Hệ thống thông tin quang và công nghệ truyền dẫn sdh

Đồ án tốt nghiệp Lời mở đầu LỜI MỞ ĐẦU *** Trong năm gần kinh tế nƣớc ta phát triển nhanh, tiến đến hội nhập toàn cầu dẫn tới nhu cầu trao đổi thông tin tăng mạnh Sự bùng nổ mạng internet nhƣ hàng loạt dịch vụ yêu cầu băng thông rộng đời nhƣ truyền hình cáp, truyền hình độ phân giải cao, truyền hình hội nghị, mạng riêng ảo, mạng WAN v.v Lĩnh vực viễn thông đem lại lợi nhuận cao nên nhiều doanh nghiệp đầu tƣ, khai thác cung cấp dịch vụ viễn thông tạo nên thị trƣờng sôi động Tuy nhiên xây dựng mạng truyền dẫn với khoảng cách lớn phạm vi rộng nhà khai thác viễn thông làm đƣợc, họ phải thuê lại đƣờng truyền cơng ty khác Tập đồn bƣu viễn thơng Việt Nam VNPT nhà khai thác viễn thông Việt Nam xây dựng đƣợc mạng lƣới viễn thông rộng khắp tỉnh thành nƣớc mở rộng kết nối quốc tế Trong mạng truyền dẫn quang đƣờng trục Bắc - Nam đóng vai trò quan trọng, nơi tập trung truyền tải lƣu lƣợng nƣớc Lƣu lƣợng truyền dẫn qua mạng đƣờng trục tăng nhanh từ 40Gbps 2008 lên đến 240Gbps cuối năm 2009 Công nghệ viễn thông phát triển nhanh để đáp ứng nhu cầu ngày cao xã hội Điều đồng nghĩa với việc nhà cung cấp phải không ngừng cải thiện công nghệ cũ nghiên cứu công nghệ để đảm bảo cung cấp cho khách hàng dịch vụ tốt Trong thập kỷ gần đây, mạng cơng cộng (PSTN: Public Swiched Telephone Network) gồm có hai hệ thống mạng gần riêng biệt mạng Viễn thông mà tiêu biểu mạng điện thoại, mạng cơng cộng thứ hai mạng liệu (Data Network) mà tiêu biểu mạng Internet, với hệ thống mạng nhƣ cơng nghệ SDH đáp ứng nhu cầu Trƣớc hết ta phải nói đến lĩnh vực truyền dẫn số Các hệ thống truyền dẫn ban đầu chủ yếu dựa sở hạ tầng sẵn có tuyến truyền dẫn tƣơng tự Các hệ thống hoàn thiện dần đƣợc tiêu chuẩn hoá thành hệ thống cận đồng PDH ( Pleisiochrouous Digital Hearachy ) Các hệ thống PDH phát triển chủ yếu sở đáp ứng dịch vụ thoại thông thƣờng Cùng với phát triển công nghệ viễn thông, nhu cầu dịch vụ viễn thông không ngừng tăng lên, loại dịch vụ phi thoại nhƣ hội nghị truyền hình, truy nhập sở liệu từ xa, đa dịch vụ v.v… địi hỏi phải có mạng lƣới linh hoạt băng tần lớn Sự phức tạp hệ thống truyền dẫn dựa tiêu chuẩn PDH đáp ứng nhu cầu Xuất phát từ nhu cầu thực tế trên, tiêu chuẩn hệ thống truyền dẫn dựa công nghệ tiên tiến đƣợc hình thành, tiêu chuẩn phân cấp số đồng SDH ( Synchronuous Digital Hierachy ) Nguyễn Thị Dung 46k ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Lời mở đầu Công nghệ SDH kỹ thuật ghép kênh truyền tải đời vào năm 90 kỷ 20, có nhiều ƣu điểm so với kỹ thuật PDH trƣớc Do có ƣu điểm nhƣ ghép kênh linh hoạt, tốc độ truyền dẫn cao, khả giám sát quản lý hiệu quả, thiết bị gọn nhẹ, thích ứng với tƣơng lai…trong hồn tồn tƣơng thích với hầu hết giao diện PDH tồn Có thể nói SDH với truyền dẫn quang tảng cho việc xây dựng sở hạ tầng viễn thông đại Thông tin truyền dẫn SDH đƣợc triển khai vào Việt Nam từ năm 1996 cho mạng truyền dẫn đƣờng trục Bắc Nam Trên sở kiến thức tích luỹ năm học tập chuyên ngành Điện Tử - Viễn Thông trƣờng đại học Vinh sau thời gian thực tập Trung tâm Viễn thông KVI đơn vị trực thuộc cơng ty Bƣu Viễn thơng Việt Nam em tìm hiểu, nghiên cứu hồn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “Hệ thống thông tin quang công nghệ truyền dẫn SDH” Do hiểu biết thời gian có hạn nên khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đƣợc góp ý thầy giáo bạn tập thể lớp 46kĐTVT để em vững vàng thêm kiến thức trƣờng Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Công Nghệ, bạn lớp 46k-ĐTVT, đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy giáo KS Lê Đình Cơng - ngƣời tận tình bảo hƣớng dẫn em hoàn thành đồ án Vinh, Tháng năm 2010 Sinh viên thực Nguyễn Thị Dung Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Lời mở đầu MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH SÁCH HÌNH MINH HỌA Phần mở đầu Phần Hệ thống thông tin quang Chƣơng Tổng quan hệ thống thông