luồng số, được minh hoạ ở Hình 1.4. Hình 1.4. Thiết bị xen/ rẽ kênh (ADM - Thiết bị nối chép luồng số đồng bộ (Synchoronous Digital Cross Connection – SDXC). Hình 1.5. Hình 1.5. Thiết bị nối chéo số đồng bộ (SDXC) Vũ Trường Giang 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ SDH - Trạm lặp (Regenerator). Các trạm lặp đóng vai trò khôi phục tín hiệu quang, các trạm lặp được bố trí dọc theo tuyến dẫn quang nhằm tăng cự ly truyền giữa các thiết bị ghép kênh (Hình 1.6) Hình 1.6. Trạm lắp 3. Các cấu hình mạng Trong SDH có thể áp dụng nhiều loại cấu hình mạng như điểm nối điểm, tuyến tính, hình cây (Hub), mạng vòng, mạng hỗn hợp. Mỗi loại cấu hình có đặc điểm riêng, sau đây trình bày tổng quát các cấu hình nói trên. - Cấu hình điểm nối điểm (Hình 1.7a) Hình 1.7a Cấu hình điểm nối điểm - Cấu hình tuyến tính (Hình 1.7b) Hình 1.7b. Cấu hình tuyến tínhư Vũ Trường Giang 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ SDH - Cấu hình cây (Hình 1.7c) Nhờ sử dụng các giao diện nhánh đồng bộ mà các trạm nút chính được nối đến các nút ở xa qua một mạng đa điểm, các nút ở xa đóng vai trò đầu cuối. Hình 1.7c. Cấu hình cây - Cấu hình mạch vòng (Hình 1.7d) Đối với cấu hình mạch vòng thì các nút đều đóng vai trò bộ xen/ rẽ (ADM) và tạo thành một vòng kín. Loại mạch này có dung lượng lớn và có khả năng tự phục hồi khi nút và đường truyền có sự cố mà không cần sự can thiệp của mạng bên ngoài. Hình 1.7d. Cấu hình mạng Vũ Trường Giang 7 P ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ SDH - Cấu hình hỗn hợp (Hình 1.7e) Hình 1.7e. Cấu hình hỗn hợp III. KHUNG TRUYỀN DẪN SDH Sơ đồ quá trình luồng tạo khung STM – 1 được vẽ trong hình 1.8. Trong đó ta thấy quá trình hình thành khung truyền dẫn STM – 1 qua các cấp độ ghép từ trái qua phải. Điều quan trọng là kỹ thuật tạo luồng cấp cao khác hẳn với kỹ thuật PDH. Hình 1.8. Quá trình hình thành khung truyền dẫn STM - 1 Vũ Trường Giang 8 [...]... kích thước là N x 9 Bytes Vũ Trường Giang 24 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ SDH Hình 1.28 STM – N tạo bởi khung AUG – 4 NxSTM – 1 ghép theo kiểu Byte xen Byte Các Byte SOH của STM – N cũng được ghi lại Hình 1.29 STM – N tạo bởi khung STM - 1 Vũ Trường Giang 25 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ SDH CHƯƠNG II SẮP XẾP CÁC LUỒNG PDH CÁC CONTAINER CỦA KHUNG SDH I SẮP XẾP LUỒNG 140MBIT/S VÀO C-4 PPI: (Poh Physical Interface)... 3 768 49.152 TUG – 3 774 49.536 AU – 3 786 50.304 C–4 2340 149.760 VC – 4 2349 150.336 AU – 4 2358 150.912 AUG 2358 150.912 22 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ SDH Hình 2.21 Sơ đồ tổng kết quá trình tạo khung STM - 1 Vũ Trường Giang 23 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ SDH 8 Khung truyền dẫn STM - N Kích thước của khung STM – N là (N x 270) Byte x 9 Byte Có 2 cách để tạo ra khung truyền dẫn STM – N là: - Tạo khung... cố định Vũ Trường Giang 17 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ SDH Hình 1.18 Ghép 7xTUG – 2 thành TUG – 3 Chú ý: 3 TUG – 3 được ghép vào VC – 4 theo trình tự cột thứ nhất là 9 Byte VC – 4 