sẽ phân tích về kỹ thuật ghép kênh trong hệ thống thông tin số.

sẽ phân tích cụ thể về kỹ thuật ghép kênh trong hệ thống thông tin số.sẽ phân tích cụ thể về kỹ thuật ghép kênh trong hệ thống thông tin số.sẽ phân tích cụ thể về kỹ thuật ghép kênh trong hệ thống thông tin số.sẽ phân tích cụ thể về kỹ thuật ghép kênh trong hệ thống thông tin số.

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáotrong trường Đại học Hàng Hải Việt Nam nói chung và các thầy cô giáo trongkhoa Điện-Điện tử nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em nhữngkiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian qua

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Đình Thạch, thầy đã tậntình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốtnghiệp Trong thời gian làm việc với thầy, em không ngừng tiếp thu thêm nhiềukiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứukhoa học nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho em trong quátrình học tập và công tác sau này

Sau cùng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đã động viên,đóng góp ý kiến và giúp đỡ trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành

đồ án tốt nghiệp

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan :

1 Những nội dung trong luận văn này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn củathầy Nguyễn Đình Thạch

2 Mọi tham khảo dùng trong luận văn đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, têncông trình, thời gian, địa điểm công bố

3 Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Sinh viên

Phạm Thị Thu Phương

MỤC LỤC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ KỸ THUẬT GHÉP KÊNH SỐ 2

1.1 Mô hình hệ thống thông tin số 2

1.2 Số hoá tín hiệu liên tục trong kênh truyền dẫn số 3

1.2.1 Khái quát quá trình số hoá tín hiệu liên tục 3

1.2.2 Phương pháp mã hoá dạng sóng 3

1.3 Điều chế xung mã (PCM) 4

1.3.1 Nguyên tắc điều chế xung mã tín hiệu thoại liên tục 4

1.3.2 Mã hoá tín hiệu nhóm kênh thoại sử dụng PCM 5

1.4 Ghép kênh trong hệ thống thông tin số 6

1.4.1 Nguyên lý ghép kênh theo thời gian 6

1.4.2 Vấn đề đồng bộ trong ghép kênh số 6

CHƯƠNG 2 GHÉP KÊNH KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ CẬN ĐỒNG BỘ 8

2.1 Ghép kênh sơ cấp 8

2.1.1 Khái quát 8

2.1.2 Ghép kênh sơ cấp hệ Mỹ - Nhật 8

2.1.3 Ghép kênh PCM sơ cấp 30 kênh hệ Châu Âu 10

2.1.4 Ghép các nhánh số liệu lên tốc độ sơ cấp 12

2.2 Ghép kênh số trong hệ thống phân cấp số cận đồng bộ PDH 15

2.2.1 Kỹ thuật ghép kênh số trong hệ thống PDH 15

2.2.2 Hệ thống ghép kênh PDH theo tiêu chuẩn Châu Âu 17

2.2.5 Ghép kênh cấp 2 theo tiêu chuẩn Mỹ - Nhật trong thực tế 19

2.2.6 Ghép kênh cấp 2 theo tiêu chuẩn Châu Âu trong thực tế 20

2.2.7 Kỹ thuật chèn xung trong ghép kênh cấp 2 21

2.3 Ghép kênh bậc cao trong hệ thống ghép kênh không đồng bộ 24

2.3.1 Bộ ghép cấp 3 tại 44736 Kbps và 32064 Kbps của Mỹ và Nhật Bản 24

2.3.2 Bộ ghép cấp 4 của Nhật Bản tại 97728 Kbps 26

2.3.3 Bộ ghép cấp ba theo chuẩn Châu Âu tại 34368 Kbps 27

2.3.4 Ghép kênh cấp bốn theo tiêu chuẩn Châu Âu tại 139264 Kbps 28

2.3.5 Ghép kênh cấp 5 tại 565 Mbps 30

2.4 Các hạn chế của hệ thống ghép kênh không đồng bộ 31

CHƯƠNG 3 GHÉP KÊNH ĐỒNG BỘ 33

3.1 Kỹ thuật ghép kênh số trong hệ thống thông tin số đồng bộ SDH (SDH: 3.1.1 Các khái niệm cơ bản về hệ thống phân cấp số đồng bộ SDH 33

3.1.2 Cấu trúc ghép kênh đối với SDH 35

3.1.3 Cơ chế ghép các tải trọng trong cấu trúc SDH 37

3.1.4 Các thông tin phụ trợ trong khung tín hiệu SDH 39

3.2 Kỹ thuật ghép các luồng số thành VC trong hệ thống SDH 40

3.2.1 Ghép các nhánh thành VC-4 40

3.2.2 Ghép các nhánh thành VC-3 45

3.2.3 Ghép các nhánh thành VC-2 47

3.2.4 Ghép các nhánh thành VC-12 50

3.3 Kỹ thuật ghép các luồng nhánh thành luồng STM-1 51

3.3.1 Tạo luồng STM-1 khi sử dụng AU-4 51

3.3.2 Ghép các nhánh AU-3 thành luồng STM-1 53

3.4 Ghép các luồng STM-1 vào luồng STM-N 54

3.4.1 Nguyên lý ghép theo nhóm byte 54

3.4.2 Ghép bốn luồng STM-1 thành luồng STM-4 55

3.5 Các đặc điểm của ghép kênh đồng bộ trong hệ thống SDH 56

KẾT LUẬN 57

MỘT SỐ TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN SDH : Synchronuos Digital Hierarchy – Hệ thống thông tin đồng bộ

