Các giải pháp duy trì mạng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÀI TẬP LỚN KỸ THUẬT GHÉP KÊNH SỐ Đề tài: Các giải pháp trì mạng HÀ NỘI Tháng 07 năm 2016 LỜI GIỚI THIỆU Trong thời đại bùng nổ công nghệ thông tin nhu cầu thông tin người quan trọng, tác động vào mặt đời sống người Thông tin nguồn tri thức mà người cần dung nạp không ngừng để tăng khả hiểu biết để tồn phát triển giới động Vì để đáp ứng nhu cầu cập nhật thông tin liên tục người dùng nhà cung cấp dịch vụ viễn thông phải đáp ứng đầy đủ thiết bị công nghệ để phục vụ người dùng, mà yêu cầu quan trọng phải trì mạng thông suốt đáp ứng người dùng giữ vững tiêu chất lượng phục vụ Vì giải pháp trì mạng điều mà nhà cung cấp dịch vụ viễn thông phải đau đầu để đáp ứng yêu cầu từ phía người dùng Để làm rõ tầm quan trọng, vai trò giải pháp trì mạng nhóm chúng em xin tìm hiểu nghiên cứu đề tài “Các giải pháp trì mạng” Trong trình thực đề tài chúng em nhận hướng dẫn giúp đỡ nhiệt tình cô Đàm Mỹ Hạnh Do thời gian thực có hạn nên đề tài chúng em tránh thiếu xót, chúng em mong nhận ý kiến nhận xét cô Chúng em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 18 tháng năm 2014 Nhóm sinh viên thực MỤC LỤC GIỚI THIỆU CHUNG .1 1.1 Cấu hình thiết bị 1.1.1 Giới thiệu .1 1.1.2 Các loại cấu hình thiết bị .1 1.2 Cấu hình mạng .7 1.2.1 Cấu hình điểm nối điểm 1.2.2 Cấu hình đa điểm 1.2.3 Cấu hình rẽ nhánh 1.2.4 Cấu hình vòng .8 1.2.5 Cấu hình đa vòng KHÁI NIỆM DUY TRÌ MẠNG 10 2.1 Khái niệm 10 2.2 Các biện pháp trì mạng 10 2.2.1 Độ thông suốt 10 2.2.2 Đảm bảo tiêu chất lượng 10 CÁC CƠ CHẾ BẢO VỆ 11 3.1 Các chế bảo vệ 11 3.1.1 Cơ chế bảo vệ 1+1 11 3.1.2 Cơ chế bảo vệ 1:1 11 3.1.3 Cơ chế bảo vệ 1:N 12 3.2 Các đặc điểm chuyển mạch bảo vệ 14 3.2.1 Chuyển mạch bảo vệ có trở không trở 14 3.2.2 Bảo vệ tuyến, bảo vệ đường bảo vệ chặng 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO .16 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Cấu hình thiết bị 1.1.1 Giới thiệu Hiện mạng thông tin quang có hai thiết bị ghép thiết bị ghép đầu cuối (TRM) thiết bị ghép riêng rẽ (ADM) Thí dụ ghép đầu cuối quang (OLTM) TRM có chức ghép luồng số tốc độ thấp thành luồng số tốc độ cao chuyển tín hiệu điện thành tín hiệu quang để truyền sợi quang Phụ thuộc vào đặc tính thiết bị nhà cung cấp, TRM cung cấp giao diện đồng bộ, đo thử, bảo dưỡng điều hành Một loại thiết bị khác đặt địa điểm trung gian lấy số luồng nhánh tốc độ thấp từ luồng tổng ngược lại đưa số luồng nhánh nhập vào luồng tổng Đây thiết bị xen-rẽ ADM Chẳng hạn trạm trung gian tách số luồng 2,048 Mbit/s từ luồng tổng STM-1 = 155.52 Mbit/s để đưa vào tổng đài điện tử số Từ tổng đài điện tử số, luồng 2,048 Mbit/s đưa vào ghép SDH luồng 2,048 Mbit/s khác hình thành luồng STM-1 để tiếp tục truyền sợi quang tới ADM Trong hệ thống vi ba số, thiết bị ghép đầu cuối tách rời thiết bị thu phát siêu cao tần Nhưng mạng thông tin quang đồng thiết bị ghép đầu cuối ADM hợp với môđun quang Cấu hình đầu cuối sử dụng mạng điểm nối điểm Cấu hình ADM sử dụng mạng đa điểm mạng vòng Ngoài ra, cự ly hai thiết bị ghép vượt phạm vi cho phép, cần sử dụng thiết bị lặp Sau giới thiệu chi tiết cấu hình thiết bị nêu 1.1.2 Các loại cấu hình thiết bị a) Cấu hình đầu cuối Cấu hình tổng quát thiết bị ghép đầu cuối hình 1: Hình 1: Cấu hình ghép đầu cuối Luồng tổng STM-N hình thành từ luồng nhánh có tốc độ bit khác nhau.Về hình thức quan niệm thiết bị ghép đầu cuối, giao diện luồng nhánh bố trí phía giao diện luồng tổng bố trí phía khác Trong mạng thông tin quang, phía luồng nhánh có giao diện điện có giao diện quang Thí dụ thiết bịđầu cuối quang STM-16 có luồng nhánh STM-1 quang Đương nhiên, trước ghép với luồngnhánh điện khác phải chuyển đổi luồng nhánh quang STM-1 thành STM-1 điện Hướng ngược lại, phải chuyển STM-1 điện thành STM-1 quang, qua giao diện luồng nhánh STM1 quang Dưới kiểu cấu hình ghép đầu cuối khác Các cảnh báo nội Đồng hồ tham khảo Giao diện điều hành Mô đun giao diện điều hành đồng Khối ghép trung gian MUX Các luồng nhánh SDH E/O & O/E STM-N Hình 2: Cấu hình ghép đầu cuối kết hợp xen-rẽ Khối ghép trung gian ghép kênh điều hành, nghiệp vụ đồng thành luồng chung đưa vào giao diện nhánh để ghép với luồng nhánh SDH khác tạo thành luồng tổng Khối E/O chuyển đổi luồng tổng thành tín hiệu quang Hướng thu chuyển đổi tín hiệu ngược lại với trình chuyển đổi hướng phát b) Cấu hình xen-rẽ ADM Cấu hình ADM tổng quát thể hình STM-N (Đông) STM-N (Tây) Các luồng Hình 3: Sơ đồnhánh khối tổng quát cấu hình ADM Về mặt không gian, cấu hình ADM giao diện luồng tổng bố trí phía Đông phía Tây, giao diện luồng nhánh bố trí phía khác Hướng phát phía Đông: Các luồng nhánh ghép thành luồng tổng STMN, chuyển đổi thành tín hiệu quang truyền qua sợi quang Hướng thu phía Đông: Tín hiệu quang STM-N chuyển thành tín hiệu điện, tách tín hiệu STM-N điện thành luồng nhánh Một thí dụ minh hoạ hoạt động cấu hình ADM thực tế hình 3.4 Đây hệ thống STM-16 gồm 16 STM-1 Phía Tây, ADM tách STM-16 thành 16 STM-1 Một luồng STM-1 đưa vào khối MUX/DMUX bên tách thành 63 luồng E1 KhốiMUX/DMUX bên ghép 63 luồng E1 thành STM-1 xen luồng STM-1 vào luồng STM-16 phía Tây Phía Đông, ADM tách STM-16 thành 16 STM-1 Một luồng STM-1 đưa tới khốiMUX/DMUX bên để tách thành 63 luồng E1 Cũng khối MUX/DMUX ghép 63luồng E1 thành STM-1 xen luồng STM-1 vào luồng STM-16 phía Đông STM-16 STM-16 (Tây) STM-16 O/E O/E DEMUX DEMUX DEMUX MUX 16 STM-1 E/O E/O 16 MUX &DEMUX STM_1 Các luồng 2,048 Mbit/s xen-rẽ hướng Tây MUX &DEMUX STM_1 STM-1 Các luồng 2,048 Mbit/s xen-rẽ hướng Đông Hình 4: Xen-rẽ luồng nhánh E1 hệ thống STM-16 c) Cấu hình lặp REG STM-N (Tây) STM-N (Đông) Hình 5: Sơ đồ khối cấu hình lặp REG STM-16 (Đông) Tín hiệu STM-N qua thiết bị lặp khuếch đại công suất để