Ứng dụng của Kỹ thuật Đồng bộ trong Mạng Quang SDH trong Thực tế
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
Vai trò của SDH
So với kỹ thuật ghép kênh số cấp cận đồng bộ do hoạt động dựa trên cận đồng bộ về tín hiệu đồng hồ nên bị giới hạn về tốc độ truyền dẫn, kỹ thuật ghép kênh số đồng bộ ra đời đã giải quyết được một phần bài toán về tốc độ và chất lượng thông tin truyền đi. Cấu trúc khung được thiết kế vừa tích hợp lưu lượng và thông tin quản lý nên người quản lý và vận hành mạng có thể dựa vào các byte trong khung để giám sát và vận hành hiệu quả.
Phân cấp SDH
Kỹ thuật ghép kênh cấp đồng bộ số ra đời để nâng cao tốc độ truyền dẫn cũng như chất lượng của thông tin được truyền đi. Kỹ thuật ghép kênh đồng bộ số SDH (Synchronous Digital Hierachical) cho phép ghép được các luồng số tốc độ thấp cận đồng bộ.
Cấu trúc khung SDH
Trong trường hợp này, các giá trị của con trỏ AU (AU PTR) được gắn trong khung STM-1 để ghi lại mối quan hệ về pha giữa khung truyền dẫn và các VC tương ứng. Các byte AU PTR được gắn không cố định vào 9 byte đầu tiên của hàng thứ tư trong khung STM-1, chúng có chức năng đánh dấu AU (tuy nhiên các AU-PTR của AU-3 và của AU-4 là khác nhau).
Cấu trúc khung STM-1
Để thích ứng tốc độ giữa các luồng số PDH và khung STM-1 thì các bit chèn cố định (chỉ là các bit chèn) và các bit chèn cơ hội (có thể là bit chèn hoặc là bit dữ liệu) sẽ được dùng để chèn vào ở từng cấp ghép khác nhau. Chèn âm: các bit tải vào khung quá nhanh so với bit được chuyển đi nên sẽ có bit không được chuyển đi kịp và cần một vị trí để cất chúng vào (vì các bit này là bit dữ liệu không thể bỏ được), các bit đó sẽ được chuyển vào các byte trong con trỏ.
Cấu trúc khung STM-N
Chỉ định cảnh báo vùng ghép MS-AIS K2 Chỉ định phát hiện đầu xa vùng ghép MS-RDI K2 Chỉ định phát hiện lỗi đầu xa MS-REI M1. Cấu trúc khung STM-N cũng tương tự như cấu trúc khung STM-1, chỉ khác nhau là khung STM-N có kích thước là Nx(9x270) byte. Khung STM-N cũng có các byte SOH, byte PTR và vùng tải dữ liệu được tạo bằng cách ghép xen kẽ từng byte SOH, PTR và byte dữ liệu của các khung STM cấp thấp hơn.
Vùng ghép kênh có ý nghĩa đặc biệt quan trọng vì ở đó mạng SDH có thể thi hành các chức năng khác nhau (kiểm tra lỗi đường truyền bằng ba byte B2, chuyển mạch bảo vệ bằng byte K1 và K2…) trong các trường hợp khác nhau như hư hỏng thiết bị hay giảm chất lượng đường truyền. Các byte mang chức năng bảo vệ có trong từ mào vùng ghép kênh MSOH được gắn vào luồng tín hiệu và truyền đến đầu cuối khác. Vùng lặp bao gồm các phương tiện truyền dẫn, các thiết bị liên quan giữa một phần tử mạng và một bộ lặp hoặc giữa hai bộ lặp với nhau.
Các thiết bị liên quan gồm các thiết bị giao tiếp quang, các thiết bị xử lý để tạo ra và phát đi hay thu về và xử lý các từ mào vùng lặp RSOH.
Các cấu hình mạng SDH 1. Mạng điểm-điểm
- Mạng tuyến tính
Chức năng của thành phần quản lý TMN (Telecommunication Management Network) gồm vận hành, quản lý, bảo dưỡng và dự phòng được gọi là OAM&P (Operation Administration Maintainment & Protection). Mạng vòng có khả năng bảo vệ lớn, khi một sự cố xảy ra trên đường truyền thì chức năng chuyển mạch bảo vệ của thiết bị cho phép lưu lượng trên mạng được truyền theo hướng còn lại, đảm bảo mạng luôn được thông suốt. Loại cấu hình bảo vệ 1+1: tín hiệu quang ở đầu cuối này sẽ được cấu hình dạng cầu nối cho cả kênh làm việc và kênh dự phòng như vậy thì tín hiệu quang sẽ được truyền hai lần đến đầu thu bên kia.
Cấu hình 1+1 được dùng để bảo vệ vùng có lưu lượng lớn hay quan trọng thường là vùng ghép nên được gọi là bảo vệ vùng ghép MSP (Multiplex Section Protection). Kênh tự động chuyển mạch bảo vệ APS (Automatic Protection Switching) trên byte K1 và K2 sẽ được dùng để thông tin giữa hai đầu cuối trên cả hai kênh làm việc và dự phòng. Khi mạng xảy ra sự cố giữa thành phần mạng A và B, từ C muốn truyền lưu lượng sang A thì sẽ truyền lưu lượng đến B, tại B lưu lượng sẽ được chuyển mạch sang đường dự phòng để truyền đến A.
