I. Giới thiệu công nghệ SDH [1,2,3,4]
4. Cấu trúc mạng truyền dẫn SDH
Việc ứng dụng kỹ thuật phân cấp đồng bộ số vào mạng lưới Viễn thông đã đem lại nhiều rất ưu điểm trong việc khai thác vận hành mạng. Kỹ thuật này cho phép kết nối trong mạng viễn thông có nhiều loại hình thiết bị thuộc các tiêu chuẩn truyền dẫn khác nhau mà không cần thiết chú ý dung lượng làm việc của chúng. Nhờ vào nguyên lý truyền dẫn tín hiệu bằng các container mà không cần phải thay thế hàng loạt các thiết bị hiện có trêng mạng khi đưa các thiết bị SDH vào mạng.
Kỹ thuật xen tách một tầng cho phép tinh giản thiết bị trên mạng lưới đồng thời cho phép xen tách nhiều luồng số có dung lượng khác nhau. Điều này có nghĩa là mạng lưới hoàn toàn không phụ thuộc vào phân cấp về dung lượng và thuê bao được phục vụ với dung lượng bất kỳ theo yêu cầu. Trường hợp có sự cố làm gián đoạn thông tin, mạng SDH có thể thiết lập lại cấu hình mạng lưới một cách tự động. Việc quản lý mạng sẽ hiệu quả hơn và mềm dẻo hơn nhờ phần mềm quản lý.
Các thiết bị phân cấp đồng bộ số tuân theo các khuyến nghị của ITU-T, chúng phải thực hiện các chức năng vừa là bộ xen tách các luồng số vừa là bộ thu phát, hoàn toàn khác so với trong kỹ thuật truyền dẫn cận đồng bộ việc xen tách các luồng số độc lập với các bộ thu phát. Mặt khác trong các bộ xen tách luồng đồng bộ thì các giao tiếp quang đều có thể được trang bị gấp đôi để bảo vệ. Với các đặc điểm của kỹ thuật truyền dẫn phân cấp đồng bộ số, việc phân tích, lựa chọn cấu trúc mạng và thiết bị một cách hợp lý có ý nghĩa quan trọng trong quá trình thiết kế, lắp đặt, khai thác và bảo dưỡng các hệ thống SDH.
4.1 Các cấu trúc cơ bản của mạng SDH. 4.1.1 Cấu trúc điểm nối điểm: 4.1.1 Cấu trúc điểm nối điểm:
Cấu trúc này được sử dụng như đối với kỹ thuật truyền dẫn cận đồng bộ PDH thông thường. Việc lựa chọn cấu trúc này sẽ có hiệu quả đối với tuyến có dung lượng lớn vì cấu trúc này chủ yếu để ghép nhiều luồng nhánh thành luồng có tốc độ cao. 2Mbit/s 34Mbit/s 140Mbit/s STM-1 STM-4 STM-1 / STS-3c Gateway to SONET TM DXC ADM ADM ATM Switch STM-4/-16 2Mbit/s 34Mbit/s 140Mbit/s STM-1 LAN 2Mbit/s ADM STM-1 STM-1, STM-4 2Mbit/s 8Mbit/s 34Mbit/s 140Mbit/s
ADM : Add Drop Multiplexer DXC : Digital Cross Connect TM : Terminal Multiplexer DSC: Digital Switching Center LAN: Local Area Network
DSC
4.1.2 Cấu trúc xen tách kênh - kiểu trung tâm :
Xét về việc trao đổi thông tin giữa 2 điểm bất kỳ của cấu trúc này , nó cũng như cấu trúc điểm - điểm đã trình bày ở mục trước tức là nó cũng dùng để ghép nhiều luồng tín hiệu nhánh thành luồng có tốc độ cao hơn. Điểm khác biệt ở đây là từ mỗi bộ xen tách kênh này có thể có các luồng tín hiệu tới tất cả các bộ xen tách kênh còn lại. Cấu trúc này tạo nên một điểm trung tâm hay đầu mối của mạng cáp sợi quang.
Đây cũng là cấu trúc đặc thù của kỹ thuật phân cấp đồng bộ số SDH, trên cơ sở các cấu trúc mạng cơ bản trên , kỹ thuật SDH cho phép tạo nên nhiều cấu trúc mạng phức tạp khác như cấu trúc mạng hình sao, cấu trúc hình lưới, cấu rúc mạng đa vòng.