bù vào công suất bị suy giảm đoạn lặp liền trước gây Có hai loại thiết bị lặp: điện quang Thiết bị lặp điện có chức năng: chuyển đổi O/E E/O, tách đồng hồ từ dãy xung thu để phục vụ cho chức thứ ba tái tạo xung Vì thường gọi thiết bị lặp thiết bị lặp 3R Nhờ tái tạo xung nênloại trừ rung pha (Jitter) tạp âm dãy xung thu Bản thân chức thứ ba bao gồm khuếch đại xung Tuy nhiên, thiết bị lặp điện có mạch định thời gây trễ xung hạnchế tốc độ bit truyền Thiết bị lặp quang có chức khuếch đại tín hiệu quang chức hiệu chỉnh dạng xung Vì tín hiệu quang qua nhiều thiết bị lặp quang trải dài cự ly lớn tín hiệu xung đầu máy thu bị méo nghiêm trọng Để khắc phục nhược điểm này, sau dãy thiết bị lặp quang xen vào thiết bị lặp điện d) Cấu hình nối chéo số Nối chéo số phương thức nối bán cố định luồng số với Chẳng hạn, thông tin PDH nối luồng số 2,048 Mbit/s 34,368 Mbit/s với giá phối dây Chuyển mạch nối tạm thời luồng số điều khiển thuê bao; nối chéo số nối bán cố định luồng số điều khiển nhà khai thác mạng Khi dịch vụ băngrộng phát triển hợp nối chéo số chuyển mạch số Chuyển sang giai đoạn ghéphàng trăm bước sóng sợi quang ứng dụng nối chéo quang hoàn toàn Lúc nhược điểm nối chéo số khắc phục Nối chéo luồng cận đồng thường nhân công nên có số nhược điểm như: chậm, dễ bị sai sót độ tin cậy thấp Vì sử dụng nối chéo số PDH cho địa điểm thuộc hệ thống thông tin quang SDH có dung lượng nối chéo Đối với hệ thống thông tin quang SDH có tốc độ bit cao thường sử dụng nối chéo số đồng (SDXC) Trong SDXC, nối chéo thực mức VC-n hình Cổng STM-1 Cổng 2,048 Mbit/s Cổng STM-1 Cổng 34,368Mbit/s VC-4 VC-12 VC-4 C-3 C-12 VC-12 VC-12 VC-3 Điểm nối chéo Điểm nối chéo Điểm nối chéo Điểm nối chéo VC-12 VC-12 VC-12 VC-3 Hình 6: Các mức nối chéo số đồng C-12 C-12 C-3 C-3 Cổng 2,048 Mbit/s Cổng 2,048 Mbit/s Cổng 34,368Mbit/s Cổng 34,368Mbit/s Nếu dung lượng nối chéo số không nhiều dung lượng xen-rẽ nối chéo số kết hợp với xen-rẽ thiết bị ADM Còn dung lượng nối chéo số lớn nhiều dung lượng xen-rẽ sử dụng thiết bị nối chéo số độc lập SDXC-4 SDXC- 4/1 SDXC-4 nối chéo mức VC-4 SDXC-4/1 nối chéo từ mức VC-12 đến VC-4 Sơ đồ khối thiết bị SDXC-4/1 hình Chức giao diện quang: Hướng từ giao diện tới chuyển mạch: chuyển đổi O/E, chuyển tín hiệu STMN điện thành VC-4 VC khác phù hợp với yêu cầu chuyển mạch Hướng từ chuyển mạch đến giaodiện: chuyển đổi VC thành STM-N điện, chuyển đổi E/O Chức giao diện PDH: Hướng từ giao diện tới chuyển mạch: chuyển đổi dãy xung mức thành dãy xung mức, xếp thành VC phù hợp với yêu cầu chuyển mạch Hướng ngược lại: chuyển VC thànhdãy xung mức phù hợp với đường truyền Thiết bị SDXC 4/1 nối chéo tối thiểu 32 cặpcổng STM-1 nối chéo tối đa 256 cặp cổng STM-1 GD GD Bộ chuyển mạch STM-le 34,368 Mbit/s 32x32 GD STM-lo GD STM-4 128x128 GD 34,368 Mbit/s 256x256 STM-1 GD STM-16 Điều khiển chuyển mạch Hình 7: Sơ đồ khối thiết