Giáo trình GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ (Dùng cho sinh viên hệ đào tạo đại học từ xa) Lưu hành nội HÀ NỘI - 2007 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ Biên soạn : TS CAO PHÁN THS CAO HỒNG SƠN LỜI NÓI ĐẦU Ghép kênh tín hiệu số lĩnh vực quan trọng Khởi đầu ghép kênh tín hiệu số điều xung mã (PCM) điều chế Delta (DM), PCM sử dụng rộng rãi Từ PCM, nhà chế tạo thiết bị viễn thông cho đời thiết bị ghép kênh cận đồng (PDH) sau thiết bị ghép kênh đồng (SDH) Mạng thông tin quang SDH mở giai đoạn công nghệ truyền thông nhằm đáp ứng nhu cầu tăng trưởng nhanh dịch vụ viễn thông, đặc biệt dịch vụ Internet Với tốc độ bit SDH 10 Gbit/s chưa đáp ứng cách đầy đủ cho truyền lưu lượng Internet đã, phát triển theo cấp số nhân Vì cơng nghệ ghép kênh theo bước sóng (WDM) xuất Để tận dụng băng tần truyền dẫn miền cửa sổ thứ hai sợi quang đơn mode, kỹ thuật ghép chặt bước sóng DWDM đóng vai trị quan trọng mạng thơng tin quang tồn cầu Tuy nhiên, thơng tin quang SDH cơng nghệ ghép kênh cố định Vì độ rộng băng tần không tận dụng triệt để Theo ước tính hiệu suất sử dụng độ rộng băng tần khả dụng hệ thống thông tin quang SDH đạt 50% Trước thực tế mặt độ rộng băng tần đường truyền bị lãng phí, mặt khác cơng nghệ truyền gói IP ATM địi hỏi hệ thống thơng tin quang SDH phải thoả mãn nhu cầu trước mắt cho tương lai, mà dịch vụ gia tăng phát triển trình độ cao Chỉ thoả mãn nhu cầu tốc độ truyền dẫn nâng cao hiệu suất sử dụng băng tần đường truyền cách thay đổi phương thức truyền tải lưu lượng số liệu Vấn đề mấu chốt ứng dụng phương thức truyền tải tiên tiến kết chuỗi các contenơ, sử dụng phương thức đóng gói số liệu thích hợp, truyền tải gói linh hoạt theo cách tái sử dụng không gian chuyển mạch bảo vệ thông minh để nâng cao độ tin cậy mạng rút ngắn thời gian phục hồi hệ thống có cố Những vấn đề phân tích kỹ chủ đề sau đây: 1) Trình bày số khái niệm truyền dẫn tín hiệu, đặc biệt tín hiệu số phương pháp ghép kênh số 2) Các phương pháp trì mạng Nội dung chủ yếu chuyên đề phương pháp chuyển mạch bảo vệ mạng đường thẳng mạng vòng SDH 3) Các chuẩn Ethernet, mạng vòng thẻ FDDI 4) Các phương thức truyền tải số liệu bao gồm phương thức đóng khung số liệu, kết chuỗi, điều chỉnh dung lượng tuyến, giao thức tái sử dụng khơng gian v.v Sau chương có tập câu hỏi để sinh viên tự kiểm tra đánh giá kiến thức đối chứng với đáp số trả lời phần phụ lục Tài liệu giảng dạy biên soạn theo đề cương mơn học "Ghép kênh tín hiệu số" chương trình đào tạo đại học quy Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Tuy nhiên, lần biên soạn nên khơng tránh khỏi thiếu sót nội dung hình thức Rất mong độc giả góp ý để tài liệu ngày hồn thiện Ý kiến đóng góp độc giả xin vui lòng gửi trực tiếp cho Phòng Đào tạo Đại học từ xa – Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Xin chân thành cảm ơn! Nhóm tác giả CHƯƠNG I MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG Trong chương giới thiệu nội dung sau đây: - Một số khái niệm truyền dẫn tín hiệu số - Các phương pháp số hố tín hiệu analog như: PCM, DPCM DM Trong phương pháp PCM sử dụng rộng rãi hệ thống ghép kênh PDH - Các phương pháp ghép kênh: điểm qua phương pháp ghép kênh theo tần số, theo tần số trực giao, theo thời gian, theo mã, ghép kênh thống kê v.v ghép kênh theo thời gian sử dụng ghép kênh PDH, SDH - Đồng viễn thơng: Đã tiến hành phân tích phương thức đồng như: đồng sóng mang, đồng ký hiệu, đồng bit, đồng khung, đồng gói, đồng mạng, đồng đa phương tiện đồng đồng hồ thời gian thực Tuỳ thuộc vào trường hợp cụ thể mà sử dụng phương thức đồng sử dụng đồng thời số phương thức đồng Chẳng hạn mạng thông tin quang SDH sử dụng đồng mạng, đồng sóng mang, đồng khung, đồng ký hiệu 1.2 NHẬP MƠN GHÉP KÊNH SỐ 1.2.1 Tín hiệu tham số 1.2.1.1 Các loại tín hiệu (1) Tín hiệu analog: tín hiệu analog (tương tự) loại tín hiệu có giá trị biên độ liên tục theo thời gian, thí dụ tín hiệu thoại analog Một dạng điển hình tín hiệu analog sóng hình sine, thể dạng: S(t) = Asin (ωt + ϕ) đó: A biên độ tín hiệu, ω tần số góc (ω = 2πf, f tần số), ϕ pha tín hiệu Nếu tín hiệu tập hợp nhiều tần số ngồi tham số cịn có tham số khác, dải tần tín hiệu (2) Tín