Thiết bị truyền dẫn quang và ứng dụng tại viễn thông quảng xương

THUẬT NGỮ VIẾT TẮTAPS Automatic Protection Switching Chuyển mạch bảo vệ tự động ASICS Application Specific Integrated Crcuit Mạch tích hợp ứng dụng riêng biệt ATM Asynchronous Transfer M

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH VẼ iii

DANH MỤC BẢNG BIỂU vi

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vii

LỜI NÓI ĐẦU ix

CHƯƠNG 1- GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 1

1.1 Kiến thức cơ bản về công nghệ SDH 1

1.1.1 Gi i thi u tuy n thông tin sớ ệ ế ố 1

1.1.2 T ng quan v ghép kênh SDHổ ề 3

1.2 Bộ ghép SDH 6

1.2.1 C u trúc b ghép SDH ấ ộ 6

1.3 Phương pháp ghép kênh SDH 9

1.3.1 C u trúc khung VC-3 v VC-4ấ à 10

1.3.2 C u trúc khung v a khung VC-n , TU-n m c th pấ à đ ứ ấ 11

1.3.3 C u trúc khung STM-1ấ 12

1.3.4 C u trúc khung STM-Nấ 12

1.3.5 Ghép các khung VC v o STM-1à 18

1.3.6- Hình th nh m c STM-N t m c STM-1 ho c m c STM th p h nà ứ ừ ứ ặ ứ ấ ơ 23

1.4- Chức năng của các byte quản lý và bảo dưỡng SOH và POH 23

1.4.1- C u trúc SOH trong khung STM-Nấ 23

1.4.2- Ch c n ng c a các byte qu n lý v b o dứ ă ủ ả à ả ưỡng o n l p (RSOH)đ ạ ặ 25

1.4.3 - Ch c n ng các byte qu n lý v b o dứ ă ả à ả ưỡng o n ghép (MSOH)đ ạ 25

1.4.4- Ch c n ng c a các byte qu n lý v b o dứ ă ủ ả à ả ưỡng tuy n VC-2/VC-1 POHế 26

1.4.5- Ch c n ng các byte qu n lý v b o dứ ă ả à ả ưỡng tuy n VC-3/ VC-4 POHế 26

CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ TRUYỀN DẪN QUANG 1660 SM CỦA ALCATEL 27

2.1 Giới thiệu về họ sản phẩm OMSN (Optical Multi Service Node) 27

2.1.1 Đặ đ ểc i m n i b t.ổ ậ 27

2.1.2 Các s n ph m chínhả ẩ 29

2.2 Thiết bị 1660 SM 30

2.2.1 Gi i thi u chungớ ệ 30

2.2.2 C u hình ấ 31

2.2.3 Ch c n ng các kh iứ ă ố 35

2.3 Cơ chế bảo vệ trong thiết bị 1660 SM 43

2.3.1 B o v thi t b (EPS)ả ệ ế ị 43

2.3.2 Lượ đồ ảc b o v thi t bệ ế ị 43

2.3.3 Các nhóm b o v EPSả ệ 44

2.3.4 B o v card MATRIXEả ệ 44

2.4 Kết luận chương 51

CHƯƠNG 3 : TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG THIẾT BỊ 1660 SM 52

TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG QUẢNG XƯƠNG 52

3.1 Đặc điểm về kinh tế, địa lý Quảng Xương 52

3.2 – Mạng truyền dẫn quang của Viễn thông Thanh Hóa 53

3.2.1 – C u hình m ng thông tin quang c a vi n thông Thanh Hóaấ ạ ủ ễ 54

3.2.2 Phát tri n công ngh ể ệ 56

3.2.3 nh hĐị ướng phát tri n d ch vể ị ụ 57

3.3 Hiện trạng Mạng Viễn thông Quảng Xương 57

3.3.1 Hi n tr ng m ng chuy n m ch PSTN.ệ ạ ạ ể ạ 57

3.3.2 Hi n tr ng m ng ADSLệ ạ ạ 59

3.3.3 Hi n tr ng m ng truy n d n.ệ ạ ạ ề ẫ 61

3.3.4 M ng truy n d n s d ng thi t b 1660 SMạ ề ẫ ử ụ ế ị 64

3.4 Kết luận chương: 65

KẾT LUẬN 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

Hình 1.7 Cấu trúc khung STM-N 12

Hình 1.8 Sắp xếp không đồng bộ luồng 2048Kbit/s vào đa khung 13

Hình 1.9 Sắp xếp đồng bộ byte luồng 2048Kbit/s vào đa khung VC-12 14

Hình 1.10 Cấu trúc khug VC-4 khi sắp xếp luồng 149264Kbit/s vào VC-4 15

Hình 1.11 Cấu tạo dòng của VC-4 16

Hình 1.12 Trình sắp xếp VC-4 vào STM-1 17

Hình 1.13 Quá trình ghép 3 VC-3 vào STM-1 18

Hình 1.14 Quá trình ghép 3 TUG-3 vào VC-4 .19

Hình 1.15 Quá trình ghép 63 VC-12 vào STM-1 20

Hình 1.16 Ghép 21 tín hiệu TU-12 vào TUG-3 .21

Hình 1.17 Ghép các tín hiệu STM-1 và STM-4 thành tín hiệu STM-16 22

Hình 1.18 SOH trong khung STM-1 .23

Hình 1.19 SOH trong khung STM-N 23

Hình 2.1 Thiết bị ghép kênh đầu cuối .30

Hình 2.2 Thiết bị ghép kênh xen/rẽ 31

Hình 2.3 “HUB” STM-1 31

Hình 2.4 Liên kết điểm điểm 31

Hình 2.5 Xen/rẽ tuyến tính

32

Hình 2.6 Cấu trúc vòng 33

Hình 2.7 Cấu trúc lưới 34

Hình 2.8 Sơ đồ khối thiết bị 1660SM 35

Hình 2.9 Cấu trúc cơ khí của giá phụ 41

Hình 2.10 Vị trí các đơn vị trong giá phụ 1660 SM cùng với giá quạt 42

Hình 2.11 Lược đồ bảo vệ EPS 1 +1 và N + 1 43

Hình 2.12 Các kết nối liên kết tốc độ thấp 45

Hình 2.13 Ví dụ lược đồ bảo vệ EPS cổng tốc độ thấp và tốc độ cao 46

Hình 2.14 Các ví dụ lược đồ bảo vệ card ISA – ATM 47

Hình 2.15 Các ví dụ lược đồ bảo vệ cổng ISA – PR_EA 48

Hình 2.16 Bảo vệ APS 1+1 Tuyến tính 50

Hình 3.1 Ring 64 sử dụng thiết bị NG-SDH 55

Hình 3.2 Ring STM 16 sử dụng thiết bị NG-SDH 55

Hình 3.3 STM 16 sử dụng thiết bị NG-SDH 56

Hình 3.4 Sơ đồ mạng chuyển mạch PSTN Viễn thông Quảng Xương 58

Hình 3.5 Sơ đồ truyền dẫn FLX Quảng Xương 60

Hình 3.6 Sơ đồ V- Node Quảng Xương 61

Hình 3.7 Sơ đồ Ring quang sử dụng thiết bị NG-SDH ở mạng Quảng Xương 62

Hình 3.8 Ngăn máy thiết bị 1660 tại trạm Viễn thông Quảng Xương 63

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1- Tốc độ bit của SONET 4

Bảng 1.2- Sắp xếp các bit báo hiệu 30kênh × 64 kbit/s 16

Bảng 2.1 Các kết nối HO/LO đối với 1660 SM 36

Bảng 2.2 Các nhóm bảo vệ ATM MATRIXE 47

Bảng 2.3 Tổng kết các nhóm EPS trong thiết bị 1660 SM 48

Bảng 2.4 Các lược đồ bảo vệ MSP đối với STM-N 50

Bảng 3.1 Bảng chi tiết cổng sử dụng tại các trạm VT 59

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

APS Automatic Protection Switching Chuyển mạch bảo vệ tự động

ASICS Application Specific Integrated

Crcuit

Mạch tích hợp ứng dụng riêng biệt

ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền không đồng bộCCI Connection Control Interface Kênh điều khiển kết nối