tin quang .2 1.1 Lịch sử phát triển .2 1.2 Đặc điểm phân loại hệ thống thông tin quang 1.2.1 Đặc điểm 1.2.2 Phân loại 1.3 Các tham số hệ thống thông tin quang Chƣơng Các phần tử hệ thống thông tin quang 2.1 Sơ đồ khối hệ thống 2.2 Sợi quang .7 2.2.1 Cấu tạo phân loại sợi quang 2.2.1.1 Cấu tạo 2.2.1.2 Phân loại 2.2.2 Nguyên lý truyền dẫn sóng ánh sáng sợi quang 2.2.2.1 Lý thuyết quang hình .8 2.2.2.2 Độ mở số 10 2.2.3 Đặc tính truyền dẫn sợi quang 11 2.2.3.1 Đặc tính suy hao 11 2.2.3.2 Đặc tính tán sắc 12 2.2.3.2 Những ứng dụng sợi quang 15 2.3 Thiết bị phát quang 15 2.4 Thiết bị thu quang 17 2.5 Các trạm lặp 18 2.6 Các trạm xen rẽ kênh 19 Phần Công nghệ truyền dẫn SDH 20 Chƣơng Giới thiệu kỹ thuật ghép kênh đồng SDH .20 3.1 Nhƣợc điểm truyền dẫn cận đồng PDH 20 3.1.1 Khái niệm truyền dẫn cận đồng 20 3.1.2 Các tiêu chuẩn ghép kênh cận đồng 20 3.1.3 Nhƣợc điểm gép kênh cận đồng 21 3.2 Truyền dẫn đồng SDH 22 3.2.1 Lịch sử phát triển SDH .22 3.2.2 Đặc điểm công nghệ truyền dẫn SDH 23 3.2.3 Một số khuyến nghị CCITT SDH 24 3.2.4 Các tiêu chuẩn SDH 25 Chƣơng Công nghệ truyền dẫn đồng SDH 26 4.1 Nguyên tắc ghép kênh 26 4.2 Cấu trúc khối 27 2.4.1 Container C…… 27 4.2.2 Container ảo VC 28 Nguyễn Thị Dung Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6 4.2.7 Hệ thống thông tin quang công nghệ truyền dẫn SDH Đơn vị luồng TU 30 Nhóm đơn vị luồng TUG .32 Các đơn vị quản lý AU 36 Nhóm đơn vị quản lý AUG 37 Cấu trúc khung STM -1 37 4.2.8 Cấu trúc khung STM-N 40 4.3 Ghép luồng nhánh PDH thành khung STM-1 44 4.3.1 Ghép luồng 139264 kbit s thành khung STM-1 44 4.3.1.1 Sắp xếp luồng 140 Mbit s vào VC-4 44 4.3.1.2 Sắp xếp VC- vào STM-1 .46 4.3.2 Ghép luồng 34368 kbit/s thành khung STM-1 .46 4.3.2.1 Sắp xếp luồng 34368 kbit s vào VC-3 .46 4.3.2.2 Ghép 3VC-3 vào STM-1 48 4.3.3 Sắp xếp 63 luồng 2048 kbit s thành khung STM-1 .49 4.3.3.1 Sắp xếp luồng 2048 kbit s vào VC-12 .49 4.3.3.2 Ghép 63 VC- 12 vào STM- 53 4.4 Cấu trúc, hoạt động loại trỏ .55 4.4.1 Vị trí chức trỏ 55 4.4.1.1 Vị trí chức trỏ AU-4 55 4.4.1.2 Vị trí chức trỏ AU-3 56 4.4.1.3 V ị tr í v ch ức n ăng tr ỏ TU-3 56 4.4.1.3 Vị trí chức trỏ TU-2 57 4.4.1.4 Vị trí chức trỏ TU-12 TU-11 .57 4.4.2 Cấu tạo hoạt động trỏ 59 4.4.2.1 Con trỏ trỏ AU-4 PTR, AU-3 PTR, TU-3 PTR 59 4.4.2.2 Cấu tạo trỏ TU-2, TU-12, TU-11 61 Chƣơng Hệ thống truyền dẫn SDH 64 5.1 Đoạn tuyến 64 5.1.1 Đoạn 64 5.1.2 Tuyến .64 5.2 Các phần tử mạng SDH 65 5.2.1 Thiết bị đầu cuối TM 65 5.2.2 Thiết bị xen rẽ ADM .66 5.2.3 Thiết bị kết nối chéo SDXC 66 5.2.4 Thiết bị lặp REG .67 5.2.5 Quản lý phần tử mạng 67 5.3 Cấu hình node 68 5.3.1 Cấu hình NE đầu cuối 68 Nguyễn Thị Dung Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Hệ thống thông tin quang công nghệ truyền dẫn SDH 5.3.2 Cấu hình NE xen rẽ .69 5.3.3 Cấu hình NE lặp 69 5.3.4 Cấu hình NE nối chéo số 70 5.4 Cấu hình mạng .70 5.4.1 Cấu hình điểm nối điểm 70 5.4.2 Cấu hình đa điểm .70 5.4.3 Cấu hình 71 5.4.4 Cấu hình mạng vịng 71 5.4.5 Cấu hình hỗn hợp 72 5.5 Các chế bảo vệ mạng .72 5.5.1 Bảo vệ tuyến tính .72 5.5.2 Bảo vệ mạch vòng 73 5.5.2.1 Mạch vòng đơn hƣớng .73 5.5.2.2 Mạch vòng hai hƣớng 74 5.6 Đồng mạng 75 5.6.1 Sự cần thiết đồng 75 5.6.2 Các phƣơng thức đồng mạng SDH 75 5.6.3 Cấu trúc đồng 75 5.6.4 Đồng phần tử mạng SDH 79 5.6.5 Nguồn đồng 81 5.6.6 Mức chất lƣợng Q mức ƣu tiên P 82 5.6.7 Quản lý mạng SDH 83 Kết luận hƣơng phát triển đề tài 86 Tài liệu tham khảo 88 Nguyễn Thị Dung Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Hệ thống thông tin quang công nghệ truyền dẫn SDH DANH SÁCH HÌNH MINH HỌA Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống thông tin quang Hình 1.2: Cấu tạo sợi quang Hình 1.3: Cấu trúc loại sợi quang Hình 1.4: Sự phản xạ khúc xạ ánh sáng 10 Hình 1.5: Nguyên lý truyền ánh sáng sợi quang 11 Hình 1.6.Tính độ số sợi quang 11 Hình 1.7: Sự tán sắc sợi quang 13 Hình 1.8: Sự phụ thuộc chiết suất vào bƣớc sóng 15 Hình 1.9: Các thành