Các công nghệ truyền dẫn tín hiệu số

Các công nghệ truyền dẫn tín hiệu số

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Đặng Thế Ngọc CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU SỐ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Người hướng dẫn: TS Bùi Trung Hiếu HÀ NỘI 4-2005 i Các công nghệ truyền dẫn tín hiệu số MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ iv THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vi LỜI NÓI ĐẦU ix Chương 1: Tổng quan truyền dẫn số .1 1.1 Tổng quan mạng viễn thông 1.2 Các công nghệ truyền dẫn số 1.3 Số hóa tín hiệu analog 1.3.1 Số hóa tín hiệu thoại 1.3.1.1 Điều xung mã PCM 1.3.1.2 Các phương thức mã hóa 1.3.1.3 Các khuyến nghị ITU-T mã hoá thoại 1.3.2 Số hóa tín hiệu video 1.3.2.1 Kỹ thuật mã hoá nén video 1.3.2.2 Các tiêu chuẩn nén video .7 1.4 Tổng quan mạng IP .9 1.4.1 Các giao thức IP 1.4.2 Hỗ trợ QoS IP 1.4.3 Các định tuyến IP tốc độ cao 1.5 Công nghệ truyền dẫn PDH SONET/SDH 10 1.5.1 Công nghệ truyền dẫn PDH 10 1.5.2 Công nghệ truyền dẫn SONET/SDH 10 1.6 Công nghệ ATM .13 1.6.1 Mô hình tham chiếu ATM 14 1.6.2 Một số đặc điểm ATM 15 1.6.2.1 Ghép kênh thống kê 15 1.6.2.2 Truyền tải đa dịch vụ 16 1.7 Công nghệ truyền dẫn quang 17 1.7.1 Hệ thống DWDM 17 Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 ii Các công nghệ truyền dẫn tín hiệu số 1.7.2 Các định tuyến bước sóng 19 1.7 Kết luận 20 Chương 2: Các phương thức truyền tải IP mạng quang 21 2.1 Mở đầu .21 2.2 IP/ATM/SDH/WDM IP/ATM trực tiếp WDM 22 2.2.1 IP/ATM/SDH cho truyền dẫn WDM 22 2.2.2 IP/ATM trực tiếp WDM 23 2.3 Truyền số liệu mạng SONET/SDH 24 2.3.1 IP/PDH/SDH cho truyền dẫn WDM 25 2.3.2 Truyền gói qua SONET/SDH (POS) 25 2.3.3 Giao thức đa truy nhập qua SONET/SDH (MAPOS) .26 2.3.4 Thủ tục truy nhập tuyến SDH (LAPS) 28 2.3.5 SONET/SDH hệ 29 2.4 IP/SDL trực tiếp WDM .31 2.5 IP/Gigabit Ethernet cho WDM 32 2.6 Các công nghệ truyền dẫn 34 2.6.1 Mạng vòng gói phục hồi RPR/SPR 34 2.6.2 DTM 36 2.7 Hạ tầng chuyển mạch quang 37 2.8 So sánh công nghệ truyền tải IP mạng quang .39 2.8.1 Phân nhóm công nghệ 39 2.8.2 So sánh băng tần hiệu dụng .41 2.8.2.1 Tính toán hiệu suất tốc độ truyền dẫn 41 2.8.2.2 Kết so sánh 42 2.8.3 So sánh số tiêu khác .44 2.8.3.1 Phẩm chất 44 2.8.3.2 Dịch vụ .44 2.8.3.3 Tính tương hợp 45 2.8.3.4 Tính 46 Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 iii Các công nghệ truyền dẫn tín hiệu số 2.9 Kết luận .46 Chương 3: Công nghệ SONET/SDH hệ 48 3.1 Mở đầu .48 3.2 Thủ tục đóng khung chung (GFP) 48 3.2.1 Phần chung GFP 50 3.2.1.1 Khung người sử dụng GFP 50 3.2.1.2 Khung điều khiển GFP .52 3.2.2 Phần đặc trưng tải trọng cho GFP xếp khung .53 3.2.2.1 Tải trọng MAC Ethernet 53 3.2.2.2 Tải trọng IP/PPP 53 3.2.3 Phần đặc trưng tải trọng cho GFP suốt 54 3.2.3.1 Thích ứng tín hiệu client 8B/10B qua mã khối 64B/65B 54 3.2.3.1 Thích ứng khối mã 64B/65B vào GFP .55 3.3 Kết chuỗi container ảo (VC) 56 3.3.1 Kết chuỗi kề X VC-n (VC-n-Xc) 57 3.3.2 Kết chuỗi ảo X VC-n (VC-n-Xv, n=1 … 4) .58 3.3.2.1 Chỉ thị thứ tự đa khung VC-3/4-Xv 60 3.3.2.2 Chỉ thị thứ tự đa khung VC-1/2-Xv 61 3.3.3 So sánh kết chuỗi ảo kết chuỗi kề 63 3.4 Cơ chế điều chỉnh dung lượng tuyến LCAS 64 3.4.1 Gói điều khiển 64 3.4.2 Các chức LCAS .67 3.4.2.1 Thêm thành viên (tăng dung lượng) 67 3.4.2.2 Loại bỏ tạm thời thành viên (giảm dung lượng) 68 3.4.2.3 Xóa thành viên (giảm dung lượng) 69 3.5 Kết luận 70 KẾT LUẬN 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 iv Các công nghệ truyền dẫn tín hiệu số DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Mô hình mạng SONET/SDH điển hình .11 Hình 1.2: Mô hình giới thiệu chức lớp SONET/SDH .13 Hình 1.3: Mô hình tham chiếu ATM 15 Hình 1.4: Mạng ATM xây dựng mạng SONET/SDH .16 Hình 1.5: Hệ thống DWDM điểm-điểm 18 Hình 1.6: Hệ thống vòng DWDM 19 Hình 2.1: Một số công nghệ truyền tải số liệu điển hình 22 Hình 2.2: Đóng gói IP/ATM/SDH để truyền tải qua mạng WDM 23 Hình 2.3 Ví dụ mạng IP/SDH/WDM 26 Hình 2.4: Khung MAPOS phiên phiên 27 Hình 2.5: Ngăn xếp lớp/giao thức cho IP/STM-N sử dụng LAPS X.85 28 Hình 2.6: Định dạng khung LAPS theo X.85 29 Hình 2.7: Cấu trúc mào đầu SDL .32 Hình 2.8: Truyền tải IP vòng ring WDM khung Gigabit Ethernet 33 Hình 2.9: Khung Gigabit Ethernet .34 Hình 2.10: Công nghệ RPR (IEEE 802.17) .35 Hình 2.11: Hiệu suất phương thức truyền dẫn truyền dẫn .43 Hình 3.1: SONET/SDH hệ 49 Hình 3.2: Quan hệ GFP với tín hiệu client tuyến truyền tải .50 Hình 3.3 : Cấu trúc khung người sử dụng GFP 51 Hình 3.4 : Cấu trúc khung điều khiển GFP 52 Hình 3.5: Quan hệ khung MAC Ethernet khung GFP 53 Hình 3.6: Quan hệ khung PPP/HDLC khung GFP 54 Hình 3.7: Mã khối 64B/65B GFP-T 56 Hình 3.8: Cấu trúc nhóm mã khung GFP 56 Hình 3.9: Cấu trúc khung VC-4-Xc 57 Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 v Các công nghệ truyền dẫn tín hiệu số Hình 3.10: Cấu trúc khung VC-2-Xc 58 Hình 3.11: Cấu trúc khung VC-3/4-Xv 59 Hình 3.12: Cấu trúc khung VC-1/2-Xv 59 Hình 3.13: Chỉ thị đa khung thứ tự VC-3/4-Xv 61 Hình 3.14: Đa khung 32 bit (byte K4) 62 Hình 3.15 Ví dụ so sánh hai phương thức kết chuỗi 63 Hình 3.16: Thêm nhiều thành viên .68 Hình 3.17: Giảm dung lượng cố mạng .69 Hình 3.18 Loại bỏ thành viên từ VCG có n = thành viên .70 Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 vi Các công nghệ truyền dẫn tín hiệu số THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AAL ATM Adaptation Layer Lớp thích ứng ATM ADM Add-Drop Multiplexer Ghép kênh xen/rẽ APS Automatic Protection Switching Chuyển mạch bảo vệ tự động ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ chuyển giao không đ AU Administrative Unit Khối quản lý BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bit CoS Class of Services Lớp dịch vụ CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra độ dư vòng CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/ Đa truy nhập cảm nhận sóng Collision Detect mang/phát xung đột DiffServ Differentiated Services Dịch vụ phân biệt DPT Dynamic Packet Transport Truyền tải gói động DTM Dynamic Transfer Mode Chế độ truyền tải động DW Digital Wrapper DWDM Dense WDM WDM mật độ cao DXC Digital Cross-Connect Nối chéo số FCS Frame Check Sequence Chuỗi kiểm tra khung FDL Fibre Delay Line Đường trễ quang FR Frame Relay Chuyển tiếp khung GbE Gigabit Ethernet HDLC High-level Data Link Control Đ khiển tuyến số liệu mức cao IEEE Institute of Electrical and Viện kỹ thuật điện-điện tử Electronic Engineers IETF Internet Engineering Task Force IP Internet Protocol Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 Giao thức internet vii Các công nghệ truyền dẫn tín hiệu số ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số tích hợp dịch vụ ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ internet ITU International Telecommunication Union Liên minh viễn thông giới LAN Local Area Network Mạng cục LAPS Local Access Point-SDH Điểm truy nhập cục SDH MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường MAN Metro Area Network Mạng đô thị MAPOS Multiple Access Protocol Over SONET Giao thức đa truy nhập qua SDH MPOA Multi Protocol Over ATM Đa giao thức qua ATM MSP Multiplex Section Protection Bảo vệ đoạn ghép NE Network Element Phần tử mạng OADM Optical Add Drop Multiplexer OBS Optical burst switching Chuyển mạch burst quang OLA Optical Line Amplifier Khuếch đại đường truyền quang ODL Optical Delay Line Đường trễ quang ON Optical Network Mạng quang OPS Optical Packet Switching Chuyển mạch gói quang OSI Open System Interconnection Kết nối hệ thống mở OTN Optical Transport Network Mạng truyền tải quang OTS