Hệ Thống Truyền Dẫn SDH

Hệ Thống Truyền Dẫn SDH Một trong những ưu điểm nổi bật của công nghệ SDH là khả năng thiết lập các mạng vòng Ring có độ an toàn cao, số lượng các byte quản lý bảo dưỡng lớn nên tạo điều kiện thuận lợi cho việc quản lý mạng tập trung. Bên cạnh những ưu điểm đó thì việc đưa các thiết bị truyền dẫn SDH vào mạng viễn thông cũng đặt ra một số vấn đề mới cần được giải quyết như vấn đề đồng bộ và quản lý các nút mạng SDH. Trong chương này sẽ đề cập đến các cấu hình trong mạng SDH và đặc biệt là cấu hình vòng Ring với các hoạt động chuyển mạch bảo vệ khi có sự cố xảy ra trên đường truyền, cấu tạo và quá trình truyền nhận các tín hiệu quản lý bảo dưỡng, phương pháp đồng bộ và quản lý các nút mạng SDH. 2.1. Các cấu hình mạng SDH 2.1.1. Cấu hình hở · Cấu hình điểm nối điểm Trong cấu hình này mạng chỉ có hai thiết bị đầu cuối TE kết nối với nhau trực tiếp hoặc qua các trạm lặp REG. Đây là cấu hình mạng đơn giản nhất (hình 2.1). TE TE STM-N (N>M) 2048 kbit/s 34368 kbit/s 139264 kbit/s STM-M 2048 kbit/s 34368 kbit/s 139264 kbit/s STM-M H×nh 2.1. CÊu h×nh ®iÓm nèi ®iÓm Giao diện các luồng nhánh được bố trí về một phía và giao diện tổng hợp bố trí về phía kia để kết nối với trạm khác. Tuỳ thuộc vào dung lượng ghép của TE để bố trí các luồng nhánh thích hợp. · Cấu hình đa điểm Trong cấu hình này ngoài hai trạm đầu cuối còn có thêm ít nhất là một trạm xen rẽ ADM (hình 2.2). Tuỳ thuộc vào kết nối tại các trạm ADM mà nó còn được phân chia thành mạng chuỗi và mạng phân nhánh. TE ADM STM-N 2048 kbit/s 34368 kbit/s 139264 kbit/s STM-M 2048 kbit/s 34368 kbit/s 139264 kbit/s STM-M (N>M) H×nh 2.2. CÊu h×nh ®a ®iÓm TE STM-N 2048 kbit/s 34368 kbit/s 139264 kbit/s STM-M Các trạm đầu cuối có cấu trúc và chức năng giống như trong cấu hình điểm nối điểm. Các trạm ADM có các giao diện tổng hợp để kết nối với các trạm ADM khác hoặc với trạm đầu cuối, các giao diện luồng nhánh để tách các luồng nhánh từ tín hiệu STM-N và xen các luồng nhánh vào tín hiệu STM-N. Tại trạm đầu cuối truy nhập các luồng nhánh ở mức nào thì tại các trạm ADM có thể tách luồng nhánh ở mức ấy. 2.1.2. Cấu hình kín Cấu hình kín thường được gọi là cấu hình vòng (Ring). Trong cấu hình này mạng chỉ có các trạm ADM kết nối với nhau tạo thành một vòng kín (hình 2.3). ADM ADM ADM ADM Ring STM-N H×nh 2.3. CÊu h×nh vßng (Ring) Trong cấu hình này có thể dùng hoặc 1 sợi quang làm việc, một sợi quang bảo vệ và gọi là mạng vòng hai sợi, một hướng; hoặc có bốn sợi trong đó hai sợi làm việc và hai sợi bảo vệ và gọi là mạng vòng 4 sợi hai hướng… Ưu điểm nổi bật của cấu hình mạng này so với cấu hình hở là khả năng tự phục hồi khi nút mạng hay đường dây bị sự cố mà không cần sự can thiệp từ bên