2.3.1. Cấu hình mạng điểm nối điểm
Trên cấu hình mạng điểm - điểm đơn giản chỉ có các thiết bị ghép kênh để truyền lưu lượng cho nhau. Cấu hình này được dùng cho các tuyến có khoảng cách ngắn. Khi có sự cố xảy ra như đứt cáp thì mạng gần như bị cách ly hoàn toàn nên thường được triển khai ở cấu hình bảo vệ 1+1.
Cấu hình điểm nối điểm bao gồm hai thiết bị ghép đầu cuối (TRM) được kết nối trực tiếp hoặc qua các thiết bị lặp hay còn gọi là tái sinh (REG) bằng một sợi cáp quang. Vì dọc theo hệ thống không có các nút trung gian,
Bộ chuyển mạch 32 x 32 hoặc 128 x128 hoặc 256 x 256 STM-1 GD STM-1e GD STM-1o GD STM-4 GD STM-16 GD 139,264Mb/s GD 34,368Mb/s GD 2,048Mb/s Điều khiển chuyển mạch
chỉ có hai nút đầu cuối nên dung lượng tổng thấp. Hơn nữa, khi cáp bị đứt thì thông tin bị gián đoạn.
Hình 2.6. Cấu hình mạng điểm nối điểm
2.3.2. Cấu hình mạng tuyến tính
Trong cấu hình này, ngoài hai nút đầu cuối còn có các nút ADM như hình 2.7.
Hình 2.7. Cấu hình mạng đa điểm
Cấu hình tuyến tính thích hợp cho các hệ thống kéo dài qua các điểm dân cư tập trung, tại đó mật độ thuê bao cao. Cấu hình này không những được sử dụng trên mạng quốc gia, mà cả trên mạng quốc tế. Tùy theo tốc độ bit của đường truyền thấp hay cao mà cự ly đoạn lặp hoặc đoạn ghép ngắn hay dài. Nếu tốc độ bit cao nhất là STM-16 và sử dụng cáp sợi quang đơn mode thì cự ly đoạn có thể đạt tới 100 km. Nếu cự ly đoạn ghép vượt quá độ dài cho phép được tính toán khi thiết kế hệ thống thì phải sử dụng thiết bị lặp. Tuy nhiên, khi cáp bị đứt hoặc hỏng nút thì thông tin liên lạc giữa các nút sẽ bị chia cắt thành từng vùng và thông tin toàn tuyến sẽ bị gián đoạn. Muốn duy trì mạng phải có một hệ thống khác dự phòng độc lập với hệ thống đang hoạt động.
MUX MUX : : : : Các luồng nhánh Các luồng nhánh STM-N STM-N REG MUX MUX : : : : Các luồng nhánh Các luồng nhánh STM-N STM-N REG A D M STM-N Các luồng nhánh
2.3.3. Cấu hình mạng vòng
Cấu hình vòng (ring) bao gồm tối thiểu ba nút ADM kết nối với nhau bởi một cáp sợi quang tạo thành một vòng kín như hình 2.8. Vì vậy cấu hình này còn gọi là cấu hình kín để phân biệt với cấu hình hở đã trình bày ở trên.
Cấu hình vòng có tối đa 16 ADM kết nối với nhau qua 2 hoặc 4 sợi quang. Cấu hình vòng có khả năng duy trì mạng (hay còn gọi là tự phục hồi) khi đứt cáp tại tại một điểm bất kỳ hoặc hỏng một ADM bất kỳ bằng cách tạo đường vu hồi. Sở dĩ mỗi mạng vòng chỉ có tối đa 16 nút là vì trong byte K1 hoặc K2 có 4 bit nhận dạng nút, tức là mỗi nút được gắn với một địa chỉ 4 bit và tất cả chỉ có 16 địa chỉ (2^4=16). Lý do thứ hai hạn chế mỗi mạng vòng chỉ có 16 nút là nếu vượt quá 16 nút thì tổng thời gian xử lý byte K1 và K2 khi mạng có sự cố sẽ tăng lên và thời gian phục hồi vượt giá trị cho phép.
Hình 2.8. Cấu hình mạng vòng
2.3.4. Cấu hình mạng đa vòng
Có thể kết nối nhiều vòng với nhau qua các ADM hoặc qua nút nối chéo số để tạo thành mạng đa vòng (hình 2.9). Cấu hình này được sử dụng nhiều trong thực tế, bởi vì nó đáp ứng được nhu cầu phát triển các dịch vụ viễn thông trên một vùng địa lý rộng lớn không chỉ bao gồm một quốc gia mà nhiều quốc gia.
