hệ thống thông tin quang

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH -0O0O0 KHOA CƠNG NGHỆ VIỄN THƠNG NHĨM FIVE GUYS Đề tài : HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG Việc thông tin liên lạc ánh sáng đă sớm xuất phát triển loài người người trước đă liên lạc với cách dấu (Hand signal) Liên lạc cách dấu dạng thơng tin quang: khơng thể dấu bóng tối Ban ngày, mặt trời nguồn ánh sáng cho hệ thống (hệ thống “Hand signal”) Thông tin mang từ người gởi đến người nhận dựa vào xạ mặt trời Mắt thiết bị thu thông điệp này, b ộ năo xử l thông điệp Thông tin truyền theo kiểu chậm, khoảng cách lan truyền có giới hạn, lỗi lớn Một hệ thống quang sau đó, có đường truyền dài hơn, tín hiệu khói (Smoke signal) Thơng điệp gởi cách thay đổi dạng khói phát từ lửa Mẫu khói lần mang đến phía thu ánh sáng mặt trời Hệ thống đđi hỏi phương pháp mă hóa phải đặt ra, mà người gởi người thu thông điệp phải học Điều có thể so sánh với hệ thống mă xung (pulse codes) sử dụng hệ thống số (digital system) đại Trải qua thời gian dài từ người sử dụng ánh sáng mặt trời lửa để làm thông tin liên lạc đến lịch sử thông tin quang đă qua bước phát triển hồn thiện tóm tắt mốc sau đây: • Năm 1775: Paul Revere đă sử dụng ánh sáng để báo hiệu quân đội Anh từ Boston kéo tới • Năm 1790: Claude Chappe, kỹ s người Pháp, đă xây d ựng m ột h ệ th ống ện báo quang (optical telegraph) Hệ thống gồm chuỗi tháp với đèn báo hiệu Thời tin tức truyền với tín hiệu vượt chặng đường 200 Km vng 15 phút • Năm 1854: John Tyndall, nhà v ật l t ự nhiên ng ười Anh, đă th ực hi ện thành cơng thí nghiệm đáng ánh sáng truyền qua mơi trường điện mơi suốt • Năm 1870: John Tyndall đă chứng minh ánh sáng dẫn theo vòng nước uốn cong dựa vào nguyên lư phản xạ tồn phần • Năm 1880: Alexander Graham Bell, người Mỹ, đă phát minh m ột h ệ th ống thơng tin ánh sáng, hệ thống photophone Ông ta đă s dụng ánh sáng mặt trời từ gương phẳng mỏng đă điều chế tiếng nói để mang tiếng nói Ở máy thu, ánh sáng mặt trời đă điều chế đập vào tế bào quang dẫn, selen, biến đổi thơng điệp thành dng điện Bộ thu máy điện thoại hoàn tất hệ thống Hệ thống photophone chưa đạt thành công thương mại, đă làm việc tốt hơn, ngu ồn nhiễu l ớn làm gi ảm ch ất lượng đường truyền • Năm 1934: Norman R.French, kỹ sư người Mỹ, nhận sáng chế hệ thống thông tin quang Phương tiện truyền dẫn ông thủy tinh • Vào năm 1950: Brian O’Brien, Harry Hopkins Nariorger Kapany đă phát triển sợi quang có hai lớp, bao gồm lớp lơi (Core) bên (ánh sáng lan truyền lớp này) lớp bọc (Cladding) bao xung quanh bên lớp lơi, nhằm nhốt ánh sáng lơi Sợi sau nhà khoa học phát triển thành Fibrescope uốn cong (một loại kính soi sợi quang), thiết bị có khả truyền hhnh ảnh từ đầu sợi đến cuối sợi Tính uốn cong fiberscope cho phép ta quan sát vùng mà ta không th ể xem cách bhnh thường Đến nay, hệ thống fiberscope cđn sử d ụng rộng rải, đ ặc biệt ngành y dùng để soi bên thể người • Vào năm 1958: Charles H.Townes đă phát minh Laser cho phép tăng cường tập trung nguồn sáng để ghép vào sợi • Năm 1960: Theodor H.Maiman đưa laser vào hoạt động thành công, làm tăng dung lượng hệ thống thông tin quang cao • Năm 1966: Charles K.Kao George Hockham thu ộc phng thí nghi ệm Standard Telecommunication Anh thực nhiều thí nghiệm để ch ứng minh th ủy tinh chế tạo suốt cách giảm tạp chất thủy tinh thh suy hao ánh sáng đượ giảm tối thiểu Và họ cho sợi quang chế tạo đủ tinh khiết thh ánh sáng truyền xa nhiều Km • Năm 1967: suy hao sợi quang báo cáo α ≈ 1000 dB/Km • Năm 1970: hăng Corning Glass Works đă chế tạo thành cơng sợi SI có suy hao α < 20 dB/Km bước sóng λ = 633 nm • Năm 1972: loại sợi GI chế tạo với suy hao α ≈ dB/Km • Năm 1983: sợi SM (Single Mode) sản xuất Mỹ • Năm 1988: Cơng ty NEC thiết lập mạng đường dài có tốc độ 10 Gbit/s chiều dài 80,1 Km dùng sợi dịch tán sắc Laser hồi tếp phân bố • Hiện nay, sợi quang có suy hao α ≤ 0,2 dB/Km b ước sóng 1550 nm, có loại sợi đặc biệt có suy hao thấp giá trị nhiều I HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 1.1 THÔNG TIN QUANG Khác với thông tin hữu tuyến vô tuyến - loại thông tin sử dụng môi trường truyền dẫn tương ứng dây dẫn không gian - thông tin quang hệ thống truyền tin thơng qua sợi quang Điều có nghĩa thơng tin chuyển thành ánh sáng sau ánh sáng truyền qua sợi quang Tại nơi nhận, lại biến đổi trở lại thành thông tin ban đầu Hình 1.1 Giới thiệu hệ thống truyền dẫn sợi quang digital sử dụng rộng rãi Trong phần xem xét giai đoạn phát triển hệ thống so sánh đặc tính với đặc tính hệ thống tồn Cuối cùng, giải thích tính chất ánh sáng Hình 1.1 Hệ thống truyền dẫn sợi quang digital 1.1.1 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA THÔNG TIN QUANG Các phương tiện sơ khai thông tin quang khả nhận biết người chuyển động, hình dáng màu sắc vật thông qua đôi mắt Tiếp đó, hệ thống thơng tin điều chế đơn giản xuất cách sử dụng đèn hải đăng đèn hiệu Sau đó, năm 1791, VC.Chape phát minh máy điện báo quang Thiết bị sử dụng khí mơi trường truyền dẫn chịu ảnh hưởng điều kiện thời tiết Để giải hạn chế này, Marconi sáng chế máy điện báo vô tuyến có khả thực thơng tin người gửi người nhận xa Đầu năm 1980, A.G.Bell - người phát sinh hệ thống điện thoại - nghĩ thiết bị quang thoại có khả biến đổi dao động máy hát thành ánh sáng Tuy nhiên, phát triển hệ thống đă bị bỏ bê xuất hệ thống vô tuyến ( Bảng 1.1) Các giai đoạn phát triển thông tin cáp sợi quang Sự nghiên cứu đại thông tin quang bắt đầu phát minh thành công Laser năm 1960 khuyến nghị Kao Hockham năm 1966 việc chế tạo sợi quang có độ tổn thất thấp năm sau, Kapron đă chế tạo sợi quang suốt có độ suy hao truyền dẫn khoảng 20 dB/km Được cổ vũ thành công này, nhà khoa học kỹ sư khắp giới đă bắt đầu tiến hành hoạt động nghiên cứu phát triển kết công nghệ mơi giảm suy hao truyền dẫn, tăng giải thông Laser bán dẫn đă phát triển thành công năm 70 Như , độ tổn thất sợi quang đă giảm đến 0,18 dB/km Hơn nữa, năm 70 Laser bán dẫn có khả thực dao động liên tục nhiệt độ khai thác đă chế tạo Tuổi thọ ước lượng 100 năm Dựa công nghệ sợi quang Laser bán dẫn gửi khối lượng lớn tín hiệu âm liệu đến địa điểm cách xa hàng 100 km sợi quang có độ dày sợi tóc, khơng cần đến tái tạo Hiện nay, hoạt động nghiên cứu nghiêm chỉnh tiến hành lĩnh vực gọi photon học - Là lĩnh vực tối quan trọng tất hệ thống thông tin quang, có khả phát hiện, xử lý, trao đổi truyền dẫn thông tin phương tiện ánh sáng Photon học có khả ứng dụng rộng rãi lĩnh vự điện tử viễn thông kỷ 21 1.1.2 Các đặc tính thơng tin quang Trong thông tin sợi quang, ưu điểm sau sợi quang sử dụng cách hiệu quả, độ suy hao truyền dẫn thấp băng thông lớn Thêm vào đó, chúng sử dụng để thiết lập đường truyền dẫn nhẹ mỏng (nhỏ), khơng có xun âm với đường sợi quang bên cạnh không chịu ảnh hưởng nhiễm