CPE Customer Premise Equipment Thiết bị thuộc nhà riêng thuê baoDCC Data Communication Channel Kênh thông tin số liệu

ESP Enhanced Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ nâng cao

Channels

Kênh truyền thông cài sẵn

ESCON Enterprise Systems Connection Kết nối các hệ thống doanh nghiệp

GFP-F/T Framing mapped/Transparent

Generic Framing Procedure

Thủ tục lập khung tổng quát theo khung/trong suốt

HOVC Higher Order Virtual Container Contenơ ảo bậc cao

ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ internet

Telecommunications Union

Liên minh viễn thông quốc tế

MSP Multiplex Section Protection Bảo vệ đoạn ghép kênh

MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thứcMS-AIS Multiplex Section Alarm

OMSN Optical Multi Service Node Nút quang đa dịch vụ

OLA Optical Line Amplifier Bộ khuếch đại đường truyền quangONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ

OXC Optical Cross-Connect System Hệ thống nối chéo quang

PDH Plesiochronous Digital

Hierarchy

Phân cấp số cận đồng bộ

SDH Synchronous Digital Hierarchy Hệ thống phân cấp số đồng bộ

SETS Synchronous Equipment Timing

Source

Chức năng đồng bộ hóa thiết bị

SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ

SNCP/N Non Intrusive Monitoring Giám sát không xâm phạm

SPC Soft Permanent Connection Kết nối cố định mềm

STM Synchronous Transport Module Module truyền tải đồng bộ

VCI virtual channel identifier Nhận dạng kênh ảo

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghệ viễn thông đang phát triển rất nhanh để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội Khách hàng ngày càng được cung cấp nhiều dịch vụ mới với chất lượng cao và băng thông rộng Điều đó đồng nghĩa với việc các nhà cung cấp phải không ngừng cải thiện các công nghệ cũ và nghiên cứu các công nghệ mới để đảm bảo cung cấp cho khách hàng các dịch vụ tốt nhất Trong những thập kỷ gần dây, mạng công cộng (PSTN) gồm có hai hệ thống mạng gần riêng biệt đó là mạng Viễn thông

mà tiêu biểu là mạng điện thoại, và mạng công cộng thứ hai đó là mạng dữ liệu (Data Network) mà tiêu biểu đó là mạng Internet với hệ thống mạng, như vậy công nghệ SDH đã có thể đáp ứng nhu cầu của nó Tuy nhiên hiện nay các nhà cung cấp dịch vụ kết nối thông tin nói chung đã chuyển sang việc xây dựng mạng hợp nhất hai hệ thống mạng trên dựa vào công nghệ tích hợp trên nền tảng IP để tạo ra mạng CNTT thế hệ mới gọi là NGN (Next-Generation Network) hay còn gọi là mạng Internet Băng rộng (Broadband Internet) Và công nghệ SDH đã không còn đáp ứng được nữa Đó là lý do

Đồ án tốt nghiệp bao gồm những nội dung chính sau:

Chương I: Tổng quan hệ thống thông tin quang

Chương II: Thiết bị truyền dẫn quang SDH

Chương III: Triển khai thiết bị SDH tại Viễn Thông Quảng Xương

Được sự quan tâm, giúp đỡ và chỉ bảo tận tình trong nghiên cứu và cung cấp tài liệu của cô giáo Lê Thanh Thủy và ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo trong bộ môn thông tin quang cùng với sự nỗ lực của bản thân, đồ án được hoàn thành với nội dung được giao ở mức độ và phạm vi nhất định Tuy nhiên do thời gian và trình độ có hạn, nên chắc chắn những vấn đề được đề cập trong đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự lượng thứ và ý kiến đóng góp của các thầy, cô cũng như những ai quan tâm cho hướng phát triển tiếp theo của đồ án

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ chỉ bảo của cô giáo Lê Thanh Thủy và các thầy cô giáo trong bộ môn thông tin quang, khoa viễn thông I và các bạn đã tận tình giúp đỡ trong thời gian học tập và làm đồ án.

Hà nội, ngày… tháng… năm 2013

Sinh viên

Trần Mạnh Tuyến

CHƯƠNG 1- GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG

1.1 Kiến thức cơ bản về công nghệ SDH

1.1.1 Giới thiệu tuyến thông tin số

Sơ đồ chung

Hình 1.1 đưa ra sơ đồ của một tuyến quang số Các dạng sóng tín hiệu được chỉ

rõ ở một số điểm dọc tuyến Các dạng sóng này minh hoạ một số đặc tính cơ bản của tuyến quang

Hình 1.1- Sơ đồ chung của một tuyến thông tin quang số

Hoạt động của tuyến

Trong thí dụ này, luồng dữ liệu điện đầu vào máy phát quang là luồng số không trở về không (NRZ) 0, 1, 0, 0, 1, 1 Tín hiệu điện được chuyển đổi thành tín hiệu quang nhờ bộ chuyển đổi điện quang (E/O) của máy phát quang Trong bộ chuyển đổi E/O lý tưởng, mỗi điện tử tiêm vào nguồn phải tạo ra một photon đơn đầu ra Các diode laser bán dẫn (ánh sáng được khuếch đại nhờ phát xạ kích thích) là các nguồn chiếm ưu thế đối với các hệ thống số tốc độ cao, cự li dài Các nguồn quang laser cho công suất lớn, độ rộng phổ hẹp và tốc độ điều chế lớn hơn 10 Gb/s Các nguồn quang LED là các nguồn phổ biến cho tốc độ dữ liệu nhỏ hơn và cự li ngắn hơn

Các tiêu chuẩn quốc tế như SONET và SDH định rõ các tốc độ tín hiệu và khuôn dạng tín hiệu dùng cho điều chế số trong các hệ thông viễn thông Các tốc độ

dữ liệu từ 51,84 Mb/s đến 9,95 Gb/s được định rõ trong các tiêu chuẩn SONET/SDH Mỗi một kênh dữ liệu tốc độ cao bao gồm các tín hiệu tốc độ dữ liệu thấp hơn được ghép kênh phân chia thời gian (TDM) Các tập tiêu chuẩn khác cũng đang được sử dụng cho các tuyến thông tin quang Gigabit ethernet và kênh sợi là các thí dụ của đặc tính giao diện thông tin số liệu tốc độ cao Hệ thống kênh sợi trở nên rất phổ biến cho các ứng dụng ngoại vi máy tính lên đến tốc độ số liệu1,063 Gb/s Giao diện số liệu

S li u ố ệ

u v o

M ch quy t ạ ế nh đị

M ch quy t ạ ế nh đị

S li u ố ệ

u ra đầ clock Máy thu O/E

Máy phát O/E

B khu ch ộ ế

i quang đạ

phân bố sợi (FDDI) là một tiêu chuẩn khác được sử dụng cho mạng diện cục bộ (LAN).

Hình 1.1 chỉ ra tín hiệu đầu ra của máy phát quang không là bản sao lý tưởng của tín hiệu điện đầu vào Nhiệm vụ khó khăn của phép đo và kiểm tra quan trọng là phải đặc tính hoá được dạng sóng và suy giảm SNR đưa ra trong các bộ chuyển đổi E/O Trong thí dụ này máy phát laser có quá tải đáng kể khi chuyển từ trạng thái không lên một Sự thăng giáng này của công suất ra laser là do tương tác giữa thời gian đi và về của photon trong laser và tốc độ tại đó khuếch đại quang có thể bị thay đổi do sự thay đổi mức dòng Đặc tính tần số của thăng giáng được xem như là tần số giao động phục hồi Nó có gia trị đặc trưng khoảng từ 2 đến 30 GHz phụ thuộc vào các tham số thiết kế

Hình 1.1 chỉ rõ các biên dạng sóng tín hiệu số trở nên nhẵn hơn như thế nào sau khi truyền qua cáp sợi quang Dãn rộng dạng sóng này dẫn đến các giới hạn cự li trong tuyến quang Độ rộng phổ nguồn quang là điều quan trọng cần phải tính đến cho dãn rộng phổ dạng sóng Độ rộng băng tần laser quá mức qui định quan trọng là do tán sắc sắc thể trong sợi quang Các bước sóng khác nhau trong tín hiệu quang truyền với vận tốc nhóm khác nhau do tán sắc sắc thể Sau khi truyền qua một quảng đường dài, các bít dữ liệu canh nhau bắt đầu chồng lấn nhau dẫn đến sự giao thoa các ký hiệu và lỗi Laser FP và LED là các thí dụ nguồn quang có độ rộng phổ rộng Độ rộng phổ của các nguồn này có thể làm giới hạn năng lực của chúng đối với các tuyến quang cự li dài