phần máy phát quang 16 Hình 1.10: Sơ đồ khối thiết bị thu quang 18 Hình 1.11: Sơ đồ khối tổng quát trạm lặp điện quang 19 Hình 1.12: Sơ đồ khối chức trạm lặp loại điện quang 19 Hình 2.1: Phân cấp số cận đồng Châu Âu 21 Hình 2.2: Phân cấp số cận đồng Bắc Mỹ 22 Hình 2.3: Phân cấp số cận đồng Nhật 22 Hình 2.4: Sơ đồ khung ghép SDH tiêu chuẩn 27 Hình 2.5: Cấu trúc VC bậc thấp 30 Hình 2.6: Cấu trúc khung đa khung VC-n TU-n mức thấp 30 Hình 2.7: Cấu trúc khung VC- VC- 31 Hình 2.8: Sự hình thành cấu trúc TU-11, TU-12, TU-2 32 Hình 2.9: Sự hình thành khung TU-3 33 Hình 2.10 : TUG-2 hình thành từ TU-11 33 Hình 2.11: TUG-2 hình thành từ TU-12 34 Hình 2.12: TUG-2 hình thành từ TU-2 34 Hình 2.13: Khung TUG 35 Hình 2.14: TUG - đƣợc cấu thành từ TUG – 36 Hình 2.15: Ghép TUG - vào VC – 37 Hình 2.16: Cấu trúc AU – từ VC-3 38 Hình 2.17: Cấu trúc AU-4 từ VC-4 38 Hình 2.18: Cấu trúc STM – 39 Hình 2.19: Sơ đồ bố trí 3AU-3 STM-1 phần pointer 40 Hình 2.20: Sơ đồ bố trí 3AU-3 vào STM-1 phần liệu 41 Hình 2.21: Bộ ghép luồng số STM-4 42 Hình 2.22: Cấu trúc khung STM-4 42 Hình 2.23 : Cấu trúc SOH khung STM-1 44 Hình 2.24: Cấu trúc khung POH 45 Hình 2.25: Cấu trúc VC- xếp luồng 140Mbit s vào VC-4 46 Hình 2.26: Cấu tạo dịng VC-4 47 Hình 2.27: Quá trình ghép VC-4 vào STM-1 48 Hình 2.28: Sắp đặt luồng nhánh 34M vào VC-3 49 Nguyễn Thị Dung Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Hệ thống thông tin quang công nghệ truyền dẫn SDH Hình 2.29 Ghép VC-3 vào STM-1 50 Hình 2.30: Ghép AUG thành khung STM-N 51 Hình 2.31: Sắp xếp đồng luồng 2048 Kbit s vào đa khung VC-12 53 Hình 2.32: Sắp xếp đồng luồng 2048 Kbit s vào đa khung VC-12 54 Hình 2.33: Ghép 63 VC-12 vào STM-1 56 Hình 2.34: Trình tự ghép 21 tín hiệu TU-12 vào TUG-3 56 Hình 2.35: Vị trí trỏ AU-4 khung AUG 57 Hình 2.36: Vị trí trỏ AU-3 khung AUG 58 Hình 2.37: Vị trí trỏ TU-3 VC-4 59 Hình 2.38: Vị trí trỏ TU2, TU-12, TU-11 đa khung 60 Hình 2.39: Cấu tạo trỏ AU 61 Hình 2.40: Cấu tạo dịng vùng A POH 61 Hình 2.41 : Quản lí liệu trỏ AU-4 62 Hình 2.42 : Quản lí liệu trỏ AU-3 63 Hình 2.43 : Cấu tạo trỏ TU 64 Hình 2.44: loại đoạn truyền dẫn 65 Hình 2.45: Sơ đồ khối mạng vịng đồng SDH 65 Hình 2.46: Thiết bị đầu cuối ghép kênh 66 Hình 2.47: Thiết bị xen rẽ 66 Hinh 4.48: Thiết bị đấu chéo số 67 Hình 4.49: Bộ tái tạo tín hiệu 69 Hình 2.50 : Cấu hình NE đầu cuối 69 Hình 2.51: Cấu hình NE xen rẽ 69 Hình 2.52: Cấu hình NE lặp 70 Hình 2.53 : Cấu hình NE nối chéo số 70 Hình 2.54: Cấu hình điểm nối điểm 71 Hình 2.55: Cấu hình đa điểm 71 Hình 2.56: Cấu hình 71 Hình 2.57: Cấu hình mạng vịng (ring) 72 Hình 2.58: Cấu hình đa Ring 72 Hình 2.59: Cấu hình hỗn hợp 73 Hình 2.60: Sơ đồ bảo vệ tuyến tính 73 Hình 2.61: Mạch vòng bảo vệ đơn hƣớng 74 Hình 2.62: Mạch vịng bảo vệ hai hƣớng 76 Hình 2.63 Kiến trúc đồng mạng SDH 77 Hình 2.64: Vịng định thời cấu trúc đồng 77 Hình 2.65: Mơ hình mạng phân bố theo hình thức phân cấp 78 Hình 2.66: PRC đồng hồ chủ cho mạng 79 Hình 2.67: Chế độ đồng ngồi 80 Hình 2.68: Chế độ đồng đƣờng truyền 80 Hình 2.69: Chế độ đồng vòng 80 Hình 2.70: Chế độ đồng xuyên qua 81 Nguyễn Thị Dung Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Hệ thống thông tin quang cơng nghệ truyền dẫn SDH Hình 2.71: Chế độ chạy tự 81 Hình 2.72: Các loại nguồn đồng phần tử mạng SDH 82 Hình 2.73: Truyền mức chất lƣợng Q nút mạng 83 Hình 2.74: Mơ hình quản lý mạng SDH 84 Hình 2.75: Mơ hình OSI cho SDH 85 Nguyễn Thị Dung Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Hệ thống thông tin quang công nghệ truyền dẫn SDH CÁC TỪ VIẾT TẮT ADM Add- Drop Mutiplexer Bộ ghép kênh xen/rẽ ANSI Americal National Standards Institute Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ APD Avalanche PhotoDiode Diode thác quang AIS Alarm Indicator Signal Tín hiệu thị cảnh báo ATM Asynchronous Transfer mode Môdun truyền đồng AU Administrtive Unit Đơn vị quản lý luồng AUG Administrative Unit Group Nhóm đơn vị quản lí luồng A/D Analog – to- Digital Bộ chuyển đổi tƣơng tự số BER Bit Error Ratio Tỉ lệ lỗi bit BIP Bit Interleaved Parity Từ mã kiẻm tra chẵn xen bit B–ISDN BroadBand Intergrated Sersives Mạng số đa dịch vụ băng rộng Digital Network BW Bandwidth Băng thông rộng C Container Con-ten-nơ CATV Community Antenna Television CAS Channal Associated Signalling CCITT Báo hiệu kênh kết hợp Consultative Commite on International Telegraphy and Uỷ ban cố vấn điện thoại điện tín quốc tế Telephone CEPT European Conference of Postal and Telecommunication CRC Cyclic Redundancy Check Mã kiểm tra dƣ chu trình CS Convergence Sublayer Phân lớp hội tụ D Decrement bit Tăng bit D/A Digital - to – Analog Bộ chuyển đổi số tƣơng tự DMUX Demultiplexer Bộ phân kênh DS-n Digital Signal – n Tín hiệu số mức n DEC Data Communication Channel Kênh truyền liệu Nguyễn Thị Dung Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Hệ thống thông tin quang công nghệ truyền dẫn SDH DWDM Wavelength Division Multiplexer DWM mật độ cao ECC Embeded Communication Channal Kênh số liệu kèm theo EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier Khuếch đại quang pha tạp Erbium ETSI European Telecommunication Viện tiêu chuẩn Viễn thông Standards Institute Châu âu E/O Electical to Optical Bộ biến đổi điện quang F Flag Cờ FS Framer State Tình trạng khung FAS Frame Alignment Signal Tín hiệu đồng chỉnh khung FEBE Far End Block Error Lỗ khối đầu xa FERF Far End Receive Failure Mất thu đầu xa FDDI Fiber Distributed Data Interface Giao diện số liệu phân bố theo cáp quang HDTV High Division Definition Television Truyền hình độ phân giải cao HEC Header Error Check Kiểm tra lỗi tiêu đề HOC Hight Order Container Con –te-nơ bậc cao HOVC Higher Order Virtual Container Con-te-nơ ảo bậc cao I Increment bit Giảm bit IC Intergrated Curcuit Vi mạch ID Indentifier Nhận dạng ID/MM Intensity Modulation Direct Detection Tách sóng cƣờng độ trực tiếp ISDN Integrated Servises Digital Network Mạng số liên kết đa dịch vụ ISI InterSymbol Interference Nhiễu xuyên tín hiệu ITU-T International Telecomunications Tổ chức viễn thông quốc tế Union- Tlecommunication Standardization Sector Nhồi cố định JS Justifaication LASER Light Amplication by Stimulate Emision of Radiation LD Laser Điode Nguyễn Thị Dung Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Chương 5: Hệ thống truyền dẫn SDH Trên hình thể cách thức mạch vòng bảo vệ đơn hƣớng Giả sử có gián đoạn thơng tin phần tử mạng A B, hƣớng Y không bị ảnh hƣởng cố Tất nhiên, đƣờng thứ hai đƣợc thiết lập cho hƣớng X Do đó, kết nối đƣợc chuyển sang đƣờng thứ hai phần tử mạng A B Còn hai phần tẻ khác, C D đƣợc chuyển qua đƣờng dự phòng Thủ tục gọi chuyển đƣờng thẳng Một cách khác đơn giản đƣợc sử dụng chuyển vòng Lƣu lƣợng đƣợc truyền hai đƣờng làm việc đƣờng bảo vệ có cố, phía thu (trƣờng hợp A) chuyển sang đƣờng bảo vệ trì kết nối 5.5.2.2 Mạch vòng hai hướng Trong cấu trúc mạng này, kết nối hai phần tử mạng hai hƣớng Toàn dung lƣợng mạng đƣợc chia thành nhiều đƣờng, đƣờng làm việc hai hƣớng Nếu có cố hai phần tử mạng cạnh A B, B chuyển sang đƣờng bảo vệ Có thể mang lại hiệu bảo vệ cao dùng mạch vòng bảo vệ hai hƣớng với sợi cáp, đôi cáp chạy đƣờng làm việc đƣờng bảo vệ Kết quả, ta có cấu trúc bảo vệ 1:1, nghĩa dự phòng 100% Đƣờng làm việc Đƣờng bảo vệ Hình 2.62: Mạch vịng bảo vệ hai hướng Nguyễn Thị Dung 74 Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Chương 5: Hệ thống truyền dẫn SDH 5.6 Đồng b mạng 5.6.1 S cần thiết đồng b Đồng bộ: Là phƣơng thức giữ cho tất thiết bị số mạng viễn thông hoạt động theo tốc độ trung bình Có cấp đồng bộ: bit, khe thời gian (byte), khung - Đồng bit liên quan đến thiết bị: Các đầu cuối phát thu kết nối phải hoạt động theo tốc độ bit không đƣợc đọc sai - Đồng khe thời gian đồng chỉnh máy phát máy thu cho khe thời gian đƣợc nhận biết q trình khơi phục liệu Bằng cách sử dụng khuôn khổ khung cố định để phân chia byte Các vấn đề đồng khe