4.1.3 Cấu trúc mạng vòng Ring
Được thể hiện trên hình :
Cấu trúc mạng vòng có thể được coi như là một trường hợp đặc biệt của cấu trúc xen tách kênh khi mà hai điểm đầu và cuối của chuỗi các thiết bị xen tách kênh này trùng nhau.
Mạng vòng là mạng truyền dẫn mà các đoạn ghép được ghép lại với nhau thông qua các nút mạng là các bộ xen tách ADM để tạo thành vòng tròn. Mạng vòng là mạng đặc trưng của công nghệ truyền dẫn SDH mà các công nghệ truyền dẫn trước đó không thể tạo ra được. Cấu trúc mạng này có ưu điểm là dung lượng lớn , tốc độ cao và có khả năng tự phục hồi khi nút mạng và đường dây bị sự cố mà không cần có sự can thiệp của quản lý mạng ngoài, do đó lưu thoại luôn được duy trì.
Tributarie s Add Drop Multiplex er (ADM) Add Drop Multiplex er (ADM) Add Drop Multiple xer (ADM) Add Drop Multiplex er (ADM) Add Drop Multiplex er (ADM) Add Drop Multiple xer (ADM) Tributaries Tributaries Tributarie s Tributarie s Tributarie s
Mạng vòng có thể chia làm một số loại :
Mạch vòng một hướng: được dành riêng để chuyển lưu thoại trên cả hai chiều quanh mạng và nó sử dụng một cơ chế bảo vệ để chọn hướng đi cho tín hiệu nhằm đến được đầu thu dựa trên phân tích các hư hỏng. Mạch vòng một hướng có thể được tạo ra chỉ bằng một sợi quang. Tuy nhiên trong trường hợp đó mạng sẽ bị phá huỷ hoàn toàn nếu có sự cố xảy ra ở một điểm trên mạng. Vì vậy trên thực tế người ta thường dùng mạch vòng một hướng có số lượng sợi trong cáp lớn hơn một.
Mạch vòng hai hướng : là mạng vòng có dung lượng bảo vệ được dự phòng chung quanh mạng. Khi phát hiện sự cố trên đường truyền nó sẽ được chuyển bảo vệ trên cả hai hướng của đoạn có sự cố để tái chọn đường thông cho tín hiệu thông qua dung lượng dự phòng. Dung lượng dự phòng được chọn phải vừa đủ cho lưu lượng lớn nhất của đường truyền. Ưu điểm của mạng hai hướng là ít thiết bị, kinh tế, khai thác đơn giản, nó được dùng cho mạng đô thị, trung kế và liên tỉnh.
Mạch đa vòng : Mạng đa vòng MultiRing là cấu trúc mạng trong đó có hai hay nhiều mạng giao nhau. Số lượng vòng và tương ứng là các nút của chúng dựa trên cơ sở một số tiêu chuẩn : topo mạng, ma trận lưu thông.
Cần phân biệt mạng đa vòng và mạng vòng đa lớp, là mạng vòng bao gồm nhiều lớp trong một cấu hình vòng.
Mạng đa vòng phải đòi hỏi có một số nút để đảm bảo sự lưu thông giữa các vòng. Cấu hình của nút này ảnh hưởng tới số lượng các giao tiếp và tới giá cả của toàn mạng. Điểm nút có thể là một thiết bị kết nối chéo đồng bộ số DXC hay thông qua các thiết bị xen tách kênh ADM . Mạng đa vòng làm tăng cao độ tin cậy của mạng, nó tỷ lệ với số lượng vòng giao nhau.
4.2 Các thành phần cơ bản của mạng SDH :
Các thành phần của mạng SDH được chế tạo trên cơ sở cấu trúc khung tín hiệu truyền dẫn STM-1, STM-N và cấu trúc ghép kênh của kỹ thuật truyền dẫn phân cấp đồng bộ số SDH.