ISDN: Broadband Intergrated Services Digital Network - Mạng số đa dịch vụ

băng rộng

CRC : Cycle Redundancy Check - kiểm tra độ dư chu trình CRC

VC : Virtual container – Container ảo

POH : Path OverHead - đoạn mào đầu đường

AU : Administrative Unit - Đơn vị quản trị

MS : multiplexing section - lớp đoạn tách ghép kênh

TU : Tributary Unit - Đơn vị nhánh

SOH : Section OverHead- Đoạn mào đầu

AU :AU Pointer- Con trỏ

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sơ đồ khối của một hệ thống thông tin số 2

Hình 1.2 Sơ đồ thực hiện PCM 4

Hình 1.3 Phương pháp biến đổi gián tiếp 5

Hình 1.4: Phương pháp biến đổi trực tiếp 6

Hình 1.5: Nguyên lý ghép kênh theo thời gian 6

Hình 2.1: Phân cấp ghép cấp 1 và các khuyến nghị của CCITT 8

Hình 2.2: Cấu trúc khung và đa khung của luồng số liệu bộ ghép PCM 9

Hình 2.3: Cấu trúc khung và đa khung của luồng số liệu 10

Hình 2.4: Phân cấp ghép cấp 1 và các khuyến nghị của CCITT 11

Hình 2.5: Tổ chức khung bộ ghép cấp 1 PCM 30 kênh 11

Hình 2.6: Cấu trúc khung tín hiệu ghép nhánh đồng bộ 1.544Mbps 13

Hình 2.7: Các phương pháp cấu trúc khe thời gian thứ 24 13

Hình 2.7: Hệ thống phân cấp số cận đồng bộ 15

Hình 2.8: Hệ thống ghép kênh PDH theo tiêu chuẩn Châu Âu 18

Hình 2.9: Hệ thống ghép kênh PDH theo tiêu chuẩn Bắc Mỹ 18

Hình 2.10: Hệ thống ghép kênh PDH theo tiêu chuẩn Nhật Bản 19

Hình 2.11: Hệ thống ghép cấp hai PCM 96 kênh của Mỹ –Nhật 20

Hình 2.12: Hệ thống ghép kênh PCM 120 kênh theo tiêu chuẩn Châu Âu 20

Hình 2.13: Sơ đồ khối hệ thống ghép cấp 2 sử dụng chèn dương 21

Hình 2.14: Cấu trúc khung hệ thống ghép cấp 2 sử dụng chèn dương 22

Hình 2.15: Cấu trúc khung của khung hệ thống cấp hai 6312 Kbps sử dụng chèn dương 22

Hình 2.16: Cấu trúc khung hệ thống ghép cấp hai 8448 Kbps 23

Hình 2.17: Cấu trúc khung bộ ghép cấp ba 32064 Kbps 24

Hình 2.18: Cấu trúc khung và đa khung hệ thống ghép cấp ba 25

Hình 2.19: Cấu trúc khung hệ thống ghép cấp bốn 97728 Kbps 26

Hình 2.20: Cấu trúc khung bộ ghép cấp ba, tốc độ 34368 Kbps sử dụng chèn dương 27

Hình 2.21: Cấu trúc khung hệ thống ghép cấp ba 34368 Kbps sử dụng chèn kết

hợp dương/không/âm 28

Hình 2.22: Cấu trúc khung của hệ thống ghép cấp bốn 29

Hình 2.23: Cấu trúc khung hệ thống ghép cấp bốn 29

Hình 2.24: Cấu trúc khung hệ thống ghép cấp năm 564992 Kbps 31

Hình 3.1: Cấu trúc mạng ba lớp của các hệ thống SDH 33

Hình 3.2: Vị trí NNI trong mạng SDH 34

Hình 3.3: Cấu trúc ghép tổng quát SDH 35

Hình 3.4 : Cấu trúc ghép cơ bản trong các hệ thống SDH 36

Hình 3.5: Cấu trúc khung STM-1 (a) và STM-N (b) 36

Hình 3.6: Các bước ghép theo nhánh C-1, VC-4, STM-1, STM-N 37

Hình 3.7: Các bước ghép tải C1 theo đường 38

Hình 3.8: Các bước ghép theo nhánh C-3, VC-3, AU-3, STM-1, STM-N 38

Hình 3.9: Cấu trúc SOH 39

Hình 3.10: Cấu trúc POH cho VC-3, VC-4 (a) , cho VC-1,VC-2 (b) 39

Hình 3.10: Vị trí các con trỏ TU bậc thấp 40

Hình 3.11: Sắp xếp các nhánh 139,264 Mbps thành VC-4 (a) 41

Hình 3.12: Khuôn dạng tín hiệu TU-1 và TU-2 41

Hình 3.13: Ghép các TU-1 và TU-2 thành VC-4 42

Hình 3.14: Ghép các TUG-21 thành VC-4 43

Hình 3.15: Ghép các TU-32 thành VC-4 44

Hình 3,16: Ghép các TU-31 thành VC-4 45

Hình 3.17: Ghép các nhánh 44 Mbps thành VC-32 45

Hình 3.18: Ghép nhánh 34 Mbps thành VC-31: cấu trúc khung VC-31 (a) 46

Hình 3.19: Ghép các TU-1 và TU-2 thành VC-31 47

Hình 3.20: Ghép các TU-1 và TU-2 thành TUG-21 và VC-31 47

Hình 3.21: Ghép các nhánh 8448 kbps không đồng bộ thành VC-22 48

Hình 3.22: Ghép các nhánh 8448 kbps đồng bộ thành VC-22 48

Hình 3.23: Ghép nhánh cận đồng bộ 6312 kbps vào VC-21 49

Hình 3.24: Ghép nhánh đồng bộ 6312 kbps vào VC-21 49

Hình 3.25: Ghép các nhánh 2048 kbps thành VC-12: (a)trường hợp cận đồng bộ 50 Hình 3.26: Tạo thành tín hiệu STM-1 từ C-4 51