Optical Transmission Section Đoạn truyền dẫn quang OXC Optical Cross-Connect Nối chéo quang PDU Protocol Data Unit Đơn vị số liệu giao thức POL Packet Over Lightwave POP Point of Presence POS Packet Over SONET/SDH Truyền gói qua SONET/SDH PPP Point-to-Point Protocol Giao thức điểm-điểm QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng SDL Simple Data Link Tuyến số liệu đơn giản Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 Ghép kênh xen/rẽ quang viii Các công nghệ truyền dẫn tín hiệu số SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng SRP Spatial Reuse Protocol Giao thức tái sử dụng không gian STM Synchronous Transport Module Module truyền tải đồng TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo t.gian VBR Variable Bit Rate Tốc độ bit thay đổi VC Virtual Connection (in ATM) Kết nối ảo (trong ATM) VC Virtual Container (in SDH) Container ảo (trong SDH) VCAT Virtual Concatenation Kết chuỗi ảo VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WC Wavelength conversion Chuyển đổi bước sóng WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo b.sóng WXC Wavelength Cross Connect Nối chéo bước sóng Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 ix Các công nghệ truyền dẫn tín hiệu số LỜI NÓI ĐẦU Các công nghệ truyền dẫn tín hiệu số đóng vai trò quan trọng mạng viễn thông Để tạo kết nối đầu cuối có nhiều loại công nghệ truyền dẫn sử dụng tùy thuộc vào loại hình dịch vụ (thoại, video, số liệu) Trong thời gian trước đây, lưu lượng truyền tải mạng chủ yếu lưu lượng thoại ghép kênh phân chia theo thời gian TDM, công nghệ truyền dẫn đời vào thời điểm thiết kế tối ưu cho lưu lượng TDM Các công nghệ truyền dẫn điển hình công nghệ truyền dẫn PDH SONET/SDH Các công nghệ có khả truyền tải số liệu đạt hiệu không cao Từ cuối kỷ XX có biến đổi lớn chất lưu lượng mạng, lưu lượng phi thoại lấn lướt lưu lượng thoại truyền thống Nguyên nhân nhu cầu truyền tải lưu lượng internet ngày tăng Sở dĩ có gia tăng số người dùng internet tăng đồng thời với đời công nghệ truyền tải thoại, video qua mạng IP (VoIP) Một số nhà cung cấp tổ chức tiêu chuẩn ITU-T, IEEE, IETF đề xuất số giải pháp nhằm mục đích truyền tải lưu lượng số liệu, đặc biệt IP cách hiệu hơn.Các giải pháp cố gắng giảm tối đa tính dư thừa, giảm mào đầu giao thức, đơn giản hóa việc quản lý để qua truyền tải IP lớp mạng quang cách hiệu nhất.Các công nghệ điển hình số là: truyền số liệu qua mạng SONET/SDH (DoS), Gigabit Ethernet (GbE) mạng vòng gói phục hồi (RPR) Đề tài “Các công nghệ truyền dẫn tín hiệu số” thực với mục tiêu cung cấp tranh tổng thể công nghệ truyền dẫn tín hiệu số, giải pháp truyền tải IP qua mạng quang vấn đề công nghệ SONET/SDH hệ Nội dung đề tài gồm có chương: Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 58 Chương 3: Công nghệ SONET/SDH hệ Hình 3.10: Cấu trúc khung VC-2-Xc VC-4-Xc truyền tải X khối quản lý mức (AU-4) kề khung STM-N Cột VC-4-Xc luôn nằm khối AU-4 thứ Con trỏ AU-4 thứ thị vị trí byte J1 của VC-4-Xc Các trỏ khối AU-4 thứ tới thứ X thiết lập để thị tải trọng kết chuỗi (hai byte H1 H2 có giá trị 1001SS1111111111) Việc hiệu chỉnh trỏ thực chung cho X AU-4 kết chuỗi chèn sử dụng X*3 byte Một VC-4-Xc cung cấp dung lượng tải trọng 599.040 kbit/s với X=4, 2.396.160 kbit/s với X=16, 9.584.640 kbit/s với X=64 X VC-2-Xc kết chuỗi kề container ảo mức (VC-3) VC-2-Xc nằm X TU-2 kề VC-3 Cột VC-2-Xc luôn nằm TU-2 thứ Con trỏ khối TU-2 thứ thị vị trí byte V5 phần POH VC-2-Xc Các trỏ khối TU-2#2 tới #X thiết lập để thị tải trọng kết chuỗi (hai byte V1 V2 có giá trị 1001SS1111111111) Việc hiệu chỉnh trỏ thực chung cho X TU-2 kết chuỗi chèn sử dụng X byte 3.3.2 Kết chuỗi ảo X VC-n (VC-n-Xv, n=1 … 4) Một khối VC-n-Xv cung cấp vùng tải trọng có dung lượng X lần C-n (VC-n-Xc) Container xếp riêng vào