POH, cột thứ 2 và thứ 3 chứa các bytes nhồi cố định Quá trình ghép đó được mô tả như hình sau: Hình 1.19 Ghép 3xTUG – 3 vào VC - 4 Vũ Trường Giang 18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ SDH 5 Đơn vị quản lý AU (Adminis trantion Unit)... gia trong mạng SDH hợp đặc biệt cần có sự bố trí đơn giản 1 Phương pháp bố trí không đồng bộ và đồng bộ Byte kiểu thả nổi (Plesochronous & Byte Synchronous Mode) Vũ Trường Giang 33 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ SDH Trong trường hợp này người ta sử dụng C-12 để giao tiếp với luồng 2Mbit/s C-12 được cộng POH tạo VC-12 và mỗi VC-12 được chỉ định bởi 1Pointer Như đã trình bày trong phần cấu trúc SDH thì VC-12... TỐT NGHIỆP Công nghệ SDH Hình 2.5: Cấu trúc ghép luồng 34Mbit/s vào khung C-3 = RRRRRRC 1C2 A = RRRRRRS 1 B = S2I I I I I I I = RRRRRRR = Styffing Bytes S1S2: Justifcation Opportunity I = Information bit = 34.344Mbit/s: Ở nhóm bit đồng chỉnh, trong mỗi nhóm 3 hàng có 2 bit S 1, S2 dùng để đồng chỉnh (đông chỉnh không cố định) dùng những bit này để khắc phục sự lệch tần giữa 2 hệ thống PDH & SDH Đối với... bố trí như sau: + Không đồng bộ: Tín hiệu 2Mbit/s không được đồng bộ với tín hiệu SDH + Đồng bộ bit: Tốc độ của tín hiệu 2Mbit/s sẽ được đồng bộ với tín hiệu SDH Khung truyền dẫn 2Mbit/s sẽ không đựơc đồng bộ với tín hiệu SDH + Đồng bộ Byte: Cả tốc độ và khung truyền dẫn của tín hiệu 2Mbit/s đều được đồng bộ với tín hiệu SDH Ngoài ra còn có 2 kiểu hoạt động như sau: + Kiểu nổi (Floating mode): Tín hiệu... dùng để quản lý trạm ghép, phân kênh Khung truyền dẫn cấp 1 trong hệ thống phân cấp số đồng bộ SDH được gọi là STM – 1 và có cấu trúc như sau: Các thông số của khung truyền dẫn STM – 1 - Dài: 2430 byte - Thời gian: 125 µs - Tốc độ: 155.520Mb/s - Tải trọng: 2340 bytes Vũ Trường Giang 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ SDH Khung truyền dẫn STM – 1 được tổ chức làm 9 hàng, mỗi hàng chứa 270 bytes Các thông tin... G2 = 3 x TU - 12 3 TU – 12 cũng sắp xếp theo nguyên lý cen byte để tạo thành 1 TU-G2 (như hình 3-10) Tương tự như trường hợp trên 3 bytes đầu của hàng đầu tiên Vũ Trường Giang 15 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ SDH là các byte pointer, các byte sau là các byte dữ liệu Có 2 cách để bố trí TU-12 và TUG – 2 đó là chốt (Locked Mode) và động (Floating Mode) - Kiểu Floating cho phép các VC gắn vào khung TUG tại... 1.16: TUG-2 tạo thành từ TU-2 * TU-2 tạo bởi TU-2 Mỗi TU-12 có kích thước tương ứng 1 TUG-2 do đó ghép TU-12 vào TUG-2 như sau: Hình 1.17: TUG-2 tạo thành từ TU-2 Vũ Trường Giang 16 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ SDH b) TUG-3: TUG-3 có kích thước 9x86 bytes có thể tạo bởi: 7 x TUG-2 = TUG-3 1 x TU-3 = TUG-3 * TUG-3 tạo thành từ 1 x TU - 3 Nếu TUG-3 tạo thành từ 1 TU-3 thì cột đầu tiên bao gồm 3 bytes TU-3...ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ SDH Định nghĩa các khái niệm - C-x (Container cấp x): Khối luồng cấp x, là cấp thấp nhất trong hệ thống dùng để bố trí các luồng cận đồng bộ - VC – x (Virtual Container): Container ảo cấp x, gồm các