cảm ứng sóng điện tử Trong thực tế sợi quang phương tiện truyền dẫn thông tin hiệu kinh tế có Trước hết, vv́ có băng thơng lớn nên truyền khối lượng thơng tin lớn tín hiệu âm thanh, liệu, tín hiệu hỗn hợp thơng qua hệ thống có cự ly đến 100 GHz-km Tương ứng, cách sử dụng sợi quang, khối lượng lớn tín hiệu âm hình ảnh truyền đến địa điểm cách xa hàng 100 km mà không cần đến tái tạo Thứ hai, sợi quang nhỏ nhẹ khơng có xun âm Do vậy, chúng lắp đặt dễ dàng thành phố, tàu thuỷ, máy bay tồ nhà cao tầng khơng cần phải lắp thêm đường ống cống cáp Thứ ba, sợi quang chế tạo từ chất điện mơi phí dẫn nên chúng không chịu ảnh hưởng can nhiễu sóng điện từ xung điện từ Vì vậy, chúng sử dụng để truyền dẫn mà khơng có tiếng ồn Điều có nghĩa lắp đặt với cáp điện lực sử dụng mơi trường phản ứng hạt nhân Thứ tư, nguyên liệu chủ yếu để sản xuất sợi quang cát chất dẻo thứ rẻ đồng nhiều - nên kinh tế cáp đồng trục nhiều Giá thành sợi quang giảm nhanh công nghệ đưa Ngoài ra, đă đề cập trên, đặc trưng có độ tổn thất thấp giá thành lắp đạt ban đầu giá thành bảo dưỡng sửa chữa thấp vv́ chúng cần tái tạo Ngoài ưu điểm đă nêu trên, sợi quang có độ an tồn, bảo mật cao, tuổi thọ dài có khả đề kháng mơi trường lớn Nó dễ bảo dưỡng, sửa chữa có độ tin cậy cao Hơn nữa, khơng bị rò rỉ tín hiệu dễ kéo dài cần chế tạo với giá thành thấp Trong bảng 1.2, tổng hợp ưu điểm Nhờ ưu điểm này, sợi quang sử dụng cho mạng lưới điện thoại, số liệu/ máy tính, phát truyền hv́nh (dịch vụ băng rộng) sử dụng cho ISDN, điện lực, ứng dụng y tế quân sự, thiết bị đo Bảng 1.2 Các ưu nhược điểm sợi quang 10 1.2 CÁP SỢI QUANG Sợi quang dây nhỏ dẻo truyền ánh sáng nhìn thấy tia hồng ngoại Như trình bày hình 1.4, chúng có lõi có phần bao bọc xung quanh lõi Để ánh sáng phản xạ cách hồn tồn lơi thv́ chiết suất lơi lớn chiết suất áo chút Vỏ bọc phía ngồi áo bảo vệ sợi quang khỏi bị ẩm ăn mòn, đồng thời chống xuyên âm với sợi bên cạnh làm cho sợi quang dễ xử lý Để bọc ta dùng nguyên liệu mềm độ tổn thất lượng quang lớn Hình 1.4 Cấu trúc cáp sợi quang Lõi áo làm thuỷ tinh hay chất dẻo (Silica), chất dẻo, kim loại, fluor, sợi quang kết tinh) Ngoài chúng phân loại thành loại sợi quang đơn mode đa mode tương ứng với số lượng mode ánh sáng truyền qua sợi quang Ngoài chúng cc̣n phân loại thành sợi qaung có số bước số lớp tuỳ theo hình dạng chiết suất phần lơi sợi quang Các vấn đề tŕnh bày tỉ mỉ mục 1.2.2 1.3 HỆ THỐNG CÁP QUANG Nhờ kết hoạt động nghiên cứu phát triển cường độ cao năm 1970, công nghệ thông tin quang đa mode sử dụng rộng rãi toàn giới Cũng hệ thống thông tin quang đơn mode Dựa kỹ thuật phát triển, ngày nhiều cáp quang đă sử dụng nhiều lĩnh vực Trong phần này, đặc tính chung cáp quang giải thích tiếp đó, tín hiệu B-ISDN bao gồm lớp digital khác, tín hiệu video khác tín hiệu truyền số liệu tốc độ cao Do đó, đứng quan điểm tốc độ truyền dẫn, tín hiệu dịch vụ chiếm băng tần rộng từ vài bit/s tín hiệu giám sát từ xa tới tín hiệu video với vài trăm Mbit/s Ngoài ra, thời gian sử dụng phạm vi từ số liệu tốc độ thấp, có độ dài vài giây, tới dịch vụ video có độ dài vài giờ, dịch vụ thoại có độ dài vài ba phút Như đă mơ tả, B-ISDN có khả cung cấp dịch vụ băng rộng tới nhiều Mbit/s, cc̣n tần số mà sử dụng phân bố thời gian sử dụng thv́ có phạm vi rộng Đặc tính phân bố khác tín hiệu dịch vụ B-ISDN tín hiệu liên tục, chẳng hạn tiếng nói hv́nh ảnh, "sống chung" với tín