ngoài. Ngoài hai loại cấu hình cơ bản trên thì ta có thể kết hợp chúng với nhau để tạo thành cấu hình mạng hỗn hợp sử dụng cho các mạng dung lượng rất lớn (backbone), trong cấu hình mạng này tại các nút thường sử dụng các thiết bị đấu nối chéo số độc lập. 2.2. Tín hiệu quản lý và bảo dưỡng 2.2.1. Cấu trúc SOH trong khung STM-N Các tín hiệu nghiệp vụ sử dụng để quản lý, bảo dưỡng, giám sát các đoạn lặp và đoạn ghép ký hiệu là SOH. Các tín hiệu nghiệp vụ sử dụng để quản lý, bảo dưỡng và giám sát các luồng nhánh được ký hiệu là POH. Cấu trúc SOH trong khung STM-1, STM-4, STM-16, STM-64 lần lượt như trong hình 2.4, hình 2.5, hình 2.6 và hình 2.7. A1 A1 A1 A2 A2 A2 J0 B1 RF1 RF2 E1 RF F1 D1 RF3 RF D2 RF D3 AU-3/AU-4 PTR B2 B2 B2 K1 K2 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 S1 Z1 Z1 Z2 Z2 M1 E2 D7 D8 D9 D10 D11 D12 S1 Z1 Z1 Z2 Z2 M1 E2 9 byte 9 dßng RSOH MSOH C¸c byte dµnh cho sö dông quèc gia C¸c byte dµnh cho tiªu chuÈn ho¸ quèc tÕ trong t­¬ng lai RF C¸c byte dµnh cho vi ba sè SDH H×nh 2.4. SOH trong khung STM-1 . A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 J0 Z0 Z0 Z0 B1 E1 F1 D1 D2 D3 AU-3 / AU-4 PTR B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 K1 K2 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 S1 M1 E2 36 byte 9 dßng MSOH RSOH : C¸c byte dµnh cho sö dông quèc gia & Z0: C¸c byte dµnh cho tiªu chuÈn ho¸ quèc tÕ trong t­¬ng lai H×nh 2.5. SOH trong khung STM-4 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A2 A2 A2 A2 A2 A2 J0 Z0 B1 E1 F1 D1 D2 D3 AU-3/ AU-4 PTR B2 B2 B2 B2 B2 B2 K1 D4 D5 D7 D8 D10 D11 S1 M1 144 byte 9 dßng MSOH RSOH : C¸c byte dµnh cho sö dông quèc gia & Z0: C¸c byte dµnh cho tiªu chuÈn ho¸ quèc tÕ trong t­¬ng lai H×nh 2.6. SOH trong khung STM-16 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A2 A2 A2 A2 A2 A2 J0 Z0 B1 E1 F1 D1 D2 D3 AU-3/ AU-4 PTR B2 B2 B2 B2 B2 B2 K1 K2 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 S1 E2 M1 576 byte 9 dßng MSOH RSOH : C¸c byte dµnh cho sö dông quèc gia & Z0: C¸c byte dµnh cho tiªu chuÈn ho¸ quèc tÕ trong t­¬ng lai H×nh 2.7. SOH trong khung STM-64 SOH trong khung STM-4 có 9 dòng và 36 cột, chứa đủ 12 byte A1, 12 byte A2, 12 byte B2. Các byte khác chỉ xuất hiện một lần trong STM-1 #1. SOH trong khung STM-16 có 9 dòng và 144 cột, chứa đủ 48 byte A1, 48 byte A2, 48 byte B2. Các byte khác chỉ xuất hiện một lần trong STM-1 #1. SOH trong khung STM-64 có 9 dòng và 576 cột, trong đó có 192 byte A1, 192 byte A2, 192 byte B2. Các byte khác chỉ có mặt trong STM-1 #1. Vị trí của mỗi byte SOH của STM-1 #n (n=1 đến N) trong khung STM-N được đặc trưng bởi toạ độ có 3 thông số S (a, b, c) trong đó: a: là số thứ tự dòng thuộc byte đang xét trong khung STM-1 b: là chỉ số cột của byte đang xét thuộc khung STM-1 #n trong khung STM-N và được xác định theo biểu thức: b = N x (i-1) + n Trong đó i là chỉ số cột của byte SOH đang xét trong STM-1 (bằng 1 đến 9), n là số thứ tự của STM-1 thành phần chứa byte đang xét trong khung STM-N. Biểu thức trên sẽ được sử dụng để xác định toạ độ các byte SOH trong khung STM-4, 16 và 64. 