SOH được xử lý tại tất cả các trạm truyền dẫn vì nĩ cĩ chứa các thơng tin cần thiết cho bảo trì, bảo dưỡng trên đoạn mà SOH đĩ cĩ liên quan đến. Trong trường hợp ghép khung STM-N thì SOH gồm các byte SOH được ghép xen kẽ từ các byte SOH của các STM-1 riêng lẽ.
Hình 1.22 Cấu trúc SOH của khung STM-1
Phần mào đầu đoạn lặp RSOH ( Regenerator Section Overhead ) gồm 3 hàng đầu tiên trong cấu trúc của SOH. Các byte RSOH được sử dụng cho cơng việc giám sát, điều khiển trên đoạn lặp. Các byte này được xử lý tại các trạm lặp và nếu cần thì cĩ thể được chuyển đi tiếp đến các trạm khác. Do đĩ ngay cả trạm lặp cũng phải được đồng bộ với mạng.
Phần mào đầu đoạn ghép MSOH ( Multiplex Section Overhead ) gồm 5 hàng cuối trong cấu trúc của SOH. Các byte MSOH chỉ cĩ tác dụng giữa các trạm xen/ rẽ với nhau mà khơng cĩ tác dụng với các trạm lặp. Ở mạng truyền dẫn SDH vai trị
của đoạn ghép kênh đặc biệt quan trọng. Tại đây, mạng thực hiện chuyển mạch bảo vệ chống lại sự cố thiết bị hoặc giảm cấp chất lượng tín hiệu do thiết bị cũng như đường truyền.
Chuyển mạch bảo vệ thực hiện đưa MSOH vào luồng số tới điểm mà nĩ thu lại. Khi xảy ra sự cố (hoặc giảm chất lượng) mạng SDH sẽ chuyển mạch các VC liên quan đến mạch truyền dẫn ghép kênh dự phịng. Trường hợp này gọi là bảo vệ phân đoạn ghép kênh MSP (Multiplexr Protection Section). Mạch dự phịng gọi là kênh bảo vệ, nĩ bao gồm mơi trường truyền dẫn, các trạm lặp (nếu cần) và thiết bị đầu cuối đoạn truyền dẫn ghép kênh.
Vì quá trình chuyển mạch được thực hiện ở thiết bị đầu cuối đường truyền nên nĩ được gọi là chuyển mạch bảo vệ đường truyền (Line Protection).
Chức năng các byte trong SOH
• A1 và A2 : Là các byte đồng bộ khung. A1=1111 0110 ; A2= 0010 1000.
• Byte J0(C1) : Định vị khung STM-1 trong khung STM-N (N= 4, 16, 64).
Nếu khơng sử dụng cho chức năng này thì cĩ thể sử dụng để định tuyến đoạn lặp. • Các byte từ D1 - D12: Là các kênh thơng tin số liệu DCC (Data Communication Channel).
- Các byte từ D1 đến D3: Là các kênh truyền dẫn số liệu từ trạm lặp đến trạm quản lý, cĩ tốc độ bit là 192 kbit/s (64 kbit/s × 3).
- Các byte từ D4 đến D12: Là các kênh truyền dẫn số liệu từ trạm ghép kênh đến trạm quản lý, cĩ tốc độ bit 576 kbit/s (64 kbit/s x 9).
Các kênh data này chỉ được trang bị trong STM-1 thứ nhất của mỗi STM-N.
• Các byte E1 và E2 : Là các kênh dành cho thơng tin nghiệp vụ dưới dạng
tín hiệu thoại. Tốc độ kênh truyền do mỗi byte cung cấp là 64Kbit/s đúng bằng tốc độ kênh thoại cơ sở. Các byte E1 và E2 chỉ được gắn trong STM-1 thứ nhất trong STM-N. E1 cung cấp kênh thoại giữa các trạm lặp và các trạm ghép kênh tương ứng. E2 cung cấp kênh thoại giữa các trạm ghép kênh.
• Kênh điều khiển F1: Kênh này sử dụng để truyền thơng tin trong việc bảo dưỡng các trạm ( tức là kênh truyền dữ liệu giữa các máy tính PC ). Byte F1 chỉ được gắn trong STM-1 thứ nhất trong STM-N.
