Nghiên cứu và đề xuất các giải pháp tổ chức mạng truy nhập quang

+ Giao diện mạng truy nhập-mạng lõi SNI: có thể là giao diện 2 dây trong các hệ thống truy nhập cũ, hoặc giao diện V5.X, V5B.X hoặc giao diện riêng Hình 1.2: Cấu trúc mạng truy nhập Cấu

1.3.2 C á c k ế t nố i V5.X v à cấu trú c các k h e thờ i g ia n 30 1.3.3 Các k h e th ờ i g ia n m a n g v à d u n g lư ợ n g V5.X 35

1 3 4 So s á n h g ia o d iệ n V 5 1 v à V 5 2 37

CHƯƠNG 2 - CÁC THUỘC TÍNH c ơ BẢN CÚA DỊCH v ụ VÀ KHẢ NĂNG CUNG CẤP

M Ụ C L Ụ C

2.1.1 Khái niệm về dịch vụ viễn thông 38

2 2 X u h ư ớ n g v à k h á n ă n g c u n g c ấ p d ịc h v ụ c ủ a m ạ n g t r u y n h ậ p 3 9

3 1 L ự a c h ọ n c ò n g n g h ệ m ạ n g t r u y n h ậ p q u a n g c u n g c ấ p c á c d ịc h v ụ b ă n g h ẹ p 4 5

3 2 L ự a c h ọ n c ô n g n g h ệ m ạ n g t r u y n h ậ p q u a n g c u n g c ấ p c á c d ịc h v ụ b ă n g r ộ n g 4 9

DANH M Ụ C C Á C K Ý H IỆ U , C Á C C H Ữ V IẾ T T Ắ T

OAN Mạng truy nhập quang

Báng 1.1: Các trường hợp cấp phát có thể có của V5.1 với hai khe thời gianBáng 1.2: Các trường hợp cấp phát có thể của V5.1 với ba khe thời gian

Báng 1.3: Các khe thời gian truyền thông V5.2

Bảng 2.1: Các thuộc tính cơ bản của các dịch vụ viễn thông

Báng 2.2: Sự phụ thuộc của tốc độ truyền vào khoảng cách trên đôi dây đổngBảng 3.1: Các thuộc tính cấu hình

Bảng 4.1: Ma trận khoảng cách giữa các nút

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼHình 1.1: VỊ trí mạng truy nhập trong mạng viễn thông

Hình 1.2: Cấu trúc mạng truy nhập

Hình 1.3: Cấu hình tổng quát của mạng truy nhập

Hình 1.4: Cấu hình tổng quát của mạng truy nhập quang

Hình 1.5: Cấu hình mạng sao đơn

Hình 1.10: Cấu hình mạng sao kép thụ động với 2 OLT

Hình 1.16: Cấu hình rẽ luồng của thiết bị SDH-ADM

Hình 1.17: Nguyên lý kỹ thuật ghép kênh điều chế sóng mang phụ

Hình 1.18: Mạng quang thụ động sử dụng kỹ thuật TDM/TDMA

Hình 1.19: Nguyên lý ghép bước sóng quang

Hình 1.20: Hệ thống ghép bước sóng quang một hướng

Hình 1.21: Hệ thống ghép bước sóng quang hai hướng

Hình 1.22: Mạng WDMA quảng bá

Hình 1.23: Mạng WDMA định tuyến theo bước sóng

Hình 1.24: Nguyên lý đa truy nhập CDMA

Hình 1.25: Nguyên lý kỹ thuật tách sóng kết hợp

Hình 1.26: Nguyên lý đa truy nhập phân chia theo tần số quang

DANH M Ụ C C Á C BẢN G

Hình 1.27: Khuôn dạng của các kết nối 2,048 Mbit/íy tại giao diện V5 Hình 2.1: Các cấu hình truy nhập quang

Hình 3.1: Cấu trúc chung của hệ thống mạng truy nhập bãng hẹpHình 3.2: Cấu hình mạng truy nhập quang băng hẹp

Hình 3.3: Nhu cầu dịch vụ viễn thông tại Mỹ năm 1996

Hình 3.4: Cấu hình mạng quang thụ động hình cây

H ì n h 3 5 : C ấ u tr ú c m ạ n g A T M P O N

Hình 3.6: Khối chức năng của OLT

Hình 3.7: Khối chức năng của ONU

Hình 4.1: Vị trí điểm truy nhập tối ưu

Hình 4.2: Cách định tuyến Ring với chi phí tối thiểu

Hình 4.4: Kết quả định tuyến Ring với chi phí tối thiểu

Hình 4.5: Minh hoạ kết quả định tuyến Ring trên sơ đồ

Công nghệ viễn thông đã và đang phát triển nhanh chóng Mạng viễn thông ngàv càng có khả năng cung cấp nhiều loại hình dịch vụ tới khách hàng, như các dịch

vụ truyền số liệu, dịch vụ âm thanh, hình ảnh quảng bá cũng như theo yêu cầu, dịch vụ Internet tốc độ cao

Nhưng để cung cấp cho khách hàng các dịch vụ viễn thông tiên tiến, nếu chi có tổng đài và mạng trung kế (mạng lõi) thôi thì vẫn chưa đủ Một phần quan trọng tham gia vào khả nãng cung cấp dịch vụ cho khách hàng là mạng truy nhập thuê bao Mạng truy nhập truyền thống chủ yếu là mạng đôi dây cáp đồng nối trực tiếp tới tống đài hoặc thông qua các tầng thuê bao xa Do vậy làm nảy sinh một số hạn chế buộc các nhà khai thác phải đưa ra các giải pháp mới, những vấn đề nảy sinh đó là:

- Các dịch vụ mới liên tục phát triển trong khi mạng cáp đồng hiện nay không đáp ứng được cả về nhu cầu dịch vụ và tổ chức mạng lưới

- Càng ngày càng có nhiều tổng đài dung lượng lớn và chuyên dụng, do đó hạn chế việc kết nối trực tiếp các thuê bao với tổng đài

- Trên mạng có nhiều loại tổng đài do nhiều nhà cung cấp khác nhau, việc mở rộng dung lượng tổng đài phụ thuộc vào các nhà cung cấp của chính tổng đài đó, dẫn đến phụ thuộc

Các yêu cầu nêu trên dẫn đến một giải pháp là cần đưa ra một mạng truy nhập mới với các đặc tính: linh hoạt, hiệu quả, dễ kết nối, dung lượng lớn và có khả năng đáp ứng được nhu cầu thuê bao cả về băng thông, về đa dạng dịch vụ, chất lượng và hiệu quả đầu tư

Do có nhiều đặc tính ưu việt, công nghệ truyền dẫn quang đang đóng một vai trò quan trọng trong phát triển mạng viễn thông của mọi Quốc gia Mạng truy nhập quang đang tạo nên một cuộc cách mạng trong việc nâng cấp mạng băng hẹp truyền thống thành mạng băng rộng cho nhiều dịch vụ Đồng thời, tăng bán kính phục vụ lên hàng chục km

Việc phát triển mạng lưới viễn thông nói chung và mạng truy nhập nói riêng cần phải quy hoạch mạng Quy hoạch mạng là một quá trình lựa chọn tối ưu hoá tất cá các yếu tố của mạng, nhằm đảm bảo duy trì và phát triển mạng trong tương lai, đáp ứng

M Ở Đ Ầ U

đầy đủ nhu cầu của người sử dụng Quy hoạch mạng đảm bảo trên cả hai phương diện kinh tế và kỹ thuật, nhằm tạo ra một cấu hình mạng tối ưu nhất Để tạo ra một sự tiết giảm lớn nhất tổng số vốn đầu tư trang thiết bị kỹ thuật và sự phát triển mạng cũng như tất cả những chi phí khác cho mạng hiện tại và tương lai, nhưng vẫn phải đáp ứng được mục tiêu phục vụ tốt nhất các nhu cầu của người sử dụng.