Thậm chí với các nguồn có phổ hẹp cũng phải được quan tâm Các laser phản hồi phân tán (DFB) là các nguồn có ưu thế hơn đối với các ứng dụng viễn thông hiệu năng cao Trong khi điều chế chuyển tiếp giữa các mức không và một, bước sóng của DFB bị dịch khỏi giá trị hoạt động danh định của nó Dịch bước sóng này nói chung được xem là chirp Chirp gây ra độ rộng phổ laser lớn hơn nhiều mức cần thiết để phát thông tin Một tín hiệu điều chế số 2,5 Gb/s chiếm một dộ rộng băng tần quang nhỏ hơn 10 GHz để chứa thông tin Laser chirp có thể có độ rộng băng tần quang 30 GHz hoặc hơn

Máy phát quang thiết lập bước sóng của tuyến quang Sự lựa chọn bước sóng laser được điều khiển bởi đặc tính suy hao của cáp sợi quang Điều này sẽ được thảo luận trong phần đặc tính của sợi quang

Chức năng của các thành phần trong hệ thống Sợi quang

Đặc tính quan trọng nhất của sợi quang là suy hao rất bé của nó Điều này đã tạo cho

nó là một môi trường truyền dẫn có ưu thế đối với chiều dài tuyến lớn

Hình 1.2 minh hoạ đặc tính quan trọng của sợi quang, hình 1.2a mặt cắt ngang của sợi: phần bên trong gọi là lõi sợi và phần bên ngoài gọi là vỏ sợi Hầu hết các sợi quang đều được chế tạo từ thuỷ tinh silica (SiO2)

Có hai loại sợi quang quan trọng được sử dụng trên các tuyến quang: sợi đơn mode (SM) và sợi đa mode (MM) Sợi đơn mode phù hợp với các ứng dụng viễn thông độ rộng băng tần cao với chiều dài tuyến yêu cầu lớn Sợi đa mode phù hợp các

hệ thống thông tin dữ liệu tốc độ thấp hơn và chiều dài tuyến ngắn hơn

Thuật ngữ đơn mode và đa mode liên quan đến mặt cắt ngang của sợi và các đường đi của ánh sáng dọc sợi

1.1.2 Tổng quan về ghép kênh SDH

Hiện nay trên thế giới tồn tại 3 phân cấp số cận đồng bộ PDH (Châu Âu, Bắc

Mỹ và Nhật Bản) Các phân cấp số cận đồng bộ này không có khả năng truyền tải tín hiệu B-ISDN và các giao diện chưa được tiêu chuẩn hoá quốc tế nên không đáp ứng được nhu cầu phát triển các dịch vụ viễn thông tương lai Ngoài ra quá trình tách/ ghép các luồng số rất phức tạp, yêu cầu thiết bị cồng kềnh làm giảm chất lượng truyền dẫn

và khả năng giám sát, quản lý mạng còn kém

Hệ thống truyền dẫn đồng bộ được xem là giai đoạn phát triển tiếp theo của phân cấp truyền dẫn cận đồng bộ SDH tạo ra một cuộc cách mạng trong việc truyền các dịch vụ viễn thông, thể hiện một kỹ thuật tiên tiến có thể đáp ứng rộng rãi các yêu cầu của thuê bao, nhà khai thác cũng như các nhà sản xuất v.v, thoả mãn các yêu cầu đặt ra cho ngành Viễn thông trong thời đại mới

Trong tương lai, hệ thống truyền dẫn đồng bộ sẽ ngày càng được phát triển nhờ các ưu điểm vượt trội so với hệ thống truyền dẫn cận đồng bộ, đặc biệt SDH có khả năng kết hợp với PDH trong mạng lưới hiện hành, cho phép thực hiện việc hiện đại hoá mạng lưới theo từng giai đoạn phát triển

Các tiêu chuẩn của SDH bắt đầu hình thành từ năm 1985 tại Mỹ Khởi đầu là

nỗ lực để tạo ra một mạng giao tiếp quang có thể hoạt động với tất cả các hệ thống truyền dẫn khác nhau của các sản phẩm khác nhau (theo tiêu chuẩn Châu Âu hoặc Bắc Mỹ) Dần dần sau đó các tiêu chuẩn này được sử dụng rộng rãi để có thể xử lý cho mạng hiện tại và cho cả các loại tín hiệu trong tương lai, cũng như cho cả phương diện khai thác và bảo dưỡng

Trong hoàn cảnh đó, tháng 2 năm 1985 công ty BELLCORE là công ty con của công ty BELL tại Mỹ đã đề nghị một phân cấp truyền dẫn mới nhằmmục đích khắc phục các nhược điểm của hệ thống cận đồng bộ Phân cấp mới này có tên là mạng quang đồng bộ (SONET) SONET dựa trên nguyên lý ghép kênh đồng bộ, trong

đó cáp quang được sử dụng làm môi trường truyền dẫn Về sau các tiêu chuẩn về giao

diện thiết bị cũng được nghiên cứu, để kết nối các loại thiết bị khác nhau có tiêu chuẩn khác nhau mà không gây trở ngại khi áp dụng phân cấp đồng bộ SDH vào mạng lưới hiện tại Để đáp ứng yêu cầu đó cần phải lưu ý đến quá trình tổ chức các tín hiệu bảo dưỡng, giám sát, chuyển mạch bảo vệ tự động và cả vấn đề quản lý mạng lưới của các loại thiết bị khác nhau đó.

Đề nghị của hãng BELLCORE được Viện các tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ ANSI nghiên cứu và đến năm 1988 đã phê chuẩn SONET là tiêu chuẩn của Hoa Kỳ Các tiêu chuẩn của SONET được hình thành theo hai giai đoạn Giai đoạn một qui định các tiêu chuẩn về các tốc độ bit truyền dẫn (như bảng 1.1), khuôn dạng tín hiệu, các thông số giao diện quang và thứ tự sắp xếp tải trọng trong khung tín hiệu Giai đoạn một đã hoàn thành vào năm 1988 Giai đoạn hai của SONET qui định các giao thức để sử dụng các kênh nghiệp vụ vào việc điều hành, quản lý, bảo dưỡng, giám sát

và được hoàn thành năm 1991

Bảng 1.1- Tốc độ bit của SONET

Các mức tín hiệu quang (OC)

Các mức tín hiệu đồng bộ (STS)

Tốc độ bit(Mbit/s)

Tháng 11 năm 1988, trên cơ sở tiêu chuẩn của SONET và xét đến các tiêu chuẩn khác

ở Châu Âu, Bắc Mỹ và Nhật Bản, ITU-T đã đưa ra tiêu chuẩn quốc tế về công nghệ truyền dẫn theo phân cấp số đồng bộ SDH dùng cho truyền dẫn cáp quang và vi ba Các tiêu chuẩn của SDH đã được ITU-T ban hành trong các khuyến nghị sau đây:G.702 - Số lượng mức trong phân cấp số đồng bộ

G.774 - Mô hình thông tin quản lý SDH

G.782 - Các kiểu và các đặc tính chủ yếu của thiết bị ghép SDH

G.784 - Quản lý SDH

G.803 - Cấu trúc mạng truyền dẫn SDH

G.825 - Điều khiển rung pha và trôi pha trong mạng thông tin SDH

G.957 - Các giao diện quang của các thiết bị và hệ thống liên quan đến SDH

G.958 - Hệ thống truyền dẫn SDH sử dụng cho cáp sợi quang

M.30 - Các nguyên tắc quản lý mạng viễn thông

M.3010- Nguyên lý hoạt động của TMN

Hiện nay các khuyến nghị G.707, G.708 và G.709 đã kết hợp lại thành khuyến nghị G.70x

Về tốc độ bit của SDH bao gồm như sau:

STM-1 = 155,52 Mbit/s

STM-4 = 4× STM-1 = 622,08 Mbit/sSTM-8 = 8× STM-1 = 1244,16 Mbit/sSTM-12 = 12× STM-1 = 1866,24 Mbit/sSTM-16 = 16× STM-1 = 2488,32 Mbit/sSTM-64 = 64× STM-1 = 9953,28 Mbit/sCác tốc độ bit STM-1, STM-4 và STM-16 trùng với các tốc độ bit STS-3, STS-

12 và STS-48 của SONET

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

• 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

4 và STM-16 Trong SDH, VC-3 được sử dụng để truyền các tốc độ bit mức 3 là

34368 kbit/s; VC-4 được sử dụng để ghép 3 VC-3 hoặc 63 VC-12 VC-4 được xác

định là lớp truyền dẫn trợ giúp cho các luồng ATM trong SONET và SDH Ngoài ra,

SDH trợ giúp chuyển tải VC-11 trên các kết nối lớp VC-12 bằng giải pháp tương thích

đặc biệt

Hình 1.2- Cấu trúc bộ ghép SDH của ITU-T

Có hai phương pháp hình thành tín hiệu STM-N Phương pháp thứ nhất qua

AU-4 và phương pháp thứ hai qua AU-3 Phương pháp thứ nhất được sử dụng tại

Châu Âu và các nước khác trong đó có Việt Nam Phương pháp thứ hai được sử dụng

tại Bắc Mỹ, nhật Bản và một số nước khác Tín hiệu AU-4 được hình thành từ một

luồng nhánh 139264 kbit/s, hoặc 3 luồng nhánh 34368 kbit/s, hoặc 63 luồng 2048

kbit/s thộc phân cấp số PDH của Châu Âu AU-3 được hình thành từ một luồng nhánh

44736 kbit/s, hoặc 7 luồng nhánh 6312 kbit/s, hoặc 28 luồng 1544 kbit/s Cũng có thể

sử dụng 63 luồng 1544 kbit/s thay thế cho 63 luồng 2048 kbit/s ghép thành tín hiệu

STM-1 qua TU-12, , AU-4

Có thể coi quá trình hình thành STM-N bao gồm hai bước độc lập Bước thứ

nhất hình thành module truyền dẫn đồng bộ mức 1 (STM-1) từ các luồng nhánh PDH

Bước thứ hai hình thành các module truyền dẫn đồng bộ bậc cao mức N (STM-N),

thực hiện bằng cách ghép xen byte các module truyền dẫn đồng bộ mức 1 (STM-1)

hoặc các module truyền dẫn đồng bộ mức thấp hơn STM-M (M<N) Quá trình này

được biểu diễn trên hình 1.2

ng ch nh

S p x p ắ ế

Ghi chú:

n mức cao (n = 3; 4).

- TU-n : Nhóm khối nhánh mức n

Nhóm khối nhánh mức n là một khối thông tin bao gồm một con-te-nơ ảo cùng mức và một con trỏ khối nhánh (TU-PTR) để chỉ thị khoảng cách từ con trỏ khối nhánh đến vị trí bắt đầu của VC-3 hoặc VC-n mức thấp

- TUG-n (n = 2; 3) : nhóm các khối nhánh mức n

Nhóm các khối nhánh mức n được hình thành từ các khối nhánh (TU-n) hoặc từ nhóm các khối nhánh (TUG) mức thấp hơn TUG-n tạo ra sự tương hợp giữa các con-te-nơ ảo (VC) mức thấp và con-te-nơ ảo (VC) mức cao hơn

- AU-n : khối quản lý mức n

Khối quản lý mức n (AU-n) là một khối thông tin bao gồm một con-te-nơ ảo mức n (VC-n) cùng mức và một con trỏ khối quản lý (AU-PTR) để chỉ thị khoảng cách từ con trỏ khối quản lý đến vị trí bắt đầu của con-te-nơ ảo (VC) cùng mức

- AUG : nhóm các khối quản lý

Nhóm các khối quản lý (AUG) gồm một AU-4 hoặc 3 AU-3

- STM-N (N=1, 4, 16, 64) : module truyền tải đồng bộ mức N

Module truyền tải đồng bộ mức N (STM-N) cung cấp các kết nối lớp đoạn trong SDH, bao gồm phần tải trọng là N × AUG và phần mào đầu đoạn (SOH) để đồng bộ khung, quản lý và giám sát các trạm lặp và các trạm ghép kênh

Kết nối các tín hiệu STM-N của Châu Âu và Bắc Mỹ

Qui định về kết nối các tín hiệu STM-N có cấu trúc ghép khác nhau như hình 2.22

Hình 1.3- Qui định về kết nối các tín hiệu STM-N có cấu trúc ghép khác nhau

1.3 Phương pháp ghép kênh SDH

Trong hệ thống SDH tốc độ bit cơ sở thấp nhất là 155,52 Mbit/s, tương ứng với mức STM-1 Để hình thành các module truyền dẫn đồng bộ bậc cao mức hơn STM-N, thực hiện bằng phương pháp ghép kênh là ghép xen byte các module truyền dẫn đồng

bộ mức 1 (STM-1)

Quá trình ghép kênh SDH được chia ra làm hai giai đoạn:

Giai đoạn 1: Hình thành mức STM-1 từ các luồng nhánh PDH

Sắp xếp các luồng nhánh PDH vào các khung VC tương ứng

Ghép các khung VC vào STM-1

Giai đoạn 2: Hình thành mức STM-N từ mức STM-1 hoặc mức STM thấp hơn.Tuy nhiên chỉ xét quá trình ghép kênh SDH được lấy từ các luồng nhánh PDH theo tiêu chuẩn Châu Âu

Để hiểu rõ quá trình này, trước hết nghiên cứu cấu trúc khung SDH

TUG-VC-3

× 7 :7

:1

(b)

TUG-2

12

TU-VC-11

11

TU-TUG-2

× 3

× 7 :7

:3

(c)

1.3.1 Cấu trúc khung VC-3 và VC-4

Cấu trúc khung VC-3 và VC-4 như hình 1.4

Hình 1.4- Cấu trúc khung VC-3 (a) và VC-4 (b)

Khung VC-3 có trúc 9 dòng × 85 cột Nói một cách khác là khung có 9 dòng mỗi dòng ghép 85 byte, mỗi byte ghép 8 bit

Khung VC-4 có trúc 9 dòng × 261 cột, nghĩa là là khung có 9 dòng mỗi dòng ghép 261 byte, mỗi byte ghép 8 bit

Cấu trúc khung VC-3 và VC-4 gồm 2 phần chính:

- Phần thứ nhất ghép các byte POH từ dòng 1 đến dòng 9 thuộc cột 1 dùng cho quản

lý, giám sát tuyến mức cao

- Phần thứ hai là phần tải trọng để ghép các luồng nhánh PDH Với khung VC-3 được ghép từ dòng 1 đến dòng 9 thuộc cột 2 đến cột 85, đối với khung VC-4 được ghép từ dòng 1 đến dòng 9 thuộc cột 2 đến cột 261

Trình tự truyền các byte trong khung là từ trái sang phải và từ trên xuống dưới Trình tự truyền các bit trong một byte là bit có trọng số lớn nhất truyền đi trước và bit

có trọng số bé nhất truyền sau cùng Nguyên tắc truyền này áp dụng cho mọi loại khung tín hiệu trong SDH

1.3.2 Cấu trúc khung và đa khung VC-n , TU-n mức thấp

Cấu trúc khung và đa khung VC-n, TU-n mức thấp như hình 1.5

Hình 1.5- Cấu trúc khung và đa khung VC-n, TU-n mức thấp

Đặc điểm của các khung VC-n và TU-n mức thấp là số byte rất ít so với VC-n và TU-n mức cao Vì vậy phải sắp xếp thành đa khung có 4 khung để sử dụng một số byte mào đầu tuyến và một con trỏ

Cấu trúc đa khung VC-n như hình 1.4 a, gồm 4 khung VC-n (mỗi khung VC-11

có 26 dòng và 1 cột, mỗi khung VC-12 có 35 dòng và 1 cột, mỗi khung VC-2 có 107 dòng và 1 cột) Trong mỗi khung VC-n của đa khung VC-n gồm có 2 phần:

- Phần thứ nhất là các byte POH được ghép vào dòng 1, cột 1 dùng cho quản lý và giám sát tuyến mức thấp Như vậy trong mỗi đa khung VC-n mức thấp có 4 byte VC-n POH, được ký hiệu là V5, J2, N2 và K4

- Phần thứ hai là phần còn lại ở trong mỗi khung VC-n dùng để sắp xếp các luồng nhánh PDH

J2

N2

K4

22635107263510726351072635107104140428

Cấu trúc trúc đa khung TU-n như hình 1.4 b, gồm 4 khung TU-n Được hình thành bằng cách thêm con trỏ TU-n PTR vào trong đa khung VC-n (ở dòng1, cột 1 trong mỗi khung VC-n) Như vậy trong mỗi đa khung TU-n có con trỏ TU-n PTR gồm

4 byte; ký hiệu là V1, V2, V3, V4

1.3.3 Cấu trúc khung STM-1

Cấu trúc khung STM-1 như hình 1.6

Khung STM-1 có 9 dòng × 270 cột, nghĩa là, khung có 9 dòng mỗi dòng ghép 270 byte, mỗi byte ghép 8 bit

Cấu trúc gồm 3 phần:

Phần thứ nhất dùng để ghép các byte RSOH và MSOH Các byte RSOH ghép từ dòng

1 đến dòng 3 thuộc cột 1 đến cột 9 dùng cho quản lý, giám sát các trạm lặp Các byte MSOH ghép từ dòng 5 đến dòng 9 thuộc cột 1 đến cột 9 dùng cho quản lý, giám sát các trạm ghép kênh

Phần thứ hai dùng để ghép con trỏ khối nhánh AU-3 PTR hoặc AU-4 PTR đặt tại dòng 4 thuộc cột 1 đến cột 9 (có 9 byte)

Phần thứ ba là phần tải trọng có 9 dòng × 261 cột được sử dụng để ghép 1 VC-4 hoặc 3 VC-3 hoặc 63 VC-12 v.v

Hình 1.6- Cấu trúc khung STM-1

Từ cấu trúc của khung STM-1 tính được tốc độ bit của luồng STM-1

VSTM-1 = 9 dòng/khung × 270 byte/dòng × 8 bit/byte × 8000 khung/s

• Sắp xếp các luồng nhánh PDH vào các khung VC tương ứng

≅ Sắp xếp luồng 2048 kbit/s vào đa khung VC-12

Từ hình 1.8 biết được đa khung VC-12 có thời hạn là 500µs và chứa 140 byte, trong

đó mào đầu tuyến VC-12 POH gồm có 4 byte (V5, J2, Z6, K4), còn lại là 136 byte dữ liệu

Có 3 phương pháp sắp xếp luồng 2048 kbit/s vào đa khung VC-12, đó là sắp xếp không đồng bộ, sắp xếp đồng bộ bit và sắp xếp đồng byte

Hình 1.8- Sắp xếp không đồng bộ luồng 2048 kbit/s vào đa khung VC-12

Mục đích của việc sắp xếp là chuyển đổi tín hiệu 2048 kbit/s cận đồng bộ tại đầu vào C-12 thành tín hiệu VC-12 đồng bộ tức là đồng bộ hoá tín hiệu PDH theo tần

000 chỉ thị S2 là bit thông tin Đầu thu căn cứ luật số đông của 3 bit C để giải đồng bộ trong trường hợp có một bit trong nhóm C1 hoặc C2 bị lỗi Giá trị các bit S1 S2 khi chèn không qui định, vì vậy mấy thu không đếm các bit chèn khi kiểm tra chẵn

1 Sắp xếp đồng bộ theo bit

Trong kiểu sắp xếp này không yêu cầu chèn, vì tín hiệu 2048 kbit/s đã đồng bộ với tín hiệu SDH Vì vậy bit S1 và S2 trong trường hợp sắp xếp không đồng bộ tương ứng sẽ là bit độn và bit thông tin khi sắp xếp đồng bộ theo bit Các bit điều khiển chèn C1 và C2 trở thành các bit cố định 1 và 0 ITU-T khuyến nghị loại bỏ phương pháp sắp xếp đồng bộ theo bit luồng 2048 kbit/s, vì đây là trường hợp đặc biệt của trường hợp sắp xếp không đồng bộ và sử dụng cùng một bộ ghép để tiến hành sắp xếp không đồng

bộ và đồng bộ theo bit mà không cần bổ sung bất kỳ động tác xử lý nào khác

I=Bit d li uO=Bit ữ ệ nghi p v C=Bit i u ệ ụ đ ề khi n chènS=Bit ể chènR=Bit độ n c nh ố đị

V5 RRRRRRRR

32 byte RRRRRRRR

J2 C1C2OOOORR

32 byte RRRRRRRR C1C2OOOORR

32 byte RRRRRRRR

K4 C1C2RRRRRS1

31 byte RRRRRRRR S2IIIIIIS1

1 Sắp xếp đồng bộ theo byte

Sắp xếp đồng bộ theo byte tín hiệu 2048 kbit/s vào đa khung VC-12 như hình1.8

Hình 1.9 - Sắp xếp đồng bộ byte luồng 2048 kbit/s vào đa khung VC-12

Khi có sự phân biệt rõ ràng các kênh 64 kbit/s của tín hiệu 2048 kbit/s trong SDH thì sử dụng phương pháp sắp xếp này Byte TS0 ghép 8 bit của khe thời gian 0 trong khung tín hiệu PCM-30 Byte TS16 có thể là byte đồng bộ đa khung hoặc byte báo hiệu kênh kết hợp (CAS) của khung PCM-30 P1P0 chỉ thị pha của các bit báo hiệu và có cấu trúc tuỳ chọn như bảng 2.8

Trường hợp yêu cầu sắp xếp đồng bộ theo byte của 64 kbit/s × 31 kênh thì các byte TS16 dùng để truyền dữ liệu kênh thứ 16

TS0 TS1 ÷ TS15 TS16 TS17 ÷ TS31

TS0 TS1 ÷ TS15 TS16 TS17 ÷ TS31

TS0 TS1 ÷ TS15 TS16 TS17 ÷ TS31

Bảng 1.2- Sắp xếp các bit báo hiệu 30kênh × 64 kbit/s

Giá trị của P1P0 Thứ tự kênh báo hiệu Cấu trúc của các bit báo

≅ Sắp xếp luồng 34368 kbit/s vào khung VC-3

Quá trình sắp xếp luồng 34368 kbit/s vào khung VC-3 như hình 2.29

Khi sắp xếp tín hiệu cận đồng bộ 34368kbit/s vào khung VC-3 phải sử dụng phương pháp sắp xếp không đồng, nghĩa là sử dụng chèn dương và chèn âm như khi sắp xếp tín hiệu cận đồng bộ 2048 kbit/s Mỗi khung VC-3 được chia làm ba phân khung có cấu tạo như nhau, mỗi phân khung có 3 dòng Dòng 1÷3 là phân khung T1, dòng 4÷6

là phân khung T2, dòng 7÷9 là phân khung T3 (hình 1.10)

Dòng thứ nhất và dòng thứ hai trong mỗi phân khung có cấu tạo giống nhau và trong mỗi dòng này có (22 byte + 12 bit) độn cố định R, 4 bit điều khiển chèn C1 C2

và 60 byte thông tin I Dòng thứ ba có (23 byte + 13 bit) độn

Hình 1.10- Cấu trúc của VC-4 khi sắp xếp luồng 139264 kbit/s vào VC-4

13 byte

Mỗi dòng chia thành 20 khối, mỗi khối có 13 byte Cấu tạo các dòng đều giống nhau và sắp xếp các byte trong mỗi dòng như hình 1.11.