hiệu nhóm, chẳng hạn số liệu đầu cuối Các tín hiệu tiếng nói hv́nh ảnh trở thành tín hiệu tốc độ bít nhờ phương pháp số hố Tuy nhiên, tín hiệu số liệu khác tín hiệu với tốc độ bít biến đổi rộng Mặt khác, tín hiệu hv́nh ảnh âm đc̣i hỏi xử lư theo thời gian thực, cc̣n trường hợp số liệu thv́ không cần Hình 1.72 Phân bố dịch vụ B-ISDN Do khác vậy, chuyển mạch truyền dẫn tín hiệu dịch vụ B-ISDN trở nên khó mà thực Vv́ lư đó, chuyển mạch gói lư tưởng tốc độ thấp số liệu nhóm, đó, tín hiệu tiếng nói hv́nh ảnh thv́ chuyển mạch kênh thích hợp Ngồi ra, tín hiệu thoại, chuyển mạch phân chia thời gian đă phát từ lâu thích hợp cả, cc̣n tín hiệu video tốc độ cao chuyển mạch kênh phân chia theo không gian Vv́ vậy, tv́m hệ thống truyền dẫn có khả trao đổi với tín hiệu tốc độ thấp/cao tín hiệu liên tục/ nhóm khó khăn Tốc độ số liệu kênh 1.7.3 Nền tảng kỹ thuật B-ISDN Như đề cập trước đây, vv́ dịch vụ B-ISDN cung cấp có đặc điểm khác nhau, số công nghệ đc̣i hỏi để thực hoá BISDN Thứ nhất, xử lư tốc độ cao công nghệ môi trường, truyền dẫn băng rộng công nghệ chuyển mạch băng rộng; chúng yêu cầu vv́ tín hiệu dịch vụ băng rộng tốc độ cao sử dụng rộng răi Vả lại, việc cải thiện công nghệ thiết bị xử lư video cần thiết vv́ dịch vụ B-ISDN loại dịch vụ video khác Hơn nữa, công nghệ mạng thông tin vấn đề cần thiết, vv́ dịch vụ tốc độ thấp/tốc độ cao cung cấp dịch vụ chế độ gói đồng tồn Những cơng nghệ đă phát triển nâng cấp liên tục nhằm đáp ứng cách đầy đủ nhu cầu dịch vụ băng rộng ngày tăng Thứ nhất, công nghệ thông tin quang đă nâng cao; suy hao cáp sợi quang đă giảm xuống thấp 0,5 dB/Km giá phần tử xạ/thu ánh sáng đă sụt xuống nhanh chóng; Hơn nữa, cơng nghệ mạch tích hợp cơng nghệ chế tạo cấu kiện đă tiên tiến Các phần tử Silíc lưỡng cực GaAs phát triển cách thành cơng có khả thực việc xử lư tốc độ cao (hàng trăm Mbit/s Gbit/s) CMOS có khả xử lư mức 150 Mbit/s Ngồi ra, cơng nghệ phần mềm m p tiến triển cách thành công tạo điều kiện để điều khiển tốc độ cao, hoạt động chuyển mạch tốc độ cao trở nên Việc nén, chuyển đổi tái tạo tín hiệu dịch vụ khác đă trở nên dễ dàng phát triển công nghệ xử lư tín hiệu Vả lại, việc thu thập, thay đổi xử lư tín hiệu dịch vụ đă trở nên dễ dàng nhờ phát triển công nghệ máy tính Qua việc sử dụng cơng nghệ nói trên, với công nghệ VLSI, thiết bị đầu cuối khách hàng hiệu đă phát triển Thêm vào đó, thiết bị đầu cuối B-ISDN sử dụng cho thiết bị video khác đă triển khai cách thành công sử dụng với monitor TV chất lượng cao, với camera video có độ nhạy cao Mặt khác, hoạt động tiêu chuẩn hoá ISDN, theo sáng kiến ITU-T năm 1980, đă ảnh hưởng đến nhiều hoạt động nghiên cứu liên kết loại tín hiệu dịch vụ khác việc số hố mạng thơng tin đă đóng góp vào phát triển công nghệ thông tin Dựa vào vấn đề nói trên, hệ thống thơng tin ATM có khả cung cấp dịch vụ B-ISDN có nét đặc trưng khác Điều đă dẫn đến phát triển công nghệ liên kết dịch vụ B-ISDN 1.7.4 Nền tảng tiêu chuẩn hoá B-ISDN Trong tŕnh tiêu chuẩn hoá B-ISDN tiến hành vào đầu năm 80, ITU-T đă quy định kênh H1, H2, H3, H4 kênh tốc độ cao khách hàng Trong số đó, kênh H1 phối ghép với nhóm sơ cấp ISDN dạng kênh H11 1,536 Mbit/s kênh H12 1,920 Mbit/s, vv́ hv́nh thành sở ISDN với giao diện 2B + D 144 kbit/s H2, H3 H4 quy định kênh băng rộng tương ứng với phân cấp số tồn Bắt đầu từ năm 1985 người ta đă đến kênh băng rộng kết tốc độ bit 30 - 40, 45 60 - 