2.2.2. Tín hiệu quản lý và bảo dưỡng đoạn lặp RSOH Các byte RSOH được ghép vào dòng 1 đến dòng 3 thuộc cột 1 đến 9 của khung STM-N. Chức năng của các byte như sau: • A1 và A2: Các byte đồng bộ khung A1 = 11110110, A2 = 001001000. Từ mã đồng bộ khung của khung STM-N gồm 3N x A1 byte và tiếp theo là 3N x A2 byte. • J0: Định tuyến đoạn lặp Byte này trước đây ký hiệu là C1 dùng để xác định vị trí các khung STM-1 trong khung STM-N. Do đó C1 của STM-1 #1 nhận giá trị 0000 0001, trong khi đó C1 của STM-1 #16 lại nhận giá trị 0001 0000. Byte này có thể được sử dụng để hỗ trợ cho tìm kiếm đồng bộ khung. Nhưng hiện tại theo khuyến nghị G.831 thì byte này được sử dụng để định tuyến đoạn lặp, J0 được truyền trong 16 khung liên tiếp tạo thành mã nhận dạng điểm truy nhập để máy thu tiếp tục chuyển thông tin đến máy phát đã được chỉ định. Cấu trúc byte J0 trong đa khung 16 khung như bảng 2.1 sau. Bảng 2.1. Cấu trúc của byte J0 trong đa khung 16 khung Thứ tự byte Giá trị các bit 1-8 1 1 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 2 0 X X X X X X X 3 0 X X X X X X X . . . . 16 0 X X X X X X X Trong đó: C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 -Mã kiểm tra độ dư chu trình CRC-7 của khung trước, 0XXXXXXX các ký tự theo khuyến nghị T50. Trong trường hợp kết nối thiết bị SDH có byte nhận dạng C1 với thiết bị SDH có byte định tuyến đoạn lặp J0 thì J0 được gán một giá trị nhị phân là 00000001. Giá trị này được diễn giải là “định tuyến đoạn lặp không được quy định”. Trong các thiết bị mới nếu byte J0 không được sử dụng vào chức năng định tuyến đoạn lặp thì chuyển nó thành chức năng nhận dạng STM-1. • Z0: Byte dự trữ Byte này dành cho tiêu chuẩn hoá quốc tế trong tương lai. • B1 được ký hiệu là BIP-8: Kiểm tra đoạn lặp Phương pháp tính giá trị các bit của byte B1 được minh hoạ như hình 2.8. Byte này dùng để kiểm tra lỗi khối các đoạn lặp. Giá trị của 8 bit trong byte B1 của khung STM-1 hiện tại trước khi trộn được tính toán dựa vào khung STM-1 trước đó sau khi trộn. Giá trị các bit của byte B1 được tính toán như sau: Đem các bit thứ nhất của các byte trong khung STM-1 trước đó cộng lại, nếu tổng số là số chẵn thì bit thứ nhất của B1 trong khung STM-1 hiện tại bằng 0, nếu tổng là số lẻ thì bit thứ nhất của B1 bằng 1. Các bit còn lại cũng được tính toán tương tự. 1 1 2 1 …K 1 …8 1 1 2 