Hình 1.11- Cấu tạo mỗi dòng của VC-4

Mỗi dòng có một bit chèn S, 5 bit điều khiển C Byte đứng đầu mỗi khối có thể

là 8 bit thông tin I (byte W), hoặc 8 bit độn cố định (byte Y), hoặc một bit điều khiển chèn C cộng với 5 bit độn cố định R và cộng với 2 bit mào đầu O (byte X), hoặc 6 bit thông tin I cộng với bit chèn S và cộng với 1 bit độn cố định R (byte Z) 12 byte cuối cùng trong mỗi khối đều là những byte thông tin I Các bit mào đầu O dữ trữ cho phát triển nghiệp vụ trong tương lai 5 bit điều khiển chèn trong mỗi dòng có chức năng điều khiển bit chèn S trong dòng ấy Khi CCCCC = 00000 thì S là bit thông tin I, còn nếu CCCCC = 11111 thì S là bit chèn (bit không mang thông tin) Phía thu căn cứ vào luật số đông của các bit C để nhận biết chèn hay không chèn và ra quyết định xoá hay không xoá bit S Trị số bit chèn S không được qui định, vì vậy máy thu không đếm bit này khi kiểm tra chẵn byte B3

4 không cố định trong AU-4 Vị trí byte đầu tiên của VC-4 được chỉ thị trong 10 bit giá trị con trỏ AU-4 Tín hiệu AU-4 được đặt trực tiếp vào AUG STM-1 ghép các

261 c tộ

9 c tộ

J1B3C2G1C-4F2H4F3K3N1

VC-4 AU-4 STM-1

byte SOH vào cột 1 đến cột 9 thuộc các dòng 1÷3 và 5÷9 trong khung STM-1, như vậy khung STM-1 có 270 cột × 9 dòng.

≅ Ghép 3 VC-3 vào STM-1

Quá trình ghép 3 VC-3 vào STM-1 qua TUG-3 như hình 1.13

Hình 1.13- Quá trình ghép 3 VC-3 vào STM-1Khung C-3 gồm 84 cột × 9 dòng, tiếp nhận từ luồng số cận đồng bộ 34368 kbit/s trong 125µs là 537 byte và độn thêm 219 byte

C-3

P O H

H1H2H3 H1H2H3S

P O HSSH1H1H1H2H2H2H2H2H2SSS

VC-4AU-4 PTR SOHVC-4AU-4 PTRSOH

VC-3 tiếp nhận khung C-3 và bổ sung thêm 9 byte VC-3 POH vào cột đầu tiên Như vậy khung VC-3 gồm 85 cột × 9 dòng.

TU-3 bổ sung 3 byte con trỏ TU-3 PTR là H1, H2, H3 vào đầu các dòng 1÷3 TUG-3 độn 6 byte không mang thông tin vào đầu các dòng 4÷9 của khung TU-3 để được khung TUG-3 có 86 cột × 9 dòng Tiếp theo ghép 3 TUG-3 thành VC-4 Vì 3 TUG-3 chỉ có 258 cột, nên VC-4 ngoài việc thêm một cột VC-4 POH (có 9 byte) vào cột đầu tiên còn phải độn thêm 18 byte không mang thông tin vào cột thứ hai và thứ ba của khung VC-4 Pha của tín hiệu VC-3 không cố định trong VC-4 Vị trí của byte J1 của tín hiệu VC-3 trong VC-4 được chỉ thị trong 10 bít giá trị con trỏ TU-3 Các con trỏ TU-3 hoạt động độc lập với nhau

Quá trình ghép 3 TUG-3 vào VC-4 như hình 1.14 Cột đầu tiên là 9 byte VC-4 POH Tiếp theo là 2 cột độn cố định Từ cột thứ 4÷ 216 là ghép xen byte 3 TUG-3 Trong đó các cột mang thứ tự A là các byte tải trọng của TUG-3 thứ nhất, các cột mang thứ tự B là các byte tải trọng của TUG-3 thứ hai, các cột mang thứ tự C là các byte tải trọng của TUG-3 thứ ba

Hình 1.14- Quá trình ghép 3 TUG-3 vào VC-4

≅ Ghép 63 VC-12 vào STM-1

Như đã biết, mỗi khung C-12 có 34 byte, tiếp nhận từ luồng số cận đồng bộ

2048 kbit/s trong 125µs là 32 byte và độn thêm 2 byte VC-12 bổ sung thêm một byte

VC-4 POH để tạo thành khung VC-12 có 35 byte Cứ 4 khung VC-12 tạo thành một đa khung VC-12

TU-12 bổ sung thêm vào đầu khung VC-12 thứ nhất, thứ hai, thứ ba một byte con trỏ TU-12 và byte dữ trữ vào đầu khung thứ tư để tạo thành đa khung TU-12 Như vậy mỗi khung TU-12 có 4 cột × 9 dòng (36 byte)

Trình tự ghép 63 tín hiệu TU-12 vào khung STM-1 như hình 1.15

Hình 1.15 - Quá trình ghép 63 VC-12 vào STM-1

VnVnVn

NS 21 × Vn PI S

P O HSSNNNSS 63 × Vn PPPIII

S S S

VC-4AU-4 PTR SOHVC-4AU-4 PTRSOH

Khung TUG-2 có 12 cột × 9 dòng, vì vậy ghép 3 TU-12 sẽ được một tín hiệu TUG-2 Trong khung TUG-2 có 3 byte con trỏ TU-12 được ký hiệu là Vn Tiếp theo ghép 7 TUG-2 được một TUG-3 Vì 7 TUG-2 chỉ có 84 cột, vì thế khối TUG-3 phải độn thêm 3 byte con trỏ không hiệu lực NPI và 15 byte không mang tin vào cột thứ nhất và cột thứ hai Từ cột thứ ba đến cột thứ 86 dành để ghép 7 TUG-2 Khung TUG-

3 chứa 21 byte con trỏ TU-12 (ký hiệu là Vn), các cột được đánh số thứ tự 1, 2, , 7 chỉ rõ các byte trong cột này thuộc TUG-2 tương ứng 1, 2, , 7 Bước tiếp theo ghép 3 TUG3 vào khung VC-4 Ba khung TUG-3 có 258 ccột nên khối VC-4 bổ sung thêm 9 byte VC-4 POH vào cột đầu tiên, độn 16 byte không mang thông tin vào cột thứ hai và cột thứ ba, từ cột thứ tư đến cột thứ 261 là các byte của 3 TUG-3

Trong khung VC-4 có 9 byte NPI và 63 byte con trỏ TU-12 (ký hiệu là Vn) Khối AU-4 ghép 9 byte con trỏ AU-4 vào dòng 4 thuộc cột 1 đến cột 9 STM - 1 ghép các byte SOH dể hình thành khung STM-1 Quy định 3 byte NPI là 1001SS1111100000, trong đó 2 bit SS = 11 để chỉ thị trong khung TUG-3 chứa các con trỏ TU-12

Sau đây trình bày trình tự ghép 3 TU-12 vào TUG-2 và ghép 7 TUG-2 vào TUG-3; nói một cách khác là ghép 21 tín hiệu TU-12 vào TUG-3 (xem hình 1.16)

Từ hình 1.16 rút ra nhận xét là các cột đánh số thứ tự 1 trong khung TUG-2 ghép 9 byte của TU-2 thứ nhất, các cột có số thứ tự 2 thuộc về TU-12 thứ hai và các cột mang

số thứ tự 3 thuộc về TU-12 thứ 3 Trong mỗi khung TUG-2 có 3 byte con trỏ TU-12 (ký hiệu là Vn) Bảy khung TUG-2 được đánh số thứ tự từ (1) đến (7) Nội dung chứa trong khung TUG-3 đã được trình bày trong hình 1.14

Hình 1.16- Ghép 21 tín hiệu TU-12 vào TUG-3

2

3 1

2

3 1

2

1

2

3 1

2

3 1

2

3 1

2

1

2

3 1

2

3 1

2

3 1

Báo cáo đồ án tốt nghiệp Chương I: Tổng quan hệ thống thông tin quang

1.3.6- Hình thành mức STM-N từ mức STM-1 hoặc mức STM thấp hơn

Muốn được tín hiệu STM-N phải sử dụng N tín hiệu STM-1 và ghép xen byte các tín hiệu đó Nguyên tắc ghép xen byte N tín hiệu STM-1thành tín hiệu STM-N là trước hết ghép byte thứ nhất của tín hiệu STM-1 thứ nhất, byte thứ nhất của STM-1 thứ hai, byte thứ nhất của STM-1 thứ ba, byte thứ nhất của STM-1 thứ tư Sau đó ghép byte thứ hai cũng theo trình tự trên Cứ ghép như vậy cho hết một chu trình 125µs Đến chu trình sau lặp lại theo thứ tự trên Trong 125µs phải ghép hết số byte trong chu trình đó cả N tín hiệu STM-1 đầu vào Như vậy thì tốc độ tín hiệu STM-N đầu ra lớn gấp N lần tốc độ tín hiệu STM-1 đầu vào