X VC-n để tạo thành VC-nXv Mỗi VC-n có mào đầu tuyến riêng Hình 3.11 hình 3.12 minh họa cấu trúc khung VC-3/4-Xv Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 59 Chương 3: Công nghệ SONET/SDH hệ X C-3/4-Xc 125 µs X J1 B3 C2 G1 F2 H4 F3 K3 N1 1 J1 B3 C2 G1 F2 H4 F3 K3 N1 C-3/4 VC-3/4-Xv C-3/4 VC-3/4#1 VC-3/4#X 125 µs 125 µs Hình 3.11: Cấu trúc khung VC-3/4-Xv X 1 V5 J2 N2 K4 C-1/2-Xc X V5 J2 N2 K4 C-2/1 VC-1/2#1 500 µs VC-1/2#X 500 µs 500 µs VC-1/2-Xv Hình 3.12: Cấu trúc khung VC-1/2-Xv Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 60 Chương 3: Công nghệ SONET/SDH hệ Mỗi VC-n VC-n-Xv truyền tải riêng biệt qua mạng Do đường VC-n khác dẫn đến xảy trễ đường truyền khác VC-n thứ tự VC-n thay đổi Tại trạm đích, VC-n phải bù trễ, xếp tập hợp để khôi phục lại khối tải ban đầu Quá trình xử lý trạm đích phải bù khoảng trễ tối thiểu 125 µs Để phục vụ cho việc bù trễ trạm đích, trạm nguồn xếp VC-n lại thành đa khung Byte H4 (K4) sử dụng để thị thứ tự (SQ) thị đa khung (MFI) cho VC-n 3.3.2.1 Chỉ thị thứ tự đa khung VC-3/4-Xv Một đa khung tổng 512 ms sử dụng để bù trễ khoảng từ 125 µs đến 256 ms Đa khung tổng gồm 256 đa khung Chỉ thị đa khung chia làm hai phần Phần thứ sử dụng bit (bit đến bit 8) byte H4 để thị đa khung (MFI-1) MFI-1 tăng đơn vị sau khung có giá trị khoảng từ đến 15 Phần thứ hai thị đa khung khung 8-bit (MFI-2) sử dụng bit từ đến byte H4 thuộc khung (bit 1-4 MFI-2 ) thuộc khung (bit 5-8 MFI-2) MFI-2 tăng đơn vị sau 16 khung (1 đa khung) có giá trị khoảng từ đến 255 Kết đa khung tổng có 4096 khung, dài 512 ms Việc nhận dạng VC-3/4 VC-3/4-Xv thực nhờ bit thị thứ tự (SQ) minh họa hình 3.13 Mỗi VC-3/4 VC-3/4Xv có số thứ tự cố định nằm khoảng từ đến X-1 VC-3/4 truyền tải khe thời gian thứ VC-3/4-Xc có số thứ tự 0, VC-3/4 truyền tải khe thời gian thứ hai VC-3/4-Xc có số thứ tự v.v… VC-3/4 truyền tải khe thời gian thứ X VC-3/4-Xc có số thứ tự (X-1) Số thứ tự 8-bit (cho giá trị Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 61 Chương 3: Công nghệ SONET/SDH hệ X khoảng từ đến 256 ) truyền tải bit đến byte Đa khung (MF) MFI1: MFI1: MFI2_MSB: MFI2_MSB: POH POH POH 3.2 POH H4, sử dụng khung 14 (bit 1-4 SQ) khung 15 (bit 5-8 SQ) bảng POH POH MFI1: 15 MFI1: 15 MFI1: MFI1: MFI2_MSB: MFI2_MSB: POH POH POH POH MFI1: MFI1: MFI2_MSB: MFI2_MSB: MFI1: MFI1: MFI2_MSB: MFI2_MSB: SQ: X-1 SQ: Hình 3.13: Chỉ thị đa khung thứ tự VC-3/4-Xv 3.3.2.2 Chỉ thị thứ tự đa khung VC-1/2-Xv Bit thứ byte K4 VC-1/2 POH sử dụng để mang thông tin thứ tự VC-1/2 thứ tự khung Một chuỗi gồm 32 bit nối tiếp (hình thành từ 32 đa khung, đa khung có khung) xếp hình 3.14 Chuỗi bit lặp lại sau 16 ms (32 bit x 500 µs/bit) hay sau 128 khung … 32 … 11 … RĐếm R R R R RChỉ R thị R R khung thứRtựR R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R: bit dự trữ Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 62 Chương 3: Công nghệ SONET/SDH hệ Hình 3.14: Đa khung 32 bit (byte K4) Bảng 3.2: Chỉ thị thứ tự đa khung byte H4 Bit Bit Bit Byte H4 Bit Bit Bit Bit Bit Chỉ thị đa khung thứ MFI1 (bit 1-4) Chỉ thị thứ tự MSB (bit 1-4) Chỉ thị thứ tự LSB (bit 5-8) Chỉ thị đa khung thứ MSB (bit 1-4) Chỉ thị đa khung thứ LSB (bit 5-8) Dự trữ ( "0000" ) Dự trữ ( "0000" ) Dự trữ ( "0000" ) Dự trữ ( "0000" ) Dự trữ ( "0000" ) Dự trữ ( "0000" ) Dự trữ ( "0000" ) Dự trữ ( "0000" ) Dự trữ ( "0000" ) Dự trữ ( "0000" ) Dự trữ ( "0000" ) Dự trữ ( "0000" ) Chỉ thị thứ tự MSB (bit 1-4) Chỉ thị thứ tự LSB (bit 5-8) Chỉ thị đa khung thứ MSB (bit 1-4) Chỉ thị đa khung thứ LSB (bit 5-8) 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 Số thứ tự khung 14 15 10 11 12 13 14 15 Số thứ tự đa khung n-1 n n+1 Cấu trúc đa khung gồm trường sau: từ bit thứ đến thứ trường đếm khung, bit thứ ÷ 11 bit thị thứ tự, 21 bit lại dùng để dự trữ cho tương