2 2 …K 2 …8 2 1 i 2 i …K i …8 i 1 2 2 2 …K 2 …8 2 1 n 2 n …K n …8 n 1 2 2 2 …K 2 …8 2 1 1 2 1 …K 1 …8 1 1 2 2 2 …K 2 …8 2 1 Ch½n K=0 n LÎ K=1 ∑ K i = Khung #n Khung #n+1 H×nh 2.8. TÝnh gi¸ trÞ c¸c bit cña B1 Byte B1 Byte B1 được tính toán tại mỗi trạm lặp và truyền thông suốt qua các trạm ghép. Mỗi trạm lặp kiểm tra tất cả các bit của các byte trong khung STM-1 trước đó và cộng thêm các bit tương ứng của B1 trong khung STM-1 hiện tại, nếu phát hiện thấy tổng là số lẻ thì bộ đếm lỗi tăng thêm một. Kết quả kiểm tra lỗi khối các trạm lặp được chuyển về trạm giám sát hệ thống. • E1: Kênh thoại nghiệp vụ (EOW) Byte này truyền tín hiệu thoại từ trạm lặp đến các trạm khác trong quá trình quản lý, giám sát và bảo dưỡng hệ thống. Byte E1 được truy nhập tại các trạm lặp và các trạm ghép, nơi có các kết nối thoại với bộ CODEC PCM. Kênh EOW thường được sử dụng trong các hệ thống đường trục. • F1: Kênh người sử dụng Cung cấp một kênh thoại hoặc truyền số liệu tạm thời khi bảo dưỡng hệ thống. • D1, D2, D3: Kênh truyền số liệu đoạn lặp 3 byte này sẽ tạo thành kênh truyền số liệu 192 kbit/s từ trạm lặp đến các trạm khác. Kênh RS-DCC thường được 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. Kênh này được sử dụng hay không là do phần điều khiển quyết định. • RF: Các byte dùng cho vi ba số SDH 3 byte đầu tiên RF1, RF2, RF3 có thể sử dụng như sau: - RF1 gồm 8 bit bố trí như dưới dây. FFK FFK FFK FFK MSI DM 4 bit FFK dùng để nhận dạng từng chặng trong tuyến. Các bit này đảm bảo cho bộ giải điều chế làm việc đúng với tín hiệu phát đi từ bộ điều chế tương ứng. Bit MSI chỉ thị mất tín hiệu băng gốc tại bộ điều chế. Bit DM dùng cho điều khiển công suất phát tự động. Hai bit cuối hiện tại chưa sử dụng vào mục đích gì. - RF2 gồm 8 bit được bố trí như sau: PAR LFI LFI LFI LFI LFI LFI LFI Byte RF2 dùng để xử lý lỗi gồm bit PAR là bit kiểm tra chẵn để giám sát lỗi của byte RF2 và 7 bit LFI để chỉ thị lỗi đường truyền. Vị trí các bit LFI để ghép các bit lỗi do bộ sửa lỗi trước phát hiện nhưng chưa được sửa lỗi. - RF3 dùng cho chuyển mạch bảo vệ Các byte RF khác dự trữ cho phát triển dịch vụ vô tuyến. 2.2.3. Tín hiệu quản lý và bảo dưỡng đoạn ghép MSOH Các byte quản lý và bảo dưỡng các đoạn ghép đặt tại dòng 4 đến dòng 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 ký hiệu là BIP-Nx24: Kiểm tra lỗi khối đoạn ghép Các byte B2 có chức năng giám sát lỗi khối của luồng STM-N (luồng tổng) thuộc các đoạn ghép theo phương pháp kiểm tra chẵn. Muốn tính toán giá trị các bit của B-Nx24 trong khung STM-N hiện tại phải căn cứ vào giá trị của các bit trong khung STM-N trước đó. Phân chia khung STM-N trước đó thành từng khối 24xN bit và tiến hành đếm tổng của các bit. Nếu tổng