hiệu xung: tín hiệu xung loại tín hiệu có giá trị biên độ hàm rời rạc thời gian Điển hình tín hiệu xung tín hiệu xung lấy mẫu tín hiệu analog dựa vào định lý lấy mẫu (3) Tín hiệu số: loại tín hiệu có giá trị biên độ hàm rời rạc thời gian tín hiệu xung Tuy nhiên, khác với tín hiệu xung chỗ biên độ xung 1, mặt khác tập hợp nhóm xung đại diện cho chữ số, ký tự Mỗi xung gọi bit Một vài loại tín hiệu số điển hình như: tín hiệu mức (0 1), cịn có tên tín hiệu xung nhị phân hay tín hiệu xung đơn cực; tín hiệu ba mức (-1, +1), cịn gọi tín hiệu xung tam phân hay tín hiệu xung lưỡng cực (4) Tín hiệu điều biên xung, điều tần xung điều pha xung: trường hợp mà sóng mang xung chữ nhật có biên độ, tần số, pha biến đổi theo quy luật biến đổi biên độ tín hiệu điều chế Ba dạng tín hiệu thường sử dụng mạng thông tin analog 1.2.1.2 Các tham số tín hiệu (1) Mức điện •Mức điện tương đối: L(dB ) = 10 log Px P0 đó: Px cơng suất tín hiệu (mW) điểm cần xác định mức điện, P0 công suất tín hỉệu điểm tham khảo (mW) • Mức điện tuyệt đối: L(dBm ) = 10 log Px 1mW L(dB)m= dBm công suất điểm x mW, L(dBm) > cơng suất tín hiệu điểm x lớn mW, L(dBm) < cơng suất tín hiệu điểm x bé mW (2) Tỷ số tín hiệu nhiễu SNR (dB ) = 10 log Ps V I = 20 log s = 20 log s Pn Vn In đó: Ps, Vs, Is tương ứng công suất, điện áp dịng điện tín hiệu; Pn, Vn, In tương ứng cơng suất, điện áp dịng điện nhiễu 1.2.2 Đường truyền độ rộng băng tần truyền dẫn 1.2.2.1 Đường truyền Là môi trường truyền dẫn sử dụng để truyền tải tín hiệu, thí dụ đường truyền cáp kim loại, đường truyền cáp sợi quang, đường truyền Radio, v.v Đường truyền phân chia thành tuyến (Path), kênh v.v 1.2.2.2 Độ rộng băng tần truyền dẫn Muốn đo độ rộng băng tần truyền dẫn tín hiệu phải vào quy định sau đây: (1) Độ rộng băng tần điện (BW)e Độ rộng băng tần điện băng tần từ tần số tín hiệu zero đến tần số tín hiệu mà đáp ứng tín hiệu (hệ số khuếch đại, điện áp, dòng điện) giảm 0,707 so với giá trị cực đại đáp ứng tín hiệu (hình 1.1) V/Vmax 0,707 fmax f (BW)e Hình 1.1- Độ rộng băng tần điện (2) Độ rộng băng tần quang (BW)o Độ rộng băng tần quang băng tần từ tần số điều chế zero đến tần số điều chế mà mức cơng suất quang giảm 50% (3dBm) so với công suất quang cực đại, minh hoạ hình 1.2 P(dBm) Pmax dBm f fmax (BW)o Hình 1.2 Độ rộng băng tần quang 1.2.3 Truyền dẫn đơn kênh đa kênh Truyền dẫn đơn kênh đa kênh có ngụ ý hệ thống truyền dẫn quang có hay nhiều bước sóng Thí dụ: hệ thống thơng tin quang thơng thường có bước sóng 1310 nm 1550 nm; đó, hệ thống thơng tin quang ghép bước sóng (WDM) truyền đồng thời hàng chục bước sóng khác nằm miền cửa sổ thứ hai (1300 nm) cửa sổ thứ ba (1550 nm) sợi quang đơn mode 1.2.4 Hệ thống truyền dẫn số tham số 1.2.4.1 Hệ thống truyền dẫn số Hệ thống truyền dẫn số bao gồm hệ thống truyền dẫn cáp sợi quang hệ thống truyền dẫn vi ba số Hệ thống truyền dẫn vi ba số hệ thống đa điểm đường thẳng Hệ thống truyền dẫn số cáp sợi quang sử dụng cấu trúc đường thẳng, vịng hỗn hợp Các cấu hình trình bày chi tiết chương III Dưới giới thiệu khái quát vài cấu trúc hệ thống (1) Hệ thống truyền dẫn đường thẳng Các cấu hình hệ thống truyền dẫn đường thẳng hình 1.3 TRM Đường truyền REG Đường truyền TRM a) Cấu hình điểm nối điểm TRM Đường truyền ADM Đường truyền TRM b) Cấu hình đa điểm, xen/ rẽ Chú thích: TRM- Bộ ghép đầu cuối, ADM- Bộ ghép xen/ rẽ, REG - Bộ tái sinh (bộ lặp) Hình 1.3 Các cấu hình đường thẳng Trong cấu hình điểm nối điểm có hai ghép đầu cuối kết nối trực tiếp với qua lặp đường truyền số, tạo thành đường thẳng, gọi hệ thống đường thẳng Ngồi cịn có tên gọi khác hệ thống hở Cấu hình đa điểm, xen/ rẽ ngồi hai ghép đầu cuối cịn có thêm nhiều ghép xen rẽ kết nối với đường truyền số thành đường thẳng Cấu hình đa điểm, rẽ nhánh hệ thống hở Tại địa điểm xen/rẽ, luồng số tiếp tục truyền tới ghép đầu cuối khác để tạo thành nhánh hệ thống Các cấu hình đường thẳng áp dụng cho vi ba số thông tin cáp sợi quang PDH SDH Các cấu hình khơng có khả tự trì đường truyền có cố, chẳng hạn đứt cáp hỏng nút (2) Hệ thống truyền dẫn vịng (ring) Trong cấu hình có ADM có REG Các nút kết nối với hai bốn sợi quang tạo thành vịng kín, hình 1.4 ADM ADM Ring STM-N ADM ADM Hình 