lai thiết lập toàn bit "0" Năm bit đếm khung cho phép xác định độ sai trễ lên tới 512 ms, 32 lần độ dài đa khung (32 x 16 ms = 512 ms) Các bit thị thứ tự (SQ) giúp nhận dạng thứ tự VC-2/1 VC-1/2-Xc Mỗi VC-1/2 VC-1/2-Xv có số thứ tự cố định nằm khoảng từ đến (X-1) VC-1/2 truyền tải khe thời gian thứ VC-1/2-Xc có số thứ tự 0, VC-1/2 truyền tải khe thời gian thứ hai VC-1/2- Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 63 Chương 3: Công nghệ SONET/SDH hệ Xc có số thứ tự v.v… VC-1/2 truyền tải khe thời gian thứ X VC-1/2-Xc có số thứ tự (X-1) 3.3.3 So sánh kết chuỗi ảo kết chuỗi kề Sự khác hai phương thức kết chuỗi cách truyền tải VC đầu cuối (hình 3.15) Kết chuỗi ảo chia nhỏ khối tải trọng cần truyền xếp vào VC riêng, VC truyền tái kết hợp điểm cuối tuyến truyền dẫn Chính vậy, phương thức kết chuỗi ảo yêu cầu chức kết chuỗi thiết bị đầu cuối tuyến đó, kết chuỗi kề yêu cầu chức kết chuỗi phần tử mạng POH Kết chuỗi ảo VC-4-3v VC-4-4c POH POH POH Băng thông yêu cầu Kết chuỗi liền kề II Một nhóm VC (VCG) VC thành viên 622 Mbps III Nhiều tuyến x 155 Mbps POH POH POH POH Một tuyến IV Hình 3.15 Ví dụ so sánh hai phương thức kết chuỗi Ngoài ra, phương thức kết chuỗi ảo cho hiệu suất truyền dẫn cao so với phương thức kết chuỗi liền kề minh hoạ bảng 3.3 Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 64 Chương 3: Công nghệ SONET/SDH hệ Bảng 3.3 So sánh hiệu suất hai phương thức kết chuỗi Dịch vụ Ethernet Fast Ethernet Gigabit Ethernet Fiber Chanel ATM DVB ESCON Tốc độ bit 10 Mbit/s 100 Mbit/s 1000 Mbit/s 1700 Mbit/s 25 Mbit/s 270 Mbit/s 160 Mbit/s Kết chuỗi kề VC-3 (20%) VC-4 (67%) VC-4-16c (42%) VC-4-16c (42%) VC-3 (50%) VC-4-4c (37%) VC-4-4c (26%) Kết chuỗi ảo VC-11-7v (89%) VC-3-2v (99%) VC-4-7v (95%) VC-4-12v (90%) VC-11-16v (98%) VC-3-6v (93%) VC-3-4v (83%) 3.4 Cơ chế điều chỉnh dung lượng tuyến LCAS Cơ chế điều chỉnh dung lượng tuyến chức thích ứng nguồn đích sử dụng kết hợp với chế kết chuỗi ảo LCAS điều khiển việc tăng giảm dung lượng tuyến nhằm đáp ứng nhu cầu băng thông ứng dụng LCAS cung cấp khả loại bỏ tạm thời tuyến thành viên bị cố Hệ thống quản lý mạng hệ thống quản lý phần tử chịu trách nhiệm thiết lập, tăng giảm dung lượng, xây dựng hủy bỏ tuyến thành viên nhóm kết chuỗi ảo 3.4.1 Gói điều khiển Sự thay đổi đồng dung lượng phía phát (So) phía thu (Sk) thực nhờ gói điều khiển Việc trao đổi gói điều khiển thực cho phía thu chuyển sang cấu hình có thay đổi dung lượng Gói điều khiển chứa thông tin gửi từ So tới Sk ngược lại, gói bao gồm trường sau: Hướng từ phía phát tới phía thu Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 65 Chương 3: Công nghệ SONET/SDH hệ • Trường thị đa khung (MFI) • Trường thị thứ tự (SQ) • Trường điều khiển (CTRL) • Bit thị nhóm (GID) Hướng từ phía thu tới phía phát • Trường trạng thái thành viên (MST) • Bit xác nhận thay đổi thứ tự (RS-Ack) Truyền hai hướng • Trường CRC • Các bit dự trữ không sử dụng thiết lập “0” Ở phía phát MFI tất thành viên nhóm kết chuỗi ảo (VCG) tăng sau khung Ở phía thu MFI sử dụng để tập hợp lại tải trọng cho tất thành viên nhóm MFI sử dụng để xác định độ sai trễ thành viên nhóm Trường SQ chứa số thứ tự gán cho thành viên xác định Mỗi thành viên VCG gán số thứ tự Chi tiết MFI SQ trình bầy phần 3.3 Trường điều khiển sử dụng để truyền tải thông tin từ phía phát tới phía thu Ngoài mục đích đồng hai phía cung cấp trạng thái thành viên nhóm (xem bảng 3.4) Tại thời điểm bắt đầu VCG, tất thành viên phát CTRL = IDLE Bảng 3.4 Các từ mã điều khiển Giá trị 0000 0001 0010 Lệnh FIXED ADD NORM Ý nghĩa Đầu cuối không sử dụng LCAS Thành viên chuẩn bị thêm vào nhóm Truyền dẫn bình thường Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 66 Chương 3: Công nghệ SONET/SDH hệ 0011 0101 1111 EOS IDLE DNU Số thứ tự cao truyền dẫn bình thường