các bit thứ nhất của các byte trong khung STM-N trước đó là số chẵn thì bit thứ nhất của BIP-Nx24 bằng 1. Tiếp tục tính toán cho đến bit 24xN. Các trạm ghép kiểm tra từng bit nếu phát hiện thấy tổng lẻ thì bộ đếm lỗi tăng lên 1. Cần chú ý là các byte RSOH không liên quan đến việc tính toán gía trị các bit BIP-Nx24, mà chỉ có các byte MSOH và các byte tải trọng của khung STM-N tham gia vào việc tính toán này. • K1 và K2 chuyển mạch bảo vệ tự động (APS) Hai byte này được sử dụng để truyền báo hiệu và lệnh chuyển mạch bảo vệ tự động đoạn ghép và một số báo hiệu khác. Cấu trúc của K1, K2 như hình 2.9. R R R P ID ID ID ID ID ID ID ID Ty S S S 1 byte (8 bit) Nhận dạng kênh Nhận dạng nút Mức ưu tiên 0: Thấp 1: Cao Mức yêu cầu 111: Chuyển mạch bắt buộc 110: Mất tín hiệu 101: Giảm chất lượng tín hiệu 100: Chuyển mạch nhân công 010: Hoàn thành chuyển mạch 001: Yêu cầu trở lại vị trí ban đầu 000: Rỗi APS cho cấu hình đường thẳng APS cho cấu hình mạng RING Hình 2.9. Cấu trúc của K1 và K2 K1 1 byte (8 bit) Trạng thái bảo vệ 0: 1+1 1: 1: N Trạng thái 111: AIS đoạn 110: RDI xxx: Chuyển mạch do suy giảm chất lượng yyy: Chuyển mạch do mất tín hiệu Trạng thái 111: AIS đoạn 110: RDI Nhận dạng kênh Nhận dạng nút K2 Cỏc bit 6, 7, 8 ca byte K2 dựng ch th s c u xa RDI (110) hoc ch th AIS on ghộp (111) ca cu hỡnh ng thng. Cũn trong cu hỡnh Ring 3 bit ny cũn cú thờm chc nng ch th chuyn mch do suy gim cht lng tớn hiu hoc mt tớn hiu. Bn bit cui ca byte K1 v 4 bit u ca byte K2 u cú chc nng nhn [...]... đối với mạng SDH 2.5 Qun lý mng SDH 2.5.1 Mụ hỡnh h thng qun lý mng SDH Cỏc h thng qun lý mng SDH phi phự hp vi khuyn ngh G.784 v cỏc khuyn ngh M ca ITU-T Mt h thng qun lý mng SDH phi cú kh nng qun lý tt c cỏc phn t mng SDH, k c cỏc phn t s c phỏt trin trong tng lai Cỏc h thng mng qun lý ny phi c xõy dng hng ti mt mng qun lý vin thụng chung TMN trong tng lai Mụ hỡnh ca h thng qun lý mng SDH nh trong... trong hỡnh 2.16 Mng qun lý SDH s dng quỏ trỡnh qun lý phõn chia a lp Mi lp cung cp mt chc nng qun lý mng, lp bc thp gm cỏc phn t mng SDH cung cp cỏc dch v v chc nng ng dng qun lý (MAF) Quỏ trỡnh thụng tin gia cỏc NE c thc hin thụng qua cỏc bn tin chc nng truyn thụng bỏo (MCF) trong mi thc th Cỏc bn tin t SDH NE n SDH NE cú cu trỳc ging nh cỏc bn tin t SDH NE n SDH MD v t SDH MD n OS Mạng quản lý viễn... Q NNE Q NE NE ECC SMS-1 NE GNE ECC NE Q Mạng quản lý SDH NE GNE ECC ECC NE ECC F OS1 Q GNE GNE ECC ECC F Q MD NE LCN SMS-2 NE ECC NE LCN SMS-n NE ECC NE Chú thích: OS: Hệ điều hành MD: Thiết bị trung gian NNE: Phần tử mạng không thuộc mạng SDH NE: Phần tử mạng SDH GNE: Phần tử cổng mạng SDH LCN: Mạng thông tin nội bộ Hình 2.16 Mô hình quản lý mạng SDH 2.5 2 Cỏc chc nng ca h