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

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

ĐẠI HỌC HUẾTRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

Cán bộ hướng dẫn Th.S LÊ HỮU BÌNH

Th.S HOÀNG THỊ TỐ PHƯỢNG

HUẾ, 05/2009

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.

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.

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

ISA PR Packet Ring card

ISA PR-EA Packet Ring Edge Aggregator cardISDN Intergrated Services Digital NetworkLAPS Link Access Protocol SDH

LCAS Link Capacity Adjustment SchemeLER Label Edge Router

LOCC Lower Order Cross ConnectionsLSP Label Switch Path

LSR Label Switching Router

MPLS Multi Protocol Label SwitchingNADs 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 HierachyPRC Primary Reference Clock

QoS Quality of Service

SETG Synchronous Equipment Timing GenerationSETS Synchronous Equipment Timing SourceSLAs 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

MỤC LỤC

Lời nói đầu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG

1.1 Giới thiệu về thông tin quang Error! Bookmark not defined 1.1.1 Khái quát chung Error! Bookmark not defined 1.1.2 Cấu trúc và các thành phần chính trong tuyến truyền dẫn quangError! Bookmark not defined.

1.2 Kỹ thuật ghép bước sóng quang (WDM) .Error! Bookmark not defined 1.2.1 Nguyên lý cơ bản của ghép bước sóng quang (WDM)Error! Bookmark not defined.

1.2.2 Ưu điểm của công nghệ WDM Error! Bookmark not defined 1.3 Các cấu trúc mạng quang Error! Bookmark not defined 1.3.1 Cấu hình điểm nối điểm Error! Bookmark not defined 1.3.2 Cấu hình đa điểm Error! Bookmark not defined 1.3.3 Cấu hình rẽ nhánh Error! Bookmark not defined 1.3.4 Cấu hình vòng Error! Bookmark not defined 1.3.5 Cấu hình đa vòng Error! Bookmark not defined Chương 2 CÔNG NGHỆ SDH

2.1 Lịch sử phát triển của các hệ thống truyền dẫnError! Bookmark not defined 2.2 Kỹ thuật phân cấp số cận đồng bộ PDH Error! Bookmark not defined 2.2.1 Nguyên tắc cơ bản của PDH Error! Bookmark not defined 2.2.2 Hạn chế của phân cấp số cận đồng bộ Error! Bookmark not defined 2.3 Công nghệ SDH Error! Bookmark not defined 2.3.1 Các khái niệm về SDH Error! Bookmark not defined 2.3.2 Các đặc điểm của SDH Error! Bookmark not defined 2.3.3 Phân cấp hệ thống SDH Error! Bookmark not defined 2.3.4 Cấu trúc ghép kênh SDH Error! Bookmark not defined.

2.3.5 Các khối chức năng của bộ ghép kênh SDH Error! Bookmark not defined.

2.3.6 Cấu trúc khung STM-1 Error! Bookmark not defined 2.3.7 Cấu trúc khung STM-N (N = 4, 16) Error! Bookmark not defined 2.4 Công nghệ NG - SDH Error! Bookmark not defined 2.4.1 Hạn chế của công nghệ truyền dẫn SDH truyền thốngError! Bookmark not defined.

2.4.2 Ưu điểm của SDH thế hệ mới NG-SDHError! Bookmark not defined 2.4.3 Các công nghệ của mạng NG-SDH Error! Bookmark not defined 2.4.4 Một số hạn chế của công nghệ NG-SDHError! Bookmark not defined Chương 3 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ OMSN

3.1 Giới thiệu chung Error! Bookmark not defined 3.2 Các chức năng của thiết bị OMSN Error! Bookmark not defined 3.3 Các ứng dụng dịch vụ trên thiết bị OMSN Error! Bookmark not defined 3.3.1 Dịch vụ Ethernet Error! Bookmark not defined 3.3.2 Dịch vụ truyền dữ liệu Error! Bookmark not defined 3.3.3 Dịch vụ ATM Error! Bookmark not defined 3.3.4 Dịch vụ MPLS Error! Bookmark not defined 3.3.5 Dịch vụ CWDM Error! Bookmark not defined 3.4 Hệ thống quản lý trong mạng sử dụng OMSNError! Bookmark not defined 3.4.1 Cấu trúc của hệ thống quản lý Error! Bookmark not defined 3.4.2 Phần mềm khai báo đầu cuối 1320CT Error! Bookmark not defined 3.4.3 Hệ điều hành Error! Bookmark not defined Chương 4 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ 1660SM STM – 16

4.1 Cấu trúc chức năng của thiết bị 1660SM STM-16 Error! Bookmark not defined.

4.1.1 Common Card Error! Bookmark not defined 4.1.2 Các Card LS và HS Error! Bookmark not defined.

4.1.3 Các bộ khuếch đại quang Error! Bookmark not defined 4.1.4 Card ISA Error! Bookmark not defined 4.1.5 Card CWDM Error! Bookmark not defined 4.2 Các cơ chế bảo vệ của thiết bị 1660SM Error! Bookmark not defined 4.2.1 EPS (Equipment Protection Switching)Error! Bookmark not defined 4.2.2 MSP (Multiplexer Section Protection).Error! Bookmark not defined 4.2.3 SNCP (Subnet connection Protection) Error! Bookmark not defined 4.3 Đồng bộ trong thiết bị 1660SM Error! Bookmark not defined Chương 5: HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SDH ALCATEL LUCENT STM – 16

CỦA VIỄN THÔNG THỪA THIÊN HUẾ 5.1 Giới thiệu chung Error! Bookmark not defined.

5.2 Cấu trúc mạng truyền dẫn SDH ALCATEL của Viễn thông Thừa Thiên Huế

Error! Bookmark not defined 5.3 Cấu trúc các Ring STM-16 và dung lượng của các ADMError! Bookmark not defined.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined.

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

Lưu lượng thông tin trên Internet đang tăng trưởng với tốc độ nhanh chóng, cácloại hình dịch vụ ngày càng đa dạng, có yêu cầu tốc độ cao, băng thông rộng Các kỹthuật 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 ngoặctrong việc giải quyết các yêu cầu về tốc độ và băng thông cho các dịch vụ truyềnthông đa phương tiện Sợi quang có băng thông rộng, lên tới hàng Tbps nên có thểthiết lập hệ thống truyền dẫn số tốc độ cao, suy hao tín hiệu không đáng kể (trungbình 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 SiO2 sẵn có trong tự nhiên nên giá thành thấp Vớicác ưu điểm vượt trội này, sợi quang đang được chọn làm phương tiện truyền dẫnhàng 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 đãtạo ra hệ thống thông tin quang với những ưu điểm vượt trội hơn hẳn so với các hệthống 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 nhauđược chuyển thành tín hiệu quang thông qua bộ chuyển đổi điện quang (E/O) Các tínhiệu quang này được khuếch đại với công suất đủ lớn để đưa vào môi trường truyềndẫn là cáp sợi quang Với khoảng cách truyền dẫn lớn, công suất của tín hiệu có thểsuy giảm trên đường truyền Trong trường hợp này cần phải dùng thêm các trạm lặp

để bù lại công suất đã bị suy giảm Ở đầu thu, quá trình thực hiện ngược lại so với đầuphát, nghĩa là tín hiệu thu được là tín hiệu quang được đưa qua bộ chuyển đổi quangđiện (O/E) để khôi phục lại nguyên dạng tín hiệu điện ban đầu, đưa đến thiết bị đầucuối của bên nhận Hình 1.1 dưới đây mô tả cấu trúc tổng quát của một hệ thốngthông tin quang

Một đặc điểm quan trọng của sợi quang là độ rộng băng tần, cáp sợi quang cóthể 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

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

rộng hiện đang có nhu cầu phát triển lớn Đặc biệt, với công nghệ ghép kênh phânchia theo bước sóng quang (WDM), nhiều kênh tín hiệu có bước sóng khác nhau cóthể truyền dẫn đồng thời trên một sợi quang Công nghệ WDM cho phép khai thácđến mức tối đa độ rộng băng tần của sợi quang, làm cho dung lượng truyền dẫn trênmỗi 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 sợiquang sẽ có một nguồn phát quang ở phía phát và một tách sóng quang ở phía thu Cácnguồn phát quang khác nhau sẽ cho ra các luồng ánh sáng mang các tín hiệu khácnhau và phát vào sợi dẫn quang xác định riêng biệt, bộ tách sóng quang tương ứng sẽnhận tín hiệu từ sợi này Như vậy muốn tăng dung lượng hệ thống thì phải sử dụngthêm 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 dẫnquang, nó đã thực hiện truyền các luồng ánh sáng với các bước ánh sáng khác nhautrên cùng một sợi Ở đầu thu có thể thực hiện thu các tín hiệu quang riêng biệt nhờ quátrình 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 S1, S2, …, Sn sau khi qua bộ chuyển đổi điện/quangđược chuyển thành các luồng tín hiệu quang có bước sóng khác nhau (1, 2, …, 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 chuyểnđổi 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 ưuđiểm nổi trội nhất là tăng dung lượng truyền dẫn trên mỗi sợi quang lên rất lớn nhờtăng 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 củamỗi kênh là 10Gbps, như vậy tổng dung lượng là 80Gbps Tuy nhiên, hệ thống nàycho 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 hoặclớn hơn Công nghệ WDM cũng có thể triển khai hoặc nâng cấp hệ thống trên cơ sởmạng quang hiện có, giảm chi phí đầu tư

REG

STM-NSTM-N

Hình 1.3 Cấu hình mạng điểm nối điểm

Cấu hình điểm nối điểm bao gồm hai thiết bị ghép đầu cuối (TRM) được kếtnối 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 nêndung 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

TRM

ADM

Hình 1.4 Cấu hình mạng đa điểm

Cấu hình đa điểm thích hợp cho các hệ thống kéo dài qua các điểm dân cư tậptrung, tại đó mật độ thuê bao cao Cấu hình này không những được sử dụng trên mạngquốc gia, mà cả trên mạng quốc tế

TRMSTM-m<N

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 mộtcáp sợi quang tạo thành một vòng kín như hình 1.6 Vì vậy cấu hình này còn gọi là cấuhình kín để phân biệt với cấu hình hở đã trình bày trên đây.

1.3.5 Cấu hình đa vòng

Có thể kết nối nhiều vòng với nhau qua các ADM hoặc qua nút nối chéo số đểtạo 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 lýrộng lớn không chỉ bao gồm một quốc gia mà nhiều quốc gia

Nối qua SDXC

Hình 1.7 Cấu hình mạng đa vòng

Mạng đa vòng có khả năng tự phục hồi trong trường hợp trên mỗi vòng cáp bịđứt tại một điểm bất kỳ hoặc hỏng một nút, trừ nút kết nối hai vòng

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 tiếngnói giữa các máy điện thoại, bằng việc truyền tín hiệu tương tự trong các cáp đồngxoắn đôi và ghép kênh phân chia tần số FDM; dùng trong các tuyến đường dài để kếthợp 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 dụngphương thức điều chế xung mã PCM PCM cho phép truyền tín hiệu tương tự ở dạngnhị phân Sử dụng phương thức này, tín hiệu thoại tương tự chuẩn 4 kHz có thể truyềndưới dạng luồng tín hiệu số 64 kbit/s

Các nhà kỹ thuật đã nhận thấy khả năng hạ giá thành sản xuất các hệ thốngtruyền dẫn bằng cách kết hợp một số kênh PCM và truyền chúng trong một đôi cápđồng 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 nhấtcòn được gọi là ghép kênh phân chia thời gian TDM Một cách đơn giản, mỗi byte củamỗi 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 sửdụng để ghép 30 kênh 64 kbit/s, cùng với 2 kênh điều khiển kết hợp tạo thành mộtkênh 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 sửdụng quá nhiều kết nối 2 Mbit/s thì cần tạo ra một mức ghép kênh cao hơn Châu Âuđưa ra chuẩn ghép 4 kênh 2 Mbit/s thành một kênh 8 Mbit/s Tiếp đó do nhu cầu sửdụng 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 cũngphát triển phân cấp riêng của mình Sử dụng nguyên tắc chung như nhau, nhưng phân

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 2phân 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 khácnhau, tốc độ bit không hoàn toàn như nhau Do vậy, trước khi ghép kênh, tốc độ củachúng được đưa về một tốc độ bit duy nhất bằng cách bổ sung thêm các bit thông tingọi là “các bit chèn” Khi tách kênh, các bit chèn được nhận dạng và loại bỏ chỉ cònlại tín hiệu ban đầu Quá trình xử lý này gọi là thao tác cận đồng bộ

Chèn Bit

Chèn Bit

1 2 3 4

5

6

1 2 3 4

Tín hiệu ra

Bộ ghép

1 2 3 4 5 6

1 2 3 4 5

Các bit dữ liệu đầu vào

2048 kbit/s kbit/s8448 34368 kbit/s

139264 kbit/s 564992kbit/s

1554 kbit/s kbit/s6312

32064 kbit/s 97728kbit/s 400352kbit/s

44736 kbit/s 274176 kbit/s 560160 kbit/s

CEPT

ITU-T ITU-T

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 cóthể đáp ứng được

 Mạng PDH không linh hoạt trong việc kết nối các luồng liên tục Khi có nhu cầurút luồng từ một luồng có dung lượng lớn thì phải qua các cấp độ trung gian để hạtốc độ từ cao xuống thấp tương ứng, cũng như việc ghép luồng cũng phải trải quađầy 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 ghépluồng do đó không tiết kiệm và khó thực hiện, đồng thời đòi hỏi nhiều thiết bị phứctạp

 Các thông tin về bảo trì không được liên kết trên toàn tuyến thông tin mà chỉ đốivới 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 tiêuchuẩn đặc trưng cho riêng thiết bị của họ

Châu Âu

 Hệ thống PDH thiếu các phương tiện giám sát, đo thử từ xa mà chỉ tiến hành ngaytại chỗ.

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 thêmnhiều loại hình dịch vụ mới quan trọng như là telefax, truyền dẫn data, truyền dẫnvideo… trong đó chất lượng và khả năng đáp ứng các yêu cầu đó về băng tần hoặc cácgiao 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 cầnthiết 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 cáchmạng trong ngành viễn thông, thể hiện một kỹ thuật tiên tiến có thể đáp ứng rộng rãicác yêu cầu của các thuê bao, người khai thác cũng như các nhà sản xuất… thoả mãncác yêu cầu đòi hỏi đặt ra cho ngành viễn thông, khắc phục các nhược điểm của thế hệPDH 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 hợpvới PDH trong mạng lưới hiện tại, nó cho phép thực hiện việc hiện đại hoá dần dầntheo từng giai đoạn phát triển

Tháng 11 năm 1988, trên cơ sở tiêu chuẩn của SONET và xét đến các tiêuchuẩn khác ở Châu Âu, Bắc Mỹ và Nhật Bản, ITU-T đã đưa ra tiêu chuẩn quốc tế vềcông nghệ truyền dẫn theo phân cấp số đồng bộ SDH dùng cho truyền dẫn cáp quang

và vi ba Các tiêu chuẩn của SDH đã được ITU-T ban hành trong các khuyến nghị sauđây

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 mộtluồng 2 Mbit/s trong một luồng 140 Mbit/s là không thể thực hiện được Đối với SDHthì 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 giaiđoạn, do đó việc tách một kênh 2 Mbit/s trong một luồng tốc độ cao là đơn giản Hơnnữa 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

- 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 diệnSDH cho phép các nhà khai thác mạng tự do lựa chọn thiết bị của các hãng sản xuấtkhác 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

- 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 độTruyền 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

192 Luồng 45 Mbit/s; 64 luồng 140 Mbit/s

AU-3 STM-0

x1 x3

x1 x3

x1 x3 x4

x7 x7

139,264 Mbit/s

44,736 Mbit/s 34,368 Mbit/s 6,312 Mbit/s

2,048 Mbit/s

1,544 Mbit/s

Chú thích

Xử lý con trỏ Đường ghép các luồng nhánh PDH châu Âu

N = 1, 4, 16, 64, 256

C-12 VC-12

TU-12

2

TUG-VC-3 AU-3

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:

L đơn vị nhỏ nhất trong khung truyền dẫn, chứa các luồng tín hiệu n v nh nh t trong khung truy n d n, ch a các lu ng tín hi u ị nhỏ nhất trong khung truyền dẫn, chứa các luồng tín hiệu ỏ nhất trong khung truyền dẫn, chứa các luồng tín hiệu ất trong khung truyền dẫn, chứa các luồng tín hiệu ền dẫn, chứa các luồng tín hiệu ẫn, chứa các luồng tín hiệu ứa các luồng tín hiệu ồng tín hiệu ệu truy n d n c p th p nh l các lu ng PDH, lu ng s li u ền dẫn, chứa các luồng tín hiệu ẫn, chứa các luồng tín hiệu ất trong khung truyền dẫn, chứa các luồng tín hiệu ất trong khung truyền dẫn, chứa các luồng tín hiệu ư là các luồng PDH, luồng số liệu… Có các loại ồng tín hiệu ồng tín hiệu ố liệu… Có các loại ệu … Có các loại Có các lo i ại Container khác nhau đư là các luồng PDH, luồng số liệu… Có các loạiợc sử dụng để tương thích với các tốc độ truyền dẫn ử dụng để tương thích với các tốc độ truyền dẫn ụng để tương thích với các tốc độ truyền dẫn c s d ng để tương thích với các tốc độ truyền dẫn ư là các luồng PDH, luồng số liệu… Có các loạiơn vị nhỏ nhất trong khung truyền dẫn, chứa các luồng tín hiệu t ng thích v i các t c ới các tốc độ truyền dẫn ố liệu… Có các loại độ truyền dẫn truy n d n ền dẫn, chứa các luồng tín hiệu ẫn, chứa các luồng tín hiệu khác nhau

Ký hiệuContainer

Tốc độ truyền dẫn(Mbit/s)C–11

C–12

1.5442.048

6.31244.736 & 34.368139.264

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 vớitốc 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 dữliệu Trong trường hợp này trong khung còn có các bit nhồi để thông báocho 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 trongSDH Một VC là sự kết hợp của Container C với POH (VC = C + POH) để tạo thànhmột khung hoàn chỉnh truyền đến đầu thu Chức năng của POH là mang thông tin bổtrợ, giám sát và bảo trì đường truyền đồng thời thông báo vị trí mà Container sẽ truyềnđến

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 o c p cao: T t c các Container ảo cấp cao: Tất cả các Container được truyền trực tiếp trong ất trong khung truyền dẫn, chứa các luồng tín hiệu ất trong khung truyền dẫn, chứa các luồng tín hiệu ảo cấp cao: Tất cả các Container được truyền trực tiếp trong đư là các luồng PDH, luồng số liệu… Có các loạiợc sử dụng để tương thích với các tốc độ truyền dẫn c truy n tr c ti p trong ền dẫn, chứa các luồng tín hiệu ực tiếp trong ếp trong khung STM-1 thì đư là các luồng PDH, luồng số liệu… Có các loạiợc sử dụng để tương thích với các tốc độ truyền dẫn c g i l Container c p cao t ọi là Container cấp cao tương ứng với gói ảo ất trong khung truyền dẫn, chứa các luồng tín hiệu ư là các luồng PDH, luồng số liệu… Có các loạiơn vị nhỏ nhất trong khung truyền dẫn, chứa các luồng tín hiệu ng ng v i gói o ứa các luồng tín hiệu ới các tốc độ truyền dẫn ảo cấp cao: Tất cả các Container được truyền trực tiếp trong

c p cao, ó l VC-4 v trong tr ất trong khung truyền dẫn, chứa các luồng tín hiệu đ ư là các luồng PDH, luồng số liệu… Có các loạiờng hợp VC-3 được truyền trực tiếp ng h p VC-3 ợc sử dụng để tương thích với các tốc độ truyền dẫn đư là các luồng PDH, luồng số liệu… Có các loạiợc sử dụng để tương thích với các tốc độ truyền dẫn c truy n tr c ti p ền dẫn, chứa các luồng tín hiệu ực tiếp trong ếp trong

v o khung STM-1.

Ký hiệu

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/sVC-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 VCtại 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 + PTRTU-12 = VC-12 + PTRTU-2 = VC-2 + PTRTU-3 = VC-3 + 3 byte PTR

Nhóm đơn vị luồng TUG:

TUG l nhóm các TU đư là các luồng PDH, luồng số liệu… Có các loạiợc sử dụng để tương thích với các tốc độ truyền dẫn c ghép l i theo ph ại ư là các luồng PDH, luồng số liệu… Có các loạiơn vị nhỏ nhất trong khung truyền dẫn, chứa các luồng tín hiệu ng th c ghép xen byte ứa các luồng tín hiệu để tương thích với các tốc độ truyền dẫn

t o th nh các tín hi u s có t c ại ệu ố liệu… Có các loại ố liệu… Có các loại độ truyền dẫn cao h n, chuy n ơn vị nhỏ nhất trong khung truyền dẫn, chứa các luồng tín hiệu ể tương thích với các tốc độ truyền dẫn đếp trong n các VC b c cao h n ậc cao hơn ơn vị nhỏ nhất trong khung truyền dẫn, chứa các luồng tín hiệu

Có hai lo i TUG: ó l TUG-2 v TUG-3 v i các thông s nh sau: ại đ ới các tốc độ truyền dẫn ố liệu… Có các loại ư là các luồng PDH, luồng số liệu… Có các loại

Các loại TUG TUG-2 TUG-3

Kích thước 108 Byte 774 byteTốc độ 6,912 Mbit/s 45,536 Mbit/s

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 + PTRTrong trường hợp này, các giá trị của con trỏ AU (AU-PTR) được gắn trongkhung STM-1 để ghi nhận mối quan hệ về pha giữa khung truyền dẫn và các VCtương ứng Các byte AU-PTR được gắn không cố định vào trong 9 byte đầu tiên củahàng thứ tư trong khung STM-1 có chức năng đánh dấu các AU Tuy nhiên cần phảilưu 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 mộtAUG Cấu trúc AUG gồm 9 x 261 + 9 byte, giống như cấu trúc khung STM-1 khichưa có SOH

Hình 2.4 Cấu trúc khung STM-1

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 RSOHchiếm 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:s 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 ởhình 2.5

+SOH +AU-4 PTR

+POH

140 Mbit/sATM cell

Hình 2.5 Sắp xếp luồng nhánh 139,264 Mbit/s vào khung STM-1

2.3.6.2 Sắp xếp luồng nhánh 34 Mbit/s vào khung STM-1

Quá trình sắp xếp luồng tín hiệu PDH 34 Mbit/s vào khung STM-1 được cho ởhình 2.6

Hình 2.6 Sắp xếp luồng nhánh 34,368 Mbit/s vào khung STM-1

2.3.6.3 Sắp xếp 63 luồng nhánh 2,048 Mbit/s vào khung STM-1

Quá trình sắp xếp luồng tín hiệu PDH 2 Mbit/s vào khung STM-1 được cho ởhình 2.7

Cấu trúc khung STM-N (với N = 4 hoặc N = 16) giống như cấu trúc khungSTM-1, là mức truyền dẫn cấp cao của SDH, đạt được bằng cách ghép STM-1 theonguyên lý ghép xen byte tạo thành các mức sau:

4 : 1

D1 A2 A1

H1 E2 E1

L1 I2 I1

M U X 4:1

M U X 4:1

M U X 4:1

STM-16

Hình 2.9 Tạo khung STM-16 từ STM-4.

2.4 Công nghệ NG-SDH

2.4.1 Hạn chế của công nghệ truyền dẫn SDH truyền thống

SDH truyền thống là công nghệ TDM đã được tối ưu hoá để truyền tải các lưulượng dịch vụ thoại Khi truyền tải các lưu lượng dựa trên nền IP, các mạng sử dụngcông nghệ SDH truyền thống gặp phải một số hạn chế sau:

- Liên kết cứng: Do các tuyến kết nối giữa hai điểm kết nối được xác lập cố

định, có băng tần không đổi, thậm chí không có lưu lượng đi qua hai điểm này thìbăng thông này cũng không thể được tái sử dụng để truyền tải lưu lượng của kết nốikhác dẫn tới không sử dụng hiệu quả băng thông của mạng Cách xác lập kết nối cứngnhư vậy làm giới hạn băng thông tối đa khi truyền dữ liệu đi qua hai điểm kết nối, đây

là một hạn chế cơ bản của mạng SDH truyền thống khi truyền tải dịch vụ IP, do các

dịch vụ này có đặc điểm thường có sự bùng nổ về nhu cầu lưu lượng một cách ngẫunhiên.

- Lãng phí băng thông khi sử dụng cấu hình Mesh (mắt lưới): Khi mạng SDH

thiết lập các liên kết logic để tạo ra cấu trúc mesh, băng thông của vòng (ring) buộcphải chia cho các liên kết logic Việc định tuyến phân chia lưu lượng như vậy khôngnhững rất phức tạp mà còn làm lãng phí rất lớn băng thông của mạng Khi nhu cầu lưulượng truyền trong nội bộ mạng MAN tăng lên, việc thiết lập thêm các node, duy trì

và nâng cấp mạng trở nên hết sức phức tạp

- Các lưu lượng truyền dữ liệu quảng bá: Trong các Ring SDH, việc truyền tải

các dữ liệu quảng bá chỉ có thể thực hiện được khi phía phát và tất cả các điểm thu đều

đã được xác lập kết nối logic Các gói tin quảng bá được sao chép lại thành nhiều bản

và gửi đến từng điểm đích dẫn tới việc phải truyền nhiều lần cùng một gói tin trênvòng ring Điều này gây lãng phí lớn đối với băng thông của mạng

- Lãng phí băng thông cho việc bảo vệ mạng: Thông thường đối với các mạng

SDH, 50% băng thông của mạng được dành cho việc dự phòng cho mạng Mặc dùviệc dự phòng này là hết sức cần thiết nhưng các công nghệ SDH truyền thống khôngcung cấp khả năng cho phép nhà cung cấp dịch vụ lựa chọn băng thông sử dụng choviệc dự phòng các sự cố

Ngoài ra, khi sử dụng mạng SDH truyền thống để truyền các lưu lượngEthernet, ngoài các hạn chế trên thì còn một yếu tố nữa là tốc độ của Ethernet khôngtương đương với SDH Điều này dẫn đến phải thiết lập các tuyến kết nối của mạngSDH có tốc độ cao hơn so với của dịch vụ Ethernet, điều này lại là nguyên nhân làm

giảm hiệu quả sử dụng băng thông của mạng lưới Bảng 2.4 mô tả hiệu suất sử dụng

băng thông khi truyền dịch vụ Ethernet qua mạng

Bảng 2.4. Hiệu suất sử dụng băng thông khi truyền dịch vụ Ethernet qua mạng

truyền

Hiệu suất sử dụng băng thông

sử dụng đầu tiên như một cách để hỗ trợ các dịch vụ mới như Ethernet, Fibre Channel,

ESCON và DVB (Bảng 2.5), SDH thế hệ mới cho phép truyền dữ liệu băng thông

rộng với tốc độ cao hơn trong điều kiện tài chính giới hạn

Bảng 2.5 Bảng so sánh giữa GE và FC

Gigabit Ethernet Fiber Channel

Ứng dụng Mạng số liệu SAN, Audio/Video, số liệu

Tốc độ truyền 1.25Gbit/s 1.06Git/s, 2.12Gbit/s, 10Gbit/sKích thước khung Thay đổi, 0 – 1.5kB Thay đổi, 1 – 2 kB

Các kết nối định hướng Không Có

Sự bùng nổ của Ethernet trong các mạng LAN do tính đơn giản và hiệu quả của

nó Các tốc độ truyền Ethernet chuẩn như 10/100/1000 Mbit/s và 10Gbit/s đã hiệndiện trong mạng MAN Do Ethernet hoạt động dựa trên nguyên tắc tối ưu, dễ gây raviệc truyền tải số liệu không được đảm bảo, nên đã tạo ra lo lắng rằng Ethernet không

đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về chất lượng dịch vụ, tính bảo mật, tính dư thừa và khảnăng khôi phục cho cả lưu lượng thoại và số liệu.

Mặc dù Ethernet Gigabit cung cấp một khung chuẩn chung từ người dùng tớiđường trục, nhưng cũng cần có thêm một công nghệ thực hiện chức năng như mộtdịch vụ truyền dẫn để lưu trữ, truyền tải dịch vụ dữ liệu thô, âm thanh, hình ảnh độclập về giao thức Fiber Channel được thiết kế để loại bỏ nhiều trở ngại về hoạt độngtrước đây đã tồn tại trong các mạng LAN truyền thống Các kênh đang cung cấp phùhợp với công nghệ Gigabit cho điều khiển, tự quản lý và tin cậy tại khoảng cách lêntới 10km

Hình 2.10 Sơ đồ truyền dẫn lưu lượng Ethernet qua mạng SDH

Tuy nhiên, khi Fiber Channel rời bỏ mạng SAN và tương tác với SDH, việc mấtgói và các lỗi sẽ xảy ra Mặc dù cơ chế TCP hỗ trợ sửa các lỗi này, nhưng sự trễ vàgiảm băng thông lại gây ra các vấn đề về hiệu năng

Mạng SDH thế hệ mới nâng cao tính hữu dụng trong mạng SDH hiện có bởiviệc tận dụng cơ chế mạng lớp 1 hiện có cùng với việc bổ sung các công nghệ như: kếtchuỗi ảo VC (Virtual Concatenation), thủ tục tạo khung chung GFP (Generic FramingProcedure) và sơ đồ điều chỉnh dung lượng liên kết LCAS (Link Capacity Adjustment

Scheme) Mô hình cấu trúc SDH thế hệ mới như mô tả trên hình 2.11.

Hình 2.11 Khái quát về mô hình cấu trúc SONET/SDH

2.4.3 Các công nghệ của mạng NG-SDH

2.4.3.1 Kết chuỗi ảo VCAT

Phương pháp ghép nối truyền thống được định nghĩa trong G.707 là thuật ngữ

“kề nhau” (contiguous) Nghĩa là các container kế cận được kết hợp lại và truyền quamạng SDH như là một container tổng Hạn chế của ghép nối kề nhau là tất cả các nodemạng là thành phần của đường truyền phải có khả năng nhận ra và xử lý containerđược ghép nối và thiếu tính mềm dẻo của việc sử dụng băng thông làm cho truyền dữliệu không có hiệu quả

VCAT sắp xếp các container độc lập vào trong một liên kết ghép nối ảo Bất kỳcác số container có thể nhóm lại được với nhau để cung cấp độ linh hoạt của băngthông tốt hơn so với cách ghép nối truyền thống Hơn nữa VCAT còn cho phép cácnhà khai thác mạng điều chỉnh được dung lượng truyền theo dịch vụ của khách hàngyêu cầu để đạt được hiệu quả sử dụng tốt hơn Bởi vì các node mạng trung gian xử lýmỗi container trong tuyến bằng một chuẩn - container ở dạng ghép nối, do vậy chỉ cầncác thiết bị tại điểm gốc và kết cuối của đường dẫn nhận ra và xử lý các các cấu trúctín hiệu VCAT Điều này có nghĩa là mỗi tuyến có thể thực hiện đường dẫn riêng của

nó qua mạng do đó sẽ dẫn đến sự khác nhau về pha giữa các container đến tại thiết bịkết cuối của đường dẫn nên yêu cầu thiết bị có bộ đệm cho trễ

Ngày nay các tải trọng truyền dẫn đối với SDH là STM-0/1/4/16 và STM-64

Ví dụ dịch vụ 1 Gbit/s hiện thời được truyền dẫn qua kênh STM-16 Trong trường hợp

này, hiệu quả của dung lượng đường truyền là 42% Bảng 2.6 đưa ra so sánh hiệu quả

sử dụng các dịch vụ khi có và không dùng VCAT Nhóm VC-4-7v là một nhóm ghép nối

ảo VCATG (VCAT Group), trong đó VC-4 là đã được định nghĩa trong SDH và 7v là số phần tử trong nhóm, sẽ tăng lên hiệu quả sử dụng băng thông là 85%.

Dịch vụ Hiệu quả sử dụng Hiệu quả sử dụng

Ethernet (10 Mbit) VC-3 > 20% VC-12-5v > 92%

Fast Ethernet (100 Mbit) VC-4 > 67% VC-12-47v > 100%

ESCON (200 MByte) VC-4-4c > 33% VC-3-4v > 100%

Fibre Channel (1 Gbit) VC-4-16c > 33% VC-4-6v > 89%

Gigabit Ethernet (1Gbit) VC-4-16c > 42% VC-4-7v > 85%

Bảng 2.6 So sánh hiệu quả sử dụng các dịch vụ khi có và không dùng VCAT

Các tham số yêu cầu đối với VCAT là bộ chỉ thị đa khung MFI (Multi-FrameIndicator) và số thứ tự SQ (Sequence Number) Bởi vì các phần tử của VCATG có thể

đi qua mạng với nhiều đường dẫn khác nhau, chúng không đến cổng đích cùng mộtlúc nên gây ra độ trễ giữa các container Để loại bỏ trễ khác nhau này và đảm bảo việctích hợp các container trong nhóm, số thứ tự SQ được gán với mỗi phần tử MFI cóthể phát hiện các độ trễ khác nhau giữa các phần tử của VCATG

Ưu điểm khi sử dụng VCAT:

- Hiệu quả: Các kênh VCAT được định tuyến độc lập thông qua mạng SDH và

sau đó được nhóm lại tại node đích, do vậy loại trừ được việc tắc nghẽn và sử dụnghiệu quả băng thông

- Có khả năng mở rộng: Phương pháp ghép nối liền kề truyền thống theo các

bước cố định, trong khi VCAT cho phép băng thông thay đổi phù hợp với sự tănggiảm nhỏ của nhu cầu Dựa trên tốc độ dữ liệu mong muốn, các kênh VCAT có thểthay đổi để phù hợp với băng thông sử dụng và tránh được sự lãng phí băng thông

- Tính tương tích: Chỉ có các node nguồn và đích cần nhận ra VCAT, các node

còn lại của mạng SDH trong mạng không cần biết về các nhóm ghép nối ảo này Do

đó VCAT được truyền thẳng trong mạng SDH và làm việc trên các mạng có sẵn

- Duy trì dịch vụ: Trong các nhóm VCAT, mỗi kênh có thể được định tuyến

khác nhau trên mạng, nếu một kênh có sự cố, các kênh khác vẫn làm việc bình thường

Do đó nếu một liên kết bị sự cố thì chỉ có một kênh nhánh trong nhóm VCAT bị mấtnhưng liên kết dữ liệu vẫn tiếp tục cung cấp dịch vụ với băng thông bị giảm xuống

2.4.3.2 Thủ tục tạo khung chung GFP

Thủ tục tạo khung chung (GFP) là một cơ chế tạo khung các tín hiệu client vàsắp xếp các tín hiệu ở dạng khung này vào trong một luồng số của mạng truyền dẫnSDH GFP là một giao thức thích ứng cung cấp một cơ chế sắp xếp các kiểu luồng bitkhác nhau một cách linh hoạt vào trong kênh SDH Cơ chế thích ứng dựa trên việc tạokhung và cho phép đưa phân đoạn của kênh vật lý vào trong các khung có kích thước

cố định hoặc thay đổi được Các tín hiệu của client có thể là theo kiểu gói (như làIP/PPP hoặc Ethernet) hoặc theo kiểu các khối đã mã hoá (như là FC)

Kỹ thuật đóng gói như GFP phải được sử dụng để tương thích với dữ liệukhông đồng bộ, thay đổi nhanh và kích thước các khung thay đổi trước khi lưu lượng

dữ liệu như IP/PPP, Ethernet MAC, FC, ESCON và FICON được truyền đi qua cácmạng SDH GFP làm thích ứng một luồng dữ liệu trên nền một khung đến luồng dữliệu định hướng byte bằng cách sắp xếp các dịch vụ khác nhau vào một khung mụcđích chung sau đó khung này được sắp xếp vào trong các khung SDH đã biết Cấu trúckhung này có ưu điểm hơn ở việc phát hiện và sửa lỗi và cung cấp hiệu quả sử dụngbăng thông lớn hơn so với các thủ tục đóng gói truyền thống

Hình 2.12 Cấu trúc khung GFP

Bốn thành phần trong khung GFP là: mào đầu (core header), mào đầu tải tin(payload header), thông tin của tải tin (payload information) và trường tuỳ chọn pháthiện lỗi (FCS)

- Core header định nghĩa chiều dài khung và phát hiện lỗi CRC.

- Payload header định nghĩa kiểu thông tin được truyền, các khung quản lý

hoặc các khung khách hàng cũng như nội dung tải tin

- Client payload information định nghĩa tải tin thực tế được chuyển đi.

- Tuỳ chọn FCS phát hiện lỗi.

Hiện nay có hai kiểu tương thích client được định nghĩa đối với GFP:

- GFP được đóng khung (framed) GFP-F: một khung dữ liệu được được thu và

sắp xếp vào trong một khung GFP mà không có overhead kết hợp

- GFP trong suốt (transparent) GFP-T: Các mã khối tín hiệu dữ liệu được sắp

xếp vào trong các khung tuần hoàn có chiều dài được xác định trước vàđược phát tức thời mà không đợi toàn bộ khung dữ liệu

Mào đầu tối thiểu

Chiều dài khung GFP thay đổi

Fast Ethernet, GigaEthernet, IP …

GFP-T Dịch vụ được sắp xếp theo kiểu bye – byte

vào trong khung GFP

FC,FICON, ESCON,Ethernet …

Tối ưu hoá trễ truyền dẫn.

Chiều dài khung không đổi

Bảng 2.7 So sánh GFP-F và GFP-T

Tuỳ vào dịch vụ được truyền đi thì sẽ sử dụng theo kiểu GFP nào, tuy nhiênngày nay Ehernet là tín hiệu được định nghĩa trong GFP-F GFP-T sắp xếp bất kỳ dữliệu nào bao gồm Ethernet, FC và ESCON Các dịch vụ được sắp xếp qua GFP-F dùng

số lượng overhead ít nhất để đảm bảo hiệu quả sử dụng băng thông tốt nhất, trong khi

đó độ ưu tiên của các dịch vụ này được sắp xếp qua GFP-T là nhanh, truyền tải hiệuquả dữ liệu

Hơn nữa GFP là một cơ chế thích ứng, còn có các phương pháp khác: Giaothức truy cập liên kết LAPS (the Link Access Protocol) và điều khiển liên kết dữ liệumức cao HDLC (High-level Data Link Control) là hai cơ chế tạo khung có ưu thế hơn.Tuy nhiên GFP hỗ trợ đa dịch vụ và có tính mềm dẻo vì vậy nó có thể dùng trongviệc tổ hợp với đầu cuối mạng truyền dẫn quang

2.4.3.3 Sơ đồ điều chỉnh dung lượng liên kết LCAS

Gần đây người ta đưa ra sơ đồ điều chỉnh dung lượng liên kết LCAS (LinkCapacity Adjustment Scheme) dùng giữa hai phần tử mạng được kết nối đến giao diệnkhách hàng đến mạng SDH truyền thống LCAS là một phần mở rộng của VCAT nhưđược định nghĩa trong chuẩn G.704/Y.1305 của ITU, LCAS cho phép thay đổi độngcác kênh trong số các kênh của SDH trong một nhóm VCAT Mỗi byte H4/K4 truyền

đi một gói điều khiển bao gồm thông tin liên quan đến VCAT và các tham số của giaothức LCAS