ADM ADM ADM ADM ADM Ring STM-N
Hình 2.9. Cấu hình mạng đa vòng
2.3.5. Mạng Hub tập trung lưu lượng
Mạng này được dùng để tập trung lưu lượng từ những nút mạng nhỏ về một nút mạng trung tâm nên vai trò cũng như độ ổn định của thiết bị trung tâm là rất lớn. Thiết bị trung tâm có thể là bộ ghép xen/rớt hoặc bộ kết nối chéo.
Cấu hình mạng Hub tập trung lưu lượng được thể hiện như hình 2.10.
Hình 2.10. Cấu hình mạng Hub tập trung lưu lượng
ADM ADM ADM ADM ADM ADM ADM ADM ADM ADM ADM Nối qua 2
ADM Nối qua SDXC
Ring STM-4 Ring STM-4 Ring STM-1 MUX MUX STM-N STM-N MUX MUX MUX STM-N STM-N
2.3.6. Cấu hình bảo vệ mạng
2.3.6.1.Cấu hình bảo vệ 1+1 và N+1 của mạng tuyến tính
Một số khái niệm:
Cầu nối (bridge): là chức năng mà đầu cuối này phát lưu lượng trên cả kênh làm việc và kênh dự phòng, có cầu nối dạng cố định và tạm thời.
Yêu cầu cầu nối: một bản tin sẽ được gửi từ đầu cuối này đến đầu cuối kia để yêu cầu thực hiện chức năng cầu nối trên kênh làm việc và dự phòng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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. Ở đầu thu, tín hiệu trên hai kênh làm việc và dự phòng được giám sát riêng và đầu thu sẽ chọn tín hiệu trên kênh làm việc hoặc kênh dự phòng. 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.
Loại cấu hình 1:1 cũng được dùng để bảo vệ nhưng kênh dự phòng được dùng để truyền thêm lưu lượng phụ lúc rỗi.
Loại cấu hình bảo vệ 1:n: có n kênh làm việc (n có thể lên tới 14) cùng chia sẻ một kênh bảo vệ. Thông tin giữa hai đầu cuối cũng được quản lý qua kênh APS. Kênh dự phòng được dùng qua cầu nối bằng phần mềm để dự phòng cho một trong n kênh làm việc. Kênh dự phòng có thể dùng để tải lưu lượng phụ khi các kênh làm việc đang hoạt động tốt.
Chức năng của 4 bit đầu của byte K1 là thể hiện thứ tự ưu tiên chuyển mạch, củ thể như trên bảng 2.1. Chức năng của 4 bit cuối của byte K1 là yêu cầu kênh chuyển mạch, được thể hiện trên bảng 2.2.
Bảng 2.1. Thứ tự ưu tiên chuyển mạch (4 bit đầu của byte K1)
Bit Điều kiện hoặc yêu cầu
1 2 3 4
1 1 1 1 Khóa phần bảo vệ (lockout),ưu tiên cao
1 1 1 0 Chuyển mạch cưỡng bức (forced)
1 1 0 1 Sự cố tín hiệu (Signal Fail),ưu tiên cao
1 1 0 0 Sự cố tín hiệu,ưu tiên thấp
1 0 1 1 Suy giảm tín hiệu (Signal Degrade),ưu tiên cao
1 0 1 0 Suy giảm tín hiệu,ưu tiên thấp
1 0 0 1 Không sử dụng
1 0 0 0 Chuyển mạch nhân công (manual)
0 1 1 1 Không sử dụng
0 1 1 0 Thời gian chờ khôi phục (Wait-to-restore)
0 1 0 1 Không sử dụng
0 1 0 0 Hoạt động thử
0 0 1 1 Không sử dụng
0 0 1 0 Yêu cầu chuyển lại
0 0 0 1 Không chuyển trả lại
0 0 0 0 Không yêu cầu
Bảng 2.2. Yêu cầu kênh chuyển mạch (4 bit cuối của byte K1)
Bit Kênh
số
Yêu cầu chuyển mạch
1 2 3 4
1 1 1 1 15 Kênh mang lưu lượng phụ chỉ dùng cho 1:n
1 1 0 1 Đến 0 0 0 1 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
14....1
Kênh làm việc
Bảng 2.3. Chức năng của byte K2
Bit Chức năng
Các bit từ 1 đến 4
Chỉ dẫn số kênh mà có thể dùng cầu nối, gồm có 16
kênh:1111 là kênh mang lưu lượng phụ (dùng cho 1:n),0000 là kênh chạy không,còn các kênh 0001 đến 1110 là kênh làm việc
Bit 5 Cấu trúc chuyển mạch MSP:0 cho cấu trúc 1+1 và 1 cho cấu trúc 1:n
Các bit từ 6 đến 8
111: AIS cho vùng ghép 110: RDI cho vùng ghép
101: chuyển mạch song hướng 100: chuyển mạch đơn hướng 011 đến 000: dùng cho tương lai
2.3.6.2. Các cấu hình bảo vệ của mạng vòng
Mạng vòng đơn hướng
Trên mạng vòng đơn hướng, lưu lượng chỉ truyền theo một hướng ở trạng thái bình thường. Như ở hình sau, ta thấy nếu từ C muốn truyền lưu lượng sang A thì truyền theo hướng C → B → A (trên hình vẽ là đường x), còn từ A muốn truyền lưu lượng sang C thì truyền theo hướng A → D → C (trên hình vẽ là đường y). Khi mạng có lỗi xảy ra giữa thành phần mạng A và B thì đường y không bị ảnh hưởng bởi lỗi này nên từ A lưu lượng có thể truyền sang C theo hướng bình thường. Từ C truyền lưu lượng sang A bị gián đoạn nên hệ thống phải chuyển mạch sang một đường khác. Những thành phần mạng khác (C và D) sẽ chuyển mạch để tải lưu lượng này. Tại A sẽ gởi yêu cầu tạo cầu nối đến C, khi đó lưu lượng từ C mà muốn truyền sang A thì sẽ đi theo hai đường: đường làm việc C → B → A và đường dự phòng C→ D → A (theo đường x).