• Byte kiểm tra chẵn lẻ, chèn B1 (BIP-8) : Byte B1 truyền mã kiểm tra chẵn lẽ (parity code), phương pháp này được thực hiện bởi các trạm lặp và các trạm xen/rớt để giám sát lỗi đường truyền, được gọi là BIP-8 (8 bits-Byte-Interleaved Parity check). Chỉ được gắn trong STM-1 thứ nhất trong STM-N.
• Các byte kiểm tra chẵn lẻ, chèn B2 (BIP-24) : Ba byte B2 được dùng để
giám sát lỗi bit của các trạm đầu cuối xen/rớt. Cơ chế hoạt động của nĩ giống như BIP-8.
Trong một khung STM-N cĩ N x 3 Byte B2 được truyền, nếu cĩ nhiều hơn một STM-1 được ghép trong khung STM-N, thì BIP-24 cĩ thể được dùng cho mỗi STM-1 riêng lẻ, cĩ nghĩa là tất cả các byte B2 trong STM-N đều được sử dụng.
• Các kênh chuyển mạch bảo vệ tự động (APS), byte (K1, K2)
Byte K1 và các bit từ 1 ÷ 5 của byte K2 được sử dụng cho chuyển mạch bảo vệ tự động sang đường dự phịng trong hệ thống hai hướng 1+1 giữa hai đoạn ghép kênh.
Các bit 6, 7, 8 của byte K2 sẽ được thiết lập là 111 khi nhận được tín hiệu cảnh báo đường Path AIS (Alarm Indication Signal) hay sự cố tín hiệu ở đoạn ghép kênh.
Các bit 6, 7, 8 của byte K2 được thiết lập 110 khi cĩ cảnh báo lỗi ghép kênh trạm xa MS FERF (Multiplexer Section Far End Receive Fail). Phía thu tách bit này và nhận tín hiệu cảnh báo. K1 và K2 chỉ được bố trí trong STM-1 thứ nhất của khung STM-N.
• Chỉ thị trạng thái đồng bộ byte S1 (b5 ÷ b8) : Các bit từ 5 ÷ 8 của byte S1 được dùng để thơng báo trạng thái đồng bộ chỉ được bố trí trong STM-1 thứ nhất của khung STM-N.
• Các byte dự phịng (2 byte Z1 và 2 byte Z2) : Các byte này chưa cĩ chức
• Byte M1: Byte báo lỗi khối đầu xa trên trạm ghép kênh MS FEBE (Multiplex Section Far End Block Error ). Bằng việc đánh giá 3 byte B2 ( BIP-24), M1 chứa số lượng mã kiểm tra các khối bị lỗi phía xa, thơng báo về hướng phát biết số lượng mã kiểm tra chẵn lẽ bị sai.Tất cả các giá trị trên được biểu thị bởi 8 bit của byte M1.
1.8.2 Cấu trúc POH (Path Overhead )
POH được ghép ở cấp độ VC và chỉ được xử lý khi giao tiếp với các luồng cận đồng bộ hoặc được xử lý bởi các trạm truyền dẫn để thực hiện việc tách ghép các VC. Tại các trạm truyền dẫn, các POH cĩ thể khơng cần phải giải ghép khỏi các VC. Tuỳ theo phân cấp của VC mà POH được phân chia ra hai kiểu đĩ là POH bậc cao và POH bậc thấp.
POH của VC-3 và POH của VC-4
Hình 1.23 Cấu trúc POH của VC-3 và VC-4 Chức năng của các byte
• Byte J1: Nhận dạng đường truyền VC-3 hoặc VC-4
Mỗi đường truyền được gắn một nhãn, cĩ nhiệm vụ thơng báo đường mà dữ liệu sẽ được truyền đến. Ngồi ra byte này cịn cĩ chức năng định vị cho con trỏ ( PTR) để chỉ ra điểm bắt đầu của các VC-3 và VC-4 trong STM-1.
