KỸ THUẬT ĐỒNG BỘ TRONG MẠNG QUANG SDH VÀ ỨNG DỤNG TRONG THỰC TẾ

Giới thiệu thiết bị truyền dẫn quang FLX 150/600

KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

45Mbit/s

KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

MỤC LỤC

Trang THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG BIỂU

LỜI MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1 3

KỸ THUẬT GHÉP KÊNH ĐỒNG BỘ SDH 3

1.1 Sự ra đời của SDH 3

1.2 Vai trò của SDH 4

1.3 Phân cấp SDH 4

1.4 Đặc điểm của SDH 5

1.5 Cấu trúc khung SDH 6

1.6 Các khối chức năng của bộ ghép kênh 6

1.6.1 Các gói Container ảo VC-n 7

1.6.2 Cấu trúc các VC 7

1.6.3 Đơn vị nhánh TU-n 9

1.6.4 Nhóm đơn vị nhánh TUG 11

1.6.5 Đơn vị quản lý AU-N 13

1.6.6 Nhóm đơn vị quản lý AUG 14

1.7 Cấu trúc khung STM-1 14

1.7.1 Khối tải dữ liệu chính payload 15

1.7.2 Khối con trỏ PTR 15

1.7.3 Khối từ mào vùng SOH 17

1.8 Cấu trúc khung STM-N 20

1.9 Phân vùng trong SDH 20

1.9.1 Vùng ghép 21

1.9.2 Vùng lặp 21

1.10 Kết luận chương 21

CHƯƠNG 2 22

MẠNG QUANG ĐỒNG BỘ SDH 22

2.1 Các thành phần trong mạng SDH 22

2.1.1 Bộ ghép kênh 22

2.1.2 Bộ ghép xen/rớt 22

2.1.3 Bộ kết nối chéo số 23

2.1.4 Quản lý thành phần mạng 23

2.2 Các cấu hình mạng SDH 23

2.2.1 Mạng điểm-điểm 23

2.2.2 Mạng tuyến tính 24

2.2.3 Mạng Hub tập trung lưu lượng 24

2.2.4 Mạng vòng 24

2.2.5 Cấu hình bảo vệ mạng 26

2.2.5.1 Cấu hình bảo vệ 1+1 và N+1 của mạng tuyến tính 26

2.2.5.2 Các cấu hình bảo vệ của mạng vòng 28

2.3 Kết luận chương 31

CHƯƠNG 3 32

ĐỒNG BỘ TRONG MẠNG QUANG SDH 32

3.1 Tín Hiệu Đồng Bộ 32

3.1.1 Vai trò của đồng bộ 32

3.1.2 Các phương thức đồng bộ trong viễn thông 32

3.2 Các Loại Đồng Hồ 36

3.2.1 PRC 37

3.2.2 SSU 37

3.2.3 Đồng hồ của thiết bị SDH 37

3.2.4 Bộ tạo định thời trong thiết bị đồng bộ SETS (Synchronous Equipment Timing Supply) 38

3.3 Các chế độ hoạt động của Đồng Hồ 40

3.3.1 Khóa đồng bộ 40

3.3.2 Lưu giữ 40

3.3.3 Chạy tự do 40

3.4 Các tín hiệu định thời 40

3.4.1 Chế độ định thời ngoài (external timing) 40

3.4.2 Chế độ định thời đường dây (line timing) 41

3.4.3 Chế độ lưu giữ (Holdover mode) 42

3.4.4 Chế độ tự do (free-running) 42

3.4.5 Chế độ định thời trong suốt 42

3.5 Phân bố đồng bộ mạng 42

3.5.1 Mô hình phân bố 42

3.5.2 Phân bố đồng bộ trong mạng 44

3.5.2.1 BITS 44

3.5.2.2 Phân bố đồng hồ giữa các văn phòng 45

3.6 Bản tin đồng bộ 47

3.6.1 Các trạng thái đồng bộ 49

3.6.1.1 Bản tin đồng bộ không có giá trị 49

3.6.1.2 Đồng bộ ngoài với sync out 49

3.6.1.3 Bản tin không biết dấu đồng bộ STU 49

3.6.1.4 SETS chạy tự do và lưu giữ 50

3.6.1.5 Định thời đường dây 50

3.6.1.6 Tự động cấu hình lại đồng bộ 50

3.6.2 Ví dụ 50

3.6.2.1 Mạng vòng 51

3.6.2.2 Mạng tuyến tính 54

3.7 Kết luận chương 55

CHƯƠNG 4 56

GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ TRUYỀN DẪN QUANG FLX 150/600 56