bị SDXC 4/1 GD 34,368 Mbit/s e) Cấu hình thiết bị STM-N mức cao  STM-4 STM-4 tạo thành cách ghép xen byte từ STM-1 hình STM-1 #1 a1 a2 a3 a4 an b1b2b3b4 bn STM-1 #2 STM-1 #3 c1 c2 c3 c4 cn MUX 1/4 a1 b1 c1 d1 .an bn cn dn STM-4 STM-1 #4 d1 d2 d3 d4 .dn Hình 8: Cấu hình thiết bị STM-4  STM-16 Cấu hình thiết bị STM-16 ghép xen byte từ 16 STM-1 hình STM-1#1 STM-1#2 STM-1#3 STM-1#4 11121314……… 1n 21222324……… 2n 31323334……… 3n MUX 41424344……… 4n 1/16 11213141…161…1n2n3n4n…16n… STM-16 STM-1#16 161162163164 16n 1n2n3n4n…16n - ký hiệu byte STM-1#n Hình 9: Cấu hình thiết bị STM-16 Cấu hình thiết bị STM-16 ghép xen nhóm byte từ STM-4 hình 10 STM-4#1 STM-4#2 STM-4#3 STM-4#4 11213141……… 12223242……… 13233343……… MUX 4/16 11213141…14243444… STM-16 14243444……… n1,n2,n3,n4 (n=1,2,3,4)… - ký hiệu byte STM-4 Hình 10: Cấu hình thiết bị STM-16 ghép STM-4 1.2 Cấu hình mạng 1.2.1 Cấu hình điểm nối điểm REG STM-N STM-N TRM TRM _ Các luồng nhánh Các luồng nhánh Hình 11: Cấu hình mạng điểm nối điểm Cấu hình điểm nối điểm bao gồm thiết bị ghép đầu cuối (TRM) kết nối trực tiếp qua thiết bị lặp hay gọi tái sinh (REG) cáp sợi quang Vì dọc theo hệ thống nút trung gian, có nút đầu cuối nên dung lượng tổng thấp Hơn nữa, cáp bị đứt thông tin bị gián đoạn 1.2.2 Cấu hình đa điểm REG STM-N A STM-N STM-N D TRM TRM … … Các luồng nhánh Các luồng nhánh M … Các luồng nhánh Hình 12: Cấu hình mạng đa điểm Cấu hình đa điểm thích hợp cho hệ thống kéo dài qua điểm dân cư tập trung, mật độ thuê bao cao Cấu hình không sử dụng mạng quốc gia, mà mạng quốc tế Tùy theo tốc độ bit đường truyền thấp hay cao mà cự ly đoạn lặp đoạn ghép ngắn hay dài Nếu tốc độ bit cao STM-16 sử dụng cáp sợi quang đơn mode cự ly đoạn đạt tới 100 km Nếu cự ly đoạn ghép vượt độ dài cho phép tính toán thiết kế hệ thống phải sử dụng thiết bị lặp Tuy nhiên, cáp bị đứt hỏng nút thông tin liên lạc nút bị chia cắt thành vùng thông tin toàn tuyến bị gián đoạn Muốn trì mạng phải có hệ thống dự phòng khác độc lập với hệ thống hoạt động 1.2.3 Cấu hình rẽ nhánh REG STM-N Rẽ nhánh STM-N TRM STM-N TRM … … Các luồng nhánh Các luồng nhánh STM-m[...]... hiện qua các luồng nhánh PDH đối với các vòng có dung lượng thấp và trung bình Các vòng có dung lượng cao có thể kết nối qua luồng nhánh STM- 1e Mạng số đa vòng có khả năng tự phục hồi trong trường hợp trên mỗi vòng cáp bị đứt tại một điểm bất kỳ hoặc hỏng một nút, trừ nút kết nối hai vòng 9 2 KHÁI NIỆM DUY TRÌ MẠNG 2.1 Khái niệm Duy trì mạng là áp dụng các biện pháp kỹ thuật để đảm bảo cho mạng hoạt... vững được các chỉ tiêu chất lượng của tín hiệu và các dịch vụ 2.2 Các biện pháp duy trì mạng 2.2.1 Độ thông suốt Để đảm bảo truyền dẫn thông suốt trong mọi điều kiện, trong mọi thời gian, kể cả trong giờ cao điểm phải áp dụng các biện pháp sau đây: - Phải cung cấp số lượng kênh truyền dẫn để không gây tắc nghẽn vượt quá chỉ tiêu cho phép - Sử dụng bảo vệ đường đối với mạng đường thẳng bằng cách thiết... xử lý byte K, K2 khi mạng có sự cố sẽ tăng lên và thời gian phục hồi mạng vượt thời gian cho phép Cấu hình vòng có khả năng duy trì mạng khi đứt cáp tại một điểm bất kỳ hoặc hỏng một ADM bất kỳ bằng cách tạo đường vu hồi 8 1.2.5 Cấu hình đa vòng Nối nhiều vòng với nhau qua các ADM hoặc qua nút nối chéo số để tạo thành mạng đa vòng Mạng đa vòng đáp ứng được nhu cầu phát triển của các dịch vụ viễn thông... SPC K2 6 Hình 18: Hoạt động giao thức APS trong bảo vệ 1:N Trong cơ chế bảo vệ 1:N, các hệ thống hoạt động và các hệ thống bảo vệ được đặt trong cùng một đường vật lý Sơ đồ gồm các modun chuyển mạch bảo vệ có cấu truc giống nhau được lắp đặt tại phía phát và ở cả phía thu, bus 1:N và bộ điều khiển chuyển mạch bảo vệ PSC Các modun chuyển mạch bảo vệ được đặt trong hai thiết bị ghép để giảm bớt chều dài... chuyển mạch của tất cả các phần tử chuyển mạch tham gia vào quá trình hoạt động chuyển mạch bảo vệ Trong hình có 4 cặp chuyển mạch bảo vệ 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 50ms 3.2 Các đặc điểm của chuyển... thống bảo vệ cả khi có sự cố trên hệ thống hoạt động đã được khắc phục 3.2.2 Bảo vệ tuyến, bảo vệ đường và bảo vệ chặng Để hiểu rõ các loại bảo vệ này, chúng ta cần xem xét các quy định về tuyến, đường và chặng trong một mạng thông tin được thể hiện như hình dưới đây Ngoài các quy định trên đây về đoạn, đường và tuyến còn có một số quy định về chặng Khái niệm chặng không trùng với khái niệm đường Bởi... tín hiệu STM_N 14 này và có thể đi qua nhiều nút Còn chặng được hình thành giữa hai nút kế tiếp nhau và gồm các tuyến truyền dẫn ngược hướng nhau Bảo vệ tuyến là bảo vệ tín hiệu VC_n truyền từ nút truy nhập đến nút kết cuối VC_n ấy trong cấu hình mạng của mạng vòng Bảo vệ tuyến sử dụng phương pháp lựa chọn tuyến Bảo vệ đường là bảo vệ tín hiệu STM_N từ điểm truy nhập đến điểm kết cuối tín hiệu ấy Bảo... chữa hỏng hóc trong hệ thống hoạt động thì tín hiệu trên hệ thống bảo vệ được mở lại cho hệ thống hoạt động này Mạng đường thẳng bảo vệ :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 :N, modun chuyển mạch tại nút đầu và nút cuối và cơ cấu chuyển mạch hoạt động... đóng) Vì vậy đã hoàn thành chuyển mạch hai hướng 13 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 bẳng 50ms Khi xảy ra sự cố trên hệ thống hoạt động, thời gian phục hồi mạng Tph được tính theo biểu thức sau đây: Tph (µs) = Tcd +... chỉ tiêu cho phép - Sử dụng bảo vệ đường đối với mạng đường thẳng bằng cách thiết lập - đường bảo vệ riêng Sử dụng bảo vệ đường, bảo vệ tuyến cho mạng vòng 2 sợi 1 hướng - Sử dụng bảo vệ đường cho mạng vòng 2 sợi 2 hướng Sử dụng bảo vệ đường, bảo vệ chặng cho mạng vòng 4 sợi 2 hướng Bảo dưỡng, kiểm tra định kỳ và đột suất Bảo dưỡng và kiểm tra định kỳ nhằm phòng ngừa hỏng hóc Bảo dưỡng và kiểm tra đột