1.4 Cấu hình vịng hệ thống truyền dẫn số 1.2.4.2.Các tham số (1) Tốc độ bit: số bit phát giây Các đơn vị đo tốc độ bit: bit/s, kbit/s (1kbit/s = 103 bit/s), Mbit/s (1Mbit/s = 103 kbit/s = 10 bit/s), Gbit/s (1Gbit/s = 103 Mbit/s = 106 kbit/s = 109 bit/s), Tbit/s (1Tbit/s = 103 Gbit/s = 106 Mbit/s = 109 kbit/s = 1012 bit/s) Tín hiệu số sử dụng mạng thông tin số (2) Tỷ số lỗi bit BER: số bit bị lỗi chia cho tổng số bit truyền - PDH: BER ≤ 10-6 chất lượng đường truyền bình thường, 10-6 < BER < 10-3 chất lượng đường truyền giảm sút (cảnh báo vàng), BER ≥ 10-3 chất lượng đường truyền xấu (cảnh báo đỏ) - SDH: BER ≤ 10-9 chất lượng đường truyền bình thường, BER = 10-6 chất lượng đường truyền giảm sút (cảnh báo vàng), BER = 10-3 chất lượng đường truyền xấu (cảnh báo đỏ) (3) Rung pha (Jitter) Rung pha điều chế pha khơng mong muốn tín hiệu xung xuất truyền dẫn số biến đổi nhỏ thời điểm có ý nghĩa tín hiệu so với thời điểm lý tưởng Khi rung pha xuất thời điểm chuyển mức tín hiệu số sớm muộn so với tín hiệu chuẩn, minh hoạ hình 1.5 Biên độ a) Xung nhịp chuẩn t Đường bao bị rung pha Biên độ t Đường bao chuẩn b) Tín hiệu số bị rung pha Hình 1.5 Tín hiệu số bị rung pha Rung pha xuất cự ly đường truyền khác nên trễ khác nhau, lệch tần số đồng hồ nguồn đồng hồ thiết bị thu mạng, lệch tần số đồng hồ thiết bị SDH tần số luồng nhánh PDH 1.3 SỐ HỐ TÍN HIỆU ANALOG Số hố tín hiệu analog chuyển đổi tín hiệu analog thành tín hiệu số Muốn sử dụng phương pháp sau đây: - Điều xung mã (PCM) - Điều xung mã vi sai (DPCM) - Điều chế Delta (DM) Sau trình bày phương pháp số hố tín hiệu analog 1.3.1 Điều xung mã PCM PCM đặc trưng ba q trình Đó lấy mẫu, lượng tử hố mã hố Ba q trình gọi chuyển đổi A/D Muốn khơi phục lại tín hiệu analog từ tín hiệu số phải trải qua hai trình: giải mã lọc Hai trình gọi chuyển đổi D/A Sơ đồ khối trình chuyển đổi A/D D/A hình 1.6 Tín hiệu analog Bộ lấy mẫu Bộ lượng Bộ mã tử hoá VPAM hoá-nén số Đường truyền Bộ giải mã - dãn số Chuyển đổi A/D Bộ lọc thấp Tín hiệu analog Chuyển đổi D/A Hình 1.6- Sơ đồ khối trình chuyển đổi A/D D/A hệ thống PCM 1.3.1.1 Chuyển đổi A/D (1) Lấy mẫu Hình 1.7 thể lấy mẫu tín hiệu analog Đây q trình chuyển đổi tín hiệu analog thành dãy xung điều biên (VPAM) Chu kỳ dãy xung lấy mẫu (Tm) xác định theo định lý lấy mẫu Nyquist: Tm ≤ f max (1.1) f-max tần số lớn tín hiệu analog S(t) Xung lấy mẫu Tín hiệu analog t Tm Hình 1.7- Lấy mẫu tín hiệu analog Tín hiệu thoại có băng tần hữu hiệu từ 0,3 đến 3,4 kHz Từ biểu thức (1.1), lấy giá trị fmax = 4000 Hz Do chu kỳ lấy mẫu tín hiệu thoại là: Tm = = 125μs × 4000 Hz (1.2) Hoặc tần số lấy mẫu tín hiệu thoại: f m = f max = 8kHz (1.3) (2) Lượng tử hố Lượng tử hố làm trịn biên độ xung lấy mẫu tới mức lượng tử gần Có nghĩa gán cho xung lấy mẫu số ngun phù hợp Mục đích lượng tử hố để mã hoá giá trị xung lấy mẫu thành từ mã có số lượng bít Có hai phương pháp lượng tử hố: khơng • Lượng tử hố Hình 1.8 minh hoạ lượng tử hoá Lượng tử hoá chia biên độ xung lấy mẫu thành khoảng nhau, khoảng bước lượng tử đều, ký hiệu Δ Các đường song song với trục thời gian mức lượng tử Sau làm trịn biên độ xung lấy mẫu tới mức lượng tử gần nhận xung lượng tử Nếu biên độ tín hiệu analog biến thiên khoảng từ -a đến a số lượng mức lượng tử Q Δ có mối quan hệ sau đây: 2a =Δ Q (1.4) S(t) Xung lượng tử Δ - Bước lượng tử Tín hiệu analog Mức lượng tử t Tm Hình 1.8- Lượng tử hố Làm trịn biên độ xung lấy mẫu gây méo lượng tử Biên độ xung méo lượng tử nằm giới hạn từ - Δ/2 đến +Δ/2 Công suất méo lượng tử PMLT xác định theo biểu thức sau đây: P MLT = +Δ / 2 ∫ a WLT (a )da (1.5) −Δ / đó: a biên độ tín hiệu analog, WLT(a) xác suất phân bố giá trị tức thời biên độ xung lấy mẫu bước lượng tử WLT(a) = 1/Δ Thay biểu thức (1.4) vào kết lấy tích phân nhận được: PMLT = Δ2 12 (1.6) Từ biểu thức (1.6) thấy công suất méo lượng tử phụ thuộc vào Δ, không phụ thuộc vào biên độ tín hiệu Như tỷ số cơng suất tín hiệu có biên độ lớn cơng suất nhiễu lượng tử lớn tỷ số công suất tín hiệu có biên độ yếu cơng suất méo lượng tử Theo phân tích phổ tín hiệu thoại chủ yếu thành phần tín hiệu có cường độ yếu tạo thành Vì sử dụng lượng tử hố làm giảm chất lượng tín hiệu thoại đầu