Hình 1.11. Mạng vòng đơn hướng
Mạng vòng hai hướng
Hình 2.12. Mạng vòng song hướng
Trên mạng vòng này, kết nối giữa các thành phần mạng là song hướng. Ỏ trạng thái bình thường, khi từ C muốn truyền lưu lượng sang A thì theo hướng C → B → A, từ A muốn truyền lưu lượng sang C thì sẽ theo hướng A → B → C (theo đường x). 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. Như vậy, lưu lượng sẽ được truyền theo hướng: C → B → C → D → A.
Trên mạng vòng, chức năng APS được thực hiện khi xảy ra sự cố trên hệ thống, trình tự thông tin xử lý lỗi được truyền trong byte K1 và K2.
Bảng 2.4. Thứ tự ưu tiên chuyển mạch (4 bit đầu của byte K1)
Bit
1 1 1 1 Khóa phần bảo vệ hay mất tính hiệu
1 1 1 0 Chuyển mạch cưởng bức trên tuyến
1 1 0 1 Chuyển mạch cưởng bức trên mạng vòng
1 1 0 0 Mất tín hiệu (tuyến)
1 0 1 1 Mất tín hiệu (mạng vòng)
1 0 1 0 Suy giảm tín hiệu(dự phòng)
1 0 0 1 Suy giảm tín hiệu(tuyến) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1 0 0 0 Suy giảm tín hiệu (mạng vòng)
0 1 1 1 Chuyển mạch nhân công (tuyến)
0 1 1 0 Chuyển mạch nhân công(mạng vòng)
0 1 0 1 Thời gian chờ khôi phục(wait-to-restore)
0 1 0 0 Hoạt động thử(tuyến)
0 0 1 1 Hoạt động thử (mạng vòng)
0 0 1 0 Yêu cầu chuyển lại (tuyến)
0 0 0 1 Yêu cầu chuyển lại (mạng vòng)
0 0 0 0 Không yêu cầu
Bảng 2.5. Chức năng các bit trong byte K2
Bit Điều kiện hoặc yêu cầu
6 7 8
1 1 1 AIS cho tuyến
1 1 0 RDI cho tuyến
1 0 1 Dùng cho tương lai
1 0 0 Dùng cho tương lai
0 1 1 Lưu lượng phụ trên kênh dự phòng
0 1 0 Cầu nối và chuyển mạch
0 0 1 Cầu nối
Bảng 2.4 mô tả thứ tự ưu tiên chuyển mạch được thể hiện trong 4 bit đầu của byte K1. Bảng 2.5 mô tả các chức năng của các bit trong byte K2.
Các bit từ năm đến tám của byte K1 được dùng để chỉ số nhận dạng của nút đích (thông thường là số nhận dạng của nút kế bên). 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 bit sáu, bảy và tám sẽ được dùng để chỉ trạng thái.
2.4. Kết luận chương
Chương 2 đã trình bày cơ bản mạng quang SDH về các thành phần trong mạng cũng như về các cấu hình của mạng quang SDH. Mạng quang SDH mang lại nhều lợi ích to lớn cho nhà cung cấp mạng như: Khả năng đáp ứng cao và dung lượng phù hợp; độ tin cậy cao; làm nền tảng của nhiều dịch vụ tương lai; kết nối dễ dàng với các hệ thống khác.
CHƯƠNG 3. MẠNG TRUYỀN TẢI ĐỒNG BỘ THẾ HỆ SAU (NG-SDH)
3.1. Giới thiệu chương
Cùng với nhu cầu sử dụng và sự phát triển công nghệ như vũ bão của ngành công nghiệp viễn thông buộc các nhà sản xuất, các nhà vận hành, các nhà khai thác và các tổ chức chuẩn hóa hướng đến một mạng mới cắt giảm chi phí trong khi vẫn mở rộng được dịch vụ.