• Byte B3 : BIP-8 của VC-4
1 cột
Byte này được sử dụng để tính tốn và giám sát lỗi đường truyền tại các trạm đầu cuối. Sự kiểm tra đồng đẳng tại giai đoạn này được tiến hành trên tồn bộ VC, sau đĩ lưu trữ và truyền trên byte B3 của VC tiếp theo.
• Byte C2 : Nhãn tín hiệu
Được sử dụng để chỉ thị thành phần và cách sắp xếp tải trọng trong khung VC- 3/VC-4.
• Byte G1 : Chỉ thị lỗi đầu xa
Byte G1 được sử dụng để chuyển tải thơng báo về trạng thái và chất lượng cuối tuyến (đầu vào trạm đầu xa) tới trạm gốc. Chức năng các bit của G1 được quy định như sau:
Bit 1 đến bit 4 chỉ thị lỗi đầu xa khi kiểm tra byte B3. Chín giá trị đầu của 4 bit chỉ thị từ khơng cĩ lỗi (0000) đến 8 lỗi (1000). Bảy giá trị cuối của 4 bit chỉ thị đầu xa khơng cĩ lỗi.
Các bit b5, b6, b7 chỉ thị đầu xa khơng hồn hảo, mất tín hiệu VC-3/ VC-4, mất khung. Khi xảy ra các sự cố đĩ thì cài đặt b5 b6 b7 = 101 và chuyển về trạm gốc.
• Byte F2 : Kênh điều hành mạng
Byte F2 được dùng như một kênh trao đổi thơng tin giữa các người khai thác mạng tức là trao đổi dữ liệu giữa hai máy tính.
• Byte H4 : Số thứ tự khung trong đa khung
Cĩ chức năng chỉ thị số thứ tự của khung trong trường hợp dữ liệu thơng tin được bố trí trong đa khung gồm nhiều container cấp thấp ( như TU-12).
• Byte Z3,Z4,Z5 : Là các byte dự phịng, hiện nay chưa sử dụng.
POH của VC-1x và POH của VC-2
Cĩ 4 byte POH trong đa khung 500µs của VC-1x và VC-2 như hình 1.23. • Byte V5 : Thực hiện chức năng như sau:
- Giám sát lỗi bit. - Làm nhãn tín hiệu.
- Chỉ thị trạng thái đường của VC-1x hoặc VC-2.
Hình 1.24 POH của VC-1x và VC-2
Cấu trúc byte V5 như hình sau
Hình 1.25 Cấu trúc byte V5
o BIP-2 : Các bit 1 và 2
Được sử dụng như là các bit giám sát lỗi trong VC-1x và VC-2. Tất cả các bit trong đa khung đều cĩ tác động đến BIP-2 ngoại trừ con trỏ TU-1x và TU-2. Việc kiểm tra đồng đẳng được tiến hành trong tồn VC-n. Sau đĩ được lưu trữ lại rồi truyền trong VC-n kế tiếp.
o Bit thứ 3 FEBE (Far End Block Error )
Nếu cĩ lỗi được phát hiện bởi BIP-2. Khi trạm xa cĩ lỗi thì nĩ cĩ giá trị (1). Khi trạm xa khơng cĩ lỗi thì nĩ cĩ giá trị (0). Bit này sẽ được truyền về trạm phát nơi bắt đầu của đường dẫn VC-1x hay VC-2.
o Bit 5 ÷7 (L1, L2 và L3) : Các bit 5, 6 và 7 được dùng làm nhãn tín hiệu.
o Bit 8: Là bit chỉ cảnh báo đầu xa. 125µs 125µs 125µs 125µs V5 J2 Z6 Z7 Nhãn tín hiệu PATH FEBE Khơng sử dụng L1 L2 L3 Cảnh báo từ xa 1 2 3 4 5 6 7 8 BIP-2
Bình thường cĩ giá trị bằng (0). Cĩ giá trị (1) khi xuất hiện cảnh báo AIS hoặc mất tín hiệu đầu thu. Chỉ thị được cài trong POH phát ngược lại về hướng trạm xuất phát.