thu Muốn khắc phục nhược điểm này, thiết bị ghép kênh PCM sử dụng lượng tử hố khơng • Lượng tử hố khơng Trái với lượng tử hố đều, lượng tử hố khơng chia biên độ xung lấy mẫu thành khoảng không theo nguyên tắc biên độ xung lấy mẫu lớn độ dài bước lượng tử lớn, hình 1.9 Lượng tử hố khơng thực cách sử dụng nén S(t) Xung lượng tử Δi - Bước lượng tử không Tín hiệu analog Mức lượng tử t Tm Hình 1.9- Lượng tử hố khơng (3) Mã hố - nén số • Đặc tính biên độ mã hố - nén số Chức mã hoá chuyển đổi biên độ xung lượng tử thành từ mã gồm số bit định Theo kết nghiên cứu tính tốn nhiều tác giả trường hợp lượng tử hoá đều, biên độ cực đại xung lấy mẫu tín hiệu thoại 4096 Δ Do từ mã phải chứa 12 bit, dẫn tới hậu tốc độ bit kênh thoại lớn gấp 1,5 lần tốc độ bit tiêu chuẩn 64 kbit/s Muốn nhận tốc độ bit tiêu chuẩn, thường sử dụng nén có đặc tính biên độ dạng logarit, cịn gọi nén analog Biểu thức toán học nén analog theo tiêu chuẩn châu Âu có dạng: ⎧ Ax ⎪⎪1 + ln A ≤ x ≤ A y=⎨ ⎪1 + ln Ax < x ≤ ⎪⎩ + ln A A (1.7) đó: A= 87,6 đặc trưng cho mức độ nén, x = Vvào/ Vvào max y = Vra/ Vra max Tuy nhiên, nén analog phía mã hố dãn analog phía giải mã chứa diode bán dẫn nên gây méo phi tuyến Trong PCM sử dụng mã hoá - nén số giải mãdãn số để loại trừ méo phi tuyến Tóm lại, sử dụng mã hố- nén số vừa đạt mục tiêu lượng tử hố khơng đều, vừa đạt mục tiêu từ mã có bit 2) Xây dựng đặc tính hiệu suất tổng cực đại truyền số liệu qua giao diện STM-1 hàm kích cỡ gói IP phạm vi kích cỡ gói IP từ 46 đến 4470 phương thức POS, DPT Ethernet 3) Dựa vào đặc tính xây dựng, nhận xét so sánh: - Tốc độ truyền hiệu suất tổng có quan hệ với kích cỡ gói IP? - So sánh hiệu suất tổng POS, SRP Ethernet CÂU HỎI (Trả lời chọn phương án) 1) Tại xếp tế bào ATM vào VC-n-Xc lại phải độn X-1 cột ? a- Vì số lượng tế bào ATM khơng đủ để xếp b- Vì khung VC-4-Xc cần sử dụng cột VC-4 POH khung VC-4 thứ đóng vai trị VC-4-Xc POH, cột VC-4 POH khung VC-4 khác thay byte độn c- Vì hai lý 2) Kiểu đóng khung HDLC, LAPS, GFP nhằm mục đích gì? a- Truyền tải số liệu IP SDH b- Truyền tải số liệu ATM SDH c- Truyền tải số liệu IP SDH Ethernet SDH 3) Kết chuỗi liền kề kết chuỗi ảo X khung VC-4 khác nào? a- Khơng có khác nhau: VC-4-Xc VC-4-Xv tạo thành khung VC-4-X lớn gấp X lần khung VC-4 b- Các khung VC-4 VC-4-Xc truyền tuyến, khung VC-4 VC-4-Xv truyền tuyến khác c- Trong VC-4-Xc khung VC-4 tồn độc lập 4) Trong mạng vịng FDDI, tín hiệu truyền sợi quang mã gì? a- 4B/5B NRZI b- NRZI bit c- NRZ bit 5) Mạng Ethernet quang truyền tốc độ bit cao bao nhiêu? a- 100 Mbit/s b- Gbit/s c- 10 Gbit/s 6) Trong mạng vòng gói tái sử dụng khơng gian, số liệu truyền nào? a- Chỉ mạng vòng b- Trên hai mạng vòng c- Trên mạng vòng (Xem đáp số trả lời phần phụ lục) 152 PHỤ LỤC- HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP VÀ TRẢ LỜI Chương I Câu 11101011 Câu 01111101 Câu Tương ứng với xung bị nén có biên độ 37 Δ Câu VPAM = - 928Δ; Câu Y 0.75 • • • 25 • • • • X 5 0.75 VPAM = 2048Δ × 0,5 = 1024 Δ Từ tìm bit đầu ra: 11110000 Câu Khi chưa nén: RCH = byte/khung ×12 bit/byte × 8.103 khung/s = 96 kbit/s Khi nén: RCH = 1byte/khung × bit/byte × 8.103 khung/s = 64 kbit/s Chương II Câu 1: Biểu thức tính tốc độ bit truyền: R= Số bit khung (hoặc đa khung) × Số khung (hoặc đa khung) /s Thí dụ: Tốc độ truyền xung đồng khung: RSF = 7bit/khung × 103khung/s = 28 kbit/s Tốc độ truyền xung đồng đa khung: RSMF = 16 kbit/s Tốc độ truyền xung gọi chuông (báo hiệu) thuê bao: RSig = kbit/s Tốc độ truyền xung cảnh báo đồng khung: RAF = kbit/s Tốc độ truyền xung cảnh báo đồng đa khung: RAMF = 0,5 kbit/s (1) Câu 2: (xem hình 2.8) Luồng 3: ∑bit I = 200 + 204 + 208 × = 820 bit I Luồng 4: ∑bit I = 821 bit I Câu 3: (xem hình 2.11) Luồng 1: ∑bit I = 2112 bit I; Luồng 2: ∑bit I = 2114 bit I; Luồng 4: ∑bit I = 2113 bit I Câu 4: (xem hình 2.12) Luồng 2: ∑bit I = 2889 bit I; Luồng 4: ∑bit I = 2888 bit I Câu 5: Cấu trúc 10 bit GTCT AU-4: 0001000011 Câu 6: Khi không chèn: 0100111000 Khi chèn dương: 1110010010 Khi chèn âm: 0001101101 Sau chèn dương: 0100111001 153 Sau chèn âm: 01000110111 Câu 7:(xem hình 2.26) Biểu thức xác định hàng (H) J1 VC-4: Số địa nhóm byte đầu hàng (Ad1) ≤ GTCR AU-4 ≤ Số địa nhóm