Hình 3.27: Tạo thành STM-1 từ các VC-31 52

Hình 3.28: Tạo thành STM-1 từ bốn VC-31 53

Hình 3.22: Nguyên lý ghép theo nhóm byte 55

Hình 3.30: Ghép 4 luồng STM-1 thành 1 luồng STM-4 (a)sơ đồ ghép 55

LỜI NÓI ĐẦU

Ghép kênh tín hiệu số là một lĩnh vực rất quan trọng Khởi đầu của ghép kênh tín hiệu số là điều xung mã (PCM) và điều chế Delta (DM), trong đó PCM được sử dụng rộng rãi hơn Từ PCM, các nhà chế tạo thiết bị viễn thông đã cho

ra đời thiết bị ghép kênh cận đồng bộ( PDH) và sau đó là thiết bị ghép kênh đồng bộ (SDH) Mạng thông tin quang SDH đã mở ra một giai đoạn mới của công nghệ truyền thông nhằm đáp ứng nhu cầu tăng trưởng rất nhanh của các dịch vụ viễn thông, đặc biệt là dịch vụ Internet

Đồ án duới đây sẽ phân tích cụ thể về kỹ thuật ghép kênh trong hệ thống thông tin số

- Biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số.

- Tập hợp các tín hiệu số từ các nguồn khác nhau thành tín hiệu băng gốc

- Xử lý tín hiệu băng gốc để truyền trên kênh thông tin

- Truyền tín hiệu băng gốc trên kênh thông tin

- Thu tín hiệu băng gốc từ kênh thông tin

- Xử lý tín hiệu băng gốc thu được để phân chia thành các nguồn khác nhau tương ứng

- Biến đổi tín hiệu số thành tín hiệu tương tự tương ứng

Hình 1.1: Sơ đồ khối của một hệ thống thông tin số

Các tín hiệu đưa vào bộ ghép kênh số được tập hợp từ các nguồn khácnhau, có thể là các nguồn tín hiệu điều tần sau khi qua giải mã, hoặc tín hiệu

tương tự (âm thanh, số liệu…) và các nguồn số khác.

Quá trình biến đổi, mã hoá tín hiệu tương tự thành tín hiệu số có thể sửdụng các sơ đồ điều chế [V3]:

- Điều chế xung mã vi sai (DPCM).

- Điều chế xung mã vi sai tự thích nghi (ADPCM)

- Điều chế Delta (DM)

- Điều chế Delta tự thích nghi (ADM)

- Mã hoá dự đoán tuyến tính (LPC)

- ………

1.2 Số hoá tín hiệu liên tục trong kênh truyền dẫn số.

1.2.1 Khái quát quá trình số hoá tín hiệu liên tục

Có 3 phương pháp mã hoá nguồn hiện đang được sử dụng [V1]:

- Mã hoá dạng sóng: Sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực dân sinh với dạng

tiêu biểu nhất là điều chế xung mã PCM

- Mã hoá nguồn phát thanh: Cho hiệu quả phổ tần rất cao nhưng hệ thống

tương đối phức tạp, thường sử dụng cho mục đích quân sự

- Mã hoá lai: Kết hợp cả hai phương pháp trên.

1.2.2 Phương pháp mã hoá dạng sóng.

Cơ sở của phương pháp này là định lý lấy mẫu [V1]:

Xét một tín hiệu S(t) có biến đổi Furie là S(f) được gọi là có băng tần hạn chế nếu S(f) = 0 với |f| > W (W là tần số lớn nhất chứa trong S(t)) Khi đó S(t)

có thể biểu diễn duy nhất bởi các giá trị mẫu của S(t) với tốc độ lấy mẫu fs ≥2.W trong một giây

Như vậy, S(t) có thể biểu diễn qua công thức:

S(t)=

) 2 1 ( 2

) 2 1 ( 2 sin ) h.W (

W

n W

W

n W

n S

1.3 Điều chế xung mã (PCM).