Nhằm mục đích nghiên cứu và đề xuất các giải pháp tổ chức mạng truy nhập quang, trong luận văn này sẽ trình bày các nội dung chính như sau:

- Tổng quan về mạng truy nhập quang

- Các thuộc tính cơ bản của dịch vụ và khả năng cung cấp dịch vụ của mạng truy nhập quang

- Lựa chọn công nghệ mạng truy nhập quang

- Tối ưu mạng truy nhập quang

1.1 T Ổ N G Q U A N VỀ M Ạ N G TR UY N H Ậ P

1.1 1 V a i t r ò c ủ a m ạ n g tr u y n h ậ p t r o n g m ạ n g v iễ n t h ô n g

Hiện nay các nhà khai thác và cung cấp dịch vụ viễn thông, các nhà sản xuất thiết bị, các cơ quan quản lý viễn thông, cũng như các huớng nghiên cứu đang tập trung vào mạng truy nhập Đối với Việt Nam, việc sử dụng mạng truy nhập trên mạng viễn thông cũng đã và đang được nghiên cứu, triển khai Lý do để mạng truy nhập trở thành nội dung phát triển có tính chất chiến lược của các quốc gia là:

- Mạng truy nhập chiếm một nửa tổng chi phí đẩu tư của toàn bộ mạng viễn thông, mà yếu tố kinh tế của việc triển khai mạng viẻn thông là rất quan trọng Mạng truy nhập mới cho phép sử dụng cơ sở hạ tầng mạng hiệu quả hơn với chi phí quản lý khai thác, bảo dưỡng thấp hon Do đó tạo được ưu thế trong môi trường cạnh tranh

- Mạng truy nhập cho phép tối ưu cấu trúc mạng viễn thông, giảm số lượng nút chuyển mạch trên mạng, tăng bán kính phục vụ của tổng đài nội hạt, tăng độ tin cậy của mạng Với chủ trương giảm cấp mạng viễn thông của Việt Nam thì cho dù bán kính phục vụ tăng lên đến hàng trăm km thì toàn bộ tổng đài và mạng truy nhập cũng chi là một cấp mạng

- Mạng truy nhập cho phép triển khai dịch vụ một cách nhanh chóng, tạo ra khả năng tích hợp những dịch vụ tốt hơn cho khách hàng Với những yêu cầu dịch vụ mới

có chất lượng cao, tốc độ nhanh, băng tần rộng thì chỉ có mạng truy nhập tiên tiến mới

có khả năng đáp ứng được nhu cầu cho khách hàng Ngoài những dịch vụ có tính chất truyền thống, mạng còn cho phép triển khai các dịch vụ mới như: truyền hình cáp (CATV), Video theo yêu cầu (VoD), thương mại điện tử, Y tế từ xa, đào tạo từ xa

- Mạng truy nhập có một hệ thống quản lý giúp cho mạng hoạt động ổn định, linh hoạt với các khả năng chuẩn đoán, khắc phục và sửa lỗi tốt Việc quản lý mạng có thể tiên hành tập trung, các thiết bị có thể hỗ trợ cho nhau Ngoài ra với giao diện Q mạng truy nhập có thể được kết nối vào mạng quản lý viễn thông TMN

Chương 1

T Ổ N G Q U A N V Ề M Ạ N G T R U Y N H Ậ P Q U A N G

- Xu hướng thông tin trong tương lai là sự hội nhập giữa mạng viễn thông và mạng máy tính đang nhanh chóng trở thành hiện thực Sự phát triển của mạng truy

nhập đặc biệt là mạng truy nhập băng rộng cũng là một sự thể hiện xu hướng này

1.1 2 V ị t r í v à c ấ u t r ú c m ạ n g t r u v n h ậ p

1.1.2.1 VỊ t r í m ạ n g t r u y n h ậ p t r o n g m ạ n g v iễ n t h ộ n g

Mạng truy nhập là mạng nằm giữa người sử dụng dịch vụ viễn thông và điểm

cung cấp dịch vụ của mạng Mạng viễn thông gồm hai thành phần: mạng lõi và mạng

truy nhập Cả hai thành phần này đều nằm dưới một mạng quản lý chung TMN (hình

Hình 1.1 Vị trí mạng truy nhập trong mạng viễn thông

- Mạng lõi bao gồm các tổng đài nội hạt, nút dịch vụ kênh thuê riêng, nút dịch

vụ truyền hình theo yêu cầu (VoD), nút dịch vụ truyền hình quảng bá và các hệ

thống truyền dẫn liên đài, nhằm cung cấp các dịch vụ cho người dùng thông qua các

điểm dịch vụ

- Mạng truy nhập nằm giữa người sử dụng dịch vụ viễn thông và điểm cung

cấp dịch vụ của mạng để truyền tải các dịch vụ sẩn có từ điểm cung cấp dịch vụ đến

người sử dụng

- Mạng truy nhập giao tiếp với bên ngoài thông qua 3 loại giao diện:

+ Giao diện người sử dụng-mạng (UNI): phụ thuộc vào loại dịch vụ cung

cấp

+ Giao diện mạng truy nhập-mạng lõi (SNI): có thể là giao diện 2 dây

trong các hệ thống truy nhập cũ, hoặc giao diện V5.X, V5B.X hoặc giao diện riêng

Hình 1.2: Cấu trúc mạng truy nhập

Cấu trúc mạng truy nhập gồm 4 thành phần: kết cuối mạng nối với mạng lõi,

mạng phân phối và các điểm truy nhập mạng, môi trường kết nối thuê bao và các

thiết bị đầu cuối của người sử dụng

- Phần mạng truy nhập giao tiếp với mạng lõi gọi là kết cuối tổng đài, phần này thường được đặt tại tổng đài Các kết cuối này được kết nối với tổng đài thông

qua giao diện tiêu chuẩn V5.X cho các dịch vụ băng hẹp hoặc giao diện chuẩn V5B.X

cho các dịch vụ băng rộng hoặc các giao diện riêng của dịch vụ khác Các giao diện

- Cấu hình: điểm nối điểm, điểm nối đa điểm, vỏng

- Môi trường truyén dẫn: Cáp quang, viba, cáp đổng.

ĐIỂM TRUY NHẢP

1 1 » ! ĐIỂM TRUY NHẬP

M ạng p h â n phôi thuê bao:

- Cấu hỉnh: điểm nối điểm, điểm nối đa điểm

- Môi trường truyén dẫn: cáp đổng, vô tuyến, cáp quang.

ĐIỂM TRUY NHÂP

ĐIÊN THOAI

truy nhập tiêu chuẩn cho phép thiết bị truy nhập của các nhà cung cấp khác nhau có thể cùng làm việc trên một mạng.

- Tại đầu xa của mạng là các điểm truy nhập mạng Điểm truy nhập mạng có chức năng kết nối với các thuê bao sử dụng các dịch vụ khác nhau thông qua các giao diện tương ứng với từng loại dịch vụ Các điểm truy nhập mạng được kết nối với kết cuối tổng đài thông qua mạng truyền dẫn Mạng truyền dẫn này có thể có cấu hình linh hoạt như điểm nối điểm, điểm nối đa điểm (hình sao tích cực hay thụ động), cấu hình vòng, cấu hình chuỗi, có thể là kết hợp các cấu hình đã nêu trên một mạng Phương thức truyền dẫn có thể là cáp quang, viba Khi mạng truyền dẫn giữa

các điếm truy nhập và kết cuối tổng đài là phương thức truyền dẫn quang thì mạng truy nhập được gọi là mạng truy nhập quang

- Môi trường kết nối thuê bao phục vụ cho kết nối cuối cùng từ thuê bao đến mạng truy nhập Kết nối này có thể dựa trên các môi trường truyền dẫn khác nhau,

có thể là vô tuyến (trong trường hợp này gọi là mạng thuê bao vô tuyến cố định - WLL), có thể là hĩru tuyến sử dụng cáp đồng hay cáp quang Các công nghệ truyền dẫn khác nhau được sử dụng trên kết nối này tuỳ theo nhu cầu về dịch vụ và tuỳ theo

hệ thống cụ thể của các nhà sản xuất Hiện nay có nhiều giải pháp công nghệ được đưa ra để nâng cao dung lượng truyền dẫn của đôi dây cáp đổng, nhàm cung cấp các dịch vụ mới đòi hỏi băng tần rộng, như: HDSL, ADSL, VDSL

1.2 MẠNG T R U Y NH Ậ P Q UANG (OAN)

1.2.1 Khái niệm

Cấu hình tổng quát của mạng truy nhập theo định nghĩa của ITU như sau:

UNI

UNI (User Network Interface): Giao diện giữa người sử dụng và mạng truy nhập

SNI (Switching Network Interface): Giao diện giữa mạng truy nhập và mạng lõi

ANT(Access Network Termination): Đầu cuối mạng truy nhập

RAN (Remote Access Network): Điểm truy nhập đầu xa

TS (Transmission Systems): Hệ thống truyển dẫn

Hình 1.3: Câìi hình tổng quát của mạng truy nhập

Mạng truy nhập quang là mạng truy nhập mà hệ thống truyền dẫn (TS) là hệthống truyền dẫn quang Hệ thống truyền dẫn quang khi này bao gồm: các thiết bịđầu cuối quang hoặc tách riêng hoặc được tích hợp trong chức năng của các ANT, RAN và hệ thống cáp quang Các ANT và RAN với thiết bị đầu cuối quang tích hợp được gọi là OLT và ONU Hệ thống cáp quang gồm mạng cáp quang và các thiết bị xen tách quang, khuyếch đại quang

SNI

OLT(Optical Line Termination): Đầu cuối đường quang

ONUfOptical Network Unit): Đơn vị mạng quang

FCS (Fiber Optical Cable Systems): Hệ thống cáp quang

Hình 1.4: Cấu hình tổng quát của mạng truy nhập quang

Trong quá trình nghiên cứu cách thức phát triển của hệ thống truyền dẫn

quang trong m ạn g truy nhập, việc tìm ra các cấu hình vật lý củ a m ạng có m ột vai trò

quan trọng Cấu hình của hệ thống truyền dẫn quang và cấu trúc thiết bị đầu cuối cung cấp dịch vụ cho các thuê bao là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến giá thành và khả năng mở rộng, nâng cấp mạng.

1.2.2 C ÁC LOẠI CẤU HÌNH M ẠNG T R U Y N H Ậ P Q U A NG

1.2.2.1 C ấ u h ìn h m ạ n g s a o đ ơ n

Trong các cấu hình mạng truy nhập quang, cấu hình mạng sao đơn là đơn giản nhất Cấu hình này bao gồm các tuyến truyền dẫn điểm nối đa điểm

Hình 1.5: Cấu hình mạng sao đơn

Trong cấu hình này, thiết bị OLT cần có nhiều giao diện quang, mỗi giao diện quang làm việc với một ONU

Cấu hình này chỉ hiệu quả khi tại mỗi điểm đật ONU có một số lớn thuê bao

do trong cấu hình này chi phí cho việc lắp đặt cáp lớn

1 2 2 2 C á u h ìn h m ạ n g s a o k é p tích c ự c

Trong cấu hình này có thêm thiết bị D/MƯX là thiết bị ghép, tách kênh D/MUX phân tách tín hiệu trục chính từ OLT thành các luồng tín hiệu và phân chia tương ứng cho từng ONU, sau đó đưa đến từng giao diện quang để truyền tới ONU Quá trình ngược lại từ các ONU các luồng tín hiệu được ghép kênh tại D/MUX thành luồng tín hiệu trục chính truyền về OLT

Các M U X có thể tích hợp trong O N U như cấu hình dưới đây:

Hình 1.7: Cấu hình mạng sao kép tích cực khi MUXtícìĩ hợp trong ONU

Cấu hình này có ưu điểm là chi phí lắp đặt cáp giảm, do trên một tuyến sợi quang từ OLT đến D/MUX phục vụ cho nhiều ONU Nhưng có nhược điểm là tăng chi phí đầu tư thiết bị, chi phí bảo dưỡng và cấp nguồn cho D/MUX Khi khoáng cách từ OLT đến MUX lớn thì cấu hình này rất hiệu quả Cấu hình này còn có ưu điểm là khoảng cách truyền dẫn lớn do D/MUX là thiết bị tích cực

1 2 2 3 C ấ u h ì n h m ạ n g s a o k é p th ụ đ ộ n g

Cấu hình này tương tự như cấu hình mạng sao kép tích cực khi các D/MUX được thay thế bằng các bộ tách ghép quang thụ động c/s (Coupler/Splitter) Bộ tách ghép thụ động có thể là bộ tách ghép công suất quang hoặc tách ghép bước sóng quang

Cấu hình này ngoài các ưu điểm của cấu hình mạng sao kép tích cực còn có

ưu điếm là không cần chi phí lớn cho thiết bị quang tại các D/MƯX và giảm được chi phí cấp nguồn và bảo dưỡng các thiết bị này Nhược điểm là do c/s là tách ghép quang thụ động, nên công suất quang đến các ONƯ bị chia sẻ, vì vậy cự ly truyền dẫn giảm xuống Hơn nữa khi cần tăng thêm các ONƯ thì phải thay thế các Splitter

Một dạng biến đổi của mạng sao kép thụ động là cấu hình dạng BUS mà các

bộ tách ghép thụ động c/s được thay thế bằng các van thụ động đơn Các bộ tách ghép này có thể Cấu trúc này có nhược điểm là thêm nhiều điểm truy nhập vào cáp

chính, nhưng bù lại nó rất tiết kiệm chi phí lắp đặt cáp trong trường hợp các điểm truy nhập nằm dọc theo tuyến cáp.

Hình 1.9: Câii hình mạng quang thụ động dạng BUS

Một dạng biến đổi khác của mạng sao kép thụ động là cấu hình mạng quang thụ dộng có hai hay nhiều OLT Điều này cho phép tạo thành mạng truy nhập quang song song, tức là mạng được kết nối tới nhiều điểm cung cấp dịch vụ Biến đổi này làm tăng độ tin cậy của hệ thống trong trường hợp có sự cố xẩy ra ở cả điểm cung cấp dịch vụ và cả ở OLT

Hình 1.10: Cấu hình mạng sao kép thụ động với 2 OLT

1 2 2 4 C â u h ìn h m ạ n g R in g

Cấu hình mạng Ring có thể là Ring tích cực hoặc Ring thụ động

M ạ n g R i n g tíc h cự c: Một trong những ưu điểm đặc biệt quan trọng của mạng thông tin quang với công nghệ truyền dẫn SDH là tạo ra những khả năng truyền dẫn dung lượng lớn, chất lượng và độ tin cậy cao Đặc biệt là trong cấu hình Ring Trong mạng truy nhập, cấu hình mạch vòng cáp quang SDH đã được ứng dụng tạo nên một cấu trúc linh hoạt, mềm dẻo, dung lượng lớn và độ tin cậy cao Cấu hình mạng truy nhập dạng Ring được mô tả như dưới đây:

Hình 1.11: Cấu hình mạng Ring tích cực

Trong cấu hình này, các ONU được nối về OLT qua mạch vòng cáp quang SDH,

vì thế cấu hình này tận dụng được nhiều tính năng quan trọng của Ring SDH như:

- Độ tin cậy cao do các chế độ bảo vệ linh hoạt trong mạch Ring SDH

- Khả năng dung lượng lớn, cung cấp được các dịch vụ băng rộng theo yêucầu, với khả năng cung cấp nhanh chóng và tiện lợi, bởi vì các thiết bị SDH rất dễ dàng và linh hoạt trong việc xen tách các luồng dữ liệu và dễ dàng nâng dung lượng khi cần

Khả năng quản trị toàn mạng lưới thuận tiện và linh hoạt nhờ phần mềm

Do đó có thể điều khiển kết nối, điều chỉnh cấu trúc, giám sát và xử lýcảnh báo trên hệ thống, trợ giúp cho việc kết nối mạng vào hệ thống TMN của mạng viễn thông

M ạ n g R in g t h ụ đ ộ n g : Mạng Ring thụ động tương tự như mạng BUS, đường cáp trục chính được khép kín, các thiết bị xen tách thụ động có thể là tách ghép công suất quang hoặc xen tách bước sóng quang Hình 1.12 dưới đây là ví dụ về một cấu hình mạng Ring thụ động:

H ì n h 1 1 2 : C ấ u h ìn h m ạ n g R in g th ụ đ ộ n g

TRHNtiTÃM rMÒHr.TlN r|W V \

: Y ư > / M j

Tuỳ thuộc vào nhu cầu dịch vụ, phân bố thuê bao, yêu cầu về an toàn mạng, khả năng tài chính cụ thể trong từng trường hợp có thể chọn cấu hình thích hợp Hình 1.13 dưới đây là ví dụ về một cấu hình mạng hỗn hợp:

hệ thống điện Công nghệ WDMA là công nghệ dành riêng cho mạng quang Mỗi

phương pháp truy nhập đều tận dụng ưu điểm từ một số đặc tính của hệ thốns để chia

và phân bô' băng tần sẵn có

1 2 3 1 Kỹ t h u ậ t g h é p k ê n h c ậ n đ ồ n g b ộ ( P D H )