byte cuối hàng (Ad2) (2) Biểu thức xác định cột (C) J1 VC-4: C = (GTCT AU-4 PTR - Ad1) × + +1 Trả lời: Toạ độ J1 VC-4 (H = 5; C= 118) (3) Câu 8: (xem hình 2.27) Xác định hàng theo biểu thức (2) Biểu thức xác định cột J1 VC-3 # n (n = 1, 2, 3): C1 = (GTCT AU-3 - Ad1) × + J1 VC-3 #1 C2 = (GTCT AU-3 - Ad1) × + J1 VC-3 #2 C3 = (GTCT AU-3 - Ad1) × +3 đơi với J1 VC-3 #3 (4) (5) (6) Trả lời: Toạ độ J1 VC=3#2 (H= 3; C2 = 89) Câu 9: (xem hình 2.27) Biểu thức tìm GTCT biết toạ độ J1 VC-n: GTCT = C + Ad − − n (7) Trong đó: n= J1 VC-4 J1 VC-3#1; n=2 J1 VC-3#2 n=3 J1 VC-3#3 Trả lời: GTCT= 19 Câu 10: (xem hình 2.28) Giá trị trỏ TU-12 khoảng cách từ V5 đến V2 nhiêu byte Vì V5 cách V2 16 byte Biểu thức xác định vị trí V5 đa khung TU-12 biết GTCT TU-12: V5 = GTCT +1 Trả lời: V5 cách V2 16 byte ghép vào vị trí byte có số thứ tự (16 +1) = 17 (8) Câu 11: Cách tiến hành: Lần lượt cộng bit tương ứng (từ b1 đến b8) tất byte khung STM-1 #1, tổng số chẵn mà bit tương ứng B1 khung STM-1#2 đếm lỗi khối, khơng có lỗi Trả lời: Có lỗi khối khung STM-1#1 Chương III Câu (d); Câu (b); Câu (b); Câu (c); Câu (c); Câu (c); Câu (c); Câu (a); Câu (c) Chương IV Câu (b); Câu (c); Câu (b); Câu (a); Câu (c); Câu (c) 154 - THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AAL ATM adaptation layer Lớp đáp ứng ATM A/D Analog/Digital Chuyển đổi analog /số ADM Add/Drop multiplexer Bộ ghép Xen/Rẽ ADMo Adaptive Delta Modulation Điều chế Delta thích ứng ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số không đối xứng AIS Alarm Indication Signal Tín hiệu thị cảnh báo AM Amplitude Modulation Điều chế biên độ APS Automatic Protection Swiching Chuyển mạch bảo vệ tự động ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền tải không đồng AUI Attachment Unit Interface Giao diện khối cắm AUG Administrative Unit Group Nhóm khối quản lý AU-n Administrative Unit-n Khối quản lý mức n B-ISDN Broadband Integrated Services Digital Network Mạng số liên kết đa dịch vụ băng rộng BIP-n Bit Interleaved Parity-n Từ mã kiểm tra chẵn lẻ n bit xen bit BW BandWith Độ rộng băng CDM Code Division Multiplexing Ghép phân chia theo mã CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CEPT Conference Européen des administration des Post and des Télecommunications Hội nghị quản lý Bưu điện châu Âu CFI Canonical Format Indicator Bộ thị khn dạng tắc cHEC core Header Error Correction Sửa lỗi đầu đề CMI Code Mark Inversion Mã đảo dấu CP Cyclic Prefix Tiền tố chu trình CPU Central Processing Unit Khối xử lý trung tâm CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra số dư chu trình CS Convergence Sublayer Phân lớp hội tụ CSMA/CD Carrier- Sence Multiple Access/Collision Đa truy nhập nhạy cảm sóng mang/ phát Detection xung đột CTRL ConTRoL Điều khiển D/A Digital / Analog Chuyển đổi số thành tương tự DA Destination Address Địa đích DCC Data Communication Channel Kênh truyền số liệu DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc DM Delta Modulation Điều chế Delta DMT Discrete MultiTone Đa âm rời rạc DMUX DeMUltipleXer Bộ tách kênh 155 DPCM Differential Pulse Code Modulation Điều xung mã vi sai DQDB Distributed Queue Dual Bus Bus kép hàng đợi phân tán DVB Digital Video Broadcasting Truyền hình số hệ DXC Digital cross- Connect Nối chéo số E/O Electrical- to- Optical Chuyển đổi điện thành quang ED End Delimiter Bộ giới hạn cuối khung eHEC Expansion Header Error Control Kiểm tra lỗi đầu đề mở rộng ESCON Enterprise Systems CONnection Kết nối hệ thống doanh nghiệp EOS End Of Selection Kết thúc chọn FC Fiber Channel Kênh sợi quang FCS Frame Check Sequence Dãy kiểm tra khung FDDI Fiber Distributed Data Interface Giao diện số liệu phân phối sợi quang FDM Frequency Division Multiplexing Ghép phân chia theo tần số FICON Fiber CONnectivity Kết nối sợi quang FS Frame Status Trạng thái khung 4F BSHR/L 4- Fiber Bidirectional Self-Healing Ring /Line protection swiching Mạng vòng tự phục hồi sợi hai hướng chuyển mạch bảo vệ đường 2F BSHR/L 4-Fiber Bidirectional Self- Healing Ring/Line protection swiching Mạng vòng tự phục hồi sợi hai hướng chuyển mạch bảo vệ đường 2F USHR/L 2-Fiber Undirectional Self-Healing Ring/Line protection swiching