4.1 Mô tả hệ thống 58

4.1.1 Đặc điểm của hệ thống 58

4.1.2 Giới thiệu sơ đồ khối tổng thể thiết bị FLX 150/600 58

4.1.2.1 Nhóm chung 58

4.1.2.2 Phần giao diện tổng hợp 59

4.1.2.3 Phần giao diện nhánh 60

4.1.2.4 Vị trí và chức năng các card trong hệ thống FLX 150/600 60

4.1.3 Chỉ tiêu kỹ thuật thiết bị FLX 150/600 62

4.1.4 Các cấu hình mạng sử dụng thiết bị FLX150/600 63

4.1.4.1 Mạng điểm nối điểm 63

4.1.4.2 Mạng chuỗi 64

4.1.4.3 Mạng vòng 64

4.1.4.4 Mạng phân nhánh HUB 64

4.1.5 Các cấu hình hệ thống FLX150/600 65

4.1.5.1 Thiết bị đầu cuối 65

4.1.5.2 Thiết bị xen rẽ ADM 66

4.1.5.3 Cấu hình lặp REG 67

4.2 Các chức năng của hệ thống FLX 150/600 67

4.2.1 Chức năng đồng bộ mạng 67

4.2.1.1 Nguồn đồng bộ 67

4.2.1.2 Lựa chọn nguồn đồng bộ 68

4.2.1.3 Chuyển đổi nguồn đồng bộ 69

4.2.2 Chức năng dự phòng 69

4.2.2.1 Dự phòng phân đoạn ghép kênh MSP 69

4.2.2.2 Dự phòng luồng VC(PPS) 70

4.2.2.3 Dự phòng card 70

4.2.3 Chức năng giám sát chất lượng thông tin 70

4.2.4 Chức năng nâng cấp hệ thống khi hệ thống đang trong trạng thái làm việc 70

4.2.5 Chức năng đấu nối chéo, xen rẽ 71

4.2.6 Các chức năng dịch vụ tiện ích 71

4.2.7 Chức năng tự động ngắt nguồn LASER(ALS) 71

4.2.8 Chức năng quản lý luồng 71

4.3 Giới thiệu các card trong Plug-in của thiết bị FLX 150/600 72

4.3.1 Card nguồn PWRL-1 72

4.3.2 Card cảnh báo nghiệp vụ 73

4.3.3 Card quản lý mạng NML-1 76

4.3.4 Card vi xử lý MPL-1 79

4.3.5 Card chuyển mạch luồng và đồng bộ 81

4.3.6 Card giao diện 2,048Mb/s CHPD-D12C 85

4.3.7 Card giao diện quang CHSD-1L1C 87

4.4 Kết luận chương 91

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

AU-LOP Loss Of AU Pointer Mất con trỏ AU

AU-NDF New Data Flat AU Pointer Cờ dữ liệu con trỏ

AU-AIS Administration Unit AIS Quản lý con trỏ

AU-PJE AU Pointer Justification Event Cân chỉnh con trỏ

APS Automatic Protection Switching Tự động chuyển mạch

DCC Data Communication Channel Kênh thông tin dữ liệu

ITU-T International Telecom

Union-Transmission

Tổ chức viễn thông Thế Giới – Phần truyền dẫn

MS-AIS Multiplexer Section – Alarm Indication

Signal

Chỉ dẫn cảnh báo vùng ghép

MS-RDI Multiplexer Section – Remote Detect

Indication

Chỉ dẫn phát hiện đầu xavùng ghép

MS-REI Multiplexer Section – Remote Error

Indication

Chỉ dẫn phát hiện lỗi đầu

xa vùng ghép

MSP Multiplex Section Protection Bảo vệ vùng ghép

MTIE Max Time Interval Error Giá trị lớn nhất của hàm

lỗi trong thời gian

PDH Pleisynchronous Digital Hierachical Hệ phân cấp ghép kênh

số cận đồng bộ

OAM&P Operation Administration Maintainment &

Protecti

Vận hành, quản lý, bảo dưỡng và dự phòng

RS-TIM Regeneration Section - Trace Identified

Match

Mất dấu nhận dạng vùng lặp

SDH Synchronous Digital Hierachical Hệ phân cấp ghép kênh

số đồng bộ

SPRING Shared Protection Ring Mạng vòng bảo vệ chia

sẻ

SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ

SETS Synchronous Equipment Timing Supply Nguồn cung cấp định

thời thiết bị đồng bộ

SSM Synchonization Status Message Bản tin trạng thái đồng

bộ

STU Synchronization Trace Unkown Không biết dấu đồng bộ

TDEV Time Deviration

Sai khác pha được đo trong một khoảng thời gian

TMN Telecommunication Management

Network

Thành phần quản lý mạng viễn thông

gian truyền một bit

1.13 TU-12 qua TUG-2 vào TUG-3 12

2.5 Mô hình mạng truyền dẫn chuyển tiếp có ghép xen rớt kênh 23 2.6 Cấu hình mạng tập trung lưu lượng 23

3.2 Độ chênh lệch pha theo một hướng 33 3.3 Độ chênh lệch pha trên một hướng và hướng ngược lại 33 3.4 Độ tích lũy pha bị ảnh hưởng bởi độ chính xác và độ ổn định 33