Nguyên lý của kỹ thuật ghép kênh cận đồng bộ là ghép các luống số cơ sở2,048 Mbit/s (hoặc 1,554 Mbit/s) thành các luồng số có tốc độ cao hơn: BMbit/s, 34Mbit/s, 140Mbit/s (theo tiêu chuẩn châu Âu)

Sơ đổ tách ghép kênh PDH được mô tả trên hình 1.14:

Hình 1.14: Nguyên ỉý tách ghép kênh PDH

Phương thức ghép kênh PDH thích hợp với mạng có dung lượng truyền dẫn thấp, cấu trúc mạng đơn giản (điểm nối điểm) Với yêu cầu tổ chức mạng phức tạp, dung lượng truyền dẫn cần cao hơn thì phương thức truyền dẫn này bộc lộ nhiều nhược điểm

Sau đây là sơ đổ phân cấp tốc độ bít của PDH và SDH của ITU:

Châu Âu Bắc Mỹ Nhât Bản 2,048 MbiƯs 1,544 Mbiưs 1,544 Mbiưs 8,448 Mbiưs 6,312 Mbiưs 6,312 Mbiưs 34,368 Mbiưs 44,376 Mbiưs 32,064 Mbiưs 139.264 Mbiưs 97.728 Mbit/s

PDH

G 702

STM-1 155,520 Mbiưs STM-4 622,080 Mbiưs STM-16 2.488,320 Mbiưs STM-64 9.953,280 Mbiưs

IX 2 M b iư s h o ặ c m X 3 4 M b iư s h o ặ c n X 4 5 M b iư s h o ặ c k X S T M -1

h o ặ c S T M -N h o ặ c k ế t h ợ p c á c lu ồ n g t ố c đ ộ n à y

Hình 1.16: Cấu hình rẽ luồng của thiết bị SDH-ADM

Trong đó: tốc độ lấy chẵn; 1, m, n, k là các số nguyên và tổng tốc độ các luồng nhánh nhỏ hơn hoặc bằng tốc độ luồng tổng

1 2 3 3 K ỹ t h u ậ t g h é p k ê n h đ iề u c h ế s ó n g m a n g p h ụ ( S C M )

Kỹ thuật ghép kênh điều chế sóng mang phụ là kỹ thuật ghép kênh theo tần số điện, nguyên lý chung của kỹ thuật này giống như đã dùng trong tải ba Các tần số trong khoảng từ 107 đến 1010 được dùng làm sóng mang phụ cho sóng mang quang Thông tin trong mỗi kênh được điều chế với một sóng mang phụ riêng Tín hiệu kết hợp sau đó được sử dụng để điều chế sóng mang quang Tín hiệu quang trong hệ thống này được phát đến đầu thu theo kiểu điểm-điểm hoặc điểm-đa điểm Tại đầu thu được thu bằng các photodiode băng tần rộng Sau khi biến đổi tín hiệu quane thành tín hiệu điện, kênh cần thu sẽ được lựa chọn bằng các bộ thu đổi tần

H ì n h ỉ 1 7 : N g u y ê n lý k ỹ th u ậ t g h é p k ê n h đ i ề u c h ế s ó n g m a n g p h ụ

Kỹ thuật SCM sử dụng các kỹ thuật như đã dùng trong viba mà đã được phát triển hoàn thiện nên có độ chính xác và ổn định cao Hơn nữa giá thành sản phẩm của các thiết bị chế tạo theo kỹ thuật này thấp hơn thiết bị quang tương ứng Ngoài ra

kỹ thuật này sử dụng sóng mang viba nên có thể xử lý được dễ dàng bằng các thành phần điện tử và có thể sử dụng các dạng điều chế với hiệu suất cao [3]

Kỹ thuật này thích hợp cho truyền lưu lượng hướng xuống và thường được (lùng cho các dịch vụ quảng bá như truyền hình, phát thanh

1.2.3.4 K ỹ th u ậ t g h é p k ê n h v à đ a tr u y n h ậ p p h â n c h ia t h e o th òi g ia n (TDM /TDM A)

Ghép kênh và đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDM/TDMA) là kỹ thuật phàn chia băng tần truyền dẫn thành những khe thời gian kế tiếp nhau Những khe thời gian này có thể được ấn định cho mỗi khách hàng hoặc có thể phân theo yêu cầu tuỳ thuộc vào phương thức chuyển giao đang sử dụng Hai phương thức chuyển giao điển hình hiện nay là STM và ATM

Phương thức chuyển giao đồng bộ (STM) gắn những khe thời gian cố định cho người sử dụng, sau đó mỗi khách hàng được đảm hảo một lượng băng tần xác định Những khe thời gian này có thể được nhà khai thác phân bổ thống kê theo nguyên tấc bán vĩnh cửu hoặc được hệ thống phân bổ linh hoạt trong khoảng thời gian của cuộc gọi Trong cả hai trường hợp, người sử dụng nắm quyền kiểm soát khe thời gian riêng mà không bị người khác sử dụng

Ớ khía cạnh khác, phương thức chuyển giao không đồng bộ ATM gán khe thời gian cho người sử dụng theo yêu cầu truyền số liệu thực tế Bằng việc gán linh hoạt khe thời gian nên băng tần tổng chia sẻ giữa những người sử dụng sẽ hiệu quả hơn nhiều So với STM thì ATM yêu cầu nhiều thông tin về dịch vụ và đặc tính lưu lượng để đảm bảo băng tần được sử dụng công bằng hơn

Sử dung kỹ thuât TDM cho hướng xuống

Hình ỉ 18: Mạng quang thụ động sử dụng kỹ thuật TDM/TDMA

Hình trên là một ví dụ về hệ thống TDM/TDMA trên mạng quang thụ động hình cây Hướng lên mỗi ONU được phép gửi số liệu trong khe thời gian riêng Khi tất cả các ONU đã phát hết dữ liệu trên khe thời gian cua mình, sau một khoáng thời gian, OLT phát chuỗi dữ liệu đến các ONƯ theo phương thức quảng bá dùng kỹ thuật ghép kênh phân chia thời gian (TDM), mỗi ONU tách dữ liệu của mình từ chuỗi dữ liệu xuống Luồng thông tin hướng xuống và hướng lên cùng được truyền trên một sợi quang [7]

Một đặc tính quan trọng của mạng quang thụ động sử dụng TDM/TDMA là yêu cầu bắt buộc về đồng bộ của lưu lượng hướng lên để tránh xung đột số liệu Xung đột này sẽ xảy ra nếu hai hay nhiều gói dữ liệu từ những ONU khác nhau đến

hộ ghép cùng một thời điểm Tín hiệu này đè lên tín hiệu kia và tạo thành tín hiệu ghép Phía đầu xa không thể dịch chính xác tín hiệu tới, kết quả là sinh ra một loạt các lỗi bit và suy giảm thông tin đường lên

Kỹ thuật TDMA đã hoàn thiện trong miền điện, thế mạnh của nó đã được chứng minh Tuy nhiên, kỹ thuật này nếu chuyển hoá thành dạng kỹ thuật trong miền quang lại không phù hợp vì quá phức tạp và đắt tiền Hơn nữa, nó lại có yếu điểm là đòi hỏi sự đồng bộ cao Chính vì vậy người ta chỉ sử dụng kỹ thuật TDMA dưới dạng điện, sau đó chuyển tín hiệu điện này thành tín hiệu quang để truyền đi, còn phần xử lý vẫn là tín hiệu điện Nếu sử dụng kỹ thuật TDMA dưới dạng này thì lại rất kinh tế: các thiết bị đã hoàn thiện, giá thành hợp lý cùng với những phần tử mạng quang không quá tốn kém Kỹ thuật này là rất phù hợp nếu sử dụng cho các mạng có dung lượng vừa, nhất là mạng truy nhập [3]