Các bit từ một đến bốn của byte K2 được dùng để chỉ số nhận dạng của nút nguồn (là số nhận dạng của chính nó), bit năm được dùng để chỉ chuyển mạch sang đường dài hay đường ngắn.
Các chế độ hoạt động của Đồng Hồ
Mỗi thành phần mạng có thể cung cấp chế độ hoạt động tự do từ bộ dao động nội, chế độ tín hiệu định thời tách từ tín hiệu quang đến và chế độ định thời ngoài lấy từ mạng đồng bộ số qua giao diện E1. Tất cả các tín hiệu định thời đến được đưa đến SETS, SETS sẽ chọn ra tín hiệu định thời có dấu đồng bộ cao nhất để đưa đến mạch PLL để khôi phục xung đồng hồ và được dùng làm đồng hồ trung tâm cho thiết bị và đồng bộ cho tín hiệu SDH đi ra. SETS cung cấp tín hiệu đồng bộ cho mọi khối trong phần tử mạng đồng thời cú cú khả năng cung cấp cho thiết bị khỏc, thụng qua ngừ giao tiếp T4.
Trong trường hợp tham chiếu đồng bộ bị mất mà không có dự phòng, SETS sẽ chuyển sang chế độ lưu giữ và tiếp tục cung cấp định thời cho thiết bị, sử dụng nguồn dao động nội để đảm bảo tần số hoạt động này được tốt nhất có thể. Khi đồng hồ ở chế độ lưu giữ không thể tiếp tục cung cấp định thời ở tần số lưu giữ được nữa thì nó sẽ chuyển sang chế độ tự do. Chỉ một thành phần mạng trong mạng con được hoạt động trong chế độ tự do, tất cả các thành phần mạng khác trong mạng sẽ nhận tín hiệu định thời đó để hoạt động trong chế độ định thời đường dây để tránh cân chỉnh con trỏ.
Một tín hiệu định thời ra có thể được tách ra từ đường truyền tốc độ STM-N vỡ thế sẽ khụng ảnh hưởng đến ghộp kờnh và xử lý con trỏ.
Các tín hiệu định thời
Có hai nguyên nhân chính ảnh hưởng đến chất lượng của đồng hồ ở chế độ lưu giữ là độ chính xác và độ ổn định. Trong chế độ định thời đường dây, SETS trích ra tín hiệu định thời từ tín hiệu đường truyền quang tốc độ cao. Khi cung cấp chế độ chuyển mạch tự động, nếu một STM-N tham chiếu bị mất, SETS sẽ chuyển mạch sang nguồn tham chiếu kia mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng đồng bộ.
Nếu tất cả các tín hiệu định thời STM-N đều bị mất thì SETS sẽ chuyển sang chế độ lưu giữ và sẽ chuyển lại bình thường khi tín hiệu tham chiếu đường dây có lại. Trong trường hợp tham chiếu đồng bộ bị mất mà không có dự phòng, SETS sẽ chuyển sang chế độ lưu giữ và tiếp tục cung cấp định thời hệ thống. Lúc này,SETS sẽ hoạt động với tần số ổn định sau cùng, sử dụng nguồn dao động nội để đảm bảo tần số hoạt động này được tốt.
SETS sẽ chuyển sang chế độ tự do khi mất tất cả tín hiệu định thời và không thể duy trì hoạt động ở chế độ lưu giữ.
Phân bố đồng bộ mạng 1. Mô hình phân bố
Do mỗi đồng hồ có một giá trị độ chính xác và độ ổn định riêng nên khi truyền tín hiệu định thời từ các đồng hồ cho nhau (luôn đảm bảo thứ tự phân cấp) các giá trị này cũng sẽ tích lũy dần. Khi tín hiệu tham chiếu được khôi phục hoặc sự gián đoạn kéo dài thì sẽ tạo ra tín hiệu tham chiếu mới và tín hiệu tham chiếu này sẽ có một sai khác về thời gian so với tín hiệu tham chiếu của thiết bị đang hoạt động. Trong mạng SDH, giữa các văn phòng để tiết kiệm chi phí vì đường truyền đồng bộ E1 khá đắc nên các thành phần mạng giữa các văn phòng thường được đồng bộ bằng định thời đường dây.
SDH có thể cải thiện chất lượng định thời trong mạng liên văn phòng bằng cách tách định thời E1 từ các đường truyền quang tốc độ cao (một dạng của định thời ngoài). Phân bố định thời qua STM-N, tín hiệu đường truyền STM-N sẽ tiện lợi hơn là ghép E1 này vào payload của khung STM-1 vì nó đòi hỏi phần cơ khí tách ghép luồng đồng bộ này phức tạp hơn. Giả sử đứt cáp trên chiều truyền ngược chiều kim đồng hồ từ nút 4 đến nút 3 Hình 3.16 nên dữ liệu và cả tín hiệu định thời đường dây từ nút 4 cho nút 3 bị gián đoạn.
Để tránh nối vòng đồng bộ và duy trì đồng bộ tốt nhất trên mạng thì bản tin trạng thái đồng bộ được dùng để chỉ ra trạng thái của các tín hiệu định thời trên thiết bị.
Bản tin đồng bộ
Nếu tại một nút mạng nhận được hai tín hiệu định thời cùng cấp nhau thì sẽ ưu tiên chọn tín hiệu định thời đang hoạt động.