Kỹ thuật hồi phục mạng thông tin quang WDM luận văn ths kỹ thuật điện tử viễn thông 2 07 00

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒN ANH TUẤN Kỹ thuật hồi phục mạng thơng tin quang WDM luận văn thạc sĩ K THUT IN TỬ - VIỄN THƠNG Hµ néi - 2006 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ ĐỒN ANH TUẤN Kỹ thuật hồi phục mạng thông tin quang WDM Mó s luận văn thạc sĩ K THUT IN TỬ - VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Cảnh Tuấn Hµ néi - 2006 iii MỤC LỤC Lời cảm ơn ………………………………… Trang ……………………………… i       Lời cam đoan ……………………………….……………………………… ii Mục lục……………………………………………………………………… iii Danh mục ký hiệu, từ viết tắt ……… ………………………… vi Danh mục bảng …………………………… …………………… xiv Danh mục hình vẽ, đồ thị ………………………………………… xv Mở đầu ……………………………………………………………… xix CHƢƠNG : LÝ THUYẾT ĐỘ DUY TRÌ CỦA MẠNG VÀ DỊCH VỤ VIỄN THÔNG ……………………………………………………………………… 1.1 Giới thiệu ……………………………………… 1.1.1 Một số khái niệm liên quan đến chất lƣợ 1.1.2 1.2 Hồi phục mạng ………………………………… 1.2.1 1.2.2 1.3 Khả trì tầng mạng khác … 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.4 Các tham số đánh giá độ trì .…………… 1.4.1 1.4.2 1.5 Độ trì mạng thông tin quang WDM … 1.5.1 1.5.2 iv CHƢƠNG : CÁC KỊCH BẢN HỒI PHỤC MẠNG THÔNG TIN QUANG WDM …………………… ………………… ………………… ……………………… 41 2.1 Các kịch h 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.2 Phân tích độ tin 2.2.1 2.2.2 CHƢƠNG : CÁC KỸ THUẬT THỰC THI HỒI PHỤC ……… ………… 81 3.1 Lỗi tách lỗi 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.2 Phân bổ lƣu lƣ 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.3 Vấn đề điều kh 3.3.1 3.3.2 3.3.3 CHƢƠNG : MẠNG THÔNG TIN QUANG WDM ĐƢỜNG TRỤC QUỐC GIA ………………………………………………………………………………… 4.1 Cấu trúc mạng 4.1.1 v 4.1.2 4.2 4.3 Xu hƣớng phát triển 128 Khảo sát kỹ thuật hồi phục mạng DWDM 130 4.2.1 Khả hỗ trợ thiết bị mạng đƣờng trục 130 4.2.2 Các kỹ thuật bảo vệ đƣợc áp dụng 132 Các giải pháp tăng cƣờng độ trì mạng WDM 135 4.1.1 Giải pháp nâng cấp mạng 135 4.1.2 Xem xét số cấu hình mạng tƣơng lai 136 Kết luận kiến nghị ……………………………………………………… 147    Danh mục cơng trình tác giả ……………………………………… 149 Tài liệu tham khảo ……………………………………………………… 149 Phụ lục A Các cơng thức tính độ tin cậy độ khả dụng B Các cấu hình bảo vệ mạng thiết bị DX-140 hỗ trợ vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT ADM A AIS A ANN A ANSI A I APS A ARC A ASON A n ATM A AU-n A BDI B BEI B BER B BIP-n B CCU C CDC C COMMS OH G c CPU C CRC-10 C DEG D vii DLE D E DLP D DPP D DPWSHR D s DRCL D L DS-n D DXC D EB E EDC E EDFA E EMS E ETSI E S FEC F FEBE F FERF F FDI F FMS F FOP F GTE G GCC0 G viii HF H IAE SM I S ICC I ILP I IP I ITE I LCP L LOF L LOG