1.2.3.5 K ỹ th u ật g h ép k èn h và đa truy n h ậ p phàn ch ia theo bước s ó n g (WDMẠVDMA)

Nguyên lý chung của kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng quang là tín hiệuquang ở nguồn phát với các bước sóng khác nhau Ằ-1, Ằ2, Ằ.3 Ằ.n được ghép vào nhờ

bộ ghép bước sóng và truyền trên một sợi quang Sau khi truyền qua tuyến cáp đến đầu thu các hước sóng quang khác nhau sẽ được tách ra nhờ bộ giải ghép bước sóng quang Nguyên lý này được mô tả trên hình 1.19

Hình 1.19: Nguyên lý ghép bước sóng quang

Xét về hướng truyền, có hai phương thức thiết lập hệ thống truyền dẫn sử dụng kỹ thuật ghép bước sóng quang WDM là: ghép bước sóng trên một cáp theo một hướng và trên một cáp theo hai hướng Kỹ thuật ghép WDM theo một hướng là ghép các tín hiệu có bước sóng khác nhau vào một đầu phát và tách bước sóng ở đầu thu để đưa đến các bộ tách sóng quang (hình 1.20) Còn đối với kỹ thuật ghép theo hai hướng thì có thể phát bước sóng À ị và đồng thời thu bước sóng Ả 2 theo chiều ngược lại trên cùng một sợi (hình 1.21)

Hình 1.20: Hệ thống ghép bước sóng quang một hướng

H ì n h ỉ 2 1 : H ệ th ố n g g h é p b ư ớ c s ó n g q u a n g h a i h ư ớ n g

Nguyên lý của kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo bước sóng (WDMA) tương tự như kỹ thuật ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) mạng WDMA

có thế chia thành hai loại là: mạng Đon bước (Single-hop) và mạng Đa bước (Multi- hop)

M ạ n g Đ ơ n b ư ớ c còn có hai biến thể chính là loại mạng WDMA quảng bá và mạng WDMA định tuyến theo bước sóng

Trong mạng WDMA quảng bá, các đầu phát chỉ có thể phát được ở một số hước sóng (hoặc chỉ một bước sóng), còn tại các đầu thu có thể điều chỉnh để thu được một trong nhiều bước sóng Tại đầu phát các bước sóng Ằ|, x2, Ằn được ghép vào trong một sợi cáp, tại tất cả các đầu thu các bước sóng này trước khi vào bộ thu cần phải qua bộ lọc quang có thể điều chỉnh được, và chỉ có một bước sóng được điều chỉnh đến bộ thu (hình 1.22)

Lọc 1 Phát 1

-Coupler ^1> ^2i ^-3 Splitter

đến đầu thu j

M ạ n g Đ a b ư ớ c đòi hỏi phải có nhiều nút trung gian để truyền dữ liệu quang

từ nút nguồn tới nút đích Các nút trung gian (hop) làm nhiệm vụ biến đổi tín hiệu đến từ quang-điện, sau đó biến đổi điện- quang để phát lại với các bước sóng thích hợp đến nơi nhận hoặc đến các nút tiếp theo

uù điểm của mạng WDMA thể hiện ở dung lượng truyền dẫn cao, chất lượng tín hiệu tốt, nhưng khó khăn cho việc khai thác trong mạng hiện nay vì kỹ thuật này yêu cầu độ chính xác của Laser phát và Photodiode thu cao và phải hoạt động được trong một dải rộng, Ngoài những khó khăn kỹ thuật về chế tạo đầu phát và đầu thu điều chỉnh được trong dải rộng có độ chính xác cao thì cũng còn một vài yếu tố nữa ảnh hưởng đến chất lượng của mạng sử dụng kỹ thuật WDMA như giao diện điều khiển mạng phức tạp, mức xuyên âm giữa các kênh vẫn còn cao Khi số nút mạng quá lớn thì hiện tượng trể truyền dẫn sẽ vượt quá quy định và có khả nãng gây tắc ngẽn trong mạng Vì vậy kỹ thuật WDMA chỉ phù hợp với mạng cỡ vừa, yêu cầu tốc

độ truyền dẫn và dung lượng truyền dẫn rất cao (>10Gb/s), vì độ chính xác của đầu phát và đầu thu tý lệ với số nút mạng nên mạng cỡ vừa sẽ không đòi hỏi độ chính xác của đầu phát và đầu thu quá cao, do đó phù hợp với khả năng kỹ thuật hiện nay [3]

1 2 3 6 K ỹ t h u ậ t đ a t r u y n h ậ p p h â n c h ia t h e o m ã ( C D M A )

Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã CDMA đã và đang được sử dụng trên các hệ thống thông tin di động Hiện nay, kỹ thuật này cũng đã được sử dụng trong các mạng truy nhập dùng phương thức vô tuyến WLL ứng dụng trên mạng viễn thông Việt Nam Với những ưu điểm như: hạn chế nhiễu, dung lượng lớn, khả năng tổ chức mạng linh hoạt, mềm dẻo Kỹ thuật CDMA trong cả mạng vô tuyến và mạng cáp quang dang trở thành công nghệ cho các hệ thống thông tin trong tương lai

Kv thuật CDMA trong thông tin quang khai thác khả năng tạo ra các xung ánh sáng cực ngắn (chu kỳ có thể đạt đến pico giây, thậm chí ngắn hơn nữa) để mã hoá mỗi bít dữ liệu từ các nguồn tín hiệu thành chuỗi xung với mã duy nhất, mã này được gọi là mã CDMA hay mã địa chỉ Do đó tín hiệu quang CDMA được bức xạ từ một nguồn tín hiệu sẽ chiếm một độ rộng băng tần lớn hơn nhiều so với độ rộng tối thiếu cần thiết để truyền thông tin đi

Tại đầu thu, sự tương quan quang (optical correlation) được thực hiện bằng cách sử dụng một bộ các đường dây trễ quang song song và dữ liệu sẽ được khôi phục lại nhờ sử dụng thiết bị ngưỡng.

Hình 1.24: Nguyên lý đa truy nhập CDMA

Kỹ thuật CDMA có ưu điểm là dung lượng cao, không yêu cầu đồng bộ như kỹ thuật TDMA, không đòi hỏi phải có các bộ thu phát điều chỉnh được và độ chính xác của đầu phát, đầu thu cao như WDMA So với SCMA thì dung lượng của mạng CDMA cao hơn nhiều vì việc xử lý các tín hiệu điệri được thực hiện tại miền quang chứ không phải miền điện Thêm vào đó, trong kỹ thuật CDMA quang mỗi tín hiệu sử dụng một mã duy nhất vì vậy đảm bảo được khả năng bảo mật thông tin Tuy vậy, kỹ thuật CDMA cũng có những yếu điểm về cơ bản và chính chúng đã cản trở việc phát triển của CDMA trong các hệ thống quang thực tế Những nhược điểm này bao gồm:

Yêu cầu nguồn quang phải có khả năng tạo ra các xung ánh sáng cực ngắn, có chu kỳ cỡ pico giây thậm chí cỡ femto giây Mặc dù hiện nay các Laser bán dẫn chế tạo trong phòng thí nghiệm đã đạt được những đòi hỏi này nhưng chúng vẫn chưa ốn định và vẫn còn phải tiếp tục nghiên cứu

Bộ mã hoá và giải mã quang CDMA cần phải có chuyển mạch quang điều khiển điện và các đường trễ quang nên các thiết bị này cồng kềnh phức tạp

BỞI vậy dù có nhiều triển vọng nhưng cho đến nay kỹ thuật này vẫn còn quá tốn kém và đòi hỏi các kỹ thuật cao chưa phù hợp với thực tế [3]

Trong kỹ thuật WDM, các kênh khác nhau được điểu chế vào các bước sóng ánh sáng khác nhau với khoảng cách các bước sóng là lnm, cung cấp khoảng 30 kênh trong cửa sổ quang 1550nm Những khoảng cách kênh này tương đương với băng thông kênh khoảng 100GHz, và toàn bộ băng thông này không chắc có được sử duns hoàn toàn cho truyền dẫn, bởi vì điều đó sẽ yêu cầu những thiết bị điện tử có tốc độ cực cao Kỹ thuật tách sóng kết hợp có thể sử dụng cửa sổ 1550nm tốt hơn, bởi vì chúng hỗ trợ được nhiều kênh hơn với khoảng cách kênh nhỏ hơn (tốc độ dữ liệu của mỗi kênh cũng nhỏ hơn) và vì thế chúng phù hợp hơn để đạt được tốc độ số liệu cao Ghép kênh với khoảng cách kênh cỡ từ 1 đến 10 Ghz dựa trên kỹ thuật tách sóng kết hợp được gọi là ghép kênh phân chia theo tần số quang (OFDM)

