Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu hệ thống truyền dẫn SDH Alcatel Lucent STM-16 ở VNPT Thừa Thiên Huế

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
KHOA VẬT LÝ
BỘ MÔN: ĐIỆN TỬ – VIỄN THÔNG

Đề tài:

Sinh viên thực hiện ĐỖ VĂN ĐỨC
HỒ VĂN HƯNG
TRẦN NGỌC HUY
Lớp ĐTVT K28
Cán bộ hướng dẫn Th.S LÊ HỮU BÌNH
Th.S HOÀNG THỊ TỐ PHƯỢNG
HUẾ, 05/2009
2
Lời nói đầu
Công nghệ SDH (Synchronous Digital Hierachy) ra đời đã đánh dấu một bước
phát triển mới trong lĩnh vực truyền dẫn của các mạng Viễn thông trên thế giới. SDH
đã và đang mang lại cho các nhà khai thác mạng một giải pháp mạng tương lai với
những ưu thế trong việc ghép kênh đơn giản, băng tần truyền dẫn rộng, tương thích
với các giao diện PDH hiện có…tạo ra khả năng quản lý mạng một cách tập trung.

Trên cơ sở kế thừa những đặc điểm của SDH, công nghệ NG-SDH (Next
Generation - SDH) ra đời đã khắc phục được những hạn chế của mạng truyền dẫn
SDH. Để đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày càng cao của khách hàng, các hãng cung
cấp thiết bị Viễn thông, các nhà khai thác Viễn thông cũng đã và đang xây dựng mạng
lưới truyền dẫn của mình dựa trên công nghệ NG-SDH.
Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp của
mình là: “Nghiên cứu hệ thống truyền dẫn SDH Alcatel Lucent STM-16 ở VNPT Thừa
Thiên Huế” để có một cái nhìn tổng quát nhất về công nghệ NG-SDH đã được triển
khai và khai thác ở VNTP Thừa Thiên Huế.
Đề tài gồm có hai phần chính:
- Phần I: Nghiên cứu cấu trúc của hệ thống truyền dẫn quang, công nghệ
SDH và NG-SDH (Next Generation - SDH).
- Phần II: Tìm hiểu thiết bị OMSN (Optinex Multi Service Node) dựa trên
công nghệ NG-SDH của Alcatel Lucent đang được sử dụng trên mạng Viễn
thông của VNPT Thừa Thiên Huế, nghiên cứu sâu vào thiết bị 1660SM với
dung lượng STM-16.
Do thời gian và trình độ còn hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi những
thiếu sót. Kính mong sự chỉ dẫn và góp ý của tất cả các thầy cô và quý bạn đọc.
3
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
ADM Add/Drop Multiplexer
ATM Asychronous Transfer Mode
AU Administrative Unit
AUG Administrative Unit Group
COADM Coarse Optical Add/Drop Multiplexer
CONGI Control & General Interface
CWDM Coarse WDM
DCC Data Communication Channel
DCN Data Communication Network
ECC Embeded Control Chanel
ECT Equipment Craft Terminal
EML Element Management Layer
EOW Engineering Order Wire Extension
ESCON Enterprise Systems CONnection
FADs Functional Access Domains
FDDI Fiber Distributed Data Interface
FDM Frequency Division Multiplexing
FEC Forwarding Equivalent Class
FICON Fiber CONnectivity
GFP Generic Framing Procedure


HDLC High-level Data Link Control
HOCC Higher Order Cross Connections
ISA Integrated Service Adapter
4
ISA PR Packet Ring card
ISA PR-EA Packet Ring Edge Aggregator card
ISDN Intergrated Services Digital Network
LAPS Link Access Protocol SDH
LCAS Link Capacity Adjustment Scheme
LER Label Edge Router
LOCC Lower Order Cross Connections
LSP Label Switch Path
LSR Label Switching Router
MPLS Multi Protocol Label Switching
NADs Network Access Domains
NE Network Element
NES Network Element Synthesis
NML Network Management Layer
NMS Network Management System
OMSN Optinex Multi Service Node
PCM Pulse Code Modulation
PDH Plesiochronous Digital Hierachy
PRC Primary Reference Clock
QoS Quality of Service
REG Regeneration
SDH Synchronous Digital Hierachy
NG – SDH Next Generation SDH
SEC Synchronous Equipment Clock
SERGI Service General Interface
5
SETG Synchronous Equipment Timing Generation
SETS Synchronous Equipment Timing Source
SLAs Service Level Agreements
SNCP SubNetwork Connection Protection
SONET Synchronous Optical Network
SPF Small Form Pluggable
SSU Synchronization Supply Unit
TDM Time Division Multiplexing
TMN Telecommunication Management Network
TU Tributary Unit
TUG Tributary Unit Group
VC Virtual Container
VCAT Virtual Concatenation
WDM Wavelength Division Multiplexing
6
MỤC LỤC
Lời nói đầu
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN
SỢI QUANG
1.1. Giới thiệu về thông tin quang
1.1.1. Khái quát chung
7
Lưu lượng thông tin trên Internet đang tăng trưởng với tốc độ nhanh chóng, các
loại hình dịch vụ ngày càng đa dạng, có yêu cầu tốc độ cao, băng thông rộng. Các kỹ
thuật truyền dẫn bằng cáp đồng và viba số không thể đáp ứng tốt các yêu cầu này.