L LOM L LOP L LOS L LSA L LTP L MFAS M MIB M MPLS M MPS M MS M MSTE M E ix MWSHR M R NC&M N M NE N NEA N f NEL N NEML N L NMI N NML N NMS N NVS N OA O OADM O OA&M O M OCG O OCh O OChDPRing O P OChSPRing O P OCh-OH O O ODU O x O-E-O O OLT O OMS O OMSDPRing O P OMSOH O O OMSP O P OMSSPRing O P OOS O OPS O OPUkOH O O OS O OSC O OSNR O OTM O OTN O OTS O OTS-OH O o OTUkOH O O H NiHình2006G.3: Cấu hìnhnútonthícAnh Tuứngnsử dụngLpCHcácK10D12*4-Fiber-ADMihcCụng Ngh xviii b Các chuỗi ADM bốn sợi Bạn cấu hình ring bốn sợi theo năm cấu hình mạng sau  Một chuỗi ADM đơn bốn sợi: bao gồm thiết bị 4-Fiber ADM có thêm tái tạo OPC (OPC quản lý tới 34 thành phần mạng với tối đa 24 nút 4-Fiber ADM đơn) Hình 7.4 biểu diễn chuỗi ADM đơn bốn sợi không sử dụng nút 2*4-Fiber ADM  Một chuỗi mạng đa chuỗi ADM bốn sợi có cấu hình ngăn xếp (bao gồm hai hay nhiều chuỗi ADM liên kết với thông qua nhiều nút 2*4-Fiber ADM) Mỗi nút 2*4-Fiber ADM thành phần mạng sử dụng hai nhóm bảo vệ OC-192/STM-64, nhóm bảo vệ thứ G11/G12 G17/G18 kết nối với chuỗi, nhóm bảo vệ thứ hai G0/G10 G9/G19 kết nối với chuỗi khác Hình 7.5a biểu diễn hai chuỗi liên kết thông qua nút 2*4-Fiber ADM (nút đầu cuối tới nút trung gian); 7.5b biểu diễn hai chuỗi liên kết thông qua nút 2*4-Fiber ADM (nút trung gian tới nút trung gian)  Một chuỗi mạng hỗn hợp ring bốn sợi chuỗi ADM bốn sợi (bao gồm ring bốn sợi chuỗi ADM bốn sợi chia sẻ hay nhiều nút 2*4-Fiber ADM)  Chuyển mạch bảo vệ: Phương thức chuyển mạch OC-192/ STM-64 4BLSR/MS-SPRing  Hà Nội – 2006 Bảo vệ 1+1 đơn hướng hai hướng cho tất nhánh Đoàn Anh Tuấn – Lớp CH K10D1 - Đại học Công Nghệ xix  Bảo vệ 1+0 (hay không bảo vệ) cho tất nhánh  Riêng SONET có thêm bảo vệ 1:1 cho nhánh OC-48, STS-48 Trong hệ thống SONET, OPTera Connect DX hỗ trợ chuẩn bảo vệ nhánh TR253 (mặc định) GR253 (dự phòng) Các chuẩn không áp dụng cho hệ thống SDH  Một số qui tắc quản lý cần ý: (1) Phần cứng, (2) Quản lý, (3) Lưu lượng vòng (ring extra traffic), (4) Hairpinning, (5) Ring bảo vệ kết nối mạng (SNCP)/Ring chuyển mạch tuyến đơn hướng (UPSR): Giống yêu cầu ring bốn sợi áp dụng cho mạng cấu hình chuỗi Nút A Ghi chú: Hình G.5: Mơ hình chuỗi đơn bốn sợi không sử dụng nút 2*4-Fiber ADM Chuỗi Nút A4 FR ADM Chuỗi Hà Nội – 2006 Đoàn Anh Tuấn – Lớp CH K10D1 - Đại học Công Nghệ Nút D FR ADM xx c Mạng hỗn hợp ring chuỗi ADM bốn sợi Một mạng hỗn hợp ring chuỗi ADM bốn sợi gồm hay nhiều ring bốn sợi liên kết với hay nhiều chuỗi ADM bốn sợi thông qua hay nhiều nút 2*4-Fiber ADM Ring bốn sợi mạng hỗn hợp ring chuỗi ADM bốn sợi cấu ring BLSR/MS-SPRing HERS Hình F.7 biểu diễn mạng hỗn hợp gồm hai ring bốn sợi liên kết với liên kết với hai chuỗi ADM bốn sợi