1.2.3.7 K ỹ t h u ậ t đ a t r u y n h ậ p p h à n ch ia th e o t ầ n sỏ q u a n g (O F D M A )

Hình 1.25: Nguyên lý kỹ thuật tách sóng kết hợp

Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật tách sóng kết hợp như hình 1.25 Tín hiệu quang sau khi qua bộ điều chế quang với tần số cos được truyền trên sợi quang đến bộ thu Tín hiệu quang tại đầu thu được trộn với tín hiệu quang từ bộ laser dao động nội với tần số C0Lo tại bộ trộn để lấy ra tần số trung gian ( 0 IF=C 0 s-C 0 LO Sau đó qua bộ lọc thông thấp để loại bỏ các tạp âm và tần số của các kênh khác Tiếp theo tần số trung gian qua bộ giải điều chế tách ra dữ liệu ban đầu

Hình 1.26: Nguyên lý đa truy nhập phân chia theo tần sô'quang

Nguyên lý đa truy nhập phân chia theo tần số quang (OFDMA) như trên hình 1.26. Các bộ phát phát các bước sóng X SJ, X S2 X Sn, các bước sóng này được truyền qua hệ thống ghép và phân phối quang thụ động một cách quảng bá đến tất cả các đầu thu Tại đầu thu các bộ laser dao động nội phát các bước sóng tương ứng X L01, X

L 02 — • ^ LOm ghép với các bước sóng đến, sau đó đi qua bộ lọc thông thấp để tách ra các bước sóng trung gian tương ứng của từng bộ thu và loại bỏ các kênh khác Khi muốn thu các kênh khác chỉ cần thay đổi tần số dao động nội

Đa truy nhập phân chia theo tần số quang có thể tạo ra hệ thống truy nhập hàng trăm kênh với tốc độ dữ liệu từ 1GHz đến 10GHz sẽ là kỹ thuật rất có tiềm năng trong tương lai

1.3 G IA O DIỆN V5.X

1 3 1 K h á i q u á t

V ới việ c b a n h à n h tiê u c h u ẩ n V5.X, m ạ n g tr u y n h ậ p g iú p c h o c á c n h à k h ai

thác m ạ n g g iả i q u y ế t m ộ t v ấ n đ ề k h á n g h i ê m trọ n g là sự p h ụ th u ộ c v ào c á c n h à c u n g

c ấ p th i ế t bị t ổ n g đài V ớ i g ia o d iệ n V5.X, c á c n h à k h a i th á c c ó q u y ề n lự a c h ọ n thiết

bị t r o n g v iệ c m ở r ộ n g m ạ n g lưới m ộ t c á c h h iệ u q u ả n h ất C h ín h v ì tầ m q u a n tr ọ n g

c ủ a g i a o d iệ n V5.X đ ố i với m ạ n g tru y n h ậ p n ê n tr o n g p h ầ n n à y sẽ k h á i q u á t về g ia o

d i ệ n V5.X.

G i a o d iệ n V5.X là g ia o d iệ n g iữ a m ạ n g tru y n h ậ p v à t ổ n g đài c h ủ c h o việ c hỗ

tr ợ c u n g c ấ p c á c d ịc h vụ v iễ n t h ô n g b ã n g h ẹ p và tă n g b á n k ín h p h ụ c vụ c ủ a tổ n g đài.

V 5 X quy định các giao thức thuộc lớp vật lý, lớp liên kết dữ liệu và lớp mạng

để kết nối tổng đài và thuê bao thông qua mạng truy nhập V 5 X có cấu trúc của một giao diện mở, nhằm đáp ứng yêu cầu khách hàng truy nhập vào mạng PSTN, ISDN, internet

Giao diện V5.X có khả năng được ứng dụng trong nhiều phương thức truy nhập thuê bao Đây là một chuẩn quốc tế có xu hướng được nhiều nhà sản xuất tuân thú vì rất hiệu quả trong việc kết nối giữa các điểm cung cấp dịch vụ và mạng truy nhập

1.3.2 C á c k ế t n ô i V 5 X và c ấ u t r ú c c á c k h e th ời g ia n

Giao diện V5.X có hai dạng là V5.1 và V5.2 Một giao diện V5.1 bao gồm một kết nối 2,048 Mbit/s, mặc dù trên thực tế V5.2 đơn tuyến (chỉ có 1 kết nối 2,048 Mbit/s) là một ngoại lệ, bởi vì nhiều kết nối 2,048 Mbit/s mà một giao diện V5.2 hỗ trợ sẽ tạo thêm các kết nối phụ phù hợp để có độ an toàn cao hơn Ngoài các chức năng của giao diện V5.1, giao diện V5.2 còn hỗ trợ cả việc tập trung lưu lượng, lẫn việc cấp phát động các khe thời gian Các kết nối 2,048 Mbit/s đối với cả hai giao diện này đều được định khuôn dạng theo cách thức thông thường thành 32 khe thời gian, với khe thứ 0 dược sử dụng để cấp phát khung (hình 1.27) Một giao diện V 5.1 chỉ có thể hỗ trợ tới 30 cổng POTS (hoặc 15 cổng ISDN tốc độ cơ sở), trong khi một giao diện V5.2 có thể hỗ trợ vài nghìn cổng Trong cả hai trường hợp, cả cổng POTS

và ISDN đều có thể được sử dụng trên cùng một tuyến kết nối 2,048 Mbit/s [1Ị

Giao diện V5.X có chứa nhiều giao thức truyền thông khác nhau Chúng được phân chia thành các giao thức truyền thông phòng vệ (điều khiển, điều khiển liên kết, kết nối kênh mang và phòng vệ) và các giao thức truyền thông điều khiển cuộc gọi (cho cả POTS và ISDN) Các giao thức điều khiển cuộc gọi và giao thức điều khiển V5 thích ứng với cả hai giao diện V 5 1 và V5.2, còn các giao thức phòng vệ khác chỉ thích ứng với giao diện V5.2

Truyền thông ISDN được phân nhóm thành các đường truyền thông kiểu p, F

và s Các đường này tương ứng với số liệu gói (SAPI16), số liệu khung (SAPI 32 tới 62) và báo hiệu kênh D (các SAPI khác) Mỗi kiểu truyền thông ISDN từ một cổng người dùng đơn được ánh xạ thành một đường truyền thông chung cho kiêu truyền thông đó Và mỗi đường có một kênh truyền thông liên quan đến V5 ứng với một

khe thời gian V5 Không có hai đường truyền thông nào của cùng một kiểu lại có thể dùng chung một khe thời gian V5, bởi vì các đường truyền thông của cùng một kiểu chỉ được phân biệt do chúng sử dụng các khe thời gian khác nhau Một cổng người dùng ISDN duy nhất luôn luôn sử dụng cùng một khe thời gian V5 cho mỗi một trong ba kiểu, nhưng nó có thể dùng các khe thời gian V5 khác nhau cho các kiểu khác nhau Các cổng người dùng ISDN khác nhau có thể sử dụng các đường truyền thông khác nhau trên những khe thời gian V5 khác nhau cho cùng một kiêu truyền thông.