Thành viên không thuộc nhóm chuẩn bị bị loại bỏ Không sử dụng (tải trọng), phía thu ghi nhận lỗi Bit thị nhóm GID sử dụng để nhận dạng VCG Trong khung có MFI, bit GID tất thành viên thuộc VCG có giá trị Bit GID phương tiện để phía thu kiểm tra xem tất thành viên đến có hình thành từ trạm phát không Nội dung bit GID giả ngẫu nhiên sử dụng mẫu 215-1 Trường CRC sử dụng để bảo vệ gói điều khiển Sau thu được, gói điều khiển kiểm tra CRC, kiểm tra CRC nội dung gói sử dụng, ngược lại bị loại bỏ Trường trạng thái thành viên, gửi từ phía thu phía phát, chứa thông tin trạng thái tất thành viên VCG MST sử dụng bit với hai trạng thái: OK = FAIL = Khi bắt đầu VCG tất thành viên gửi MST = FAIL, MST không sử dụng thiết lập FAIL Bất kỳ thay đổi phát phía thu liên quan đến số thứ tự thành viên ghi nhận gửi phía phát thông qua việc đảo (thay đổi từ ‘0’ thành ‘1’ từ ‘1’ thành ‘0’) bit RS-Ack Bit RS-Ack thay đổi sau đánh giá trạng thái tất thành viên Việc đảo bit RSAck công nhận giá trị MST đa khung trước Phía phát sử dụng việc đảo bit dấu hiệu cho phép thay đổi từ phía thu chấp nhận thông tin MST Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 67 Chương 3: Công nghệ SONET/SDH hệ 3.4.2 Các chức LCAS 3.4.2.1 Thêm thành viên (tăng dung lượng) Khi thành viên thêm vào, định số thứ tự lớn số thứ tự cao (trong từ mã CTRL có thị EOS) Sau lệnh ADD, thành viên phúc đáp MST = OK định số thứ tự cao (tiếp theo số thứ tự cao tại) thay đổi từ mã CTRL thành EOS, đồng thời thành viên cao thay đổi CTRL thành NORM Trong trường hợp thêm nhiều thành viên (ví dụ x thành viên) nhận đồng thời nhiều thành viên có phúc đáp MST = OK, việc định số thứ tự thực cách tùy ý miễn chúng tạo thành dẫy x số thứ tự số thứ tự cao Từ mã CTRL thành viên cao chuyển từ EOS thành NORM, đồng thời từ mã CTRL thành viên cao thay đổi thành EOS, CTRL tất thành viên lại thiết lập NORM Bước cuối trình thêm thành viên gửi NORM EOS từ mã điều khiển gói điều khiển cho thành viên Khung container chứa liệu tải trọng cho thành viên khung container sau bit cuối khung chứa tin NORM/EOS Hình 3.16 minh họa trình thực việc thêm hai thành viên sau thành viên cuối NMS memn-1 (EOS) Sk LCAS Lệnh ADD memn (mới) Sk memn+1 (mới) Sk CTRL=ADD CTRL=ADD MST=OK CTRL=NORM CTRL=EOS MST=OK Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 CTRL=NORM memi : thành viên thứ i CTRL=EOS 68 Chương 3: Công nghệ SONET/SDH hệ Hình 3.16: Thêm nhiều thành viên 3.4.2.2 Loại bỏ tạm thời thành viên (giảm dung lượng) Khi phía thu phát thành viên phát NORM EOS bị cố mạng, phía thu gửi MST = FAIL cho thành viên Sau phía phát thay điều kiện NORM/EOS DNU thành viên trước gửi EOS trường CTRL Bước cuối trình loại bỏ tạm thời thành viên loại bỏ vùng tải trọng thành viên khỏi VCG Khung container cuối chứa tải trọng thành viên bị loại bỏ khung chứa bit cuối gói điều khiển chứa từ mã DNU Khung khung cuối chứa toàn bit ‘0’ vùng tải trọng Hình 3.17 minh họa trình loại bỏ thành viên cuối lỗi sử dụng lệnh DNU Khi phía thu phát nguyên nhân gây cố xóa bỏ gửi MST = OK cho thành viên Phía phát thay điều kiện DNU NORM/EOS thành viên trước gửi NORM trường CTRL Bước cuối khôi phục lại thành viên bị loại bỏ tạm thời bắt đầu sử dụng lại vùng tải trọng thành viên Khung container chứa liệu tải trọng cho thành viên khung sau khung chứa bit cuối gói điều khiển chứa từ mã NORM/EOS cho thành viên NMS memn-1 Sk LCAS memn (EOS) Sk MST=FAIL Trạng thái lỗi Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 memi : thành viên thứ i CTRL=EOS CTRL=DNU 69 Chương 3: Công nghệ SONET/SDH hệ Hình 3.17: Giảm dung lượng cố mạng 3.4.2.3 Xóa thành viên (giảm dung lượng) Khi thành viên bị xóa, số thứ tự trạng thái thành viên khác định lại Nếu thành viên bị xóa chứa số thứ tự cao nhóm, thành viên có số thứ tự cao thứ hai thay đổi