Sự ra đời của của công nghệ truyền dẫn quang có thể xem như một bước ngoặc
trong việc giải quyết các yêu cầu về tốc độ và băng thông cho các dịch vụ truyền
thông đa phương tiện. Sợi quang có băng thông rộng, lên tới hàng Tbps nên có thể
thiết lập hệ thống truyền dẫn số tốc độ cao, suy hao tín hiệu không đáng kể (trung
bình khoảng 0,2dB/km). Cáp sợi quang hoàn toàn cách điện, không chịu ảnh hưởng
của sấm sét, không bị can nhiễu bởi trường điện từ, xuyên âm giữa các sợi quang
không đáng kể. Vật liệu chế tạo là SiO
2
sẵn có trong tự nhiên nên giá thành thấp. Với
các ưu điểm vượt trội này, sợi quang đang được chọn làm phương tiện truyền dẫn
hàng đầu trong các mạng đường trục, mạng thành phố, mạng vùng và mạng truy nhập.
Cùng với sợi quang, công nghệ chế tạo các nguồn phát quang và thu quang đã
tạo ra hệ thống thông tin quang với những ưu điểm vượt trội hơn hẳn so với các hệ
thống thông tin khác, đó là :
- Suy hao truyền dẫn nhỏ.
- Băng tần truyền dẫn lớn.
- Không bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ.
- Có tính bảo mật thông tin cao.
- Kích thước và trọng lượng nhỏ.
- Độ tin cậy cao và linh hoạt.
1.1.2. Cấu trúc và các thành phần chính trong tuyến truyền dẫn quang
Trong hệ thống thông tin quang, tín hiệu điện từ các thiết bị đầu cuối khác nhau
được chuyển thành tín hiệu quang thông qua bộ chuyển đổi điện quang (E/O). Các tín
hiệu quang này được khuếch đại với công suất đủ lớn để đưa vào môi trường truyền
dẫn là cáp sợi quang. Với khoảng cách truyền dẫn lớn, công suất của tín hiệu có thể
suy giảm trên đường truyền. Trong trường hợp này cần phải dùng thêm các trạm lặp
8
để bù lại công suất đã bị suy giảm. Ở đầu thu, quá trình thực hiện ngược lại so với đầu
phát, nghĩa là tín hiệu thu được là tín hiệu quang được đưa qua bộ chuyển đổi quang
điện (O/E) để khôi phục lại nguyên dạng tín hiệu điện ban đầu, đưa đến thiết bị đầu
cuối của bên nhận. Hình 1.1 dưới đây mô tả cấu trúc tổng quát của một hệ thống
thông tin quang.

Một đặc điểm quan trọng của sợi quang là độ rộng băng tần, cáp sợi quang có
thể truyền tín hiệu với tần số cao hơn rất nhiều so với cáp kim loại và cáp đồng trục.
Đặc điểm này cho phép các nhà khai thác thực hiện các dịch vụ truyền thông băng
rộng hiện đang có nhu cầu phát triển lớn. Đặc biệt, với công nghệ ghép kênh phân
chia theo bước sóng quang (WDM), nhiều kênh tín hiệu có bước sóng khác nhau có
thể truyền dẫn đồng thời trên một sợi quang. Công nghệ WDM cho phép khai thác
đến mức tối đa độ rộng băng tần của sợi quang, làm cho dung lượng truyền dẫn trên
mỗi sợi quang trở nên rất lớn.
1.2. Kỹ thuật ghép bước sóng quang (WDM)
1.2.1. Nguyên lý cơ bản của ghép bước sóng quang (WDM)
Trong các tuyến thông tin quang điểm nối điểm thông thường, mỗi một sợi
quang sẽ có một nguồn phát quang ở phía phát và một tách sóng quang ở phía thu. Các
nguồn phát quang khác nhau sẽ cho ra các luồng ánh sáng mang các tín hiệu khác
9

thoại
dữ liệu
Fax
hình ảnh
O/E
E/O
E/O
O/E

Bộ chuyển đổi
điện – quang
Sợi quang
Sợi quang
Bộ chuyển đổi
quang – điện
Bộ lặp đường dây
Hình 1.1. Minh họa cấu trúc hệ thống thông tin quang
nhau và phát vào sợi dẫn quang xác định riêng biệt, bộ tách sóng quang tương ứng sẽ
nhận tín hiệu từ sợi này. Như vậy muốn tăng dung lượng hệ thống thì phải sử dụng
thêm sợi quang. Kỹ thuật ghép bước sóng quang sẽ cho phép ta tăng dung lượng kênh
mà không cần tăng tốc độ bit đường truyền và cũng không cần dùng thêm sợi dẫn
quang, nó đã thực hiện truyền các luồng ánh sáng với các bước ánh sáng khác nhau
trên cùng một sợi. Ở đầu thu có thể thực hiện thu các tín hiệu quang riêng biệt nhờ quá
trình lọc các bước sóng khác nhau này.
Hình
1.2. Hệ thống ghép kênh quang WDM
Hình 1.2 minh họa nguyên lý chung của một hệ thống thông tin quang WDM.
Các nguồn tín hiệu điện ban đầu S
1
, S
2
, …, S
n
sau khi qua bộ chuyển đổi điện/quang
được chuyển thành các luồng tín hiệu quang có bước sóng khác nhau (λ
1
, λ
2
, …, λ
n
).
Các tín hiệu quang này được ghép lại tạo thành một luồng quang đa bước sóng nhờ
thiết bị ghép kênh quang (MUX) để truyền trên một sợi quang. Ở đầu thu, luồng quang
đa bước sóng được đưa qua bộ tách kênh (DEMUX) để tách thành các tín hiệu quang
với bước sóng khác nhau ban đầu. Các tín hiệu quang này được đưa qua bộ chuyển
đổi quang/điện để khôi phục lại tín hiệu gốc ban đầu, đưa đến thiết bị đầu cuối.
1.2.2. Ưu điểm của công nghệ WDM
So với công nghệ truyền dẫn đơn kênh truyền thống, công nghệ WDM có ưu
điểm nổi trội nhất là tăng dung lượng truyền dẫn trên mỗi sợi quang lên rất lớn nhờ
10
tăng số kênh bước sóng trên mỗi sợi quang. Hiện nay, mạng đường trục của Việt Nam
do Công ty Viễn thông liên tỉnh chủ trì đã sử dụng 8 kênh bước sóng, dung lượng của
mỗi kênh là 10Gbps, như vậy tổng dung lượng là 80Gbps. Tuy nhiên, hệ thống này
cho phép sử dụng tối đa 32 kênh bước sóng và tốc độ của mỗi kênh có thể lớn hơn.
Ngoài ra, với các hệ thống khác, số kênh bước sóng có thể sử dụng là 64, 128 hoặc
lớn hơn. Công nghệ WDM cũng có thể triển khai hoặc nâng cấp hệ thống trên cơ sở
mạng quang hiện có, giảm chi phí đầu tư.
1.3. Các cấu trúc mạng quang
1.3.1. Cấu hình điểm nối điểm
Hình 1.3. Cấu hình mạng điểm nối điểm
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 cáp sợi
quang. Vì dọc theo hệ thống không có các nút trung gian, chỉ có hai nút đầu cuối nên
dung lượng tổng thấp. Hơn nữa, khi cáp bị đứt thì thông tin bị gián đoạn.
1.3.2. Cấu hình đa điểm
Trong cấu hình này, ngoài hai nút đầu cuối còn có các nút ADM như hình 1.4
Hình 1.4. Cấu hình mạng đa điểm
11
Cấu hình đa điểm 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
1.3.3. Cấu hình rẽ nhánh
Cấu hình rẽ nhánh cũng là cấu hình đa điểm. Chỉ khác cấu hình đa điểm ở chỗ
có thêm ít nhất một nút rẽ nhánh như hình 1.5.
Hình 1.5. Cấu hình mạng rẽ nhánh
Tại điểm rẽ nhánh, tín hiệu STM-(m< N) được kết nối sang một hướng khác để tạo
thành một nhánh của hệ thống chính.
1.3.4. Cấu hình 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 1.6. Vì vậy cấu hình này còn gọi là cấu
hình kín để phân biệt với cấu hình hở đã trình bày trên đây.
12
Hình 1.6. Cấu hình mạng Ring
Cấu hình vòng (Ring) được kết nối với nhau qua 2 sợi hoặc 4 sợi quang. Cấu
hình vòng có khả năng duy trì mạng (hay còn gọi là tự phục hồi) khi đứt cáp tại một
điểm bất kỳ hoặc hỏng một ADM bất kỳ bằng cách chuyển mạch bảo vệ.
1.3.5. Cấu hình 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 1.7). Cấu hình này được sử dụng nhiều trong thực tế,
bởi vì 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.
Hình 1.7. Cấu hình mạng đa vòng
13
Mạng đa vòng có khả năng tự phục hồi trong trường hợp trên mỗi vòng cáp bị
đứt tại một điểm bất kỳ hoặc hỏng một nút, trừ nút kết nối hai vòng.
14
CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SDH
2.1. Lịch sử phát triển của các hệ thống truyền dẫn
Như đã biết, mạng điện thoại ngày nay phát triển dựa trên cơ chế truyền tiếng
nói giữa các máy điện thoại, bằng việc truyền tín hiệu tương tự trong các cáp đồng
xoắn đôi và ghép kênh phân chia tần số FDM; dùng trong các tuyến đường dài để kết
hợp truyền nhiều kênh thoại trong một cáp đồng trục.
Vào đầu những năm 1970, các hệ thống truyền dẫn số bắt đầu xuất hiện sử dụng
phương thức điều chế xung mã PCM. PCM cho phép truyền tín hiệu tương tự ở dạng
nhị phân. Sử dụng phương thức này, tín hiệu thoại tương tự chuẩn 4 kHz có thể truyền
dưới dạng luồng tín hiệu số 64 kbit/s.
Các nhà kỹ thuật đã nhận thấy khả năng hạ giá thành sản xuất các hệ thống
truyền dẫn bằng cách kết hợp một số kênh PCM và truyền chúng trong một đôi cáp
đồng xoắn mà trước đây chỉ dùng để truyền một tín hiệu tương tự duy nhất.
Phương thức ghép nhiều kênh 64 kbit/s thành một luồng bit tốc độ cao duy nhất
còn được gọi là ghép kênh phân chia thời gian TDM. Một cách đơn giản, mỗi byte của
mỗi kênh đầu vào theo thứ tự được đưa xuống kênh tốc độ cao ở đầu ra. Quá trình xử
lý này còn được gọi là “chèn byte tuần tự”.
Ở châu Âu và sau đó là rất nhiều nơi trên thế giới, sơ đồ TDM chuẩn được sử
dụng để ghép 30 kênh 64 kbit/s, cùng với 2 kênh điều khiển kết hợp tạo thành một
kênh có tốc độ 2,048 Mbit/s. Do nhu cầu sử dụng điện thoại tăng lên, kênh chuẩn tốc
độ 2 Mbit/s không đủ cho lưu lượng tải trên mạng trung kế. Để tránh không phải sử
dụng quá nhiều kết nối 2 Mbit/s thì cần tạo ra một mức ghép kênh cao hơn. Châu Âu
đưa ra chuẩn ghép 4 kênh 2 Mbit/s thành một kênh 8 Mbit/s. Tiếp đó do nhu cầu sử
dụng ngày càng tăng, các mức ghép kênh cao hơn nữa được xây dựng thành chuẩn, tạo
ra một phân cấp đầy đủ các tốc độ bit là 34 Mbit/s, 140 Mbit/s và 565 Mbit/s.
Cùng với phát triển phân cấp truyền dẫn số ở châu Âu, khu vực Bắc Mỹ cũng
phát triển phân cấp riêng của mình. Sử dụng nguyên tắc chung như nhau, nhưng phân
15
cấp Bắc Mỹ khác phân cấp châu Âu ở chỗ tốc độ bit của nó thấp hơn, đó là 1,5 Mbit/s,
6 Mbit/s và 45 Mbit/s. Tuy nhiên, khác biệt này đã làm cho liên kết hoạt động giữa 2
phân cấp trở nên phức tạp và tốn kém.
2.2 Kỹ thuật phân cấp số cận đồng bộ PDH
2.2.1 Nguyên tắc cơ bản của PDH
Khi ghép các kênh 2 Mbit/s, tín hiệu các kênh được phát ra từ các thiết bị khác
nhau, tốc độ bit không hoàn toàn như nhau. Do vậy, trước khi ghép kênh, tốc độ của
chúng được đưa về một tốc độ bit duy nhất bằng cách bổ sung thêm các bit thông tin
gọi là “các bit chèn”. Khi tách kênh, các bit chèn được nhận dạng và loại bỏ chỉ còn
lại tín hiệu ban đầu. Quá trình xử lý này gọi là thao tác cận đồng bộ.
Hình 2.1. Nguyên tắc ghép kênh PDH
Quá trình ghép kênh từ tốc độ thấp lên tốc độ cao như mô tả ở trên xảy ra ở mọi
mức phân cấp ghép kênh, các bit bổ sung được bổ sung ở từng mức một. Việc áp dụng
cơ chế cận đồng bộ trên toàn bộ phân cấp đã hình thành thuật ngữ “phân cấp số cận
đồng bộ”, viết tắt là PDH.
Về tiêu chuẩn tốc độ bit PDH, hiện nay trên thế giới có 3 tiêu chuẩn: châu Âu,
Bắc Mỹ và Nhật Bản. Các tiêu chuẩn này được trình bày dưới dạng phân cấp số cận
đồng bộ như hình 2.2.
16
Hình 2.2. Các mức truyền dẫn của PDH
2.2.2 Hạn chế của phân cấp số cận đồng bộ
 Mạng PDH chủ yếu đáp ứng các dịch vụ điện thoại, đối với các dịch vụ mới như:
mạng ISDN, truyền dữ liệu, dịch vụ điện thoại truyền hình… thì mạng PDH khó có
thể đáp ứng được.
 Mạng PDH không linh hoạt trong việc kết nối các luồng liên tục. Khi có nhu cầu
rút luồng từ một luồng có dung lượng lớn thì phải qua các cấp độ trung gian để hạ
tốc độ từ cao xuống thấp tương ứng, cũng như việc ghép luồng cũng phải trải qua
đầy đủ các cấp từ tốc độ thấp lên tốc độ cao. Điều này rõ ràng là không mềm dẻo,
không thuận tiện cho việc kết nối, cần phải có đủ các cấp thiết bị để giải ghép
luồng do đó không tiết kiệm và khó thực hiện, đồng thời đòi hỏi nhiều thiết bị phức
tạp.
 Các thông tin về bảo trì không được liên kết trên toàn tuyến thông tin mà chỉ đối
với từng đoạn truyền dẫn riêng lẻ. Thủ tục bảo trì cho toàn tuyến phức tạp.
 Chưa có tiêu chuẩn chung cho thiết bị đường dây, các nhà sản xuất mới chỉ có tiêu
chuẩn đặc trưng cho riêng thiết bị của họ.
 Hệ thống PDH thiếu các phương tiện giám sát, đo thử từ xa mà chỉ tiến hành ngay
tại chỗ.
17
Châu Âu
2.3 Công nghệ SDH
2.3.1 Các khái niệm về SDH
Song song bên cạnh các dịch vụ về thoại, ngày nay người ta phát triển thêm
nhiều loại hình dịch vụ mới quan trọng như là telefax, truyền dẫn data, truyền dẫn
video… trong đó chất lượng và khả năng đáp ứng các yêu cầu đó về băng tần hoặc các
giao tiếp tương thích luôn luôn đóng một vai trò quan trọng hàng đầu.
Để thoả mãn các yêu cầu trên, ngành viễn thông cần phải có các thay đổi cần
thiết để đáp ứng kịp thời.
- Thời gian thiết lập luồng truyền dẫn ngắn, dung lượng thoả mãn theo mọi
yêu cầu.
- Tăng cường khả năng sẵn sàng phục vụ các mạng viễn thông.
- Giá thành thiết lập mạng phải thấp, chi phí dành cho các khoảng khai thác,
bảo dưỡng… phải giảm.
- Có khả năng quốc tế hoá dịch vụ.
Các hệ thống PDH phát triển không đáp ứng được các nhu cầu trên do đó phải
có một thế hệ truyền dẫn mới trên thế giới. Kỹ thuật SDH ra đời tạo một cuộc cách
mạng trong ngành viễn thông, thể hiện một kỹ thuật tiên tiến có thể đáp ứng rộng rãi
các yêu cầu của các thuê bao, người khai thác cũng như các nhà sản xuất… thoả mãn
các yêu cầu đòi hỏi đặt ra cho ngành viễn thông, khắc phục các nhược điểm của thế hệ
PDH mà chúng ta đang sử dụng hiện nay.
Trong tương lai hệ thống đồng bộ SDH sẽ ngày càng phát triển mạnh nhờ các
ưu điểm vượt trội so với PDH và một điểm quan trọng là SDH có khả năng kết hợp
với PDH trong mạng lưới hiện tại, nó cho phép thực hiện việc hiện đại hoá dần dần
theo từng giai đoạn phát triển.
Tháng 11 năm 1988, trên cơ sở tiêu chuẩn của SONET và xét đến các tiêu
chuẩn khác ở Châu Âu, Bắc Mỹ và Nhật Bản, ITU-T đã đưa ra tiêu chuẩn quốc tế về
công nghệ truyền dẫn theo phân cấp số đồng bộ SDH dùng cho truyền dẫn cáp quang
18
và vi ba. Các tiêu chuẩn của SDH đã được ITU-T ban hành trong các khuyến nghị sau
đây.
G.702 - Số lượng mức trong phân cấp số đồng bộ.
G.707 - Các tốc độ bit của SDH.
G.708 - Giao diện nút mạng SDH.
G.709 - Cấu trúc ghép đồng bộ.
G.773 - Giao thức phù hợp với giao diện Q.
G.774 - Mô hình thông tin quản lý SDH.
G.782 - Các kiểu và các đặc tính chủ yếu của thiết bị ghép SDH.
G.784 - Quản lý SDH.
G.803 - Cấu trúc mạng truyền dẫn SDH.
G.825 - Điều khiển rung pha và trôi pha trong mạng thông tin SDH.
G.957 - Các giao diện quang của các thiết bị và hệ thống liên quan đến SDH.
G.958 - Hệ thống truyền dẫn SDH sử dụng cho cáp sợi quang.
2.3.2 Các đặc điểm của SDH
So với PDH thì SDH có các ưu điểm cơ bản sau đây.
- Trong PDH việc ghép kênh được tiến hành tại mỗi cấp, quá trình ghép phải
lần lượt qua các mức trung gian từ 2 đến 140 Mbit/s. Việc truy cập trực tiếp đến một
luồng 2 Mbit/s trong một luồng 140 Mbit/s là không thể thực hiện được. Đối với SDH
thì ưu điểm nổi bật hơn là đơn giản hoá mạng lưới, linh hoạt trong sử dụng khai thác.
Khác với PDH, trong mạng SDH quá trình ghép kênh chỉ thực hiện qua một giai
đoạn, do đó việc tách một kênh 2 Mbit/s trong một luồng tốc độ cao là đơn giản. Hơn
nữa việc sử dụng phần mềm trong quản lý bảo dưỡng đã làm cho việc vận hành và
quản lý mạng lưới đơn giản hơn nhiều.
- Trong SDH tốc độ bit lớn hơn 140 Mbit/s lần đầu tiên được tiêu chuẩn hoá
trên phạm vi toàn thế giới.
19
- Chuẩn hoá: Với các chuẩn SDH, thiết bị truyền dẫn của các nhà sản xuất khác
nhau có thể hoạt động trên cùng một tuyến. Việc chuẩn hoá các thiết bị và giao diện
SDH cho phép các nhà khai thác mạng tự do lựa chọn thiết bị của các hãng sản xuất
khác nhau mà vẫn đảm bảo là chúng sẽ cùng hoạt động tốt. Các chuẩn SDH cũng tạo
ra khả năng hoạt động qua lại giữa các phân cấp truyền dẫn châu Âu và Bắc Mỹ.
- Tốc độ bit và cấu trúc khung của cấp cao hơn được tạo thành từ tốc độ bit và
cấu trúc khung của luồng cơ bản cấp thấp hơn do đó việc tách ghép luồng thông tin dễ
dàng.
- Có các kênh riêng cho giám sát, quản lý, đo thử hoặc điều khiển trong phần
mạng quản lý.
- Tất cả các tín hiệu SDH có tốc độ thấp hơn 140 Mbit/s đều có thể ghép được
vào cấp SDH thấp nhất là STM-1 có tốc độ là 155 Mbit/s.
Bên cạnh đó, hệ thống SDH cũng có những nhược điểm sau:
- Kỹ thuật phức tạp hơn.
- Đồng hồ phải cung cấp từ ngoài.
- Truyền dư thừa và thiếu mức 8 Mbit/s.
2.3.3 Phân cấp hệ thống SDH
Các cấp
Truyền dẫn
Tốc độ
Truyền dẫn
Các luồng PDH tạo thành
STM-1 155.520 Mbit/s 63 Luồng 2 Mbit/s; 3 luồng 34 Mbit/s
3 Luồng 45 Mbit/s; 1 luồng 140 Mbit/s
STM-4 622.080 Mbit/s 252 Luồng 2 Mbit/s; 12 luồng 34 Mbit/s
12 Luồng 45 Mbit/s; 4 luồng 140 Mbit/s
STM-16 2.488.320 Mbit/s 1088 Luồng 2 Mbit/s; 48 luồng 34 Mbit/s
48 Luồng 45 Mbit/s; 16 luồng 140 Mbit/s
STM-64 9.853.280 Mbit/s 4032 Luồng 2 Mbit/s; 192 luồng 34 Mbit/s
20
192 Luồng 45 Mbit/s; 64 luồng 140 Mbit/s
2.3.4 Cấu trúc ghép kênh SDH
Hình 2.3. Cấu trúc ghép kênh SDH
2.3.5 Các khối chức năng của bộ ghép kênh SDH
Các ngăn chứa (Container) C-n:
Là đơn vị nhỏ nhất trong khung truyền dẫn, chứa các luồng tín hiệu truyền dẫn
cấp thấp như là các luồng PDH, luồng số liệu… Có các loại Container khác nhau được
sử dụng để tương thích với các tốc độ truyền dẫn khác nhau.
Ký hiệu
Container
Tốc độ truyền dẫn
(Mbit/s)
C–11
C–12
C–2
C–3
1.544
2.048
6.312
44.736 & 34.368
21
C–4 139.264
Bảng 2.1. Các loại Container
Dữ liệu được ghép vào Container theo nguyên lý xen bit hoặc xen byte. Các Container
gồm có:
- Các byte thông tin.
- Các bit hoặc byte nhồi cố định trong khung không mang nội dung thông tin
mà chỉ sử dụng để tương thích tốc độ bit của tín hiệu PDH được ghép với
tốc độ bit Container cấp cao hơn.
- Ngoài ra còn có các byte nhồi không cố định để đạt được sự đồng chỉnh một
cách chính xác. Khi cần thiết các byte này có thể sử dụng cho các byte dữ
liệu. Trong trường hợp này trong khung còn có các bit nhồi để thông báo
cho đầu thu biết các byte này có thể là byte dữ liệu hoặc các byte nhồi.
Các gói ảo VC-n:
Mỗi gói ảo là một cấu trúc dùng để trao đổi thông tin ở mức truyền dẫn trong
SDH. Một VC là sự kết hợp của Container C với POH (VC = C + POH) để tạo thành
một khung hoàn chỉnh truyền đến đầu thu. Chức năng của POH là mang thông tin bổ
trợ, giám sát và bảo trì đường truyền đồng thời thông báo vị trí mà Container sẽ truyền
đến.
Có 2 loại gói ảo VC được định nghĩa như sau:
- Gói ảo cấp thấp: Tất cả các Container khi được ghép vào Container lớn hơn
thì được gọi là Container cấp thấp tương ứng với gói ảo cấp thấp, đó là VC-
11, VC-12, VC-2 và VC-3.
- Gói ảo cấp cao: Tất cả các Container được truyền trực tiếp trong khung
STM-1 thì được gọi là Container cấp cao tương ứng với gói ảo cấp cao, đó
là VC-4 và trong trường hợp VC-3 được truyền trực tiếp vào khung STM-1.
Ký hiệu Kích thước Tín hiệu PDH
22
các VC
VC-11 25 byte dữ liệu cộng với 1 byte POH 1,5 Mbit/s
VC-12 34 byte dữ liệu cộng với 1 byte POH 2 Mbit/s
VC-2 106 byte dữ liệu cộng với 1 byte POH 6,312 Mbit/s
VC-3
756 byte dữ liệu cộng với 9 byte POH 34,368 Mbit/s
44,768 Mbit/s
VC-4 2340 byte dữ liệu cộng với 9 byte POH 139,264 Mbit/s
Bảng 2.2. Các loại VC
Đơn vị luồng TU-n:
TU = VC + PTR (Pointer)
Trước khi sắp xếp vào khung STM-1, các VC cấp thấp sẽ được ghép vào một
VC cấp cao hơn. Để tạo ra các pha của các VC, người ta dùng PTR ghép theo vào VC
tại một vị trí cố định trong VC đó và thông báo sự bắt đầu của VC đó.
Cấu trúc của các TU:
TU-11 = VC-11 + PTR
TU-12 = VC-12 + PTR
TU-2 = VC-2 + PTR
TU-3 = VC-3 + 3 byte PTR
Nhóm đơn vị luồng TUG:
TUG là nhóm các TU được ghép lại theo phương thức ghép xen byte để tạo
thành các tín hiệu số có tốc độ cao hơn, chuyển đến các VC bậc cao hơn. Có hai loại
TUG: đó là TUG-2 và TUG-3 với các thông số như sau:
Các loại TUG TUG-2 TUG-3
Kích thước 108 Byte 774 byte
Tốc độ 6,912 Mbit/s 45,536 Mbit/s
23
Bảng 2.3. Các loại TUG
Các đơn vị quản lý AU-n:
Các AU bao gồm các gói ảo VC cấp cao cộng với PTR
AU = VC cấp cao + PTR
Trong trường hợp này, các giá trị của con trỏ AU (AU-PTR) được gắn trong
khung STM-1 để ghi nhận mối quan hệ về pha giữa khung truyền dẫn và các VC
tương ứng. Các byte AU-PTR được gắn không cố định vào trong 9 byte đầu tiên của
hàng thứ tư trong khung STM-1 có chức năng đánh dấu các AU. Tuy nhiên cần phải
lưu ý rằng, các AU-PTR của AU-3 và AU-4 là khác nhau.
Nhóm đơn vị quản lý AUG:
Nhiều AU được ghép với nhau theo phương thức ghép xen byte tạo thành một
AUG. Cấu trúc AUG gồm 9 x 261 + 9 byte, giống như cấu trúc khung STM-1 khi
chưa có SOH.
2.3.6. Cấu trúc khung STM-1
STM-1 = AUG + SOH
Khung STM-1 có cấu trúc như hình 2.4
Hình 2.4. Cấu trúc khung STM-1
24
Khung STM-1 gồm 9 hàng x 270 cột (9 x 270 byte) và được truyền theo
nguyên tắc từ trái sang phải, từ trên xuống dưới. Cấu trúc khung STM-1 gồm 3 phần
chính:
Phần mào đầu SOH: được chia làm 2 phần là phần mào đầu đoạn lặp RSOH
chiếm 3 hàng 9 cột và phần mào đầu đoạn ghép MSOH chiếm 5 hàng 9 cột.
Con trỏ AU-4 PTR ghép vào hàng 4, cột 1 đến cột 9.
Trường tin (Payload): có 9 hàng và 261 cột dùng để truyền tin SDH.
Tổng số byte trong khung STM-1: 270 × 9 = 2430 byte
Khung STM-1 được truyền dẫn 8000 lần/s là tốc độ bit sử dụng cho tín hiệu PCM.
Chiều dài mỗi khung là 125μs do đó có tốc độ bit là:
8000 Khung /s× 2340 byte/khung × 8 bit/byte = 155,520 Mbit/s.
Đây chính là tốc độ bit mức 1 của SDH.
Muốn tạo thành khung STM-1 có thể sử dụng một trong số các phương pháp sau đây:
(1) Ghép 1 luồng nhánh 139,264 Mbit/s.
(2) Ghép 3 luồng nhánh 34,368 Mbit/s.
(3) Ghép 63 luồng nhánh 2,048 Mbit/s.
(4) Ghép 1 luồng nhánh 34,368 Mbit/s và 42 luồng nhánh 2,048 Mbit/s.
(5) Ghép 2 luồng nhánh 34,368 Mbit/s và 21 luồng nhánh 2,048 Mbit/s.
2.3.6.1. Sắp xếp các luồng nhánh 140 Mbit/s vào khung STM-1
Quá trình sắp xếp luồng tín hiệu PDH 140 Mbit/s vào khung STM-1 được cho ở
hình 2.5.
Hình 2.5. Sắp xếp luồng nhánh 139,264 Mbit/s vào khung STM-1
25

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×