70 Mbit/s đă xem tiêu chuẩn cho kênh H2, H3 H4 Mặt khác, uỷ ban T1 đă đưa dự án sử dụng 149,760 Mbit/s dựa sở SONET Sau đó, vào tháng Bảy năm 1986, ITU-T bắt đầu tiêu chuẩn hoá giao diện nút mạng (NNI) cách độc lập với tiêu chuẩn hoá giao diện khách hàng mạng (UNI) BISDN Nhiệm vụ tiêu chuẩn hoá NNI, vốn tiến hành nhiều điều kiện khó khăn, đă đến thoả thuận sử dụng tiêu chuẩn tín hiệu STM-1, có cấu trúc 9B x 270 có tốc độ bit 155,520 Mbit/s, hội nghị Seoul tổ chức vào tháng Hai năm 1988 Sau đó, trở thành phân cấp số đồng khuyến nghị G.707 - G.709 Mặt khác, nhiệm vụ tiêu chuẩn hoá UNI B-ISDN BBTG (Broad Band Task Group- Nhóm đặc trách băng rộng) thực đă hồ nhập với khuyến nghị I.121 vào năm 1988 hội nghị Đó văn kiện đă đặc tả khuôn khổ B-ISDN Những văn kiện quy định BISDN phải dựa vào ATM dịch vụ nó, phải phân chia thành dịch vụ giao lưu dịch vụ phân bố, cấu trúc chức năng/tiêu chuẩn B-ISDN phải thiết lập giống ISDN Các văn kiện đă xác định rơ mô hv́nh giao thức cho ATM kích thước tế bào ATM 30 byte Ngoài ra, văn kiện phân định 32,768 Mbit/s cho H21, 43 - 45 Mbit/s cho H22 132 - 138, 240 Mbit/s cho H4 Thêm nữa, quy định UNI lớp 150 Mbit/s lớp 600 Mbit/s Sau lâu, BBTG đă định WP8 công việc tiêu chuẩn hố UNI đă gặp khó khăn liên quan đến kích thước tế bào ATM, đến tốc độ bit cấu trúc khung mặt giao tiếp Ngoài ra, kích thước tế bào ATM, "4+32" byte (đầu đề tế bào + trường tin) người châu Âu đề xuất đă cạnh tranh với "5+64" byte người Mỹ đưa Song cuối đă định "5+48" byte sử dụng cho mục đích Do bị ảnh hưởng mạnh SDH đă tiêu chuẩn hố trước đó, tốc độ bít mặt giao tiếp đă định 155,520 Mbit/s Ngoài ra, cấu trúc khung lớp vật lư đă định tuân theo cấu trúc khung STM-1 ḍng tế bào ATM tuư Hơn nữa, đă phép bố trí tín hiệu khác G.702 WP8 đă xác định rơ chi tiết điều khoản cần bàn căi khuyến nghị thuộc Seri I Hội nghị Masyama, tổ chức Nhật Bản vào tháng 11 năm 1990 Như vậy, khuôn khổ tổng thể BISDN đă hoàn chỉnh Mặt khác, ITU đă tổ chức lại vào năm 1993, nhóm nghiên cứu 13 (SG.13) ITU-T bắt đầu đảm trách hoạt động nghiên cứu tiêu chuẩn hoá BISDN 1.7.5 Nguyên tắc BISDN Như đă tŕnh bày trước đây, BISDN khái niệm đưa để thoả măn nhu cầu dịch vụ băng rộng ngày gia tăng Các mục đích BISDN thiết lập mạng số có khả liên kết cung cấp hv́nh loại dịch vụ băng rộng khác thông qua việc sử dụng truyền dẫn tốc độ cao, chuyển mạch tốc độ cao, xử lư tín hiệu, máy tính, phần mềm công nghệ cấu kiện Vả lại, thông qua BISDN, dịch vụ giao lưu phân phối dịch vụ chế độ kênh chế độ nhóm cung cấp Thêm vào đó, dịch vụ băng hẹp dịch vụ băng rộng cung cấp cách đồng thời Để đạt mục đích nói trên, BISDN phải có khả hỗ trợ nối kết truyền thông bán cố định cố định nối kết điểm - nối - điểm đa điểm - nối điểm nối kết dành dùng dấu riêng/cố định; Như vậy, BISDN cần phải có khả thông minh để mở rộng cải tiến dịch vụ để quản lư hoạt động, bảo dưỡng điều khiển mạng cách hiệu Cấu trúc B-ISDN phải cho khơng cản trở phát triển cơng nghệ phát triển phương pháp thực hoá tương lai Ngồi ra, phải có khả đáp ứng nhu cầu khách hàng phát triển mạng mà phát sinh lần Hơn nữa, dựa khái niệm ISDN, tiêu chuẩn giao diện phối ghép giao thức cần phải thiết lập cách phù hợp BISDN dùng ATM để thực hành chức ḿnh ATM hệ thống truyền thông phân chia hv́nh loại dịch vụ khác nhau, xếp chúng vào tế bào ATM có kích thước cuối cùng, chuyển chúng nhờ ATDM Hơn nữa, thiết lập đường