thời gian thời gian định lại khung phát khung - Đồng khung liên quan đến việc máy phát máy thu đƣợc cân pha cho nhận biết bắt đầu khung ( Khung T-1 hay E1 gồm có 24 byte hay 30 byte tƣơng ứng xung đồng khung, thời gian khung 125µs ) 5.6.2 Các phương thức đồng b mạng SDH Giải mã byte trạng thái đồng S1 S1 đƣợc dùng để chuyển thông tin chất lƣợng tín hiệu đồng đƣợc trao đổi phần tử mạng Thêm vào đó, giải mã byte S1 gửi NE giúp nhanh chóng xác định đƣợc nguồn đồng cho NE Khi NE đƣợc đồng trực tiếp từ nguồn PRC (Primary Reference Clock), tin S1 đƣợc giải mã „G.811‟ Nghĩa là: NE nhận đƣợc tín hiệu đồng từ PRC theo khuyến nghị ITU-T G.811 Khi NE đƣc đồng gián tiếp từ nguồn PRC ( Primary Reference Clock), tin S1 đƣợc giải mã „G.812‟ Nghĩa là: NE nhận tín hiệu đồng từ đồng hồ tớ (slave) PRC theo khuyến nghị ITU-T G.812 5.6.3 Cấu trúc đồng b SDH hệ thống truyền dẫn đồng tốc độ cao, nên phần tử mạng có yêu cầu đồng cao Sự sai lệch tần số pha hiệu chỉnh trỏ nhƣng q trình gây rung pha trôi pha Do vậy, cần phải hạn chế số Nguyễn Thị Dung 75 Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Chương 5: Hệ thống truyền dẫn SDH lần hiệu chỉnh trỏ Điều yêu cầu cấu trúc đồng thống đồng hồ đồng có phẩm chất cao Kiến trúc đồng cho phần tử mạng SDH theo khuyến nghị ITU-T đƣợc mô tả hình 2.63 Tầng (Primary) PRS Tầng (Transit) 2A Tầng (Local) 3A 2B 3B 2C 3C 3D Tầng (Private Equipment) 4A 4B 4C Hình 2.63 Kiến trúc đồng mạng SDH Cấu trúc gồm tầng Tầng có chất lƣợng cao tầng dới Tầng nguồn tham khảo sơ cấp, đồng hồ cấp quốc gia, tuân theo khuyến nghị G.811 ITUT Tầng thƣờng lấy từ tổng đài chuyển tiếp liên tỉnh (Toll) Tầng đồng hồ nội hạt, lấy từ tổng đài HOST địa phƣơng thiết bị truyền dẫn liên tỉnh Tầng cấp thấp hơn, dùng cho tổng đài PBX thiết bị đầu cuối nhà thuê bao Nguyên tắc thiết lập cấu trúc đồng b - Đồng hồ có độ xác cao (tầng trên) khống chế đồng hồ có độ xác thấp (tầng dới) - Có thể sử dụng đồng hồ tầng để đồng lẫn - Khơng tạo thành vịng kín cấu trúc đồng (vòng định thời cấu trúc đồng bộ) Nguyễn Thị Dung 76 Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Chương 5: Hệ thống truyền dẫn SDH 3A 3A 3A Hình 2.64: Vịng đ nh thời cấu trúc đồng Hai phƣơng pháp để đồng đồng hồ node mạng là: - Đồng chủ tớ - Đồng tƣơng hỗ ( thƣờng dùng cho mạng mắc lƣới, nghiên cứu ) Một mạng đồng hồ đặc biệt đƣợc thiết lập để bảo đảm tất phần tử mạng viễn thông đƣợc đồng với Mạng đƣợc phân bố theo hình thức phân cấp: - PRC: nguồn đồng hồ chuẩn sơ cấp điều khiển tất đồng hồ cho node mạng (SSU) phần tử mạng (SEC) Cũng cần phải quan tâm đến tín hiệu cận đồng vào mạng đồng Nguyễn Thị Dung 77 Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Chương 5: Hệ thống truyền dẫn SDH PRC PDH SSU SSU SEC SEC SEC SEC SEC SEC SSU SSU SEC SEC SEC SEC SEC SEC Hình 2.65: Mơ hình mạng phân bố theo hình th c phân cấp - PRC: Primary Reference Clock - SSU: Synchronous Supply Unit - SEC: SDH Equipment Clock Chuỗi dài khởi đầu từ PRC không vƣợt 10 SSU Trong đó: + Số SEC SSU ≤ 20 + Tổng SEC ≤ 60 PRC: dao động Cesium có LORAN-C hay GPS hỗ trợ Nguyễn Thị Dung 78 Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Chương 5: Hệ thống truyền dẫn SDH 1011 PRC Đồng hồ chuẩn sơ cấp Độ xác SSU Bộ cung cấp đồng SEC Đồng hồ thiết bị SDH 4.109 108 PDH 4, 6.10 6 Đồng hồ tớ PDH Hình 2.66: PRC đồng hồ chủ cho mạng - Một loại đồng hồ PRC đồng hồ Stratum (có chất lƣợng cao mạng) - Stratum 1: Là đồng hồ chạy tự do, không sử dụng tín hiệu tham chiếu đồng Thƣờng Stratum đồng hồ nguyên tử Cesium Một loại PRC khác đồng hồ dựa hệ thống định vị tồn cầu (GPS) đồng hồ LORAN-C Chúng khơng đƣợc xem Strtum1 chúng đƣợc điều khiển Chúng dùng dao động nội rubidium hay quartz đƣợc điều khiển thông tin đồng thu từ GPS hay LOEAN-C 5.6.4 Đồng b phần tử mạng SDH - Chế độ đồng ngoài: Sử dụng nguồn định thời độc lập với nguồn đồng hồ nội, tách từ thiết bị quang từ tín hiệu nhánh thu đƣợc Nguồn đồng thƣờng nguồn đồng hồ có độ xác cao nhƣ đồng hồ Stratum Nguyễn Thị Dung 79 Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Chương 5: Hệ thống truyền dẫn SDH Hình 2.67: Chế độ đồng - Chế đồng đƣờng truyền (line timimg) Tín hiệu đồng đƣợc tách từ tín hiệu quang thu đƣợc từ hƣớng đƣợc dùng để đồng cho hai tín hiệu quang phát hƣớng tồn tín hiệu nhánh đƣợc kết cuối ADM Hình 2.68: Chế độ đồng đường truyền - Đồng vòng (loop timing) Chế độ đƣợc dùng cho NE đầu cuối Đây dạng đồng đƣờng truyền.Trong tín hiệu đồng hồ đƣợc sử dụng để đồng tín hiệu quang phát cho hƣớng ngƣợc lại tín hiệu nhánh thiết bị đầu cuối Hình 2.69: Chế độ đồng vòng - Chế độ đồng xuyên qua (Through Timing) Là dạng đồng đồng đƣờng truyền đƣợc áp dụng cho đoạn lặp Trong tín hiệu quang đầu vào đƣợc dùng để đồng tín hiệu quang phát Nguyễn Thị Dung 80 Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Chương 5: Hệ thống truyền dẫn SDH hƣớng Sự đồng tín hiệu truyền theo hƣớng ngƣợc lại qua trạm lặp độc lập Vì hƣớng cần có nguồn đồng Hình 2.70: Chế độ đồng xuyên qua - Chế độ chạy tự (Free run) Là phƣơng thức đồng cách sử dụng đồng hồ nội Đồng hồ nội thƣờng thuộc loại Stratum 3.5 ( 20 ppm) Đồng hồ nội thiết bị cung cấp tín hiệu định nhịp cho tín hiệu quang đầu tín hiệu nhánh Nhƣợc điểm phƣơng pháp độ trơi tín hiệu đồng hồ nội lớn nhiều so với loại đồng hồ khác mạng Đồng hồ Hình 2.71: Chế độ chạy tự 5.6.5 Nguồn đồng b Nguồn tham khảo sơ cấp (PRS: Primary Reference Source) đồng hồ chủ có độ xác cao nhất, thƣờng đƣợc lấy từ hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu (GPS) Một nút mạng hoạt động tín hiệu đồng đƣợc tạo phần tử dao động, phần tử tham khảo nguồn đồng khác Các loại nguồn đồng dùng để tham khảo cho nút mạng là: - Nguồn đồng ngồi (Eternal Input): Có thể PRS đồng hồ từ hệ thống chuyển mạch, truyền dẫn khác - Tín hiệu đồng từ luồng STM-N: Có thể đƣợc tách từ luồng STM-N hƣớng đông (East), tây (West) từ luồng nhánh (Tributary) Chất lƣợng tín hiệu đồng hồ đƣợc thị byte S1 phần SOH Nguyễn Thị Dung 81 Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Chương 5: Hệ thống truyền dẫn SDH - Tín hiệu đồng từ luồng nhánh: Có thể chọn số luồng nhánh Mbps làm nguồn tham khảo Loại đồng hồ đƣợc sử dụng hệ thống SDH đƣợc đồng từ thiết bị chuyển mạch thay từ PRS Ngồi chế độ chủ tớ, phần tử dao động NE hoạt động nhƣ nguồn đồng hồ độc lập theo chế độ sau: - Chế độ lƣu giữ (Hold-Over): Tần số pha nguồn tham khảo đƣợc lƣu lại Khi bị gián đoạn tín hiệu tham khảo, phần tử dao động tạo tín hiệu đồng hồ từ tham số - Chế độ chạy tự (Free Run): Phần tử dao động NE tạo tín hiệu đồng hồ mà khơng cần nguồn tham khảo Phần tử mạng có trực tiếp phát tín hiệu đồng làm nguồn tham khảo cho thiết bị viễn thông khác , gọi External Out External In External Out 2 STM-N Line STM-N Line Line PDH1 Line PDH2 Holdover FreeRun Selector Line … Mbps Tribulary STM-N Tribulary Hình 2.72: Các loại nguồn đồng phần tử mạng SDH 5.6.6 Mức chất lượng Q (QualityLevel) mức ưu tiên P (PriorityOder) Do có nhiều nguồn đồng tham khảo nên NE phải thiết lập mức chất lƣợng Q loại NE lựa chọn gửi mức chất lƣợng nguồn tới nút mạng thơng qua bít cuối byte S1 SOH Với hƣớng ngƣợc lại Q ln 6, để tránh tạo vịng kín định thời Mức chất lƣợng Q liên hệ với S1 nhƣ bảng 2.5sau: Nguyễn Thị Dung 82 Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Chương 5: Hệ thống truyền dẫn SDH Bảng 2.5: M c chất lượng Q Q S1 (4 bit cuối) ý nghĩa 0000 Không xác định 0010 G.811 0100 G.812 chuyển tiếp 1000 G.812 nội hạt 1011 Nguồn định thời nội 1111 Không dùng để tham khảo Mức ƣu tiên P ngƣời quản lý mạng quy định Nó đƣợc sử dụng để chọn nguồn tham khảo có nhiều nguồn tham khảo có mức chất lƣợng nhƣ Quy tắc chọn nhƣ sau: - Nguồn có mức chất lƣợng cao đƣợc chọn (Q nhỏ hơn) - Khi có Q, nguồn có mức ƣu tiên cao đƣợc chọn (P nhỏ hơn) - Nguồn từ đƣờng truyền có cố Q = ( Khơng phụ thuộc vào S1) - Hƣớng ngƣợc lại ln có Q=6 G.811 Primar y Q=2 G.811 Transit Q=2 