từ mã điều khiển thành EOS, đồng thời gói điều khiển thành viên bị xóa chuyển thành IDLE Nếu việc xóa không thực với thành viên cao nhất, thành viên có số thứ tự khoảng từ thành viên bị xóa số thứ tự cao cập nhật SQ gói điều khiển đồng thời với thành viên bị xóa thay đổi trạng thái Khi thành viên bị xóa gửi từ mã điều khiển IDLE, khung container cuối thành viên chứa liệu tải trọng khung chứa bit cuối gói điều khiển Hình 3.18 minh họa trình loại bỏ thành viên thứ thứ từ VCG có n = thành viên NMS mem4 Sk LCAS mem5 Sk mem6 (EOS) Sk Lệnh giảm CTRL=IDLE SQ=4 CTRL=IDLE SQ=5 MST=FAIL Đảo bit RS-Ack MST=FAIL Đảo bit RS-Ack memi : thành viên thứ i Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 CTRL=EOS SQ=3 70 Chương 3: Công nghệ SONET/SDH hệ Hình 3.18 Loại bỏ thành viên từ VCG có n = thành viên 3.5 Kết luận Ưu điểm lớn SONET/SDH hệ cho phép nhà cung cấp triển khai công nghệ mạng SONET/SDH truyền thống việc thay nút biên mạng Với khả này, dịch vụ TDM dịch vụ gói xử lý cách hiệu bước sóng Ngoài ra, có cải tiến đáng kể việc quản lý băng thông gói mạng SONET/SDH SONET/SDH hệ số công nghệ triển vọng áp dụng để xây dựng mạng MAN hệ Xét tính hiệu quả, NG-SDH có ưu điểm công nghệ khác tận dụng sở hạ tầng mạng SDH truyền thống có triển khai loại hình dịch vụ mà không làm ảnh hưởng tới loại hình dịch vụ triển khai mạng SONET/SDH cũ Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 71 Các công nghệ truyền dẫn tín hiệu số KẾT LUẬN Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 72 Các công nghệ truyền dẫn tín hiệu số TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Bùi Trung Hiếu, “Hệ thống truyền dẫn đồng số-SDH”, NXB Bưu điện, Dec 2001 [2] P Tomsu, C Schmutzer, “Next Geneation Optical Networks”, Prentice Hall, 2002 [3] ITU-T Recommendation G.7041/Y.1303, “Generic Framing Procedure”, Jan 2002 [2] ITU-T Recommendation G.707/Y1322, “Network Node Interface for SDH”, Oct 2000 [5] ITU-T Recommendation G.7042/Y.1305, “Link Capacity Adjustment Scheme (LCAS) for Virtual Concatenated Signals”, Nov 2001 [6] www.acterna.com, “Next Genration SONET/SDH Technologies and Applications”, Oct 2003 [7] Intel, “Next Genration SONET/SDH”, Networks White Paper, Jun 2004 [8] O L Aparicio et al., “Telecommunications Technology Survey”, The Telecommunications Review, 2004 [9] Y Lee, B Mukherjee’ “Traffic Engineering in Next Generation Optical Networks”, IEEE Communication Surveys and Tutorials, Vol 6, No 3, 2004 [9] ITU-T Recommendation X.85/Y1321, “IP over SDH using LAPS”, Mar 2000 [1] P Bonenfant et al., “Optical Data Networking”, IEEE Communications Magazine, Mar 2000 [2] EURESCOM Project P918, “Integration of IP over Optical Networks: Networking and Management”, Deliverable 1, 2, 3, Sep 2000 [3] RFC 2615, “PPP over SONET/SDH”, Jun.1999 Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 [...]...x Các công nghệ truyền dẫn tín hiệu số Chương 1: Trình bầy tổng quan về các công nghệ liên quan đến truyền dẫn tín hiệu số như: số hóa tín hiệu analog, các đặc trưng về IP, ATM Ngoài ra các nội dung cơ bản về công nghệ SONET/SDH và WDM cũng được đề cập Chương 2: Giới thiệu tổng quan về các giải pháp truyền tải IP qua mạng quang đã được các các nhà cung cấp đề xuất và được tiêu chuẩn hóa bởi một số các. .. Tổng quan về truyền dẫn số phải tách theo thời gian các số liệu truyền trên bước sóng đó Hiện nay đã xuất hiện một số công nghệ mới có khả năng ứng dụng tốt trong mạng MAN như công nghệ mạng vòng gói phục hồi RPR và Gigabit Ethernet Mạng đường trục làm nhiệm vụ kết nối giữa các mạng MAN với nhau Công nghệ truyền dẫn đóng vai trò quan trọng trong mạng đường trục là công nghệ truyền dẫn quang Các tuyến... sóng Các bộ định tuyến bước sóng có thể phân loại thành: bộ định tuyến bước sóng điện, bộ định tuyến bước sóng