thông qua nút 2*4-Fiber ADM Hình F.8 biểu diễn mạng hỗn hợp gồm ring bốn sợi liên kết với chuỗi ADM bốn sợi thông qua nút 2*4-Fiber ADM, hình F.8a biểu diễn nút đầu cuối chuỗi ADM bốn sợi liên kết với nút ring, hình F.8b biểu diễn nút trung gian chuỗi ADM bốn sợi liên kết với nút ring Nót B Hà Nội – 2006 Nót H Đồn Anh Tu ấn – Lớp CH K10D1 - Đại học Cơng Nghệ Nót A xxi Nót A Hình (a) Mạng hỗn hợp gồm ring bốn sợi chuỗi ADM bốn sợi liên kết với thông qua nút 2*4 Fiber ADM (từ nút đầu cuối chuỗi ADM tới nút ring) H Ni 2006Đoàn Anh Tuấn – Lớp CH K10D1 - Đại học Cơng Nghệ xxii d Các ring hai sợi Bạn cấu hình ring bốn sợi theo năm cấu hình mạng sau  Một ring đơn hai sợi: bao gồm thiết bị 2-Fiber ADM có thêm tái tạo OPC (OPC quản lý tới 34 thành phần mạng với tối đa 24 nút 2-Fiber ADM đơn) Hình F.9 biểu diễn ring hai sợi Ghi chó: 4-Fiber ADM Các giao diện nhánh Nút B Sợi hoạt ®éng/b¶o vƯ Nót A Nót C Nót D Hà Nội – 2006 Đoàn Anh Tuấn – Lớp CH K10D1 - Đại học Công Nghệ xxiii  Một ring mạng ring hai sợi có cấu hình ngăn xếp (bao gồm ring đơn hai sợi nằm ring đơn hai sợi khác) Bạn sử dụng nút 2Fiber ADM đơn N*2-Fiber ADM với N=1, 2, 3, Trường hợp sử dụng N*2-Fiber ADM OPC quản lý tới 34 thành phần mạng với tối đa 12 nút N*2-Fiber ADM  Một ring mạng đa ring hai sợi (bao gồm hai hay nhiều ring liên kết với thông qua hay nhiều nút N*2-Fiber ADM với N=1, 2, 3, 4) Mỗi nút N*2-Fiber ADM thành phần mạng sử dụng sử dụng tới bốn nút ring hai sợi, nút ring hai sợi sử dụng hai bó mạch OC-192/STM-64 (Hình F.10a) đa ring hai sợi gồm hai ring liên kết qua nút 2*2-Fiber ADM; (hình F.10b) đa ring hai sợi gồm bốn ring liên kết qua nút 4*2-Fiber ADM  Một ring mạng có nút thích ứng chuyển mạch đường dây (hay chuyển mạch đoạn ghép kênh) Để thực thi đặc tính này, mạng thiết kế phải có hai 2*4-Fiber ADM chung cho hai ring kề hai thành phần mạng co-located 4-Fiber ADM hai phía  Chuyển mạch bảo vệ: Phương thức chuyển mạch STM-64 MS-SPRing HERS hướng Phương thức bảo vệ nhánh là:  Bảo vệ 1+1 đơn hướng hai hướng cho tất nhánh  Bảo vệ 1+0 (hay không bảo vệ) cho tất nhánh  Riêng SONET có thêm bảo vệ 1:1 cho nhánh OC-48, STS-48 Hà Nội – 2006 Đoàn Anh Tuấn – Lớp CH K10D1 - Đại học Công Nghệ xxiv Trong hệ thống SONET, DX hỗ trợ chuẩn bảo vệ nhánh TR253 (mặc định) GR253 (dự phịng), khơng áp dụng cho hệ thống SDH  Một số qui tắc quản lý cần ý: (1) Phần cứng: Giống yêu cầu với ring bốn sợi áp dụng cho ring hai sợi (2) Quản lý:  Các thành phần mạng ring hai sợi yêu cầu có OPC quản lý  Nếu chặng điều khiển có nút N*2-Fiber ADM (với N=3, tối đa) OPC quản lý tới 34 phần tử mạng với tối đa 12 ADM Trường hợp nút 2*4-Fiber ADM OPC quản lý tới 34 phần tử  Nếu