Các thành phần cơ bản của mạng truyền dẫn SDH bao gồm:
+ Các thiết bị xen tách kênh ADM (Add/Drop Multiplexer Network) + Thiết bị đầu cuối TE (Terminal)
+ Thiết bị lặp RG ( Regenerator)
+ Thiết bị nối chéo số DXC ( Digital Cross Connect) + Mạng quản lý SDH-SMN ( SDH Management Network)
4.2.1 Thiết bị đầu cuối TE :
Thiết bị này bao gồm : Bộ giao tiếp luồng nhánh, bộ ghép/tách kênh, bộ chuyển mạch bảo vệ, các bộ biến đổi tín hiệu điện/quang và bộ điều khiển, kênh nghiệp vụ, giao diện dành cho quản lý và đồng bộ. Thiết bị đầu cuối là một phần tử cơ bản của mạng để biến đổi các tín hiệu thuộc tiêu chuẩn phân cấp số cận đồng bộ hay các luồng phân cấp đồng bộ số tốc độ thấp thành một luồng tín hiệu quang thích hợp để truyền đi và ngược lại biến đổi từ một luồng tín hiệu quang chính thành các luồng tín hiệu số có tốc độ thấp hơn. Thiết bị này thường được đặt ở các trạm đầu cuối . Trong cấu trúc mạng quang kiểu trung tâm , thiết bị dầu cuối này còn được dùng dể rẽ nhánh tín hiệu quang từ một luồng quang vào thành các luồng tín hiệu quang ra có tốc độ khác nhau ( nhỏ hơn hoặc bằng tốc độ luồng tín hiệu quang vào).
4.2.2 Thiết bị xen tách kênh ADM
Thiết bị này cho phép xen tách các luồng tín hiệu số, nó có ưu điểm hơn hẳn so với thiết bị xen tách kênh trong kỹ thuật cận đồng bộ là khi sử dụng để xen ( tách ) một luồng số tốc độ thấp ( cao) thành một luồng số có tốc độ cao (thấp) thì trongquá trình này một số cấp độ trung gian sẽ không có, do vậy thiết bị sẽ gọn nhẹ đỡ cồng kềnh phức tạp. Các khối chức năng chính trong một thiết bị xen tách kênh ADM bao gồm :
Bộ giao tiếp nhánh Tributary Interface.
Bộ đấu nối chéo số DXC ( hoặc bộ xen/tách kênh ). Bộ chuyển mạch bảo vệ . ATM S SDDHH m muullttiipplleexxeerr DDSSHH R Reeggee n neerraatt o orr C Crroossss-- c coonnnneecctt S SDDHH m muullttiipplleexxeerr SDH SDH SDH PDH ATM IP PDH IP Regenerator
Section Regenerator Section
Multiplex Section Multiplex Section
Path
Các bộ chuyển đổi điện quang – quang điện và bộ điều khiển. Kênh nghiệp vụ và giao diện quản lý, đồng bộ.
4.2.3 Thiết bị lặp RG:
Tín hiệu truyền dẫn phân cấp đồng bộ số bị suy hao trên đường truyền.Với các khoảng cách trên đường truyền quá lớn tiêu hao tín hiệu vượt quá chỉ tiêu cho phép, cần thiết phải có các trạm lặp đặt trên đường truyền đó. Chúng có nhiệm vụ nâng cao mức công suất của tín hiệu trên đường truyền. Các khối chức năng của thiết bị lặp chủ yếu bao gồm các bộ biến đổi điện quang –quang điện, ngoài ra còn có các bộ tái tạo khôi phục tín hiệu.
4.2.4 Thiết bị đấu nối chéo số DXC (Digital Cross Connect ):
Thiết bị đấu nối chéo số là phần tử cơ bản của mạng truyền dẫn SDH. Nhiệm vụ của DXC là thực hiện kết nối chéo các luồng số đồng bộ để thực hiện phân hướng ngay trong thiết bị mà không cần phải trên dàn phân phối các luồng số DDF như trong kỹ thuật cận đồng bộ. Thông thường DXC có dung lượng lớn hơn và mềm dẻo hơn các thiết bị xen tách kênh ADM.
Ưu điểm của thiết bị nối chéo số là : Tính mềm dẻo linh hoạt, tính hiệu quả và mở rộng khả năng điều khiển.
II. Công nghệ SDH truyền thống trên mạng NGN [10]