lai ghép và bộ định tuyến bước sóng quang 1.7 Kết luận Nội dung chương một đã trình bầy một cách tổng quan về các công nghệ truyền dẫn số và các vấn đề liên quan như số hóa tín hiệu thoại, video, các vấn đề về mạng IP, công nghệ ATM Đặc biệt, các vấn đề cơ bản về hai công nghệ truyền dẫn số. .. Mục đích của mã hoá tín hiệu video là cho phép truyền dẫn và lưu trữ tín hiệu video dưới dạng số với băng tần nhỏ nhất và chất lượng tốt nhất có thể Đặng Thế Ngọc – Cao học ĐTVT K4 7 Chương 1: Tổng quan về truyền dẫn số được Thông thường bộ mã hoá tín hiệu video được đặt ở nơi phát của hệ thống truyền dẫn, tuy nhiên khi sử dụng kết hợp công nghệ số và analog nó có thể được đặt tại các nút chuyển mạch... tuyến quang tốc độ cao là các tuyến logic chủ yếu để tạo ra các kết nối cho mạng đường trục Để nâng cấp mạng đường trục, phần lớn các nhà cung cáp đã triển khai công nghệ WDM với cấu hình mạng lưới 1.3 Số hóa tín hiệu analog Điều kiện tiên quyết đối với các hệ thống truyền dẫn số là thông tin phát đi phải được chuyển sang dạng tín hiệu số Mức độ chính xác của chuyển đổi tương tự số (A/D) là yếu tố cốt... dụng các trường chuyển mạch để chuyển giao gói từ đầu vào tới đầu ra thay cho các bus dùng chung Chức năng chuyển tiếp, đệm và lập lịch IP được thực hiện bằng phần cứng trên card đường truyền sẽ không làm quá tải bộ xử lý trung tâm trên board điều khiển 1.5 Công nghệ truyền dẫn PDH và SONET/SDH 1.5.1 Công nghệ truyền dẫn PDH Trước đây các nhà cung cấp dịch vụ sử dụng hệ thống truyền dẫn PDH để truyền. .. quan về truyền dẫn số Chương 1: Tổng quan về truyền dẫn số 1.1 Tổng quan về mạng viễn thông Hiện nay, để đáp ứng nhu cầu về các loại dịch vụ (thoại, video, số liệu) của khách hàng, các nhà cung cấp dịch vụ phải xây dựng các loại mạng khác nhau Ví dụ, mạng PSTN được thiết kế cho các dịch vụ thoại, mạng IP cho các dịch vụ internet (Web), mạng số liệu cho các dịch vụ ATM, Frame Relay (FR) và thậm chí các. .. Chương 1: Tổng quan về truyền dẫn số 1.4 Tổng quan về mạng IP 1.4.1 Các giao thức IP IP định nghĩa đơn vị dữ liệu cơ bản (datagram) có thể gửi qua mạng internet Các phần mềm IP thực hiện các chức năng định tuyến dựa trên cơ sở các địa chỉ IP Căn cứ vào các quy định trong giao thức IP, các host và các bộ định tuyến sẽ thực hiện các công việc xử lý, loại bỏ các datagram và tạo các bản tin lỗi Hiện nay... thể khôi phục được tín hiệu thoại (video) analog mà không bị méo hoặc nhiễu Bên cạnh đó, một mục tiêu đặt ra là làm giảm lượng thông tin số để có thể sử dụng tốt hơn dung lượng sẵn có của mạng 1.3.1 Số hóa tín hiệu thoại Các bộ số hóa tín hiệu thoại được chia làm hai lớp chính: các bộ mã hóa dạng sóng và các bộ mã hóa thoại (vocoder) Ngoài ra còn có các bộ mã hóa lai ghép kết hợp đặc tính của cả hai loại... để truyền tải các loại tín hiệu dịch vụ: thoại, video, số liệu Tuy nhiên, hệ thống truyền dẫn PDH có nhiều điểm hạn chế như tốc độ ghép kênh bị giới hạn ở 139,264 Mbit/s Hơn thế, sự tương thích hoạt động giữa các thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau rất khó khăn do mới chỉ có phần ghép kênh được tiêu chuẩn hóa trong khi phần truyền dẫn chưa được tiêu chuẩn hóa 1.5.2 Công nghệ truyền dẫn SONET/SDH ... K4 ix Các công nghệ truyền dẫn tín hiệu số LỜI NÓI ĐẦU Các công nghệ truyền dẫn tín hiệu số đóng vai trò quan trọng mạng viễn thông Để tạo kết nối đầu cuối có nhiều loại công nghệ truyền dẫn sử... K4 x Các công nghệ truyền dẫn tín hiệu số Chương 1: Trình bầy tổng quan công nghệ liên quan đến truyền dẫn tín hiệu số như: số hóa tín hiệu analog, đặc trưng IP, ATM Ngoài nội dung công nghệ. .. chương trình bầy cách tổng quan công nghệ truyền dẫn số vấn đề liên quan số hóa tín hiệu thoại, video, vấn đề mạng IP, công nghệ ATM Đặc biệt, vấn đề hai công nghệ truyền dẫn số đóng vai trò chủ