1.3.1 Nguyên tắc điều chế xung mã tín hiệu thoại liên tục.

Điều chế xung mã được thực hiện theo qui trình như trong hình 1.2

Có thể nêu sơ qua các bước điều chế tín hiệu PCM từ tín hiệu thoại liêntục như sau:

- Lọc: Hạn chế phổ tần của tín hiệu liên tục cần truyền để thoả mãn yêu

cầu về băng tần hạn chế của định lý lấy mẫu mà chất lượng tín hiệu vẫn đượcđảm bảo Thông thường phổ tần là 4 Khz

- Lấy mẫu: Rời rạc hoá tín hiệu sau lọc bằng chuỗi xung nhịp có tần số fs

để tạo ra tín hiệu điều biên xung PAM Giá trị fs được chọn fs ≥ 2.W với W là dảitần của tín hiệu lượng tử Với phổ tần tiêu chuẩn là 4 Khz thì tần số lấy mẫu tiêuchuẩn được chọn là fs = 2.W = 8 Khz

- Lượng tử: là quá trình gán tín hiệu điều biên xung PAM cho các giá trị

lượng tử gần nó nhất

- Mã hoá: Mỗi giá trị lượng tử hoá được mã bởi một từ mã Thông

thường, tín hiệu PCM sử dụng bộ mã hoá 8 bit, trong đó độ dài từ mã là 8 bit.Chú ý rằng các giá trị lượng tử hoá này là của tín hiệu sau nén Vì vậy giá trịlượng tử hoá thực của tín hiệu ban đầu phụ thuộc vào luật nén được sử dụng

1.3.2 Mã hoá tín hiệu nhóm kênh thoại sử dụng PCM.

Quá trình số hoá tín hiệu FDM thành tín hiệu PCM có thể thực hiện theophương pháp trực tiếp hoặc gián tiếp

- Phương pháp gián tiếp

Tín hiệu siêu nhóm FDM được tách thành 60 kênh thoại lẻ Các kênhthoại âm tần lẻ được chia thành 2 nhóm, mỗi nhóm 30 kênh ghép thành luồng sơ

cấp 2,048 Mbps (chi tiết sẽ được bàn luận đến ở chương 2) Tốc độ luồng bit

sau mã hoá là 2x2,048 Mbps Ở đầu thu, quá trình biến đổi ngược lại được thựchiện và tín hiệu lối ra sẽ trở lại là tín hiệu siêu nhóm FDM

- Phương pháp trực tiếp: Tín hiệu siêu nhóm được biến đổi trực tiếp thànhtín hiệu PCM như trong hình 1.5 Ở đây tần số lấy mẫu fs ≥ 2fmax Thông thườngtần số lấy mẫu được chọn [V1]

n

f f n

max

f f

f



fmax, fmin: tần số cực đại và cực tiểu của tín hiệu siêu nhóm Theo khuyếnnghị G221 của CCITT, siêu nhóm 60 kênh có tần số từ 312 Khz đến 552Khz thìtần số lấy mẫu 552 Khz < fs < 624 Khz; n = 2 và do đó tốc độ của luồng PCMđược chọn là 6 Mbps

1

Mbps 2,048

PCM MUX

sơ cấp PCM MUX

sơ cấp

PCM DEMUX

sơ cấp PCM DEMUX

sơ cấp 30

1 30

(siêu nhóm)

1.4 Ghép kênh trong hệ thống thông tin số

Có 2 phương thức ghép kênh là ghép kênh theo tần số FDM và ghép kênhtheo thời gian TDM

1.4.1 Nguyên lý ghép kênh theo thời gian.

Nguyên lý ghép kênh theo thời gian được minh hoạ đơn giản trong hình1.5

và bộ phân kênh (xem hình 1.6) Tốc độ dòng bit lối ra của bộ ghép kênh đúng

bằng n lần tốc độ dòng bit của các nhánh cộng với tốc độ các thông tin phụ.Điều này có nghĩa là nếu không kể đến các thông tin phụ thì tần số nhịp của bộ

Hình 1.4: Phương pháp biến đổi trực tiếp

Mã hoá PCM

Giải mã PCM

Nhận tin n

Giám sát đồng

bộ khung Đồng hồ

phát

Đồng hồ thu

Đồng bộ nhịp

ghép/ tách kênh đúng bằng n lần tốc độ nhịp của các nhánh được ghép và quan

hệ tốc độ này phải được duy trì liên tục và tự động trong suốt quá trình ghép/tách kênh

vào các khối bit phụ (đoạn mào đầu: header) trong dòng bit tổng cộng Điều

này làm gia tăng tốc độ bit truyền dẫn

CHƯƠNG 2

GHÉP KÊNH KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ CẬN ĐỒNG BỘ

2.1 Ghép kênh sơ cấp

2.1.1 Khái quát

Ghép kênh sơ cấp là việc ghép các luồng số khác nhau thành luồng số cấp

1 Theo khuyến nghị G702 của CCITT thì tốc độ luồng cấp một 1,544 Mbpsđược sử dụng làm tiêu chuẩn cho các hệ Mỹ và Nhật Còn luồng số 2,048 Mbpsđược sử dụng làm luồng số cấp 1 đối với các hệ tiêu chuẩn Châu Âu [V3]

1 2 1

Bộ ghép phát (G794)

Bộ ghép số (G734)

Đồng bộ khung và đa khung ở phương thức ghép cấp 1 được thực hiệnbằng cách chia sẻ bit thứ nhất của khung, được tổ chức như sau:

- Từ mã đồng bộ khung là 101010, được đặt tại các bit thứ nhất của cáckhung lẻ

- Từ mã đồng bộ đa khung chiếm các bit thứ nhất của khung chẵn, códạng 00111S Nếu đồng bộ khung đúng thì bit S có giá trị 0, bit S nhận giá trị 1khi cần báo mất đồng bộ khung đầu xa

c.Bộ ghép PCM 24 kênh 24 khung

Cấu trúc khung dữ liệu của bộ ghép PCM 24 kênh 24 khung như ở hình2.3 So sánh với cấu trúc khung dữ liệu PCM 24 kênh 12 khung ta thấy sự khácbiệt duy nhất là cấu trúc khung, thể hiện ở những điểm sau:

- Số lượng của mỗi khung vẫn là 193 bit, báo gồm 192 bit của 24 kênhthoại lưu lượng và 1 bit dành cho đồng bộ khung, mã kiểm tra độ dư chu trình

CRC (CRC: Cycle Redundancy Check) và 1 đường số liệu 4 Kbps.

- Chu kỳ tối đa của các kênh logic là 24 khung, hình thành cấu trúc đakhung 24 với độ dài mỗi đa khung là 3 ms

- Từ mã đồng bộ đa khung là 001011, chiếm các bit thứ nhất của cáckhung thứ 4, 8, 12, 16, 20 và 24

- Các bit thứ nhất của các khung 2, 6, 10, 14, 18, 22 tạo thành kênh lôgic

đa khung 12 khung = 1,5 ms khung thứ:

bit thứ 1: 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 S

bít thứ

125 s Ghi chú: S: bit chỉ thị cảnh báo đầu xa

Hình 2.2: Cấu trúc khung và đa khung của luồng số liệu bộ ghép PCM

24 kênh 12 khung hệ Mỹ – Nhật.

1 2 3 4 193

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

có tốc độ 6/3 ms = 2 Kbps dùng cho đồng bộ khung có áp dụng mã kiểm tra độ

2.1.3 Ghép kênh PCM sơ cấp 30 kênh hệ Châu Âu.

a.Bộ ghép kênh PCM 30 kênh

Ghép kênh PCM sơ cấp hệ Châu Âu được qui định tại khuyến nghị G732

và G704 của CCITT Hình 2.4 cho thấy phân cấp ghép sơ cấp của CCITT đốivới các hệ thống ghép kênh sơ cấp của Châu Âu

đa khung 24 khung = 3 ms

Mỗi khung tín hiệu PCM sơ cấp có độ dài 125µs phù hợp với tiêu chuẩnđiều chế xung mã PCM luật A theo khuyến nghị G711 của CCITT.

Cấu trúc khung tín hiệu ghép cấp một 30 kênh PCM được biểu diễn trênhình 3.1

b Đồng bộ và báo hiệu trong hệ thống ghép cấp 1 PCM 30 kênh

- Đồng bộ:

1 30

1 (FDM) 2

Ghi chú: - khe thời gian thứ 0(khungchẵn):

- khe thời gian thứ 16 :

 Đồng bộ đa khung: Nếu báo hiệu kênh kết hợp thì từ mã đồng bộ đakhung là 0000 và ghép vào khoảng bit 1 đến bit 4 của khe thời gian 16 khung 0.Điều này có nghĩa là cứ 16 khung thì từ mã xuất hiện dưới dạng cụm và khôngphân bố rải rác ở các khung khác nhau như hệ thống 24 kênh Các vị trí còn lại

từ 5 đến 8 của khe thời gian 16 khung 0 được đặt là 1 nếu không sử dụng Bit 6

sử dụng để chỉ thị mất đồng bộ đa khung với giá trị bằng 1

 Đồng bộ khung: tín hiệu đồng bộ khung chiếm khe thời gian 0 của cáckhung chẵn, gồm cả khung 0 Ở khe thời gian 0, bit 2 và bit 8 đứng đầu và cuối

từ mã đồng bộ khung Bit 1 không nằm trong từ mã đồng bộ khung mà được sửdụng cho quốc tế

Đối với các khung lẻ thì không có tín hiệu đồng bộ khung từ bit 2 đến bit 8 Bit

1 được sử dụng như một bộ phận để kiểm tra độ dư chu trình nếu cần, hoặc dànhcho sử dụng quốc tế

- Báo hiệu

 Trường báo hiệu kênh chung: khe 16 của mọi khung được sử dụng làmkênh báo hiệu tốc độ 64 Kbps

 Trường hợp báo hiệu kênh kết hợp: Khe thời gian 16 khung 0 được sử

dụng để ghép tổ hợp đồng bộ đa khung (như đã bàn luận đến ở trên) Còn khe

16 các khe khung khác 0 được sử dụng để hình thành hai kênh báo hiệu kết hợp,mỗi kênh tốc độ 30 Kbps

2.1.4 Ghép các nhánh số liệu lên tốc độ sơ cấp

a Ghép nhánh 64 kbps

- Ghép nhánh đồng bộ 1.544 Mbps

Thiết bị ghép tiếp nhận 23 nhánh 64 kbps đơn lẻ để ghép vào luồng sốđồng bộ 1.544 Mbps Thiết bị này có thể được sử dụng cho mạng số đa dịch vụ

ISDN (Intergrated Service Digital Network).

Cấu trúc khung tín hiệu được biểu diễn trên hình 3.2

Khe thời gian thứ 24 được dành cho mục đích đồng bộ khung và các bitnghiệp vụ Có hai phương pháp cấu trúc của khe thời gian thứ 24 được biểu diễntrên hình 3.3 [A3].

 Phương pháp 1: sử dụng các bit 1, 2, 3, 4, 5 và 8 để mang tín hiệu đồng

bộ 101110, các bit 6 và 7 sử dụng cho nghiệp vụ

 Phương pháp 2: sử dụng các khung luân phiên Ở đây các bit 1, 2 và 3của khe thời gian 24 được sử dụng cho các bit nghiệp vụ Các bit 4 đến 8 có cấutrúc 00101 cho khung 1 và 11010 cho khung 2

tiếp đưa về thiết bị 64 Kbps theo phương thức chủ- tớ và dùng mã AMI để mãhoá thông tin số liệu và định thời.

- Ghép nhánh đồng bộ 2048 Kbps

Thiết bị ghép kết hợp 31 tín hiệu nhánh đồng bộ 64 Kbps để tạo ra ở đầu

ra một luồng số tốc độ 2048 Kbps Định thời có thể được lấy từ 3 nguồn cơ bản:

2.2 Ghép kênh số trong hệ thống phân cấp số cận đồng bộ PDH.

2.2.1 Kỹ thuật ghép kênh số trong hệ thống PDH.

a Hệ thống phân cấp số PDH.

Khuyến nghị G704 của CCITT định nghĩa phân cấp ghép kênh số là một loạtcác bộ ghép kênh số có phân cấp phù hợp với dung lượng ghép tại một cấp Cấpnày kết hợp với một số lượng nhất định các tín hiệu số có tốc độ qui định trướccho cấp dưới thành một tín hiệu số có tốc độ chuẩn Tốc độ này lại được sửdụng để kết hợp với các tín hiệu số khác có cùng tốc độ trong một bộ ghép sốcấp cao hơn để tạo nên tốc độ chuẩn cao hơn Tất cả các tốc độ ghép cùng tốc độchuẩn đó kết hợp với nhau tạo nên một hệ thống gọi là hệ thống phân cấp ghépkênh số [A4]

b.Kỹ thuật chèn xung trong ghép kênh không đồng bộ.

Chèn được xem như quá trình thay đổi tốc độ xung của tín hiệu số ở mức độđiều khiển cho phù hợp với tốc độ xung khác với tốc độ vốn có của nó mà

không làm mất thông tin (định nghĩa 4022, G701 của CCITT) [V4].

- Chèn dương (độn xung dương)

Giả sử xét với hệ thống 4 nhánh vào, khi tốc độ luồng bit ra:

F: tốc độ bit đầu ra bộ ghép

f: tốc độ bit cực đại của các nhánh vào

Hầu hết các hệ thống ghép thực tế hạn chế chèn đối với các khe thời gianđược chỉ định trước để đơn giản hoá thiết kế hệ thống Phạm vi cho phép tốc độxung các nhánh vào được xác định theo phương trình [V3]:

4fmax- 4fmin = 4J (2.2)Với fmax và fmin là các tần số lớn nhất và nhỏ nhất của các nhánh

J: số lượng các khe thời gian chèn trong một giây của mỗi nhánh Việcchèn thêm các bit dễ dẫn đến tình trạng xoá nhầm hoặc ghép dư thông tin trongmột khe thời gian tại đầu thu Điều này có thể gây ra lỗi và mất đồng bộ khung

Do đó để khắc phục, người ta phát thêm các bit dịch vụ chèn, các bit này có cấutrúc : từ mã 111 khi chèn và 000 khi không chèn Khi sai lạc một trong 3 xungthì đa số các xung còn lại sẽ đưa ra quyết định Ví dụ, nếu thu 110 thì sẽ chuyểnthành 111 còn nếu thu được 100 thì chuyển thành 000 Theo [A1], phương trình[5.37] chỉ ra rằng nếu lỗi của hệ thống là Pt thì xác suất lỗi gây ra do giải mãnhầm các xung dịch vụ chèn:

Đồng thời người ta cũng chỉ ra rằng [A1] vì mỗi xung chèn và tín hiệuđiều khiển của nó chiếm 4 khe thời gian, hằng số khung là α, tốc độ xung tổngcộng F đối với bộ ghép C kênh khi đó sẽ là:







 1

4

được chèn bổ xung cho xung thiếu được gọi là chèn âm.

Cũng như chèn dương, chèn âm được thực hiện nhờ truyền hai từ mã củatín hiệu điều khiển mà một bit có được xen hay không được xen vào cùng vớikhe thời gian bổ sung đến đầu xa của nhánh Tuy nhiên, trong thực tế thườngmột xung được xoá đi từ luồng bit đi vào bộ ghép Điều này cho phép tần số củađồng hồ thấp hơn của thiết bị ghép tiếp nhận số liệu không mất các bit và giảm

độ phức tạp trong khi thiết kế hệ thống

CCITT đã đưa ra định nghĩa về chèn âm: là phương pháp chèn sử dụngcác khe thời gian để truyền tín hiệu số có tốc độ bit luôn thấp hơn tốc độ bit củacác tín hiệu số gốc [A4]

Các xung bị xoá từ luồng bit nhánh đó được truyền đi nhờ các khe thờigian cố định trong cấu trúc khung tín hiệu phát đến đầu xa để chèn vào Kèmtheo đó là các thông tin về các bit này cũng được truyền theo để tạo điều kiệncho việc phục hồi ở đầu thu Chi tiết về kỹ thuật chèn âm sẽ được bàn luận đến ởtừng cấp ghép cụ thể

2.2.2 Hệ thống ghép kênh PDH theo tiêu chuẩn Châu Âu

Hệ thống phân cấp số PDH của Châu Âu được hình thành từ việc ghéptừng 4 nhánh cấp thấp thành nhóm cấp cao hơn Chi tiết các cấp ghép theo hệthống này được mô tả ở hình 2.10

2.2.3 Hệ thống ghép kênh PDH theo tiêu chuẩn Bắc Mỹ.

Hình 2.11 mô tả hệ thống ghép kênh PDH theo tiêu chuẩn Bắc Mỹ củahãng Bell, phân cấp của hệ thống chỉ có đến cấp 3 Tuy nhiên hệ thống còn cóthêm 2 cấp nữa, các cấp này được hình thành bằng cách ghép 6 luồng cấp 3 và 2luồng cấp 4 để tạo ra các luồng cấp 4 và cấp 5

Ghép M10 Ghép M12

Ghép M12

Ghép M23

Ghép M34

Ghép M45

30 kênh 120 kênh 480 kênh 1920 kênh 7680 kênh

Trans – code

Bộ ghép số

CM số

120 kênh

Bộ ghép số

PCM 120 kênh

Đường viba số

Đường viba số

Bộ ghép số

Đường viba số

Đường viba số

Bộ ghép số

2.2.4 Hệ thống ghép kênh PDH theo tiêu chuẩn Nhật Bản.

Các đặc điểm của thống ghép kênh PDH theo tiêu chuẩn Nhật Bản có thểnêu ra ở đây:

độ 44.736 Mbps cho tương thích với các thiết bị hệ Mỹ

- Tốc độ tín hiệu số cấp 4 được tạo thành từ 3 luồng cấp 3, tốc độ 97.728Mbps hoặc 139,264 Mbps

- Tốc độ số sơ cấp 5 tạo thành từ 4 luồng cấp 4, tốc độ 400.352 Mbpshoặc 564,992 Mbps

2.2.5 Ghép kênh cấp 2 theo tiêu chuẩn Mỹ - Nhật trong thực tế.

Cấu trúc khung của thiết bị ghép PCM 96 kênh như minh hoạ trong hình2.13 Tín hiệu đồng bộ khung được giám sát liên tục để duy trì đồng bộ Đồng

bộ khung đã mất sẽ được khôi phục sau khi đồng bộ khung có hiệu lực xuất hiện

Bộ ghép số

CM số

96 kênh

Bộ ghép số

PCM 96 kênh

Đường

Bộ ghép số

Đường

Bộ ghép số

Bộ ghép số

Đường viba số

tại thiết bị đầu cuối thu.

2.2.6 Ghép kênh cấp 2 theo tiêu chuẩn Châu Âu trong thực tế.

khung 1 khung2 khung 3 khung 4 khung 1 khung 2 tuyến số liệu 5 bít khi không SD 5 bít 5 bit

Khung thứ

Ghi chú: - A: cảnh báo khi hoạt động = 1 x: bit dự trữ (bằng 1 nếu không sử dụng)

- m: sử dụng cho quốc gia y=1 chỉ thị mất đồng bộ đa khung

2.2.7 Kỹ thuật chèn xung trong ghép kênh cấp 2.

a Bộ ghép cấp 2 tốc độ 8448 Kbps sử dụng chèn dương.

Xét với luồng tín hiệu vào là nhánh 1, luồng bit cấp 1 (2048 Kbps hoặc

1544 Kbps) đưa đến đầu vào và được phát hiện nhờ vòng khoá pha Vòng khoá

pha tách thông tin định thời f từ luồng bit và cho phép luồng bit đi vào bộ nhớđệm hoặc bộ nhớ đàn hồi Các bit nhớ được đọc ra nhờ xung nhịp của đồng hồnội bộ có tần số bằng tần số đồng hồ ghép (F) chia 4 Tần số F/4 cao hơn mộtchút so với f do phải kết hợp với cấu trúc khung ra của bộ ghép, các bit chèn,điều khiển chèn, đồng bộ khung…, có nghĩa là các bit có trọng số cao Do cácxung đọc xuất hiện ở đầu ra với tốc độ nhanh hơn tốc độ ghi xung nên các bitđược ghi trong bộ nhớ đàn hồi giảm dần Đối với xung đọc đã hoàn toàn ngắt ởcác vị trí bit có trọng số cao có thể xuất hiện và do đó xung vào trong chu kỳngắt này được đọc vào bộ nhớ

b Bộ ghép cấp 2, tốc độ 8448 Kbps sử dụng chèn dương

Hình 2.16 minh hoạ cấu trúc khung của bộ ghép cấp 2 sử dụng chèn

dương Tổng số bit trong khung (B 2) bằng 848, trong đó có 820 bit tin của 4

nhánh và 24 bit gồm: 10 bit nội bộ để đồng bộ khung (bit 1 đến bit 10), cảnh báo (bit 11) bit dư (bit 12) có logíc 1, các bit điều khiển chèn (bit 1 đến bit 4) của

đa khung 16 khung khung thứ:

Khung thứ

Ghi chú: - A: cảnh báo khi hoạt động = 1 x: bit dự trữ (bằng 1 nếu không sử dụng)

- m: sử dụng cho quốc gia y=1 chỉ thị mất đồng bộ đa khung

đồng bộ khung

1 2 3 4 1 2 3 4

Điều khiển 1 4

Bit của các nhánh 5 212

Bit chèn 5 8

848 bit đoạn 1 đoạn 2 đoạn 3 đoạn 4

10 1 1 200 4 208 4 208 4 4 204

cảnh bit

báo (1) dư

bit 1 bit 2 bit 3

Hình 2.14: Cấu trúc khung hệ thống ghép cấp 2 sử dụng chèn dương

1111010000

m

12

Điều khiển 1 4

Bit của các nhánh 5 212

Điều khiển 1 4

Bit của các nhánh 9 21 2

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

đa khung 1176 bit

Khung 4 nhánh 1,544 Mbps

1 khung = 294 bit đoạn 1 đoạn 2 đoạn 3 đoạn 4 đoạn 5 đoạn 6

4

0 0 0 0

0 0 0 0

T1

T2

T3T

4

1 1 1 1

J1

J2

J3

J4đồng

Các bit nhánh

Bit 2 điều khiển chèn

Các bit nhánh

Bit 1 đồng bộ khung

Các bit nhánh

Bit 3 điều khiển chèn

Các bit nhánh

Bit 1 đồng bộ khung

Các bit nhánh

khe thời gian chứa bit chèn cho mỗi nhánh phân phối trên 4 khung, do vậy đượcphát thường xuyên cho dù có chèn hay không Lý do được phát thường xuyên là

vì khe thời gian này không sử dụng để truyền thông tin bit chèn thì sử dụng đểtruyền một phần tín hiệu thông tin

d.Bộ ghép cấp hai 8448 Kbps sử dụng chèn kết hợp dương/ không/âm.

Nếu tốc độ định mức của các kênh trong thiết bị ghép bằng tốc độ bit củacác nhánh nhưng do các nguồn đồng hồ độc lập khác nhau nên có tình trạng cáckhe thời gian trong thiết bị ghép dùng để truyền tín hiệu số có tốc độ bit có thểcao hơn, bằng hoặc thấp hơn tốc độ bit của tín hiệu gốc Điều này có nghĩa làphải kết hợp cả hai phương pháp chèn dương và âm Khi chèn dương các khethời gian được tạo ra trong cấu trúc khung tín hiệu hợp thành, khung này truyềnhay không truyền thông tin từ tín hiệu gốc tuỳ thuộc vào tốc độ xung tương đốicủa tín hiệu hợp thành và tín hiệu gốc

Khi chèn âm, một phương tiện riêng để truyền các bit xoá được sắp xếp

và các xung dịch vụ chèn được sử dụng để cung cấp thông tin giúp cho việcphục hồi xung xoá Ưu điểm của hệ thống ghép dạng này là có thể sử dụng dễdàng các đầu vào đồng bộ hoặc các hệ thống hỗn hợp, trong đó chỉ có một sốnhánh vào là đồng bộ với tốc độ xung ghép, còn các nhánh vào khác là không

1 khung (1065 bit ) = 125 s đoạn 1 đoạn 2 đoạn 3 đoạn 4

8 256 4 4 256 4 4 256 4 4 4 256

kênh dịch vụ rung chuông

Hình 2.16: Cấu trúc khung hệ thống ghép cấp hai 8448 Kbps

Bit chèn âm 5 8

1 2 3 4

Chức năng D.Vụ 5 8

bit nhánh 9 264

Điều khiển chèn 1 4

Bit dư 5 8

bit nhánh 9 264

Điều khiển chèn 1 4

Bit chèn dương 5 8

bit nhánh 9 264

5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4

a Bộ ghép cấp ba 32064 Kbps (khuyến nghị G752 của CCITT).

Bộ ghép này sử dụng trong phân cấp số PDH của Nhật Bản Tốc độ bitđịnh mức là 32064 Kbps ± 10ppm Hình 2.19 minh hoạ chi tiết cấu trúc củakhung tín hiệu ghép

5 315 5 315 5 315 5 315 5 315 5 315

bit báo hiệu sự cố

Ghi chú: - Chèn dương: 111, còn lại là không chèn; - Số bit / nhánh: 378

Bit phụ 1 5

Điều khiển chèn 1 5

1 1 0 1 0

Điều khiển chèn 1 5

Điều khiển chèn 1 5

bit nhánh 6 320

bit nhánh 6 320

bit nhánh 6 320

bit nhánh 6 320

bit nhánh 6 320

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 0 0 1 0 1 1 2 3 4 5

được sử dụng trong phân cấp Bắc Mỹ và chuẩn hoá trong khuyến nghị G752 củaCCITT Cấu trúc đa khung gồm 7 khung, số bit trong đa khung là 4760, độ dàimỗi khung là 680 bit Số bit nhánh trên mỗi đa khung (m’

2) kể cả chèn là 672

Có 7 nhánh chứa trong mỗi cấu trúc khung, tốc độ mỗi nhánh là 6312 Kbps

đa khung 4760 bit

Các khung

1 khung = 680 bit đoạn 1 đoạn 2 đoạn 3 đoạn 4 đoạn 5 đoạn 6 đoạn 7 đoạn 8

1 1 1 1 1 1 1

T1

T2T

T1

T2T

T1

T2T

J1

J2 J

bit nhánh

Bit 1 điều khiển chèn

Các bit nhánh

Bit 2 đồng

bộ khung

Các bit nhánh

Bit 2 điều khiển chèn

Các bit nhánh

Bit 3 đồng

bộ khung

Các bit nhánh

Bit 3 điều khiển chèn

Các bit nhánh

Bit 4 đồng

bộ khung

Các bit nhánh