Như vậy, để hình thành được tín hiệu STM-4 phải ghép xen byte 4 tín hiệu STM-1 như hình 1.17 a Tín hiệu STM-16 được hình thành bằng cách ghép xen byte

16 tín hiệu STM-1 hoặc ghép xen nhóm 4 byte 4 tín hiệu STM-4 như hình 1.17b Tín hiệu STM-64 thường hình thành từ 4 tín hiệu STM-16 Tuy nhiên cũng có thể sử dụng hỗn hợp nhiều loại tín hiệu đồng bộ mức thấp để tạo thành tín hiệu đồng bộ mức cao hơn

Hình 1.17- Ghép các tín hiệu STM-1 và STM-4 thành tín hiệu STM-16

1.4- Chức năng của các byte quản lý và bảo dưỡng SOH và POH

1.4.1- Cấu trúc SOH trong khung STM-N

Các tín hiệu nghiệp vụ sử dụng để quản lý, bảo dưỡng, giảm sát các đoạn lặp và các đoạn ghép ký hiệu là SOH Các tín hiệu nghiệp vụ sử dụng để quản lý, bảo dưỡng, giảm sát các luồng nhánh được ký hiệu là POH

Cấu trúc SOH trong khung STM-1 như hình 1.18, trong khung STM-N như hình 1.19 SOH trong khung STM- N gồm có 9 dòng và 9×N cột, trong đó có 3×N byte A1, 3×N byte A2 và 3×N byte B2, các byte khác chỉ có mặt trong STM-1#1

2

3 1

2

3 1

2

3

2

3 1

2

3 1

2

3 1

2

3

2

3 1

2

3 1

2

3 1

2

3

MUX1/4 dcbadcba

(a)

Vị trí của mỗi byte SOH của STM-1#1 (n= 1 đến N) trong khung STM-N được đặc trưng bởi toạ độ có 3 thông số S (a, b, c), a (bằng 1 đến 3 và 5 đến 9) là số thứ tự dòng thuộc byte đang xét trong khung STM-1, b là chỉ số cột của byte đang xét thuộc STM-1#n trong khung STM-N và được xác định theo biểu thức 2.5.

Trong đó: i - chỉ số cột của byte SOH đang xét trong STM-1 (bằng 1÷ 9), n là số thứ tự của STM-1 thành phần chứa byte đang xét trong khung STM-N Biểu thức (2.5) sẽ được sử dụng để xác định toạ độ của các byte SOH trong khung STM-4, STM-16 và STM-64 Muốn xác định vị trí các byte SOH trong khung STM - N phải sử dụng biểu thức (2.5)

Hình 1.18- SOH trong khung STM-1

Hình 1.19- SOH trong khung STM-N

A1A1A1A2A2A2J0B1RF1RF2E1RFF1D1RF3

RFD2RFD3AU-3/ AU-4 PTRB2B2B2K1K2D4D5D6D7D8D9D10D11D

1.4.2- Chức năng của các byte quản lý và bảo dưỡng đoạn lặp (RSOH)

Các byte RSOH ghép vào dòng 1 đến dòng 3 thuộc cột 1 đến cột 9N của khung STM -

N Chức năng của các byte được trình bày như sau

A1 và A2: Đồng bộ khung (A1=11110110, A2=00101000)

J0: Định tuyến đoạn lặp

Z0: Byte dự trữ dành cho tiêu chuẩn hoá quốc tế trong tương lai

B1 (ký hiệu là BIP - 8): Kiểm tra lỗi đoạn lặp

E1 : Kênh thoại nghiệp vụ (EOW), dùng để truyền tín hiệu thoại từ trạm lặp đến các trạm khác trong quá trình quản lý, giám sát hệ thống

F1 : Kênh người sử dụng, cung cấp một kênh thoại hoặc số liệu tạm thời khi bảo dưỡng hệ thống

D1, D2 và D3 : Kênh truyền số liệu đoạn lặp (RS- DCC) có tốc độ 192 kbit/s, dùng để truyền số liệu trong nội bộ hệ thống nhằm mục đích giám sát và quản lý các hệ thống

có các trạm lặp

RF : Các byte dùng cho viba số SDH

1.4.3 - Chức năng các byte quản lý và bảo dưỡng đoạn ghép (MSOH)

Các byte quản lý và bảo dưỡng các đoạn ghép đặt tại các dòng 4, 5, , 9 thuộc cột 1 đến cột 9N của khung STM - N Các Byte này được truy nhập và kết cuối tại các trạm ghép và truyền thông suốt qua các trạm lặp

B2, có ký hiệu là BIP-Nx24: Kiểm tra lỗi của luồng STM-N (luồng tổng) thuộc các đoạn ghép theo phương pháp kiểm tra chẵn

K1 và K2: Kênh chuyển mạch bảo vệ tự động (APS - Automatic Protection Switching), sử dụng để truyền báo hiệu và lệnh chuyển mạch bảo vệ tự động đoạn ghép và một số báo hiệu khác

D4 đến D12: Kênh truyền số liệu của đoạn ghép (MS - DCC _ Multiplex Section Data Communication Channel) có tốc độ 576 kbit/s, có thể dùng để truyền thông tin giữa các phần tử của mạng quản lý viễn thông (TMN - Telecommunication Management Network)

S1: Để truyền thông báo trạng thái đồng bộ (b5÷b5), cụ thể là chỉ thị các mức chất lượng Q của đồng hồ của trạm này truyền tới trạm khác

M1: Chỉ thị lỗi đầu xa đoạn ghép (MS-REI)

E2: Kênh thoại nghiệp vụ, dùng để thiết lập kênh thoại 64 kbit/s giữa các trạm ghép Các trạm lặp không truy nhập được byte này

1.4.4- Chức năng của các byte quản lý và bảo dưỡng tuyến VC-2/VC-1 POH

Tín hiệu quản lý và bảo dưỡng tuyến VC bậc thấp gồm các byte V5, J2, N2 và K4 Byte V5 là byte đầu tiên đa khung VC - 2/ VC - 1 và vị trí của nó trong đa khung TU-2/TU-1 được chỉ thị trong 10 bit giá trị con trỏ Vị trí các byte này như trong hình 1.5 Sau đây giải thích chức năng của chúng

Byte V5: Kiểm tra lỗi bit, nhãn tín hiệu và chỉ thị trạng thái tuyến VC-2 hoặc VC-1

J2: Định tuyến, dùng để truyền mã nhận dạng điểm truy nhập tuyến bậc thấp để máy thu nhận biết và tiếp tục thông tin đến máy phát đã được chỉ thị trước

N2: Điều hành mạng, để giám sát nối chuyển tiếp (TCM) ở mức VC-2, VC-12, VC-11

K4: Kênh chuyển mạch bảo vệ tự động Bit b1÷ b4 để truyền báo hiệu chuyển mạch bảo vệ tự động các VC-n bậc thấp; bit b5 ÷b7 để chị thị đầu xa có sự cố; bit 8 dữ trữ cho quốc gia

1.4.5- Chức năng các byte quản lý và bảo dưỡng tuyến VC-3/ VC-4 POH

Tín hiệu quản lý và bảo dưỡng tuyến VC bậc cao gồm 9 byte ghép vào cột đầu tiên khung VC - 3/ VC - 4 Vị trí các byte này như trong hình 1.10 Sau đây giải thích chức năng của chúng

J1: Định tuyến

B3 (BIP-8): Kiểm tra lỗi khối tuyến VC-n bậc cao

C2: Nhãn tín hiệu, để chỉ thị thành phần của tải trọng trong VC-n bậc cao hoặc chỉ thị các trạng thái bảo dưỡng của VC-n bậc cao

G1: Kênh truyền thông báo về trạng thái và chất lượng cuối tuyến cho trạm gốc F2, F3: Kênh người sử dụng dành cho thông tin liên lạc giữa các trạm của tuyến phục vụ cho bảo dưỡng