Q=2 Q=3 Q=3 …… …… Q=2 Q=2 Q=6 Backward Forward Q=6 Backward Hình 2.73: Truyền m c chất lượng Q nút mạng 5.6.7 Qu n lý mạng SDH Các hệ thống quản lý mạng phải phù hợp với khuyến nghị G.784 khuyến nghị M ITU-T Một hệ thống mạng quản lý SDH phải có khả quản lý tất phần tử mạng SDH Các hệ thống quản lý phải xây dựng hƣớng tới mạng quản lý viễn thông chung TMN tƣơng lai Nguyễn Thị Dung 83 Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Chương 5: Hệ thống truyền dẫn SDH Mạng quản lý viễn thông TMN F OS1 Q F MD Q NNE GNE Q Q GNE GNE ECC ECC F Q MD NE NE ECC NE ECC NE Q Mạng quản lý SDH NE LCN ECC GNE ECC ECC NE F OS2 NE ECC NE LCN NE ECC NE NE SMS-1 SMS-2 SMS-n 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 thơng tin nội Hình 2.74: Mơ hình quản lý mạng SDH Mạng quản lý SDH sử dụng trình quản lý phân chia đa lớp Mỗi lớp cung cấp chức quản lý mạng Lớp bậc thấp gồm phần tử mạng SDH cung cấp dịch vụ chức ứng dụng quản lý (MAF) Q trình thơng tin NE đƣợc thực thông qua tin truyền chức thông báo (MCF) Các tin SDH NE đến SDH NE có cấu trúc giống nhƣ tin từ SDH NE đến SDH MD từ SDH MD đến OS SDH cho phép truyền tải môi trƣờng truyền dẫn khác nhƣ: Cáp quang, viba, vệ tinh Ngày nay, kỹ thuật DWDM, ATM, IP đƣợc ứng dụng phát triển mạnh mẽ tƣơng lai Để thấy đƣợc liên quan chúng với SDH khả SDH tƣơng lai cần xem xét mô hình mở OSI cho SDH Mơ hình mở OSI cho SDH Tƣơng tự nhƣ SONET, SDH chia thành phân lớp sau: Nguyễn Thị Dung 84 Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Chương 5: Hệ thống truyền dẫn SDH - Phân lớp giao diện Vật lý - Phân lớp đoạn lặp - Phân lớp đoạn ghép - Phân lớp VC mức cao phân lớp VC mức thấp Phân lớp VC mức thấp thuộc tầng DataLink mơ hình OSI, phân lớp lại thuộc tầng Physical Dƣới SDH phân lớp môi trƣờng truyền dẫn Các byte RSOH thực chức OAM&P phạm vi đoạn lặp, tƣơng ứng với phân lớp đoạn lặp, byte MSOH thực chức phân lớp đoạn ghép, byte POH thực chức phân lớp VC mức cao, byte mào đầu VC-12, VC-2 thực chức phân lớp VC mức thấp Các kỹ thuật ATM IP giao thức sử dụng cho tầng mơ hình OSI Chính ta hồn tồn phát triển ATM SDH, IP ATM SDH IP dựa SDH IP POST/ISDN AAL Low path layer ATM Network Layer PPP Datalink Layer High path layer Multiplexer Section Physical Layer Repeater Section Physical Interface Photonic/Radio Sub-Layer Hình 2.75: Mơ hình OSI cho SDH Nguyễn Thị Dung 85 Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Kết luận hướng phát triển đề tài ẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Công nghệ SDH hệ truyền dẫn đời tạo cách mạng dịch vụ viễn thơng, kỹ thuật tiên tiến có khả đáp ứng rộng rãi yêu cầu ngƣời khai thác nhƣ nhà sản xuất, thoả mãn đòi hỏi đặt cho ngành Viễn thông thời đại mới, khắc phục hệ PDH đƣợc sử dụng Việc chuyển đổi từ PDH sang SDH tiến trình tất yếu mạng Viễn thơng, SDH cho phép tiêu chuẩn hố mạng truyền dẫn có quy mơ quốc tế, giải đƣợc vấn đề giao diện hệ thống PDH cho phép kết nối nhiều tốc độ PDH khác hệ thống truyền dẫn Châu Âu, Bắc Mỹ Nhật Bản, đồng thời thoả mãn đƣợc nhu cầu tăng dung lƣợng, giảm số lƣợng thiết bị, điều hành đơn giản, linh hoạt khả kết nối với kỹ thuật ATM, B-ISDN Quá trình ghép kênh SDH đƣợc thực đơn giản việc ghép luồng tốc độ thấp thành luồng tốc độ cao theo phƣơng pháp xen bit, cho phép tạo đƣờng truyền có tốc độ cao hẳn mà số lƣợng thiết bị mạng giảm đáng kể Công nghệ SDH cho phép triển khai nhiều cấu hình đa dạng: Cấu hình điểm - Điểm, cấu hình xen rẽ đặc biệt cấu hình mạng vịng Ring làm cho mạng linh hoạt độ tin cậy cao SDH sử dụng giao tiếp quang theo tiêu chuẩn thống ITU-T, quy định tốc độ đƣờng truyền quang, bƣớc sóng, mức cơng suất, dạng khung mã hố theo khuyến nghị G957 khuyến nghị giao diện quang cho thiết bị hệ thống liên quan đến SDH Điều cho phép sử dụng nhiều hãng thiết bị khác hệ thống Vấn đề đồng mạng SDH vấn đề quan trọng hàng đầu việc nâng cao chất lƣợng, độ tin cậy hiệu sử dụng mạng viễn thông ngành Bƣu điện, quân