Mạng vòng tự phục hồi sợi hướng chuyển mạch bảo vệ đường 2F USHR/P 2-Fiber Undirection Self-Healing Ring/Path protection swiching Mạng vòng tự phục hồi sợi hướng chuyển mạch bảo vệ tuyến GFP Generic Framing Procedure Thủ tục đóng khung chung GFP-F Generic Framing Procedure - Framed GFP xếp khung GFP-T Generic Framing Procedure- Transparency GFP-T suốt GMII Gigabit Media Independent Interface Giao diện độc lập môi trường Gbit GRS GFP Recocillation Sublayer Phân lớp phục hồi GFP GSM Global System for Mobile phone Hệ thống toàn cầu điện thoại di động HDB-3 High Density Bipoler -3 zero Mã hai cực mật độ cao- tối đa có bit liên tiếp HDLC High-level Data Link Control Protocol Giao thức điều khiển tuyến số liệu mức cao HEC Header Error Control Kiểm tra lỗi đầu đề HI HIgh- priority Ưu tiên cao IF In Frame Trong khung IP Internet Protocol Giao thức Internet IPS Intelligent Protection Swiching Chuyển mạch bảo vệ thông minh LAPS Link Access Procedure -SDH Thủ tục truy nhập tuyến SDH LCAS Link Capacity Adjustment Scheme Sơ đồ điều chỉnh dung lượng tuyến 156 LCI Label Control Indicator Bộ thị điều khiển nhãn LCP Link Control Protocol Giao thức điều khiển tuyến LO LOw- priority Ưu tiên thấp LOF Loss Of Frame Mất khung LOS Loss Of Signal Mất tín hiệu LSB Least Significant Bit Bit có ý nghĩa LSP Label Switched Path Tuyến chuyển mạch nhãn MAU Media Attachment Unit Khối tiếp xúc môi trường MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập môi trường MDI Medium Dependent Interface Giao diện phụ thuộc môi trường MII Media- Independent Interface Giao diện độc lập môi trường MFI MultiFrame Indicator Bộ thị đa khung MOD MODe Kiểu MSB Most Significant Bit Bit có nhiều ý nghĩa MS Manual Swich Chuyển mạch nhân công MSOH Multiplex Section OverHead Mào đầu đoạn ghép MSP Multiplex Section Protection Bảo vệ đoạn ghép MST Member Status Trạng thái thành viên MTU Maximum Transmission Unit Khối truyền dẫn cực đại MUX MUltipleXer Bộ ghép NA Not Applicable Không áp dụng NDF New Data Flag Cờ số liệu NG-SDH Next- Generation SDH SDH hệ NIC Network Interface Card Tấm giao diện mạng NMS Network Management Systems Các hệ thống quản lý mạng NORM Normal Operating Mode Phương thức hoạt động bình thường NRZI Non Return to Zero Khơng trở zero NTP Network Time Protocol Giao thức thời gian mạng O/E Optical -to- Electrical Chuyển đổi quang thành điện OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép phân chia theo tần số trực giao OIF Optical Internetworking Forum Diễn đàn phối hợp hoạt động quang OLTM Optical Line Terminal Multiplexer Bộ ghép đầu cuối quang OOF Out Of Frame Chệch khung OS Operation System Hệ thống điều hành OSI Open Systems Interconnection Kết nối hệ thống mở P Parity Tính chẵn lẻ PCM Pulse Code Modulation Điều xung mã PDH Plesiochronous Digital Hierachy Phân cấp số cận đồng 157 PDU Protocol Data Unit Khối số liệu giao thức pFCS payload Frame Check Sequence Dãy kiểm tra khung tải trọng PFI Payload FCS Indicator Bộ thị dãy kiểm tra khung tải trọng PHY PHYsical Layer Lớp vật lý PI Primary In Lối vào sơ cấp PLD PayLoaD Tải trọng PLI Payload Length Indicator Bộ thị chiều dài tải trọng PLL Phase - Locked Loop Vịng khố pha PMD Physical Medium Dependent layer Lớp phụ thuộc môi trường vật lý PO Primary Out Đầu sơ cấp POS Packet Over SDH Gói SDH PPP Point-to-Point Protocol Giao thức điểm - điểm PRI PRIority Ưu tiên PRS PacketPHY Reconcilliaton Sublayer Phân lớp phục hồi PacketPHY PSC Protection Swiching Controler Bộ điều khiển chuyển mạch bảo vệ PTI Payload Type Identifier Bộ nhận dạng kiểu tải trọng PLI PDU Length Indicator Bộ thị chiều dài PDU PTR PoinTeR Con trỏ RCR CLK ReCeiver Recovery CLoK Đồng hồ hồi phục từ tín hiệu thu REG REGenerator Bộ tái sinh (Lặp) RIP Routing Information Field Trường thông tin định tuyến RPR Resilient Packet Ring Mạng vịng gói tự phục hồi RSOH Regenerator Section OverHead Mào đầu đoạn lặp SA Source Address Địa nguồn SD Starting Delimiter Bộ giới hạn đầu khung SDXC Synchronous Digital cross Connection Nối chéo số đồng SF Signal Failure Mất tín hiệu SFET Synchronous Frequency Encoding Technique Kỹ thuật mã hoá tần số đồng SI Secondary In Đầu vào thứ cấp SO