chặng điều khiển OPC có nút N*2-Fiber ADM phải biết cấu hình ring hai sợi cấu hình hệ thống khác kết nối với nút N*2-Fiber ADM (3) Lưu lượng ngồi vịng (ring extra traffic) (4) Hairpinning: (5) Ring bảo vệ kết nối mạng (SNCP)/Ring chuyển mạch tuyến đơn hướng (UPSR): Giống yêu cầu ring bốn sợi Nót A Hà Nội – 2006Đoàn Anh Tuấn – Lớp CH K10D1 - Đại học Công Nghệ xxv H e Mạng hub không bảo vệ Một mạng hub gồm hai nút hub trở lên kết nối đường quang tốc độ OC-192/STM-64 Nó khơng phải cấu hình hỗ trợ phận quản lý cấu hình OPC Bạn kết nối giao tiếp OC-192/STM-64 nút hub với giao tiếp OC-192/STM-64 nút hub khác Một nút hub hỗ trợ tối đa card OC-192/STM-64 không bảo vệ 16 card trib không bảo vệ  dung lượng tối đa nút hub 80 Gbit/s đường dây (10 Gbps/1 card OC-192/STM-64 * 8) 40 Gbit/s xen/rẽ (2,5 Gbps/1 card trib * 16), ngồi cịn hỗ trợ card Quad OC-3/STM-1 Hà Nội – 2006 Đoàn Anh Tuấn – Lớp CH K10D1 - Đại học Công Nghệ xxvi Cấu hình cho phép nhóm kênh dịch vụ để định tuyến nút hub trib hub (đặc tính hairpinning) Trên nút hub giao tiếp nhánh OC-192/STM-64 khơng bảo vệ Bạn cung cấp tín hiệu STM-1 tín hiệu nhóm kết nỗi trib-to-trib (đặc tính hairpinning), kết nối trib-to-line, kết nối line-to-line (thông qua modul chuyển mạch) DX UnP HUB 10G OPC SOS 2,5G Hình G.9: Mơ hình mạng hub khơng bảo vệ điển hình  Các ứng dụng Cấu hình thích hợp cho ứng dụng truyền liệu mang lưu lượng ATM IP qua hệ thống SONET/SDH tốc độ 155 Mbit/s, 622 Mbit/s, 2,5 Gbit/s, 10 Gbit/s Nhà cung cấp cấu hình mạng mesh cách mềm dẻo với nhiều tuyến tốc độ khác Hơn lưu lượng từ nút hub xen/rẽ xuống nút hub mạng Đặc tính hairpinning cho phép tạo kết nối trib-to-trib phần tử mạng mà không chiếm dụng băng thông đường dây OC-192/STM-64 Hà Nội – 2006 Đoàn Anh Tuấn – Lớp CH K10D1 - Đại học Cơng Nghệ xxvii Do lưu lượng định tuyến lại tới ATM switch IP router, hệ thống OC-48/STM-16, OC-12/STM-4 hay OC-3/STM-1 thông qua phần tử mạng mà không chiếm dụng băng thơng đường dây OC-192/STM-64 Đặc biệt cấu hình hỗ trợ quản lý băng thông kết nối chéo  Một số qui tắc cần ý: (1) Các quy tắc chung – Tất nút mạng hub phải cấu hình nút hub – Các nút hub không bảo vệ không hỗ trợ bảo vệ trib line Các byte K1, K2 hoàn toàn xử lý đầu cuối phần tử mạng – Nếu có yêu cầu bảo vệ lưu lượng mạng việc bảo vệ phải cấu hình tuyến đối diện mạng hub không bảo vệ đối diện – Nếu xảy đứt cáp quang hai nút hub phát cảnh báo P-AIS cho phần tử đối diện từ kết nối rẽ xuống (2) Phần cứng: – Khi hệ thống OPTera Long Haul 1600 dùng span nút hub bạn phải sử dụng nút hub với card OC-192/STM-64 có bước sóng giống với giao tiếp với hệ thống OPTera Long Haul 1600 – Bạn sử dụng nút hub với card trih hỗn hợp – Bạn sử dụng nút hub với modul chuyển mạch DX140 (3) Quản lý:  Các thành phần mạng yêu cầu có OPC quản lý  Mỗi OPC quản lý tối đa nút hub span điều khiển  Bạn cung cấp kết nối công cụ Trail Manager giao diện người dùng quản lý kết nối OPC Nodal Provisioning Nếu hạn chọn sử dụng Nodal Provisioning kết hối nodal phải thực thi phần tử mạng mang kết nối Việc tạo kết nối nodal thủ công nên khuyến nghị bạn sử dụng Trail Manager để cung cấp kết nối end-to-end nhanh Hà Nội – 2006 Đoàn Anh Tuấn – Lớp CH K10D1 - Đại học Công Nghệ xxviii  Bạn cung cấp kết nối trib-to-trib, trib-to-line, line-to-line (qua module chuyển mạch)  Bộ quản lý cấu hình OPC khơng hỗ trợ cấu hình hệ thống cho nút hub không bảo vệ  Đặc tính Hairpinning: Đặc tính cho phép bạn tạo kết nối trib-to-trib phần tử mạng mà không chiếm băng thông đường dây OC-192/STM-64 Bạn phải tuân thủ luật sau: – Đặc tính hỗ trợ card Quard OC-3/STM-1, HD OC3/STM1o, Quard OC-12/STM-4 STS-48, trib OC-48/STM-16 – Bạn cung cấp riêng rẽ kết nối STM-1 nhóm lại – Bạn cung cấp kết nối hairpinning kết nối nodal OPC UI – Bạn sử dụng hairpinning với trib OC-48/STM-12 DWDM chuyển đổi bước sóng OC-48/STM-16 – Dung lượng đường dây tối đa: 80 Gbit/s – Dung lượng trib (không bảo vệ) tối đa: 40 Gbit/s – Các loại tải cung cấp mức trib bao gồm: OC-3/STM-1 OC12/VC-4-4, STS-48, OC-48/VC-4-16 – Các loại tải nhóm bao gồm: STS-3c/VC-4, STS-6c/VC-4-2c, STS12c/VC-4-4c, STS-24c/VC-4-8c, OC-48c/VC-4-16c – Các card trib hỗ trợ: Quard OC-3/STM-1, HD OC-3/STM1o, Quard OC-12/STM-4 STS-48, trib OC-48/STM-16 – Card trib non-DWDM hỗ trợ: OC-192/STM-64 T/R long/short có/khơng có sửa lỗi trước – Hỗ trợ card DWDM OC-192/STM-64 T/R cho tối đa 160 bước sóng; laze non-tunable có/khơng có sửa lỗi trước Hà Nội – 2006 Đoàn Anh Tuấn – Lớp CH K10D1 - Đại học Công Nghệ xxix – Triple forward error correction – Hairpinning – Hardware baseline check – Giám sát chất lượng – định tuyến mức – bảo mật – autodiscovery – thông tin trạng thái đồng (chỉ có SONET) Hà Nội – 2006 Đồn Anh Tuấn – Lớp CH K10D1 - Đại học Công Nghệ ... để thực thi kỹ thuật hồi phục mạng thông tin quang WDM bao gồm kỹ thuật chuẩn đoán tách lỗi, kỹ thuật phân bổ lƣu lƣợng hồi phục mạng, kỹ thuật điều khiển trao đổi thơng tin hồi phục mạng – Chƣơng... MẠNG THÔNG TIN QUANG WDM …………………… ………………… ………………… ……………………… 41 2. 1 Các kịch h 2. 1.1 2. 1 .2 2.1.3 2. 1.4 2. 1.5 2. 2 Phân tích độ tin 2. 2.1 2. 2 .2 CHƢƠNG : CÁC KỸ THUẬT THỰC THI HỒI PHỤC ……… ………… 81 3.1... thiết kế mạng Luận văn sử dụng lý thuyết độ trì mạng dịch vụ làm sở khoa học cho kỹ thuật hồi phục mạng thông tin quang WDM Mục tiêu luận văn nhằm nghiên cứu kịch hồi phục cấu trúc tơpơ mạng WDM điển