ảo kênh ảo để chuyển giao tế bào ATM Do đó, thơng qua việc sử dụng ATM, thực kết nối mạng có độ linh hoạt cao phân bố dải thơng biến đổi Cùng với đó, ATM có khả chuyển giao thơng tin số liệu qua loại phương tiện vật lư mạng chuyển tải khác nhau, vv́ xác định cách độc lập với phương tiện chuyển tải lớp vật lư 1.7.6 So sánh B-ISDN ISDN B-ISDN khái niệm xuất phát từ tiêu chuẩn ISDN Do vậy, quan điểm B-ISDN giống ISDN Tuy nhiên, việc thiết lập B-ISDN thực khác với thiết lập ISDN Thứ nhất, BISDN mạng số liên kết đa dịch vụ trường hợp ISDN, khác với ISDN chỗ bảo đảm việc liên kết tín hiệu băng rộng Vì lý đó, mơ hình cấu trúc BISDN giống ISDN, ngồi trừ khả xử lý tín hiệu băng rộng, đồng thời với chức ISDN băng hẹp Về mặt thiết lập cấu trúc chức hay cấu hình tiêu chuẩn, BISDN giống ISDN Nhóm chức bao gồm TE1, NT1, NT2 TA, điểm chuẩn hv́nh thành từ R, S T Tuy nhiên, chúng tương tự mặt khái niệm mà không tương thích mặt hoạt động thực tế Có nghĩa BISDN thực việc bổ sung thiết bị dịch vụ băng rộng vào mạng ISDN TE ISDN đấu nối tới NT BISDN Do đó, nhóm chức ISDN điểm chuẩn giống phần tử liên quan BISDN mặt khái niệm Tuy nhiên phối ghép với TE1 ISDN với TA qua việc sử dụng TE2 BISDN Trong hoạt động thực tế BISDN khác xa với ISDN; hệ thống thông tin ISDN có đặc trưng kết hợp hệ thống thơng tin chuyển mạch kênh số hoạt động với hệ thống chuyển mạch gói, BISDN dùng hệ thống ATM hồn tồn khác với hệ thống nói ISDN Có nghĩa là, ISDN chủ yếu điều tiết hệ thống thông tin kênh (hệ thống thơng tin gói điều tiết) BISDN chủ yếu sử dụng hệ thống thơng tin gói, đồng thời điều tiết hệ thống thông tin kênh) Do khác hệ thống truyền thơng đó, q tŕnh truyền dẫn, báo hiệu quản lư mạng BISDN tiến hành khác với ISDN Do vậy, BISDN cần coi khác hẳn so với ISDN 1.7.7 Hệ thống thông tin ATM ATM hệ thống truyền thông để thực BISDN ATM hệ thống chuyển giao kiểu gói có hình thức đặc biệt, sử dụng ATDM Trong BISDN, thông tin chuyển nhờ luồng liên tục gói có kích thước khơng đổi Các gói có kích thước cố định gọi tế bào ATM Do thơng tin dịch vụ bố trí vào tế bào ATM, sau chuyển theo kích thước khơng đổi Và sau đó, tín hiệu truyền dẫn BISDN tạo nên ATDM với tế bào ATM Đồng thời ATDM phương pháp ghép kênh thống kê, thực việc phân chia theo thời gian để ghép tế bào ATM số kênh tới cách không đồng Nếu sử dụng ATM, dung lượng kênh nghiệp vụ tính theo số lượng tế bào ATM Cho nên vượt dung lượng truyền dẫn thông tin biểu thị số lượng tế bào ATM Việc phân phối dung lượng truyền dẫn xác định theo dung lượng yêu cầu khả phân phối có thơng qua thương lượng với mạng thông tin tŕnh thiết lập gọi ATM - hệ thống kiểu liên kết - thiết lập kênh ảo để chuyển giao thông tin dịch vụ Mỗi kênh ảo thiết lập, số hiệu nhận dạng nối kết gán nối kết giải toả, số hiệu nhận dạng huỷ bỏ Tŕnh tự xếp tế bào ATM kênh ảo chức lớp ATM dự kiến trước Thông tin báo hiệu thiết lập nối kết chuyển giao tế bào ATM riêng biệt Hệ thống ATM xác định rơ mơ hình chuẩn giao thức phân lớp để chuyển giao thơng tin cách có hệ thống động Các lớp giao thức sử dụng lớp ATM, lớp ứng dụng ATM (AAL) lớp mức cao Lớp AAL ánh xạ tín hiệu dịch vụ sang khu vực trường tin tế bào ATM, lớp ATM thực chức tạo đầu đề tế bào ATM để chuyển giao trường tin cách suốt Lớp vật lư thực chức chuyển đổi tế bào ATM thành hàng bít sau đó, chuyển chúng Kích thước tế bào ATM 53 byte Nó phân chia thành mào đầu byte