ngành kinh tế khác Với ƣu điểm vƣợt trội hệ thống SDH đƣợc triển khai hầu hết quốc gia giới khu vực Ở Việt Nam triển khai đƣa vào khai thác tuyến trục Bắc Nam gồm mạng vòng nhỏ cấp cấp 2, mạng vòng phục vụ kết nối tổng đài nội hạt, liên tỉnh, quốc tế với tuyến trục Tuy nhiên tƣơng lai, nhu cầu sử dụng dịch vụ Internet cao Các trang web nhiều âm thanh, hình ảnh phổ biến Ngƣời dùng Nguyễn Thị Dung 84 Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Kết luận hướng phát triển đề tài đƣợc cung cấp sản phẩm truyền thông đa phƣơng tiện nhƣ giáo dục từ xa, hội nghị truyền hình, dịch vụ chăm sóc sức khoẻ, dịch vụ tài chính, bảo hiểm Nội dung thơng tin mang tính tổng hợp cao Nhu cầu giải trí trực tuyến, chơi game trực tuyến phát triển Những điều làm thay đổi chất lƣu lƣợng thông tin nhƣ đòi hỏi hiệu sử dụng phải cao Do đó, Việc nghiên cứu tìm hiểu cơng nghệ SDH hệ (SDH-NG) nhƣ đƣa đề xuất giải pháp áp dụng triển khai công nghệ mạng truyền tải quang VNPT công việc cần thiết Hiện nay, xây dựng mạng hƣớng tới mạng NGN xu hƣớng tất yếu để phát triển mạng viễn thông nƣớc giới Nếu xét khía cạnh kỹ thuật việc xây dựng giải pháp tổng thể cho mạng NGN cần phải giải nhiều vấn đề phạm vi phân lớp mạng Trong đó, yêu cầu xây dựng sở hạ tầng mạng truyền tải kiến tạo mặt điều khiển báo hiệu quản lý mạng thống yêu cầu mang tính chủ yếu định đến lực thực mạng Theo xu hƣớng phát triển công nghệ mạng viễn thơng năm tới cơng nghệ SDH-NG đƣợc xem nhƣ giải pháp công nghệ chủ đạo để xây dựng hệ thống truyền tải quang mạng NGN Cơ sở hạ tầng mạng truyền tải đƣợc xây dựng sở công nghệ điều kiện đảm bảo cho mục tiêu xây dựng sở hạ tầng mạng hội tụ cung cấp đa dịch vụ theo phân lớp mạng, dung lƣợng mạng lớn để cung cấp loại hình kết nối từ tốc độ thấp đến tốc độ cao với giao diện kết nối, tiện ích kết nối Đây hƣớng phát triển chủ yếu đề tài mà em nghiên cứu Với thời gian nghiên cứu có hạn khơng có điều kiện tìm hiểu thực tế nên nội dung đồ án chủ yếu mang tính lý thuyết chƣa trình bày đƣợc đặc điểm triển khai thực tế Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trƣờng Đại Học Vinh tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập nghiên cứu, đặc biệt thầy giáo KS.LÊ ĐÌNH CƠNG tận tình giúp đỡ em thời gian vừa qua Nguyễn Thị Dung 87 Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Hệ thống thông tin quang công nghệ truyền dẫn SDH Tài liệu tham khảo VŨ VĂN SAN Kỹ thuật thông tin quang Nhà xuất khoa học kỹ thuật – 1997 TS CAO PHÁN Kỹ thuật thông tin quang Nhà xuất khoa học kỹ thuật – 1997 NGUYỄN TIẾN BAN Kỹ thuật Viễn thông Học viện Cơng nghệ Bƣu Chính Viễn thơng - 1997 TS CAO PHÁN ThS CAO HỒNG SƠN Ghép kênh PDH SDH Học viện cơng nghệ bƣu Viễn thơng, Hà Nội 1– 2000 TS.CAO PHÁN ThS CAO HỒNG SƠN Ghép kênh tín hiệu số Học viện cơng nghệ bƣu Viễn thơng, Hà Nội 2007 TS TRẦN HỒNG QUÂN Ghép kênh SDH Nhà xuất Bƣu Điện-2000 NGHIÊM XUÂN ANH Kỹ thuật ghép kênh SDH ITU-T Recommendation G.707 Y.1322, „„ Network Node Interface for SDH‟‟,82000 ITU-T Tlecommunication Standardization Sector of ITU-T G.707/Y 1332 Netword Node Interface for Synchronuous Digital Heirarchy (SDH), 12/2003 10 T OKOSHI AND KIKUCHI Optical Fiber Communication Symtems University of Tokyo, Tokyo Nguyễn Thị Dung 88 Lớp 46k.ĐTVT ... 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG  Phần 2: CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN SDH Phần đề tài đề cập tới khái niệm hệ thống thơng tin quang Phần trình bày khái niệm công nghệ truyền dẫn cận đồng bộ,... Chƣơng Công nghệ truyền dẫn đồng SDH Chƣơng Hệ thống truyền dẫn SDH Nguyễn Thị Dung Lớp 46k.ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Chương1: Tổng quan hệ thống thơng tin quang PHẦN I HỆ THỐNG THƠNG TIN QUANG Chương... 4: Công nghệ truyền dẫn đồng SDH Chương Công nghệ truyền dẫn đồng b SDH 4.1 Nguyên tắc ghép kênh b n Hệ thống số đồng đƣợc hình thành từ hệ thống cận đồng khác nhau, hệ thống cận đồng thuộc hệ