Secondary Out Đầu thứ cấp SRP Spatial Reuse Protocol Giao thức tái sử dụng không gian SRS SDH Reconcillation Sublayer Phân lớp phục hồi SDH SRTS Synchronous Residual Time Stamp Dấu hiệu thời gian dư đồng STM-N Synchronous Transmistion Module -N Môđun truyền dẫn đồng mức N TDM Time Division Multiplexing Ghép phân chia theo thời gian tHEC Type Header Error Correction Sửa lỗi đầu đề kiểu TRM Terminal Đầu cuối TS Time Stamp Dấu hiệu thời gian 158 TTL Time To Live Thời gian sống TUG-n Tributery Unit group Nhóm khối nhánh UDP User Datagram Protocol Giao thức gói số liệu người sử dụng VCO Voltage Controlled Oscillator Bộ tạo dao động điều khiển điện áp VC Virtual Container Contenơ ảo VCG Virtual Concatenation Group Nhóm kết chuỗi ảo VID VLAN IDentifier Bộ nhận dạng VLAN VLAN Virtual LAN Mạng diện cục ảo VPI/VCI Virtual Path Identifier/ Virtual Channel Identifier Bộ nhận dạng tuyến ảo/Bộ nhận dạng kênh ảo WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép phân chia theo bước sóng WIS WAN Interface Sublayer Phân lớp giao diện WAN WTR Waite To Restore Đợi phục hồi XAUI 10 Gigabit/s Attachment Unit Interface Giao diện khối cắm 10 Gbit/s XGM 10 Gigabit/s Media Independent Độc lập môi trường 10 Gbit/s XGMII 10 Gigabit/s Media Independent Interface Giao diện độc lập môi trường 10 Gbit/s XGXS XGMII Extender Sublayer Phân lớp mở rộng XGMII 159 - TÀI LIỆU THAM KHẢO- [1] TS Cao Phán ThS Cao Hồng Sơn, "Ghép kênh PDH SDH" Học viện Công nghệ BCVT, Hà Nội 1-2000 [2] ThS Cao Hồng Sơn, "Công nghệ IP WDM" Tập Tập Nhà xuất Bưu Điện, Hà Nội 8-2005 [3] Robert J Hoss, " Fiber Optic Communications Design Handbook" Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey 07632, 1990 [4] Tsong - Ho Wu, "Fiber Network Sevice Survivability", Artech House, Boston- London, 1992 [5] Neill Wilkinson, " Next Generation Network Service", John Wiley & Sons, LTD England 2002 [6] Jean - Pierre Laude, "DWDM Fundamentals, Component, and Applications", Artech House, Boston- London 2002 [7] ITU-T Telecommunication standardization sector of ITU G.707/Y 1332 "Network Node Interface for the Synchronous Digital Hierarchy (SDH)", 12/2003 [8] ITU-T Recommendation G.7041/Y.1303, “Generic Framing Procedure”, Jan 2002 [9] ITU-T Recommendation G.707/Y1322, “Network Node Interface for SDH”, Oct 2000 [10] ITU-T Recommendation G.7042/Y.1305, “Link Capacity Adjustment Scheme (LCAS) for Virtual Concatenated Signals”, Nov 2001 [11] ITU-T Recommendation X.85/Y1321, “IP over SDH using LAPS”, Mar 2000 [12] www.acterna.com, “Next Genration SONET/SDH Technologies and Applications”, Oct 2003 [13] RFC 2615, “PPP over SONET/SDH”, Jun.1999 [14 ] Part 17: IEEE Standards 802.17, "Resillient Packet Ring (RPR) Access Method and Physical Layer Specifications", 2004 [15 ] Corrigent Systems, IEEE 802.17- "Resillient Packet Ring", 2005 [16 ] Stejano Bregni, "Synchronization of Digital Telecommunicatins Network", John Wiley & Sons, 2002 [17 ] Siemens, " Optical Network": SURPASS hit 70 series OAM, Advanced topic, 2004 [18] Max Ming - Kang Liu, "Principles and Applications of Optical Communications", IRWIN, 1996 [19] John Gowar, "Optical Communication Systems", Prentice Hall (UK), 1984 [20] Peter Tomsu and Christian Schmutzer, "Next Generation Optical Networks", Prentice Hall PTR, 2002 [21] Djafar K Mynbaev and Lowell L Scheiner, "Fiber Optic Communications Technology", Prentice Hall, 2001 160 [22] Kiyoshi Nosu, "Optical FDM Network Technologies", Artech House, Inc., Boston, London, 1997 [23] Rajiv Ramaswami and Kumar N Sivarajan, "Optical Networks, A practical Perspective", Morgan Kaufmann Publishers, San Francisco New York, 2002 [24] ATM Forum Specification, af-lance-0021.000,"LAN Emulation over ATM", Version 1.0, January 1995 [25] Cisco Systems Inc Whitepaper, "Cisco's Packet over SONET/SDH (POS) Technology Support", February, 1998 [26] Cisco Systems Inc Whitepaper, "Dinamic Packet Transport Technology and Applications Overview", January, 1999 [27] OIF Contribubution, "A proposal to Use POS as Physical Layer up to OC-192c", 2000 [28] RFC 1662, "PPP in HDLC- like framing", July 2000 161 - MỤC LỤCLời nói đầu CHƯƠNG I- MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Nhập môn ghép kênh số 1.2.1 Tín hiệu tham số 1.2.2 Đường truyền độ rộng băng tần truyền dẫn 1.2.3 Truyền dẫn đơn kênh đa kênh 1.2.4 Hệ thống truyền dẫn số tham số 1.3 Số hố tín hiệu analog 1.3.1 Điều xung mã PCM 7 1.3.2 Điều xung mã vi sai DPCM 12 1.3.3 Điều chế Delta DM 13 1.4 Các phương pháp ghép kênh 14 1.4.1 Ghép kênh phân chia theo tần số 14 1.4.2 Ghép kênh phân chia theo thời gian TDM 17 1.4.3 Ghép kênh phân chia theo mã 21 1.5 Khung đa khung tín hiệu 22 1.5.1 Khái niệm khung đa khung 22 1.5.2 Cấu trúc khung tín hiệu 22 1.6 Đồng viễn thông 22 1.6.1 Mở đầu 22 1.6.2 Đồng sóng mang 24 1.6.3 Đồng ký hiệu 25 1.6.4 Đồng khung 26 1.6.5 Đồng bit 30 1.6.6 Đồng gói 30 1.6.7 Đồng mạng 32 1.6.8 Đồng đa phương tiện 32 1.6.9 Đồng đồng hồ thời gian thực 33 1.7 Ngẫu nhiên hố tín hiệu 34 1.7.1 Khái niệm 34 1.7.2 Cấu tạo hoạt động trộn giải trộn 34 Tóm tắt 35 Bài tập 35 162 CHƯƠNG II- GHÉP KÊNH PCM, PDH SDH 36 2.1 Giới thiệu chung 36 2.2 Ghép kênh PCM 36 2.2.1 Sơ đồ khối ghép PCM-N 36 2.2.2 Nguyên lý hoạt động 36 2.2.3 Cấu trúc khung đa khung PCM-N 37 2.3 Ghép kênh PDH 39 2.3.1 Các tiêu chuẩn tốc độ bit PDH 39 2.3.2 Kỹ thuật ghép kênh PDH 40 2.3.3 Cấu trúc khung PDH điển hình (∗∗) 43 2.4 Ghép kêng SDH 48 2.4.1 Các tiêu chuẩn ghép kênh SDH 48 2.4.2 Sơ đồ khối ghép luồng PDH vào khung STM-N 50 2.4.3 Quá trình ghép luồng nhánh PDH vào khung STM-1 51 2.4.4 Vai trò hoạt động trỏ SDH (∗∗∗) 60 2.4.5 Mào đầu đoạn SOH mào đầu tuyến POH 69 Tóm tắt 77 Bài tập 78 CHƯƠNG III- CÁC GIẢI PHÁP DUY TRÌ MẠNG 80 3.1 Giới thiệu chung 80 3.2 Các cấu hình thiết bị 80 3.2.1 Giới thiệu 80 3.2.2 Các loại cấu hình thiết bị 81 3.3 Các cấu hình mạng 3.3.1 Cấu hình điểm nối điểm 85 85 3.3.2 Cấu hình đa điểm 85 3.3.3 Cấu hình rẽ nhánh 86 3.3.4 Cấu hình vịng 86 3.3.5 Cấu hình đa vịng 86 3.4 Các khái niệm trì mạng 87 3.4.1 Khái niệm 87 3.4.2 Các biện pháp 87 3.5 Các chế bảo vệ 88 3.5.1 Bảo vệ 1+1 88 3.5.2 Bảo vệ 1:1 88 3.5.3 Bảo vệ 1:N 88 163 3.5.4 Các đặc điểm chuyển mạch bảo vệ 3.6 Bảo vệ mạng vòng 90 91 3.6.1 Ưu điểm việc sử dụng mạng vòng tự phục hồi 91 3.6.2 Mạng vòng sợi đơn hướng chuyển mạch bảo vệ tuyến 93 3.6.3 Mạng vòng sợi đơn hướng chuyển mạch bảo vệ đường 96 3.6.4 Mạng vòng sợi hai hướng chuyển mạch bảo vệ đường 96 3.6.5 Mạng vòng sợi hai hướng chuyển mạch bảo vệ đường 97 3.6.6 So sánh mạng vòng bảo vệ 99 Tóm tắt 100 Câu hỏi 101 CHƯƠNG IV- CÁC PHƯƠNG THỨC TRUYỀN TẢI SỐ LIỆU 103 4.1 Giới thiệu chung 103 4.2 Truyền tải số liệu qua SDH 103 4.2.1 Truyền tải ATM qua SDH 103 4.2.2 Các phương thức đóng khung số liệu 105 4.2.3 Các chế kết chuỗi contenơ ảo 111 4.2.4 Cơ chế điều chỉnh dung lượng tuyến LCAS 116 4.3 IP/ATM trực tiếp quang 120 4.3.1 Hạn chế lớp trung gian mạng đường trục 120 4.3.2 IP/ATM trực tiếp quang 121 4.4 Công nghệ Token ring FDDI 121 4.4.1 Giới thiệu 121 4.4.2 Cấu trúc khung 123 4.5 Công nghệ Ethernet 4.5.1 Các chuẩn Ethernet 123 123 4.5.2 Cấu trúc khung Ethernet 124 4.5.3 Lớp vật lý Ethernet 126 4.6 Cơng nghệ mạng vịng gói tự phục hồi RPR 131 4.6.1 Giới thiệu công nghệ RPR 131 4.6.2 Khung SRP giao diện lớp vật lý 142 4.6.3 Các giao thức RPR 144 4.7 So sánh, đánh giá hiệu suất sử dụng băng thông tiêu khác phương thức (∗) 149 4.7.1 Hiệu suất sử dụng băng thông 149 4.7.2 Các tiêu khác 149 Tóm tắt 151 Bài tập 151 164 Câu hỏi 152 Phụ lục 153 Bảng thuật ngữ viết tắt 155 Tài lệu tham khảo 160 Mục lục 162 165 GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ Mã số: 411GKS360 Chịu trách nhiệm thảo TRUNG TÂM ÐÀO TẠO BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ... độ tín hiệu, ω tần số góc (ω = 2πf, f tần số) , ϕ pha tín hiệu Nếu tín hiệu tập hợp nhiều tần số ngồi tham số cịn có tham số khác, dải tần tín hiệu (2) Tín hiệu xung: tín hiệu xung loại tín hiệu. .. NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ Biên soạn : TS CAO PHÁN THS CAO HỒNG SƠN LỜI NĨI ĐẦU Ghép kênh tín hiệu số lĩnh vực quan trọng Khởi đầu ghép kênh tín hiệu số điều xung mã (PCM) điều... hình tín hiệu xung tín hiệu xung lấy mẫu tín hiệu analog dựa vào định lý lấy mẫu (3) Tín hiệu số: loại tín hiệu có giá trị biên độ hàm rời rạc thời gian tín hiệu xung Tuy nhiên, khác với tín hiệu