đường bao trường tin 48 byte (hv́nh 1.73(a) Chức chủ yếu mào đầu tế bào nhận dạng tế bào thuộc kênh ảo (trong số tế bào ATM) diện luồng thơng tin ATDM Đó chức VPI (phần tử nhận dạng đường ảo) VCI (phần tử nhận dạng kênh ảo) rơ (b) (c) hình 1.73 (a) Cấu trúc tế bào (b) Cấu trúc đầu đề UNI (c) Cấu trúc đầu đề NNI Hình 1.73 Cấu trúc tế bào ATM Đồng thời, đường ảo có nghĩa bó kênh ảo sử dụng chung đường mào đầu tế bào phân loại thành loại trường tin (PT) thị thẩm quyền tế bào cung cấp khả điều khiển sửa sai mào đầu Nó cc̣n cung cấp thêm chức điều khiển luồng chung cho mào đầu tế bào giao diện UNI 1.7.8 Cấu trúc chức BISDN Mơ hình cấu trúc chức chung ISDN băng rộng giống ISDN băng hẹp Có nghĩa mặt cấu hình tiêu chuẩn, nhóm chức điểm gốc, hai cấu trúc Nó B-ISDN hình thành sở khái niệm ISDN Mơ hình cấu trúc B-ISDN trình bày hình 1.74 Cấu trúc ISDN băng rộng bao gồm khả mức cao khả mức thấp Khả mức cao chức liên quan đến thiết bị đầu cuối (TE) khả mức thấp bao gồm khả ISDN băng hẹp dựa khả băng rộng, 64 bit/s, khả báo hiệu liên tổng đài Hình 1.74 Mơ hình cấu trúc B-ISDN Cấu hình tiêu chuẩn B-ISDN tŕnh bày hình 1.75 Hình 1.75 Cấu hình tiêu chuẩn B-ISDN Điểm gốc Sb Tb, nhóm chức bao gồm B-TE1, B-TE2 BTA, B-NT1, B-NT2 Trong hình 1.75, thiết bị đầu cuối (B-TE) có chứa B-TE1, B-TE2 B-TA Cũng vậy, B-NT2 B-NT1 tương ứng nằm mạng B-IDN dành riêng B-ISDN công cộng Để thị điểm gốc nhóm chức ḿnh, B có nghĩa B-ISDN 1.7.9 Mơ hình chuẩn giao thức Mơ hình chuẩn giao thức (PRM) B-ISDN hình thành từ mặt quản lý, mặt điều khiển, mặt khách hàng trình bày hình 1.76 Chức mặt quản lý phân chia thành quản lý mặt quản lý lớp Quản lý mặt mặt quản lý PRM B-ISDN có nghĩa quản lý tổng thể toàn hệ thống Cũng vậy, quản lý lớp hàm ý quản lý nguồn tiềm khách hàng biến đổi, quản lý thông tin OAM Ngồi ra, mặt điều khiển, thơng tin điều khiển gọi điều khiển kết nối quản lý Trên mặt khách hàng, thông tin khách hàng giám sát Các giao thức mặt điều khiển mặt khách hàng phân loại thành lớp mức cao, lớp ứng dụng ATM (AAL), lớp ATM lớp vật lý Chức lớp bảng 1.18 Bảng 1.18 Chức lớp PRM B-ISDN Lớp AAL hình thành từ lớp hội tụ (CS), lớp phân đoạn lắp ráp lại (SAR) CS biến đổi thông tin dịch vụ khách hàng lớp mức cao thành khối số liệu giao thức (PDU) SAR tạo nên phần thông tin khách hàng tế bào ATM việc ngăn chặn PDU Lớp ATM điều khiển kết nối dạng thông tin UNI việc sử dụng đoạn GFC Cũng vậy, kết nối VPI/VCI với điểm truy nhập dịch vụ sau thông dịch ghép kênh/tách kênh cho tế bào Bên cạnh đó, xử lý đoạn PT CLP thực chức tạo huỷ bỏ mào đầu tế bào ATM Lớp vật lý bao gồm lớp hội tụ truyền dẫn lớp môi trường vật lý Chức lớp hội tụ truyền dẫn bao gồm việc phân chia tốc độ tế bào, tạo xác nhận byte sửa sai đầu đề, phát điểm biên giới tế bào Ngoài ra, trường hợp phát theo phân cấp số đồng thực chức tạo khẳng định khung truyền dẫn Lớp môi trường vật lý có nghĩa bước truyền dẫn cuối qua cáp sợi quang cáp đồng trục 1.7.10 Giao diện khách hàng - mạng B-ISDN Cấu hình giao diện khách hàng - mạng (UNI) B-ISDN trình bày hình 1.77, trường hợp thị việc sử dụng điểm chức Tb, Sb R nhóm chức B-NT1, B-NT2, BTE1, B-TE2, B-TA Trong hình này, trường hợp (a), (b), (c), (d), (e), (f), (i), (j) có cấu hình giống cấu hình ISDN Cũng vậy, trường hợp (g), (h) cho thấy B-NT dung cấp điểm gốc S Sb cách đồng thời Cấu hình vật lý UNI để kết nối điểm tŕnh bày hình 1.78 Trong hình