Bằng việc xác định thành phần nào của một VCATG được kích hoạt và chúngđược sử dụng như thế nào, LCAS cho phép thiết bị phía xuất phát thay đổi linh hoạt sốcác container trong một nhóm được ghép nối để đáp ứng với sự thay đổi thời gian thực

trong yêu cầu sử dụng băng thông Sự tăng giảm băng thông truyền có thể đạt được

mà không ảnh hưởng đến dịch vụ Các bản tin báo hiệu của LCAS được trao đổi giữacác node đầu cuối thông qua overhead của SDH để thay đổi số các luồng nhánh hoặccác các phần tử của một nhóm VCAT Số các phần tử của một nhóm VCAT có thểđược tăng lên và giảm xuống mà không bị mất khung Khi một sự cố được phát hiện ởmột kênh thành phần, thông lượng sẽ thấp hơn mà không xảy ra việc mất hoàn toànlưu lượng Điều này đạt được bằng cách đảm bảo rằng các kênh bị sự cố của mộtnhóm VCAT bị loại bỏ trong khi các kênh của nhóm VCAT còn lại tiếp tục mang lưulượng Do vậy các kênh được phát hiện và loại bỏ tự động từ nhóm VCAT

Các tham số sau trong gói điều khiển có liên quan đối với giao thức LCAS:

- Lệnh điều khiển CTRL (Control) đồng bộ nguồn và đích và các thông tin

truyền tải lưu ý đến trạng thái của các thành phần độc lập trong mộtVCATG

- Nhận dạng nguồn GID (Source Identifier) báo cho đầu thu VCATG nào có

phần tử thực tế nào thuộc về nó

- Nhận biết sự sắp xếp lại RS-Ack (Resequence Acknowledgement) thông

báo cho phía nguồn biết đầu thu đã nhận sự thay đổi đã bắt đầu

- Trạng thái thành viên MST (Member Status) chuyển đi trạng thái của liên

kết từ thiết bị nhận đến nguồn đối với mỗi thành phần độc lập của VCATG(OK=0, FAIL=1)

- Bảo vệ lỗi CRC phát hiện lỗi và bỏ các gói điều khiển bị lỗi đối với mỗi

thành phần của VCATG

Hình 2.13 Khuôn dạng trường điều khiển LCAS/VCAT

2.4.4 Một số hạn chế của công nghệ NG-SDH

2.4.4.1 Hạn chế của VCAT

Về mặt lý thuyết, có hai hạn chế: thứ nhất là có sự giới hạn số tối đa của cáckênh thành phần trong một nhóm VCAT được xác định bởi SQ nằm trong byte H4của POH của SDH Đối với đường dẫn bậc cao (VC-3, VC-4) SQ có 8 bit xác địnhđược tối đa là 256 phần tử của một nhóm VCAT, đối với đường dẫn bậc thấp (VC-12)

SQ có 6 bit xác định được tối đa 64 phần tử trong một nhóm VCAT Vấn đề thứ hai làgiới hạn của độ trễ do đường dẫn khác nhau cực đại do MFI xác định cũng nằm trongbyte đa khung H4 của POH cho cả hai đường dẫn bậc cao và đường dẫn bậc thấp chophép trễ khác nhau tối đa của các phần tử của một nhóm VCAT là 256ms

Hạn chế về mặt thực tế: Do khó khăn kỹ thuật của việc tích hợp nhiều bộ đệmtrên một vi mạch VCAT, trễ đường dẫn khác nhau cung cấp bởi vi mạch này là rấtnhỏ, điển hình khoảng ±25ms hoặc nhỏ hơn Do đó các nhà cung cấp thiết bị phảidùng bộ nhớ ngoài và để tốc độ truyền của bộ nhớ ngoài đủ nhanh chỉ có thể sử dụngSRAM So sánh với với DRAM và SDRAM, SRAM có dung lượng ít hơn và đắt hơn,

do đó giá thành thiết bị do đó sẽ cao

2.4.4.2 Hạn chế của GFP

Trong khung GFP, có tuỳ chọn header mở rộng là trường 1byte gọi là nhậndạng kênh CID (Channel Indentifier), node mạng phía thu có thể dùng CID để nhận

dạng giao diện Ethernet đích, do vậy có thể nhiều giao diện Ethernet tại node phíanguồn chia sẻ cùng một kênh VCAT

Ghép kênh GFP có hạn chế: Lưu lượng từ các giao diện tại node nguồn mà chia

sẻ cùng một kênh VCAT phải đến chung một node phía thu Nghĩa là chỉ khi nhiềukhách hàng cùng một nơi và lưu lượng của họ đến cùng một đích thì việc sử dụngGFP mới có hiệu quả

Hiện nay trên thế giới công nghệ NG-SDH đã và đang được triển khai, chophép các nhà khai thác cung cấp nhiều hơn nữa các dịch vụ truyền tải và đồng thờităng hiệu suất của hạ tầng mạng SDH đã có Ưu điểm của NG-SDH là không cần phảilắp đặt một mạng truyền dẫn mới hay thay đổi tất cả các thiết bị nút mạng hay cáctuyến cáp quang, nhờ vậy sẽ giảm được chi phí và thu hút được các khách hàng mớitrong khi vẫn duy trì được các dịch vụ đã có NG-SDH tạo ra phương thức truyền tảicác dịch vụ khách hàng có tốc độ cố định (như PDH) và các dịch vụ có tốc độ biến đổinhư Ethernet, VPN, DVB, SAN qua các thiết bị và mạng SDH hiện có bằng cách bổsung một số thiết bị phần cứng và các thủ tục cũng như giao thức mới Các thủ tục vàgiao thức này được phân thành các lớp là: thủ tục định dạng khung GFP, kết nối ảoVCAT và giao thức điều chỉnh dung lượng tuyến LCAS