• Nhãn đường dẫnJ2
Mỗi đường truyền được gắn một nhãn, cĩ nhiệm vụ thơng báo đường mà dữ liệu sẽ được truyền đến. Ngồi ra byte này cịn cĩ chức năng định vị cho PTR để chỉ ra điểm bắt đầu của VC-11 hay VC-12.
• Các byte dự trữ Z6, Z7 : Là 2 byte dự trữ chưa dùng.
1.9 Con trỏ PTR
Do các tín hiệu nhánh từ PDH trong các VC cĩ tốc độ khác với tốc độ của khung tín hiệu SDH nên phải dùng con trỏ để chỉ ra mối quan hệ về pha và về tốc độ giữa các VC và khung SDH. Các byte con trỏ được đặt ở một số byte cố định trong khung SDH và chứa địa chỉ byte đầu tiên của các VC, tức là byte đầu tiên của POH ( byte J1).
Kỹ thuật con trỏ cho phép các tín hiệu nhánh PDH trong VC ghép vào khung bậc cao hơn mà khơng cần sử dụng bộ nhớ đệm phức tạp làm trễ tín hiệu.
Tại đầu thu, thơng qua việc phân tích giá trị con trỏ AU cĩ thể truy nhập tức thời đến VC bậc cao. Tương tự, thơng qua việc phân tích giá trị con trỏ TU cĩ thể truy nhập tức thời đến VC bậc thấp. Vì vậy hệ thống SDH cho phép ghép ( hoặc tách) các tín hiệu nhánh riêng bậc thấp vào ( hoặc ra khỏi ) các tín hiệu bậc cao một cách trực tiếp mà khơng cần phải qua các cấp tách/ ghép trung gian.
Cĩ ba loại con trỏ: Con trỏ khối quản lý AU-4 và AU-3 ,con trỏ khối nhánh mức cao TU-3, và con trỏ khối nhánh mức thấp TU-1x và TU-2.
• Con trỏ AU-PTR được sử dụng để đồng chỉnh vị trí khung VC- 3 hoặc VC-4 trong khung AUG thơng qua việc chỉ thị địa chỉ byte J1 của VC-3 hoặc VC-4 trong khung AUG.
• Con trỏ TU-3 cĩ chức năng đồng chỉnh vị trí các khung VC-3 trong khung VC-4 thơng qua việc chỉ thị địa chỉ byte J1 của VC-3 trong khung VC- 4.
• Con trỏ TU-1x và TU-2 cĩ chức năng đồng chỉnh vị trí khung VC-1x và VC-2 trong đa khung TUG-2 thơng qua việc chỉ thị địa chỉ byte V5 của đa khung VC trong đa khung TUG-2.
1.9.1 Con trỏ AU-3 và AU-4
Cấu tạo của AU-PTR như sau
Hình 1.26 Cấu tạo của AU-4 PTR
+ Byte Y = 1001 SS11
+ Byte ‘1’ = 1111 1111
+ Các byte H1, H2, H3 là các byte đặc trưng cho hoạt động của con trỏ, giá trị của AU-PTR và quá trình đồng chỉnh phụ thuộc vào các byte này.
Cấu tạo các byte H1, H2, H3 như sau
Hình 1.27 Cấu trúc của các byte H1, H2, H3
Ý nghĩa các bit
Bit 1 đến bit 4 (bit N ) trong con trỏ mang NDF ( New data flag), cho phép giá trị con trỏ thay đổi nếu sự thay đổi đĩ là do tải trọng thay đổi. Hoạt động bình thường được chỉ thị bởi từ mã 0110 trong 4 bit N. Cờ số liệu mới NDF được chỉ thị bởi đảo giá trị 4 bit N thành 1001. NDF được diễn giải là cĩ khả năng khi cĩ tối thiểu
9 Byte H1 Y Y H2 ‘1’ ‘1’ H3 H3 H3 H3 Cờ dữ liệu Dạng AU N N N N S S I D I D I D I D I D . . . H1 H2 3 x H3
3 bit phù hợp với mẫu 1001. NDF được diễn giải là khơng cĩ khả năng khi cĩ tối thiểu 3 bit phù hợp với mẫu 0110.