thng qun lý mng Mt h thng... hướng 2 sợi chuyển mạch bảo vệ đường 2.4 ng b cỏc nỳt mng SDH 2.4.1 Cỏc phng thc ng b phn t mng SDH Cú 5 phng thc ng b phn t mng SDH nh hỡnh 2.14 sau: Tín hiệu đồng bộ ngoài NE Tín hiệu đồng bộ hai hướng NE Tín hiệu đồng bộ vòng NE Tín hiệu đồng bộ xuyên qua NE Tín hiệu đồng bộ chạy tự do CLOCK NE Hình 2.14 Các phương thức đồng bộ phần tử mạng SDH Tớn hiu ng b ngoi: Phng thc tớn hiu ng b ngoi s dng... h ni b ca thit b cung cp tớn hiu nh nhp cho tớn hiu quang v cỏc tớn hiu nhỏnh 2.4.2 Mt s lu ý khi truyn tớn hiu ng b trờn cỏc tuyn truyn dn SDH Khi tớn hiu ng b c truyn trờn cỏc tuyn SDH cn chỳ ý cỏc im sau: Khụng s dng lung nhỏnh 2Mbit/s mang lu lng ca thit b SDH truyn tớn hiu ng b S phn t mng gia hai nỳt ng h cp 2, hoc gia ng h ch G.811 vi nỳt ng h cp 2 l phi ớt hn hoc bng 20 phn t S ng h cp 2... trong cỏc tuyn u cú cỏc tớn hiu bo dng v cỏc cnh bỏo tng ng Cỏc cnh bỏo c chia lm hai nhúm: Nhúm th nht truyn cựng hng v nhúm th hai truyn ngc hng (hay cnh bỏo xa) 2.3 Chuyn mch bo v trong mng SDH Trong mng SDH cu hỡnh mng vũng l cu hỡnh an ton nht vỡ nú cú c chuyn mch bo v tuyn v chuyn mch bo v ng Vỡ vy sau õy ta ch xột chuyn mch bo v trong cỏc mng vũng 2.3.1 Chuyn mch bo v tuyn Hot ng chuyn mch... truyn tớn hiu bo dng S truyn tớn hiu bo dng mng thụng tin SDH nh hỡnh 2.11 sau õy: Tuyến bậc thấp Tuyến bậc cao Đoạn ghép Đoạn lặp Đoạn lặp LOVC HOVC LT LOS LOF REG LOS LOF LT LOF HOVC LOF AIS AIS AIS AIS AIS RDI(FERF) LOVC AIS RDI(FERF) BIP-8 BIP-8 BIP-24N REI(FEBE) BIP-8 BIP-2 REI(FEBE) REI(FEBE) MUX Thiết bị đầu cuối Phát Thu Hình 2.11 Sơ đồ truyền tín hiệu bảo dưỡng Trong thit b u cui cú cỏc khi... ca vic s dng cỏc ng h BITS l: - Nõng cao tin cy ca vic phõn phi tớn hiu ng b - Tt c cỏc phn t trờn mng u c ng b theo ng h mc cao nht - n gin cho vic thit k v bo dng mng ng b - Phự hp cho cỏc thit b SDH hin nay v s ũi hi giao din ng b 2,048 Mbit/s, m chỳng ta khụng cú c cỏc u ra ca tng i - Cht lng ca cỏc b BITS khụng b suy gim bi s hot ng ca cỏc b vi x lý trong tng i PRC G.811 Đồng hồ của N phần... 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 Mc cht lng Q Cha cú D tr G.811, Q=2 D tr G.812 trung gian, Q=3 D tr D tr D tr G.812 ni ht, Q=4 D tr D tr ng h ca thit b SDH, Q=5 D tr D tr D tr Khụng s dng cho ng b, Q=6 M1: ch th li u xa on ghộp (MS-REI) M1 ch th li u xa trong BIP-Nx24 khi ln lt kim tra tng bit trong t mó ny Cu to ca M1 trong cỏc khung STM-N (N=1, 4, 16, . Hệ Thống Truyền Dẫn SDH Một trong những ưu điểm nổi bật của công nghệ SDH là khả năng thiết lập các mạng vòng Ring. các hệ thống đường trục. • F1: Kênh người sử dụng Cung cấp một kênh thoại hoặc truyền số liệu tạm thời khi bảo dưỡng hệ thống. • D1, D2, D3: Kênh truyền