Hình 1.27: Khuôn dạng của các kết nối 2,048 Mbit/s tại giao diện V5

Không giống như các đường truyền thông ISDN, các giao thức phòng vệ luôn luôn dùng chung cùng một khe thời gian V5 Đây là khe thời gian thứ 16 của kết nối2,048 Mbit/s đầu tiên Giao thức điều khiển cuộc gọi POTS cũng chỉ sử dụng một khe thời gian duy nhất, nhưng không một đường truyền thồng nào của nó cũng như của ISDN buộc phải dùng chung khe thời gian mà các giao thức phòng vệ sử dụng để cho phép cấp phát thêm băng thông phụ cho điều khiển cuộc gọi khi số lượng các cổng người dùng tăng lên, hoặc khi lưu lượng kênh D của ISDN tăng lên

1 3 2 1 G i a o d iệ n V 5 1

Đối với V5.1 chỉ có một đường truyền thông S-ISDN (báo hiệu) tương ứng với một khe thời gian V5 duy nhất Khe thời gian này có thể được các giao thức truyền thông khác hoặc các kiểu đường truyền thông ISDN khác dùng chung hoặc không dùng chung Có thể có nhiều đường truyền thông P-ISDN và F-ISDN khác nhau sử dụng tối đa ba khe thời gian Nếu chỉ có một khe thời gian được sử dụng cho tất cả các kênh truyền thông thì nó phải là khe thời gian thứ 16, bởi vì giao thức điều khiển được bố trí tại đây

Nếu hai khe thời gian được sử dụng cho truyền thông thì chúng phải là các khe 16 và 15 Giao thức điều khiển phải sử dụng khe 16 và ít nhất có một trong số các đường truyền thông hiển nhiên phải dùng khe 15 (Bàng 1.1). Ví dụ: có thể có các đường truyền thông F-ISDN trên cả hai khe thời gian, tương tự như vậy, có thể có các đường truyền thông P-ISDN trên cả hai khe thời gian Giao thức POTS và đường

Ví du 1

Ví dụ 2

Bảng ỈA : Các trường hợp cấp phát có thể có của V5.Ỉ với hai khe thời gian

Nếu ba khe thời gian được sử dụng cho truyền thông thì chúng phải là các khe

16, 15 và 31 (Bảng 1.2). Giao thức điều khiển vẫn phải sử dụng khe thời gian 16 Do giao thức POTS chỉ có thể sử dụng một khe thời gian duy nhất, cho nên cũng phải có các đường truyền thông ISDN nếu ba khe thời gian được sử dụng Có thể có các đường truyền thông F-ISDN và P-ISDN trên bất kỳ một khe thời gian nào Giao thức POTS và đường truyền thông S-ISDN đều có thể sử dụng một trong các khe thời gian

truyền thông S-ISDN đều có thê sử dụng một trong hai khe 16 hoặc 15

Khe thời gian Điều khiển POTS S-ISDN F-ISDN P-ISDN

A-TS 16 X

phòng để nâng cao tính an toàn cho đường truyền thông (Bảng 1.3). Ngoài những khác biệt quan trọng này ra, V5.2 còn khác V5.1 ở chỗ có thể có thêm nhiều hơn một đường truyền thông S-ISDN, sao cho việc điều khiển cuộc gọi của ISDN không

bị giới hạn ở một khe thời gian V5 duy nhất Điều này rất cần thiết để cho phép băng thông phụ được cấp phát thêm cho điều khiển cuộc gọi đến với các cổng ISDN phụ trợ mà giao diện V5.2 có thể hỗ trợ Băng thông phụ cho các cổng POTS phụ đã được xem là không cần thiết bới vì báo hiệu POTS ít đòi hỏi hơn về băng thông [1]

Các khe thời gian Kết nối 2,048 Mbit/s

sơ cấp

Kết nôl 2,048 MbiƯs thứ cấp

Các kết nối 2,048 Mbiưs khác

15 (Tùy chọn) (Tùy chọn) (Tùy chọn)

16 Các giao thức phòng vệ Bảo vệ phồng vệ (Tùy chọn)

31 (Tùy chọn) (Tùy chọn) (Tùy chọn)

Bảng 1.3: Các khe thời gian truyền thông V5.2

Việc đưa vào sử dụng thêm các giao thức phòng vệ phụ có thể có các tác động gián tiếp tới việc cấp phát các đường truyền thông cho các khe thời gian, bởi vì chúng làm giảm dung lượng dự trữ khe thời gian do giao thức điều khiển sử dụng Do

có các giao thức phụ này, mà các cuộc truyền thông điều khiển cuộc gọi ít có khả năng dùng chung cùng một khe thời gian hơn, đặc biệt là nếu chúng được dùng quá nhiều Không có ảnh hưởng trực tiếp nào tới việc cấp phát các giao thức cho các khe thời gian do việc đưa các giao thức phòng vệ phụ vào sử dụng, bởi vì tất cả các giao thức phòng vệ đều được cấp phát một cách hiệu quả tới một khe thời gian truyền thông duy nhất như một giao thức phức hợp truyền thông đơn nhất

Việc sử dụng các kênh dự phòng có hiệu quả giống như việc cấp phát các khe thời gian phụ cho đường truyền thông Hiệu quả của mạng là tăng số lượng các khe thời gian liên quan đến truyền thông Sự thay đổi so với trường hợp V5.1 ờ chỗ các kênh dự phòng đó cần thiết cho đường truyền thông để kết hợp động với nhiều khe thời gian, nhằm dùng cho các liên kết khác nhau khi có sự cố trên một tuyến nào nó

B á o v ệ c á c k ê n h t r u y ề n t h ô n g

Giao diện V5.2 có khả năng tự bảo vệ các kênh truyền thông logic dùng để mang các giao thức báo hiệu và phòng vệ giữa mạng truy nhập và tổng đài chủ Tính năng này cho phép giao diện V5.2 khắc phục được sự cố khi một trong các tuyến kết nối bị hỏng Sở dĩ như vậy là do đường truyền thông trên tuyến bị hỏng, có thể tự

động chuyển sang kết nối khác Đương nhiên, trong trường hợp này giao diện V5.2 phải có ít nhất hai kết nối.

Việc bảo vệ được thực hiện cho các kênh truyền thông logic 64 kbit/s quy định và bao gồm tất cả các đường truyền thông cấp phát cho kênh đó Các kênh truyền thông được bảo vệ thuộc về nhóm bảo vệ 1 hoặc nhóm bảo vệ 2

Nhóm bảo vệ 1 xử lý kênh truyền thông logic có chứa các giao thức phòng vệ

và sử dụng khe thời gian 16 trên cả các kết nối V5.2 sơ cấp lẫn thứ cấp {hình 1.30)

Kênh logic này là kênh truyền thông V5.2 chính và hai khe thời gian là các khe thời gian truyền thông vật lý mà kênh logic này có thể kết hợp Lúc đầu, kênh truyền thông chính này được kết hợp với khe thời gian 16 trên kết nối V5.2 sơ cấp

Giao thức bảo vệ V5.2 giám sát khe thời gian 16 trên cả hai kết nối sơ cấp và thứ cấp Điều này đảm bảo rằng sự suy thoái trên kết nối sơ cấp được phát hiện và khả năng

sử dụng kết nối sơ cấp được đảm bảo Nếu chỉ tiêu kỹ thuật trên kết nối sơ cấp giảm xuống quá thấp, thì kênh truyền thông logic chính sẽ được chuyển mạch qua khe thời gian 16 của kết nối thứ cấp Điều đó có thể kéo theo một vài tin báo sẽ bị sai lạc trong quá trình chuyển đổi này, nhưng việc đó không quan trọng bởi vì sự sai lạc đó sẽ bị phát hiện và bản tin sẽ được phát lại

Các kênh truyền thông logic không phải là kênh chính có thể được bảo vệ bằng cách đưa chúng vào nhóm bảo vệ 2 Nhóm bảo vệ 2 khác nhóm bảo vệ 1 ở chỗ

nó không có khe thời gian dự phòng cho mỗi khe thời gian đang hoạt động và giao thức bảo vệ V5.2 không được phát đi trên các khe thời gian dự phòng Không có quá

ba khe thời gain dự phòng trong một nhóm bảo vệ 2, bởi vì ba khe đã đủ bảo vệ trong trường hợp hư hỏng một kết nối Có thể cấp phát cho nhóm bảo vệ 2 một số lượng bất kỳ các khe thời gian truyền thông không được bảo vệ theo cách khác Các kênh truyền thông logic trong nhóm bảo vệ 2 sẽ được chuyển mạch sang một khe thời gian

dự phòng còn rỗi trong trường hợp có sự cố ở các khe thời gian gốc của chúng Còn đối với nhóm bảo vệ 1, những tin báo nào đó bị sai lạc do kết quả của việc chuyển đổi khe thời gian sẽ được phát lại như một phần của quá trình sửa sai thông thường

Giao thức bảo vệ phối hợp việc chuyển đổi cho cả hai nhóm bảo vệ sao cho cả hai phía của giao diện sẽ chuyển mạch theo cùng một hướng Các kênh truyền thông logic không phải các kênh truyền thông chính có thể không cần bảo vệ

Điểu khiển các kết nôi 2,048 Mbit/s

Nhiều kết nối của một giao diện V5.2 được quản lý qua giao diện V5.2 nhờ giao thức điều khiển kết nối của nó Giao thức này cho phép các kết nối được nhận dạng và để bị chặn hay không bị chặn