Hai bit SS là 2 bit chỉ thị loại con trỏ (AU-3 PTR, AU-4 PTR đều cĩ SS = 10). Ba byte H3 : Bình thường 3 byte H3 khơng mang thơng tin, khi chèn âm các byte H3 bị xố để ghép vào đĩ 3 byte tải trọng của các luồng nhánh.
Các bit D (Decrement) là giảm và các bit I (Increment) là tăng: Là các bit chứa giá trị PTR, nĩ được tạo bởi 2 bit cuối cùng của byte H1 và 8 bit của byte H2 (các bit từ 7 đến 16) 10 bit giá trị PTR này gồm 5 bit I và 5 bit D được sử dụng để chỉ ra byte đầu tiên của VC-4. Do được mã hố 10 bit cho nên nĩ cĩ thể tạo ra 210 = 1024 giá trị.
Mặc khác trong VC-4 lại cĩ tới 261 x 9 = 2349 byte. Vì vậy để cĩ thể đánh số được tất cả các byte, người ta đặt cứ 3 byte liên tiếp nhau thành 1 nhĩm tương ứng với một giá trị của PTR. Do đĩ số nhĩm trong VC-4 là 2349: 3 = 783 nhĩm.
Tương ứng với số nhĩm này giá trị PTR cũng được đánh số từ 0 cho đến 782, bắt đầu từ byte đầu tiên.
• Thơng báo đồng chỉnh âm khi 5 bit D bị đảo ngược trạng thái và địa chỉ sẽ bị giảm trong con trỏ AU-4 kế tiếp (địa chỉ -1).
• Thơng báo đồng chỉnh dương khi 5 bit I bị đảo ngược trạng thái và địa chỉ sẽ tăng trong con trỏ AU-4 kế tiếp (địa chỉ +1).
1.9.2 Các con trỏ TU-PTR
TU PTR được sắp xếp theo 2 loại là: TU-3, TU-1x PTR và TU-2 PTR.
• TU-3 PTR
TU-3 PTR gồm 3 byte được xếp trong cột đầu tiên của khung STM-1 từ TU-3 như hình sau:
TU-3 TUG-3 VC-4 AU-4 AUG-4 STM-1
TU-3 PTR chỉ ra địa chỉ của các VC-3 trong khung VC-4. Trong cấu hình này 3 TU-3 PTR và một số byte xen vào cố định trong khung VC-4. Vì vậy các vị trí đĩ khơng cần đánh địa chỉ. Thang giá trị TU-3 PTR từ 0 đến 764. Cấu trúc của TU-3:
Hình 1.28 Cấu tạo của TU-3 pointer
• TU-1x PTR và TU-2 PTR
Chức năng của TU-1x và TU-2 PTR là để đồng chỉnh các VC-1x và VC-2 vào khung truyền dẫn cấp cao hơn (VC-3 hoặc VC-4) cả về tốc độ lẫn về pha. Đồng thời chỉ ra vị trí bắt đầu các container thơng qua POH.
Cấu trúc của TU-PTR gồm các byte V1, V2 và V3 tương đương với H1, H2 và H3 của các con trỏ AU-3 và AU-4.
Hình 1.29 Cấu trúc của PTR TU-1x và TU-2
Ý nghĩa các bit
Bit 1 đến bit 4 là các bit N mang NDF là cờ dữ liệu mới để thơng báo cĩ dữ liệu mới vào. NDF cĩ các trạng thái sau :
Năm bit D đảo giá trị khi chèn âm và 5 bit I đảo giá trị khi chèn dương. Hai bit S (Style) là các bit thơng báo loại TU.
1.10 Kết luận H1 H1 H1 Con trỏ VC-3 thứ nhất Con trỏ VC-3 thứ hai . Con trỏ VC-3 thứ ba H2 H2 H2 H3 H3 H3 H1 H1 H1 N N N N S S I D I D I D I D I D . . . V1 V2 V3
Qua nguyên cứu cho thấy cơng nghệ SDH đã khắc phục được những nhược điểm của PDH, mang lại nhiều lợi ích to lớn cho các nhà cung cấp mạng: