Tiểu Luận: Tổng quan về đồng bộ mạng doc

Trong đồng bộ t ơng hỗ mỗi nút lấy trung bình các nguồn tham chiếu vào và sử dụng nó cho đồng hồ truyền dẫn và cục bộ của nút PRC Nút mạng Hình 4 : Đụ̀ng bụ̣ tương hụ̉ có nguụ̀n chủ

ĐỒNG BỘ TRONG MẠNG

VIỄN THÔNG

GIÁO VIÊN SINH VIÊN THỰC HIỆN

Nguyễn Tâm Tuấn

Dương Đình Tuân

Nguyễn Hoàng Nhật Nguyễn Viết Phương Lê Thị Thương

Nguyễn Thị Nhi

NỘI DUNG CHÍNH

TỔNG QUAN VỀ ĐỒNG BỘ MẠNG

CẤU TRÚC MẠNG ĐỒNG BỘ VÀ MỘT SỐ

YÊU CẦU KỸ THUẬT VỀ ĐỒNG BỘ

CẤU TRÚC MẠNG ĐỒNG BỘ CỦA VNPT

ĐO KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MẠNG ĐỒNG BỘ

ĐỒNG BỘ MẠNG Ở MỘT SỐ NƯỚC

TỔNG QUAN VỀ ĐÔNG

BỘ MẠNG

1 Khái niệm đồng bộ MVT và sự cần thiết của

- Mạng đồng bộ là mạng chức năng không thể thiếu

được trong MVT quốc gia số hiện đại

- Đồng bộ mạng là điều kiện quan trọng cần thiết để triển

khai và khai thác hiệu quả các công nghệ mới chất lượng cao trên mạng lưới

- Đồng bộ có ảnh hưởng lớn đến đọ ổn định và chất lượng

dịch vụ của mạng thông tin

vấn đề đồng bộ mạng

- Ảnh hưởng của việc mất đồng bộ hoặc kém đồng bộ đối với một số dịch vụ

2 Các phương pháp đồng bộ mạng

a Phương pháp cận đồng bộ

- Đồng hồ tại các nút chuyển mạch độc lập với nhau

- Đồng hồ có độ" chính xác cao hoạt động tự do và các bộ

nhớ đệm thích hợp để giảm sai lệch tần số

- Mạng quốc tế là mạng cận đồng bộ , theo khuyến nghị của ITU đối với đồng hồ chủ quốc gia độ chính xác tối thiểu phải là 10e(-11)s

b Phương pháp đồng bộ chủ tớ

- Phương pháp này dựa trên nguyên tắc một đồng hồ có cấp chính xác cao nhất hoạt động như một đồng hồ chủ , các

đồng hồ khác được hoặt động bám theo đồng hồ chủ

§ång hå chñ

Hình 3 : Phân cấp trong phương pháp đồng bộ chủ tớ có dự

phòng

c Phương pháp đụ̀ng bụ̣ tương hụ̉

- Đây là nguyên lý thực hiện đồng bộ trong một mạng số

liên kết cao mà không có đồng hồ chủ Trong đồng bộ t ơng

hỗ mỗi nút lấy trung bình các nguồn tham chiếu vào và sử

dụng nó cho đồng hồ truyền dẫn và cục bộ của nút

PRC

Nút mạng

Hình 4 : Đụ̀ng bụ̣ tương hụ̉ có

nguụ̀n chủ

Hình 6: Đồng bộ t ơng hỗ không có

nguồn chủ

* Ưu điểm của đồng bộ t ơng hỗ là khả năng duy trì hoạt

động của nó khi một đồng hồ nút bị hỏng

* Nh ợc điểm:

- Tần số cuối cùng rất phức tạp, vì nó là một hàm của tần

số các bộ dao động, topo mạng, trễ truyền dẫn và các tham

số khác.

- Sự biến đổi trễ đ ờng truyền hoặc trễ nút có thể làm

nhiễu loạn nghiêm trọng tần số nút và thay đổi lâu dài trong tần số hệ thống.

- Việc thiếu nguồn chuẩn cố định làm cho đồng bộ t ơng

hỗ không thích hợp đối với kết nối liên mạng

Đồng bộ t ơng hỗ có hai loại:

- Điều khiển kết cuối đơn (Single - ended control)

- Điều khiển kết cuối kép (Double - ended control)

A, B : Sai pha tức thời đo tại Avà B t ơng ứng

fA, fB : Sửa tần số cung cấp cho đồng hồ Avà B

Hình 6 : Điều khiển kết cuối đơn trong đồng bộ t ơng hỗ

A, B : Sai pha tức thời đo tại Avà B t ơng ứng

fA, fB : Sửa tần số cung cấp cho đồng hồ Avà B

fB

Đồng hồ

Đồng hồ

+ -

+

-Hình 7: Điều khiển kết cuối kép trong đồng bộ t ơng hỗ

d Phương pháp đồng bộ kết hợp

- Kết hợp phương pháp đồng bộ chủ tớ và cận đồng bộ

PRC Vïng 1

CÊp 1

CÊp 2 CÊp 3

PRC

Vïng 2 CÊp 1 CÊp 2

H×nh 8: §ång bé kÕt hîp

- Kết hợp đồng bộ chủ tớ và đồng bộ tương hổ

CÊp 1

CÊp 2

CÊp 3

Dù phßng C1

§ång hå chñ C1

Dù phßng C1

e Phương pháp đụ̀ng bụ̣ ngoài

Ph ơng pháp đồng bộ ngoài là sử dụng một số nguồn thời gian

và tần số có sẵn nh GPS ( Hệ thống định vị toàn cầu ) hoặc tham chiếu theo đồng hồ chủ của một quốc gia khác ( gọi là

“đồng hồ chủ giả “) Giải pháp đồng bộ này có u điểm là tiết kiệm đầu t tuy nhiên có độ chính xác không cao, và phụ thuộc vào nhiều yếu tố phi kỹ thuật khác

SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP

Ưu nh ợc điểm của các ph ơng pháp cơ bản : cận đồng bộ ,

đồng bộ chủ tớ , đồng bộ t ơng hỗ đ ợc tóm tắt so sánh trong bảng Việc sử dụng các ph ơng pháp đồng bộ kết hợp tuy phức tạp nh ng cho phép khắc phục nh ợc điểm và tận dụng u điểm của các ph ơng pháp cơ bản

Bản so sánh các phương pháp đồng bộ mạng

CẤU TRÚC MẠNG Đễ̀NG Bệ̃ VÀ Mệ̃T Sễ́ YấU CẦU KĨ THUẬT Vấ̀ Đễ̀NG Bệ̃

1 Một số khuyến nghị của ITU và ETSI về đồng bộ

2 Cṍu trúc mạng đụ̀ng bụ̣

Theo các khuyến nghị của ITU và ETS thì mạng đồng bộ bao gồm các cấp sau đây :

- Đồng hồ chủ quốc gia (PRC)

- Đồng hồ nút trung chuyển (Transit Node)

- Đồng hồ nút nội hạt (Local Node)

- Đồng hồ thiết bị

3 Các thành phõ̀n của mạng đụ̀ng bụ̣

Các thiết bị của mạng đồng bộ bao gồm hai phần :

+ Phần chuyên dụng: là các thiết bị đồng bộ chuyên dụng bao gồm các hệ thống đồng hồ trong mạng viễn thông

+ Phần sử dụng chung: bao gồm các khối chức năng

đồng bộ ở các hệ thống truyền dẫn, chuyển mạch và các tuyến truyền tín hiệu đồng bộ trong mạng viễn thông

a Đụ̀ng hụ̀ chủ PRC

- Đồng hồ chủ là thiết bị cung cấp tín hiệu thời gian chuẩn cho

mạng viễn thông quốc gia

- Đồng hồ chủ đ ợc xem là đồng hồ có chất l ợng cao nhất trên

- Các yêu cầu kỹ thuật cho đồng hồ chủ trong mạng đồng bộ ở Việt nam đ ợc Tổng cục B u điện quy định trong tiêu chuẩn ngành TCN 68-171:1998

b Đồng hồ thứ cấp

- Đồng hồ thứ cấp có chức năng tiếp nhận các tín hiệu đồng

bộ tham chiếu từ các đồng hồ chủ , lọc và cung cấp tín hiệu

đồng bộ cho các thiết bị viễn thông khác trong mạng

- Có hai loại đồng hồ thứ cấp :

+ Loại G.812T : đây là loại sử dụng cho các nút trung

chuyển (transit)

+ Loại G.812L : đây là loại sử dụng cho các nút nội hạt

(local)

- Yêu cầu kỹ thuật theo khuyến nghị G.812 T là cao hơn các

yêu cầu kỹ thuật theo khuyến nghị G.812 L , các bộ

SSU/BITS theo tiêu chuẩn G.812T có giá thành đắt hơn các

bộ SSU/BITS theo tiêu chuẩn G.812 L

+ Chế độ hoạt động bình th ờng : bám tín hiệu đồng bộ tham chiếu từ các đồng hồ chủ cấp cao hơn

+ Chế độ l u giữ (holdover): khi mất tất cả các tín hiệu

đồng bộ tham chiếu từ đồng hồ chủ cấp cao hơn thì đồng

hồ thứ cấp tự động l u giữ tần số tham chiếu chuẩn sau cùng (tr ớc khi mất ) trong một khoảng thời gian nhất định ( th ờng là 72 giờ hoặc 48 giờ )

+ Chế độ chạy tự do : khi mất tất cả các tín hiệu đồng bộ tham chiếu từ đồng hồ chủ cấp cao hơn quá thời gian l u giữ mà vẫn ch a khôi phục đ ợc việc cấp tín hiệu tham chiếu cho đồng hồ thứ cấp thì đồng hồ thứ cấp sẽ tự động

chuyển sang chế độ chạy tự do theo nhịp của bộ dao động nội bản thân nó

- Đồng hồ thứ cấp có các chế độ hoạt động sau đây :

+ Trang bị một số cổng để nhận tín hiệu đồng bộ ngoài Các giao diện tiếp nhận và cung cấp tín hiệu

đồng bộ th ờng là 2048 kbit/s hoặc 2048 kHz Các tổng đài Gateway, tổng đài Toll, Tandem, tổng đài

Host phải có các chức năng về đồng bộ nh sau

+ Trang bị bộ nhớ đệm thích hợp để giảm tích luỹ trôi pha và rung pha và lọc rung pha , trôi pha trên cơ sở phân tích chất l ợng tín hiệu đồng bộ đến.

+ Chuyển đổi sang nguồn đồng bộ dự phòng nếu nguồn

đồng bộ đang hoạt động bị giảm chất l ợng ngoài giới hạn hoặc bị sự cố Phải có khả năng chuyển đổi nguồn đồng bộ trong tr ờng hợp cần thiết mà không gây ảnh h ởng đến l u l ợng

+ Chuyển đổi sang chế độ l u giữ (holdover) khi các nguồn mẫu đều bị sự cố

+ Giám sát đ ợc tình trạng chất l ợng hoạt động đồng bộ của tổng đài

+ Duy trì sự đồng bộ trong phần mạng liên kết với tổng đài

đó theo yêu cầu chất l ợng t ơng ứng của các cấp

d Chức năng đồng bộ trong các hệ thống truyền

dẫn :

- Tín hiệu đồng bộ đ ợc truyền từ cấp đồng bộ cao đến cấp

đồng bộ thấp hơn thông qua các ph ơng thức truyền dẫn

Chất l ợng đ ờng truyền có ảnh h ởng rất quan trọng đến chất

l ợng đồng bộ của toàn mạng Nếu trên một đoạn truyền

dẫn có nhiều ph ơng thức truyền dẫn thì tuân theo các thứ

- Các hệ thống truyền dẫn PDH sử dụng ph ơng thức ghép

kênh PCM 30 (châu Âu) hay PCM 24 (Mỹ, Nhật) Theo tiêu chuẩn châu Âu thì sử dụng 16 khung để tạo 1 đa khung, khe thời gian đầu tiên của các khung đ ợc sử dụng để đồng bộ

- Đối với các tuyến truyền dẫn PDH : sử dụng luồng số tốc độ

2048 kbit/s không mang l u l ợng hoặc có mang l u l ợng để

truyền tín hiệu đồng bộ

- Các hệ thống truyền dẫn SDH sử dụng chèn âm và chèn d

ơng để đồng bộ tốc độ của luồng số với đồng hồ nội của

thiết bị ghép kênh Các thiết bị truyền dẫn SDH có nguồn

định thời SEC (Synchronous Equipment Clock) Các ph ơng thức đồng bộ phần tử mạng SDH bao gồm : đồng bộ ngoài,

đồng bộ đ ờng truyền, đồng bộ vòng, đồng bộ xuyên qua và chạy tự do

- Đối với các tuyến truyền dẫn SDH cần chú ý :

• Số l ợng các đồng hồ SEC trong một chuỗi đồng bộ không

đ ợc v ợt quá 60 và số l ợng đồng hồ SEC giữa hai đồng hồ thứ cấp không v ợt quá 20.

• Không nên sử dụng luồng số 2048 kbit/s (VC-12) của

truyền dẫn SDH để truyền tín hiệu đồng bộ.

CẤU TRÚC MẠNG ĐỒNG

1 Cấu trúc mạng viễn thông Việt Nam hiện nay

Gateway quèc tÕ

Gateway quèc tÕ

TOLL quốc gia

TOLL quèc gia

Host Tandem

2 Cấu trúc mạng đồng bộ VN, quá trình phát triển

- Hiện nay, ở Việt Nam mạng viễn thông lớn nhất, đầy đủ nhất do Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam VNPT quản lý và

khai thác, vì vậy, trong phần này chúng ta sẽ đi tìm hiểu mạng đồng bộ củaVNPT

- Mạng đồng bộ là mạng chức năng trong mạng viễn thông chung của VNPT, mạng đồng bộ có ý nghĩa hết sức quan trọng trong việc nâng cao chất lượng mạng lưới Cùng với sự phát triển của mạng viễn thông, mạng đồng bộ đã được đầu tư xây dựng

- Mạng đồng bộ của VNPT hoạt động theo phương thức chủ tớ có dự phòng Các đồng hồ cấp dưới là đồng hồ tớ bám theo các

đồng hồ cấp trên kề nó là đồng hồ chủ

- Mạng đồng bộ của VNPT đang phát triển hình thành 4 cấp bao

gồm: cấp 0, cấp 1,cấp 2, cấp 3 như mô hình phân cấp mange đồng bộ của ITU

• Cấp 0: là cấp của các đồng hồ chủ quốc gia (PRC)

• Cấp 1: là cấp mạng được đồng bộ trực tiếp từ đồng hồ chủ

(PRC) tới các tổng đài nút chuyển tiếp quốc tế, chuyển tiếp quốc gia và các đồng hồ thứ cấp

• Cấp 2: là cấp mạng được đồng bộ từ đồng hồ của các nút chuyển

tiếp quốc tế hoặc chuyển tiếp quốc gia hoặc đồng hồ thứ cấp tới các tổng đài HOST và các tổng đài có trung kế với các nút

chuyển tiếp quốc tế và chuyển tiếp quốc gia

• Cấp 3: là cấp mạng được đồng bộ từ đồng hồ của các tổng đài

HOST và từ cáctổng đài có trung kế với các nút chuyển tiếp quốc tế và chuyển tiếp quốc gia tới các thiết bị thuộc phần mạng cấp thấp hơn

- Các pha (giai đoạn) trong quá trình xây dựng mạng đồng bộ

cho mạng viễn thôngquốc gia và triển khai các đồng hồ đồng

bộ thứ cấp cho các mạng viễn thông khu vực:

+ Pha 1 của quá trình xây dựng mạng đồng bộ đã triển khai lắp

đặt hai đồng hồ chủ PRC sử dụng nguòn mẫu Cesium tại Hà nội và thành phố Hồ Chí Minh Hai đồng hồ này được đưa vào khai thác sử dụng chính thức từ tháng 8/1995

+ Pha 2 đã thực hiện nâng cấp mạng đồng bộ, lắp đặt mới đồng hồ

chủ PRC tại Đà Nẵng, cải tạo nâng cấp các đồng hồ chủ PRC tại Hà Nội và tp Hồ Chí Minh và trang bị thêmmột số đồng hồ thứ

cấp SSU tại Hà nội, Đà nẵng, Tp Hồ Chí Minh, Hà tĩnh, Quy

nhơn

+ Pha 3 của quá trình xây dựng phát triển mạng đồng bộ đang

được chuẩn bị tiến hành với dự án đầu tư đã được phê duyệt

Trong pha 3 sẽ trang bị thêm một số các đồng hồ thứ cấp

SSU/BITS và một số modul đồng bộ để có khả năng tiếp nhận các tín hiệu đồng bộ 2MHz.

Phân bố đồng hồ chủ

PRC và đồng hồ thứ cấp SSU

a Đụ̀ng hụ̀ chủ PRC

 Ba đồng hồ chủ PRC (theo khuyến nghị G.811/ITU-T) dùng

nguồn mẫu CESIUM đ ợc bố trí tại 3 nơi: Hà nội, Đà nẵng và tp

Hồ chí Minh Hiện nay đồng hồ chủ quốc gia PRC là đồng hồ chủ

Đà nẵng vì Đà nẵng có vị trí trung tâm phân bổ tín hiệu trong cả n ớc

 Đồng hồ chủ quốc gia PRC tại Đà nẵng bao gồm các khối

chức năng sau đây:

- Bộ tạo tần số mẫu Ceasium OSA 3210

- Bộ thu tín hiệu GPS ( GRU 5581)

- Oscilloquartz SA PRC 6500

- Khối tiếp nhận, tự động phân tích và chọn đầu vào ( SASE 4458)

- Khối phân chia các đầu ra OSA 5530

- Khối giám sát cảnh báo LAU 5570

- Bộ đổi nguồn DC/DC OSA 5590

- Bộ cấp nguồn AC/DC

Hình 12: Cấp tín hiệu đồng bộ từ đồng hồ chủ (đồng bộ mạng viền thông việt nam - pha 2)

SASE 1

5548-3 1 2 4

SASE 1

TE X-P

(FO trên QL1A)

(FO trên QL1A)

(FO trên 500 kv)

(FO trên 500 kv)

Đồng hồ 2,048 MHz thu trên ADM-16 HNI- DNG

Đồng hồ 2,048 MHz thu trên ADM-16 DNG- HCM

Đồng bộ mạng cấp

1 các tỉnh miền bắc

Đồng bộ mạng cấp

1 các tỉnh miền trung

Đồng bộ mạng cấp

1 các tỉnh miền nam

Luồng 2Mbit/s không tải trên Vi

ba (7/34/II/N1)

Luồng 2Mbit/s không tải trên Vi

ba (7/34/II/N1)

(120 ohms)

(120 ohms)

2 MHz2 MHz

2 Mbit /s

2 MHz

1 MHz

5 MHz

5 MHz

5 MHz

5

MHz

5 MHz

(75 ohms)

(75 ohms)

t.4 gps hni

Chọn u tiên của prc đng

Sase 5548-2

t.1 cs 3210 đng t.2 cs hcm qua viba atfh t.3 cs 3210 prc-hni qua viba sie

t.4 qua SASE viba atfh

Chọn u tiên của prc hcm

Sase 5548-2

t.1 cs 3210 hni t.2 cs đng qua ql1a t.3 cs đng qua 500 kv t.4 gps hcm

 Đụ̀ng hụ̀ PRC tại Hà Nụ̣i và Tp Hụ̀ Chớ Minh bao gụ̀m các

khụ́i chức năng sau đõy :

 Bụ̣ tạo tõ̀n sụ́ mẫu Ceasium OSA 3210

 Oscilloquartz SA & Tracking Oscillator OSA 5540

 Khụ́i giám sát OSA 5570.50

 Bụ̣ phát 5 MHz OSA 5545.34

 Bụ̣ xử lý 2048 MHz OSA 5525.14

 Khụ́i phõn chia các đõ̀u ra OSA 5530

 Bụ̣ đụ̉i nguụ̀n DC/DC OSA 5590

 Bụ̣ cṍp nguụ̀n AC/DC

b Đụ̀ng hụ̀ thứ cṍp

- Hiện nay trên mạng viễn thông Việt nam đã trang bị một số đồng

hồ thứ cấp SASE 5548 (Stand Alone Synchronisation Element)

SASE 5548 có kích th ớc t ơng đối gọn : 399 x 535 x 265 mm, khối l ợng 15 kg

c Chức năng tiếp nhận và cấp tín hiệu đồng bộ của các hệ thống tổng đài

- Các tổng đài quốc tế (Gateway) và các tổng đài chuyển tiếp quốc gia (Toll) nhận tín hiệu đồng bộ từ đồng hồ chủ PRC.

- Các tổng đài cấp tỉnh (Host), các tổng đài có trung kế với

tổng đài chuyển tiếp quốc gia nhận tín hiệu đồng bộ từ các

đồng hồ thứ cấp hoặc từ các tổng đài chuyển tiếp quốc gia

d truyền dẫn tín hiệu đồng bộ

 C¸c tuyÕn truyÒn dÉn liªn tØnh :

- TuyÕn trôc chÝnh B¾c-Nam :

Ph ¬ng thøc : C¸p quang SDH 2.5Gb/s vµ viba PDH 140Mb/s

- C¸c tuyÕn liªn tØnh xuÊt ph¸t tõ Hµ néi:

*TuyÕn Hµ néi-H¶i d ¬ng-H¶i phßng-Qu¶ng ninh:

Ph ¬ng thøc : Viba PDH 34Mb/s vµ c¸p quang SDH 622Mb/s

*TuyÕn Hµ néi-B¾c ninh-B¾c-giang-L¹ng s¬n vµ

*TuyÕn Hµ néi-ViÖt tr×-Yªn b¸i-Lµo cai; Tuyªn quang-Hµ giang

- C¸c tuyÕn liªn tØnh xuÊt ph¸t tõ Tp.Hå chÝ Minh

*TuyÕn CÇn th¬-Cao l·nh-LOng xuyªn-R¹chgi¸

*TuyÕn CÇn th¬-Sãc tr¨ng-Minh h¶i:

Ph ¬ng thøc : Viba PDH 140Mb/s

- C¸c tuyÕn xuÊt ph¸t tõ TiÒn giang:

*TuyÕn Mü tho-BÕn tre

*TuyÕn Mü tho-Trµ vinh

-Viba PDH 34Mb/s

- Tuyến Qui nhơn-Playcu-Kontum và Đắc lắc:

Ph ơng thức : Viba PDH 34Mb/s

- Tuyến Phan rang-Xuân tr ờng-Đà lạt:

Ph ơng thức : Viba PDH 34Mb/s

- Các trung kế: Từ cuối năm 1994 các ring trung kế cáp

quang thiết bị công nghệ SDH cũng đã lần l ợt đ a vào sử dụng tại C2 (2,5 Gb/s); Đà nẵng (622 Mb/s); Tp.Hồ chí Minh (622 Mb/s)

- Các tuyến xuất phát từ Tiền giang:

*Tuyến Mỹ tho-Bến tre

*Tuyến Mỹ tho-Trà vinh

-Viba PDH 34Mb/s