này, (a) thị cấu hình chung loại tập trung hố, (b) thị cấu hình chung loại phân bố Cũng vậy, (c), (d), (e) thị cấu trúc bus hình sao, cấu trúc bus cấu trúc vòng loại phân bố MA hình phối hợp phương tiện, W điểm kết nối MA với Ngoài ra, TE* thị TE tạo cấu trúc kiểu bus SSB thị điểm kết nối TE* MA thiết bị B điểm gốc thuộc loại phi tiêu chuẩn B-NT1 thực chức lớp 1, chẳng hạn điểm cuối đường dây truyền dẫn, xử lý phối ghép truyền dẫn, vận hành bảo dưỡng B-NT2 thực chức lớp lớp có mức cao cấu hình theo phương pháp tập trung phương pháp phân bố Các chức liên quan đến B-NT2 phối hợp phương tiện (MA), tìm kiếm biên giới tế bào, tập trung hoá, nhớ đệm ghép kênh, tách kênh, gán nguồn, xử lý phối ghép chức AAL báo hiệu, xử lý giao thức báo hiệu chuyển mạch kết nối bên B-TE thực truyền thông khách hàng với - khách hàng khách hàng - với - máy, kết cuối phối ghép, xử lý giao thức báo hiệu, xử lý nối kết thiết bị khác, lớp lớp có mức cao hơn, kể OAM (a), (b) Trường hợp giao diện vật lý Sb, Tb (c), (d) Trường hợp giao diện vật lý Sb (e), (f) Trường hợp giao diện vật lý Tb (g), (h) Trường hợp S, Sb, Tb đồng tồn (i), (j) Trường hợp Sb, Tb đồng Hình 1.77 Cấu hv́nh vật lý UNI (a) Cấu hình chung loại B-NT2 tập trung hố (Cấu trúc hình sao) (b) Cấu hình chung loại B-NT2 phân bố (c) Cấu trúc bus hình (d) Cấu trúc bus (e) Cấu trúc vòng Hình 1.78 Cấu trúc tổng quan vật lý cho phương tiện dùng chung 1.7.11 Giao diện mạng B-ISDN Nếu cân nhắc BISDN mạng chuyển tải ATM, đưa khái niệm phân lớp mạng Có nghĩa là, mạng chuyển tải phân lớp thành mạng lớp ATM mạng lớp vật lý Mạng lớp ATM lại chia nhỏ thành lớp kênh ảo lớp đường ảo Điểm cuối lớp tương ứng Điểm nối kết lớp tương ứng Hình 1.79 Mối quan hệ mạng phân lớp B-ISDN Cũng vậy, mạng lớp vật lý chia nhỏ thành lớp đường truyền dẫn, lớp đoạn digital lớp đoạn tái tạo Khái niệm mạng phân lớp áp dụng trường hợp mạng dựa tế bào mạng dựa SDH Mối quan hệ lớp mạng B-ISDN tŕnh bày hình 1.79 Trong lớp kênh ảo có cung cấp kết nối kênh ảo (VCC - Virtual Channel Connection) để chuyển giao thông tin khách hàng - khách hàng khách hàng mạng mạng - mạng Do VCC thiết lập điểm chuẩn Tb Sb tế bào liên quan đến kết nối VCC chuyển giao qua kênh Trong lớp đường ảo có cung cấp nối kết đường ảo (VPC - Virtual Path Connection) để chuyển giao thông tin khách hàng - khách hàng, khách hàng - mạng mạng - mạng Do vậy, VPC cấu hình nhờ kết nối liên tục kênh kết nối VP, VPC, khách hàng - khách hàng thiết lập điểm chuẩn Tb Sb Ngoài ra, tế bào liên quan đến VPC chuyển giao đường Mạng lớp vật lý mạng truyền dẫn đồng bộ, kết hợp với mạng lớp phương tiện truyền dẫn: có nghĩa lớp đường truyền dẫn đường VC-4 trường hợp phân lớp dựa SDH; lớp đoạn digital lớp đoạn tái tạo tương ứng đoạn ghép kênh đoạn tái tạo ... thiệu việct hiết kế hệ thống số tương tự công nghệ ghép kênh phân chia bước sóng 1.3.1 Tổng quan hệ thống thơng tin quang Cấu hình hệ thống thông tin quang Để thiết lập hệ thống truyền dẫn hợp... Metrobus phát triển hệ thống thông tin quang tối ưu nhất, có cân nhắc đến khía cạnh tốc độ cao, dung lượng lớn, vốn đặc trưng hệ thống thông tin quang, phương hướng tiến triển mạng thông tin, tŕnh phát... Hiện nay, sợi quang có suy hao α ≤ 0,2 dB/Km b ước sóng 1550 nm, có loại sợi đặc biệt có suy hao thấp giá trị nhiều I HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 1.1 THÔNG TIN QUANG Khác với thông tin hữu tuyến