Công nghệ SDH được thiết kế tối ưu cho mục đích truyền tải các tín hiệu ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM). Với khuynh hướng truyền tải dữ liệu ngày càng tăng, hệ thống SDH truyền thống không thể đáp ứng được nhu cầu gia tăng của các dịch vụ số liệu nữa. Do vậy yêu cầu đặt ra là cần phải có một cơ sở hạ tầng truyền tải mới để có thể đồng thời truyền tải trên nó lưu lượng của hệ thống SDH hiện có và lưu lượng của các loại hình
dịch vụ mới khi chúng được triển khai. Đó chính là lý do cho việc hình thành một hướng mới của công nghệ SDH, công nghệ SDH thế hệ sau- NG-SDH [10].
Trong chương 3 này, chúng ta sẽ đi tìm hiểu về các đặc điểm chính của công nghệ NG-SDH để hiểu tại sao nó lại được chọn để thay thế công nghệ SDH cũ một cách tối ưu nhất.
3.2. Giới thiệu về công nghệ NG-SDH (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Như đã nói ở trên, ta có thể thấy được xu hướng phát triển của của các dịch vụ viễn thông trong tương lai là:
- Sự bùng nổ của các dịch vụ trên Internet. - Sự tích hợp dịch vụ.
- Khả năng di động và chuyển vùng.
- Yêu cầu QoS theo nhiều mức độ khác nhau.
Có thể phân chia thành bốn loại dịch vụ ứng dụng với các mức QoS khác nhau:
+ Nhạy cảm với trễ và tổn thất (video tương tác, game…). + Nhạy cảm với trễ nhưng tổn thất vừa phải (thoại).
+ Nhạy cảm về tổn thất nhưng yêu cầu trễ vừa phải (dữ liệu tương tác). + Yêu cầu đối với trễ và tổn hao đều không cao (truyền tệp).
- Độ an toàn cao.
- Tính linh hoạt, tiện dụng.
- Giá thành mang tính cạnh tranh cao.
Từ sự dẫn nhập ở trên có thể thấy xu hướng sử dụng dịch vụ theo hướng tăng tính giải trí, tăng tính di động, tăng khả năng thích nghi giữa các mạng, tăng tính bảo mật, tăng tính tương tác nhóm, giảm chi phí…
Hình 3.1. Mô hình giao thức trong NG-SDH
Chính xu hướng phát triển dịch vụ đó đã thúc đẩy sự phát triển các mạng viễn thông theo hướng: công nghệ hiện đại, dung lượng lớn, chất lượng cao, khai thác đơn giản, thuận tiện và mang lại hiệu quả kinh tế cao. SDH thế hệ sau (NG-SDH) được phát triển dựa trên nền mạng SDH hiện tại, là một cơ chế truyền tải cho phép truyền dữ liệu ở tốc độ cao, băng thông rộng và tồn tại đồng thời các dịch vụ truyền thống và các dịch vụ mới trên cùng một mạng mà không làm ảnh hưởng lẫn nhau.
Điều quan trọng nhất là NG-SDH có thể thực hiện việc phân bố băng thông mà không làm ảnh hưởng tới lưu lượng hiện tại. Ngoài ra, NG-SDH còn có khả năng cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) thích hợp cho các dịch vụ mới và khả năng truyền tải đồng thời nhiều loại dịch vụ khác nhau trong cùng một môi trường.
Mô hình giao thức trong NG-SDH như đã cho ở hình 3.1 cho phép các nhà khai thác cung cấp nhiều dịch vụ chuyển tải dữ liệu để tăng hiệu quả của các trạm SDH đã lắp đặt bằng cách thêm vào các nút biên MSSP. Nghĩa là
NG-SDH NG-SDH POH Ethenet VPN DVB SAN POH Ethenet VPN DVB SAN MSSP MSSP GFC VCAT LCAS SDH GFC VCAT LCAS SDH Bản đồ khung Vận chuyển Container ảo
Quản lý băng thông
SDH SDH
không cần lắp đặt một mạng chồng lấp hoặc thay đổi tất cả các nút hay sợi quang. Cắt giảm được chi phí trên 1 bit lưu chuyển, thu hút nhiều khách hàng mới và giữ được những dịch vụ kế thừa.
3.3. SDH thế hệ sau và sự kế thừa
Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông sẵn sàng chuyển các dịch vụ Ethernet/IP trong kinh doanh sang các mạng đô thị. Mặt khác, sự kết hợp Ethernet/IP có thể làm tăng lợi thế truyền tải đường dài của SDH bao gồm sự mềm dẻo, tin cậy, khả năng chuyển đổi, bảo vệ tích hợp, quản lý và định tuyến lại. SDH thế hệ sau cho nhiều hơn thế. Các node mới của nó được gọi là