H4: Byte chỉ thị đa khung

K3: Kênh chuyển mạch bảo vệ tự động (APS) tại mức VC-4/ VC-3 (b1÷b4) N1: Kênh cho điều hành mạng dùng giám sát để nối chuyển tiếp (TCM- Tandem Connection Monitoring) các VC-n bậc cao

CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ TRUYỀN DẪN QUANG 1660 SM CỦA ALCATEL 2.1 Giới thiệu về họ sản phẩm OMSN (Optical Multi Service Node)

SDH/SONET là công nghệ truyền dẫn nổi trội hơn cả trong các mạng đô thị của các nhà cung cấp dịch vụ và điều hành viễn thông Khi mới ra đời SONET/SDH được

sử dụng để truyền dẫn lưu lượng thoại là chủ yếu

Cùng với các chức năng dựa trên TDM truyền thống, các dịch vụ mới dựa trên cơ sở gói dành cho các ứng dụng băng rộng đang được mở rộng với tốc độ chưa từng thấy Các mẫu lưu lượng bắt đầu thay đổi đáng kể, với lưu lượng dữ liệu hiện giờ vượt trội tiếng thoại trong hầu hết các ngành kinh tế tiên tiến Đây là một cơ hội giúp đẩy mạnh

sự phát triển của công nghệ SDH

Mặt khác, các nhà điều hành và cung cấp dịch vụ ngày nay đòi hỏi những giải pháp quang mới dành cho các mạng đô thị và mạng vùng Các giải pháp mới này phải

có khả năng cung cấp dung lượng, độ tin cậy, tính linh hoạt và tính mở rộng để đánh địa chỉ mô hình truyền thông mới một cách hiệu quả

Bằng cách thêm các chức năng tự nhận ra dữ liệu và cung cấp đa dịch vụ, nên NG-SDH đã kết hợp các dịch vụ mới – dựa trên Ethernet/IP (giao thức Internet) hoặc Phương thức truyền dẫn không đồng bộ (ATM) – với các dịch vụ truyền thống Các dịch vụ mới cần được phân phát hiệu quả qua các phần tử hiệu suất cao, kết hợp băng rộng

Alcatel đi đầu về công nghệ trong vùng đô thị với họ các thiết bị SDH thế hệ mới: OMSN (Optical Multi Service Node - Node quang đa dịch vụ) Họ các sản phẩm Alcatel OMSN đưa ra giải pháp MSPP hàng đầu dành cho việc xây dựng các mạng truyền dẫn thế hệ sau, mạng đô thị SDH đa dịch vụ và mạng vùng Alcatel OMSN tích hợp các chức năng truyền tải tốt nhất, kết nối chéo SDH và tách/ghép CWDM, chuyển mạch gói/tế bào lớp 2 như Ethernet, Chuyển mạch nhãn đa giao thức - MPLS và ATM

2.1.1 Đặc điểm nổi bật.

Họ Alcatel OMSN kết hợp các công nghệ truyền tải và công nghệ chuyển mạch gói, mở ra các giải pháp mạng đô thị mà hỗ trợ phát các dịch vụ băng rộng mới

Khả năng truyền tải

Các sản phẩm Alcatel OMSN dựa trên cơ sở chất bán dẫn, cho nên linh hoạt, kiến trúc truyền dẫn SDH, mang lại cho các nhà cung cấp dịch vụ một số lợi ích:

Đưa ra các chức năng truyền tải rất mạnh mẽ, được xây dựng cho một mục đích nhất định với các đặc tính tin cậy để được độ khả dụng dịch vụ tối đa, hỗ trợ các dịch

vụ không trễ

Kết nối được mở rộng trong tất cả các cấu hình mạng: vòng, sao và lưới

Việc cung cấp, giám sát và xử lý sự cố dịch vụ end – to – end nhanh

Hỗ trợ các dịch vụ tốc độ cao trong phạm vi từ 2 Mb/s và Ethernet lên tới Gigabit Ethernet (GE) và 10 Gb/s

Quản lý và truyền tải các ứng dụng dựa trên cơ sở gói trong thiết bị quang hiện tại mang lại lợi nhuận, tránh việc thêm các mạng dữ liệu xếp chồng riêng biệt đối với

sự kết hợp băng rộng đô thị

Tạo ra những lợi ích mới từ các dịch vụ dữ liệu có sức cạnh tranh bằng cách xác nhận và xác minh các thỏa thuận mức dịch vụ (SLAs – Service Level Agreements) dựa vào sự hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QoS – Quality of Service) gắn kèm

Những khả năng này biến các sản phẩm Alcatel OMSN thành các node đa công nghệ mang lại lợi nhuận, một cách lý tưởng là mục tiêu cho các mạng đô thị quang ở

đó khả năng, chi phí thiết bị, độ tin cậy và các dịch vụ dựa trên cơ sở gói đóng vai trò chủ đạo trong một kiến trúc băng rộng

Bảo vệ bộ cấp nguồn điện là luôn có, bởi vì chức năng chuyển đổi DC/DC được phân phối trên mỗi card

Đối với bảo vệ lưu lượng, Bảo vệ đoạn ghép kênh tuyến tính đơn hướng và hai hướng (MSP) và Bảo vệ giao thức kết nối mạng con (SNCP), với chức năng rẽ và chuyển tiếp, được cung cấp cho tính sẵn sàng lưu lượng được cải tiến

Tiết kiệm

SDH truyền thống không thể biết về giao thức dữ liệu được sử dụng trong phạm

vi các tải trọng của các luồng nhánh chuẩn của nó (2 Mb/s và lớn hơn) Thông thường băng tần mạng được định kích thước để cung cấp lớn hơn tải lưu lượng trung bình, băng tần thường không sử dụng đúng mức

OMSNs tự nhận dữ liệu đã tích hợp các chức năng tổng hợp dữ liệu dọc theo vòng truy nhập Có hai loại tiết kiệm: giảm băng tần mạng được sử dụng và giảm số lượng các cổng chuyển mạch phân phối

Không phải tất cả các node vòng yêu cầu chuyển mạch dữ liệu tích hợp Chuyển mạch này chỉ được yêu cầu trong các node ở đó có lưu lượng đến được hợp nhất trên băng tần dùng chung sẵn sàng chạy xuyên qua mạng Các node không có yêu cầu này có thể sử dụng chức năng truyền xuyên suốt SDH cho lưu lượng vòng Điều này dẫn tới các yêu cầu thông lượng dữ liệu thấp hơn, được so sánh với trường hợp mà tất cả lưu lượng vòng được tách lên trên chuyển mạch

2.1.2 Các sản phẩm chính

Alcatel 1660 SM Nó có thể được cấu hình như một bộ ghép kênh xen/rẽ thuần túy, như một bộ ghép kênh đầu cuối đa đường (Multi Line Terminal Multiplexer) hoặc như một bộ kết nối chéo nhỏ Nó cung cấp các cổng STM-1/4/16/64

và một ma trận HO/LO tương đương 384 x 384/256 x 256 STM-1 Thiết bị 1660 SM hiện có với các giao diện STM-16 có thể được nâng cấp lên STM-64 bằng cách thêm các giao diện và module ma trận mới

Alcatel 1662 SMC Các giao diện PDH và SDH được hỗ trợ : 2/ 34/ 45/ 140 Mb/s và STM-1/ 4/ 16 Ma trận VC tương đương 96x96 (HO)/64x64 (LO) STM-1với khả năng kết nối đầy đủ tại tất cả các mức VC đối với bất kì cấu hình có thể nào

Alcatel 1650 SMC Tất cả các giao diện PDH và SDH: 2/ 34/ 45/ 140 Mb/s, STM-1 và STM-4 Ma trận VC tương đương 32x32 STM-1 (HO/LO) với khả năng kết nối đầy đủ tại tất cả các mức VC đối với bất kì cấu hình có thể nào

Alcatel 1642 EM Giao diện mạng dành cho kết nối tới văn phòng trung tâm: STM-1

Phạm vi rộng của các giao diện khách hàng: 2, 34, 45 Mb/s, Ethernet/Fast Ethernet, STM-1 Ma trận SDH (LO) hoàn toàn không nghẽn tương đương với 6x6 STM-1 trong tất cả cấu hình