Cần phải có sự nhận dạng kết nối là để khẳng định tính nguyên vẹn của các kết nối vật lý của giao diện V5.2 Nó hoạt động nhờ “đeo thẻ” cho kết nối cần được nhận dạng

Việc chặn kết nối hay khai thông kết nối được yêu cầu để cho phép các kết nối được duy trì hoạt động với mức gián đoạn lưu lượng tối thiểu, và cho phép giao diện mở ra khi lưu lượng tăng lên Điều này hoàn toàn giống như việc chặn và khai thông các cổng người dùng trên giao thức điều khiển

1 3 3 C á c k h e th ờ i g ia n m a n g v à d u n g lư ợ n g V5.X

Các khe thời gian mang trên một giao diện V5 được sử dụng để mang lưu lượng chuyển mạch kênh 64 kbit/s từ các cổng người dùng tới tổng đài chủ Các khe thời gian này phải được cấp phát tới cổng người dùng theo một cách thức thoả thuận

rõ ràng, sao cho cả mạng truy nhập và tổng đài chủ đều biết các khe thời gian nào được sứ dụng cho cổng người dùng cụ thể

Đối với giao diện V5.1, việc cấp phát các khe thời gian mang tới cổng người dùng là cấp phát tĩnh, nhưng nó có thể thiết lập lại qua các giao diện quản lý tạimạng truy nhập và tại tổng đài chủ ở đây thuật ngữ “tĩnh” được sử dụng theo nghĩa

là việc cấp phát không thay đổi từ cuộc gọi tới cuộc gọi Chỉ có một phép ánh xạ một

- một giữa các kênh mang thích hợp tại các cổng người dùng và các khe thời gian mang trôn các giao diện V5.1 Đối với một mạng truy nhập đơn, ánh xạ này có thể là ánh xạ gắn cứng

Đối với giao diện V5.2, việc cấp phát các khe thời gian mang tới các cổng người dùng là cấp phát động và thường biến đổi từ cuộc gọi này sang cuộc gọi khác Việc ánh xạ giữa các kênh mang liên quan đến V5 tại các cổng người dùng và các khe thời gian mang trên giao diện V5.2 được điều khiển bởi giao thức BCC (giao thức kết nối kênh mang) Các khe thời gian mang được cấp phát một cách linh hoạt

tới các cổng người dùng theo yêu cầu Tính chất linh hoạt này tạo nên độ an toàn cao hơn và hỗ trợ tập trung lưu lượng.

Việc cấp phát động các khe thời gian mang trên một giao diện V5.2 cho độ an toàn cao hơn, bởi vì dịch vụ được duy trì ngay cả khi một kết nối bị mất Tuy nhiên điều này đòi hỏi phải có nhiều hơn một kết nối trên giao diện V5.2 Từng cuộc gọi riêng biệt có thể bị mất nếu một kết nối V5.2 bị hỏng, nhưng các cuộc gọi đó có thể được thiết lập lại trên một kết nối khác, nếu người dùng quay số lại Sau sự cố hỏng kết nối, chất lượng dịch vụ sẽ kém hơn bởi vì lưu lượng được ít khe thời gian hơn hỗ trợ Trên giao diện V5.1 không thể có độ an toàn này được, bởi vì việc cấp phát tĩnh các khe thời gian đã trói cổng người dùng vào các khe thời gian mang bị mất này

Cấp phát động các khe thời gian mang trên giao diện V5.2 còn hỗ trợ việc tập trung lưu lượng mang Giao diện này có thể hỗ trợ nhiều kênh mang hơn tại các cổng người dùng so với các khe thời gian mang trên giao diện V5.2 Việc tập trung lưu lượng có lợi là: trên thực tế chỉ một phần trong toàn bộ cổng người dùng hoạt động cùng một thời điểm Đối với hệ thống tương đối lớn, người ta áp dụng hệ số tập trung thường bằng 8, bởi vì nó không làm giảm chất lượng dịch vụ tới mức cảm nhận được Điều này cho phép một mạng truy nhập có khoảng 1000 cổng POTS được hỗ trợ bởi một giao diện V5.2 có 4 kết nối 2,048 Mbit/s

Một giao diện V5.2 đầy đủ cho khả năng hỗ trợ khoảng 4000 cổng POTS, bởi

vì nó có tới 16 kết nối 2,048 Mbit/s và có khả năng tập trung lưu lượng mang với hệ

số bằng 8 Một giao diện V5.1 chỉ có khả năng hỗ trợ 30 cổng POTS

Việc cấp phát động các khe thời gian mang V5 không đồng nhất với việc tập trung lưu lượng mang, bởi vì việc gán động không xác định rõ hệ số cổng thuê bao cho các khe thời gian mang trên giao diện V5 v ề mặt lý thuyết, có thể sử dụng cấp phát động với số khe thời gian nhiều hơn số yêu cầu nếu tất cả các cổng người dùng đều đã bận, nhưng điều này là không thực tế, trừ khi một giao diện V5 được lắp đặt mới và chí có một số khách hàng được cấp phát cho nó Không nhất thiết một giao diện V5 phải có chức nãng tập trung, nhưng nó phải có chức năng cấp phát động các khe thời gian mang

Việc tập trung lưu lượng qua giao diện V5.2 khác với việc tập trung lưu lượng trong bản thân mạng truy nhập Hệ thống truyền dẫn của mạng truy nhập này không

nhất thiết tập trung lưu lượng, kể cả khi giao diện V5.2 có tập trung Một giao diện V5.2 tập trung có thể được sử dụng không cần biết đặc điểm truyền dẫn trong mạngtruy nhập như thế nào; bởi vì chi phí cho mỗi cổng người dùng của giao diện có thểthấp hơn, mặc dù giao diện có mức độ phức tạp hơn, vì cần dùng tới ít kết nối hơn để

hỗ trợ lưu lượng Ngay cả khi mạng truy nhập có nhiệm vụ tập trung thì sự tập trung này có thể được tàng ẩn trong mạng truy nhập, nơi có thể dùng một giao diện V5.1 không tập trung Ví dụ, một mạng truy nhập sử dụng truyền dẫn vô tuyến có thể có chức năng tập trung vào truyền dẫn bởi vì băng thông vô tuyến có giới hạn, nhưng nó lại sử dụng một giao diện V5.1 phi tập trung nếu kích thước hệ thống quá nhỏ, không thể chứa đựng tính phức tạp tăng lên của giao diện V5.2

POTS, kênh thuê riêng

s ố hoặc analog, thuê bao ISDN tốc đô cơ bản (2B+D)

POTS, kênh thuê riêng số hoặc analog, thuê bao ISDN tốc độ cơ bản (2B+D) và tốc đô cơ sở

(30B+D)

(30 thuê bao POTS)

(1-16)xH 1 xấp xỉ 4000 thuê bao POTS

G hép kênh/tập trung thuê bao G hép kênh T ập trung thuê bao

Phạm vi ứng dụng Tốc độ tối đa là 2B+D

Nhu cầu lưu lượng

nhỏ

Tốc độ dịch vụ tối đa 30B+D Nhu cầu lưu lượng lớn

2 1 2 N h ũ n g t h u ộ c t ín h c ơ b ả n c ủ a c á c d ịc h v ụ v iễ n t h ô n g

Các dịch vụ viễn thông có thể phân biệt bằng các thuộc tính dịch vụ Sau đây

C h ư ơ n g 2

là vài thuộc tính cơ bản của một số loại dịch vụ viễn thông:

TÊN DỊCH VỤ TỐC Đô (bit/s) THIẾT LẬP KẾT NỐI TÍNH ĐỐI XỨNG CẤU HÌNH

Đo từ xa

Đoc từ xa Theo yêu cầu hoặc

Hai hướng đối xứng Điểm - điểmBáo đông, cảnh báo 10+102 10+102 Cố đinh hoăc điểm-

Teletex

Fax

Videotex Hai hướng đối xứng

Điểm-điểm Truyền số liệu tốc độ

tuyến, Internet tốc đô thấp

Hai hướng không đối xứng

Điểm- đa điểm Điên thoai PCM

104+105 10V105 Hai hướng đối xứngKênh thuê riêng tốc độ

Fax tốc đô cao

1 0 M 0 6 1 0 M 0 6 Theo yêu cầu Hai hướng đối xứng Fax màu