3.6 Giá trị MTIE theo khoảng thời gian quan sát 34

3.10 Thành phần mạng dùng định thời ngoài 40 3.11 Thành phần mạng dùng định thời dường dây 40

3.13 Giới hạn phân bố đồng hồ trong chuỗi phân cấp 43

3.14 Phân bố định thời giữa các văn phòng 44 3.15 Truyền tín hiệu định thời và dữ liệu 45 3.16 Xảy ra nối vòng đồng bộ khi đứt cáp ở giữa nút 3 và 4 45 3.17 Vị trí của các byte S1 trong mào đầu 46 3.18 Cách truyền bản tin định thời trong mạng vòng 51 3.19 Cách truyền bản tin định thời trong mạng vòng khi có sự cố 52 3.20 Cách truyền bản tin đồng bộ trên mạng tuyến tính 53 3.21 Cách truyền bản tin đồng bộ trên mạng tuyến tính khi có sự cố 53

4.9 Sơ đồ khối của hệ thống đồng bộ chế độ 1 67 4.10 Sơ đồ khối của hệ thống đồng bộ chế độ 2 67

DANH MỤC BẢNG BIỂU

2.1 Thứ tự ưu tiên chuyển mạch (4 bit đầu của byte K1) 26 2.2 Yêu cầu kênh chuyển mạch (bốn bit cuối của byte K1) 26

2.4 Thứ tự ưu tiên chuyển mạch (bốn bit đầu của byte K1) 29 2.5 Chức năng của các bit trong byte K2 30 3.1 Độ chính xác và ổn định của các đồng hồ 37 3.2 Các trạng thái của bản tin đồng bộ 46 4.1 Ý nghĩa các LED mặt trước card PWRL-1 72 4.2 Ý nghĩa các LED mặt trước card SACL-1 74 4.3 Ý nghĩa các LED mặt trước card NML-1 77 4.4 Ý nghĩa các LED mặt trước card MPL-1 80 4.5 Ý nghĩa các LED mặt trước card TSCL-1 82 4.6 Ý nghĩa các LED mặt trước card CHPH-D12C 85 4.7 Ý nghĩa mặt trước card CHSD-1L1C 88

CHƯƠNG 1

KỸ THUẬT GHÉP KÊNH ĐỒNG BỘ SDH 1.1 Sự ra đời của SDH

Trong những năm 1980 do hệ thống chuyển mạch số ngày càng tăng nhiều,thiết bị truyền dẫn số được dùng nhiều và nhu cầu thiết lập ISDN ngày cànglớn,việc đồng bộ hóa mạng lưới đã trở nên quan trọng Mặc khác, nhờ vào tiến bộcông nghệ tin học trong các thiết bị truyền dẫn, các bộ nối chéo thực hiện hoàn toànbằng điện tử Tại đây tốc độ thấp có thể nối lẫn với tín hiệu tốc độ cao Công nghệtruyền dẫn theo phân cấp đồng bộ SDH (Sychronous Digital Hierachy) ra đời dựavào kỹ thuật SONET (Synchronous Optical Network) mạng quang đồng bộ, nguyên

lý ghép kênh SDH xen kẽ từng byte Dữ liệu được bố trí vào các container và đượcgắn các từ mào đặt trưng và đưa tới một tiêu chuẩn quốc tế chung

Như vậy có nhiều nguyên nhân dẫn đến sự ra đời của kỹ thuật truyền dẫnSDH

Trước hết cần phải có thiết bị truyền dẫn với các kênh dung lượng lớn, đápứng được yêu cầu đòi hỏi của khách hàng Trong kỹ thuật PDH, các luồng số cơ sở

ở các tốc độ thấp sẽ được ghép để tạo nên các luồng có tốc độ cao hơn, các tốc độchưa có giao tiếp tương thích sẽ bị mất trong quá trình xử lý Chi phí cho biến đổigiữa các bậc khác nhau rất lớn và hệ thống không tương thích là điều không thểchấp nhận được

Hình 1.1: Truy nhập của SDH

Do đó kỹ thuật truyền dẫn SDH được xem là một hệ thống tạo bởi sự kết hợp được nhiều tín hiệu nhánh có tốc độ khác nhau (1,544Mbit/s; 2,048Mbit/s; 6,312Mbit/s; 34Mbit/s; 45Mbit/s; 140Mbit/s) trong một tín hiệu đơn có tốc độ cao,

có phân cấp tiêu chuẩn hoá quốc tế bởi sự nhân kênh số có đồng bộ trực tiếp.

1.2 Vai trò của SDH

Kỹ thuật ghép kênh cấp đồng bộ số ra đời để nâng cao tốc độ truyền dẫn cũngnhư chất lượng của thông tin được truyền đi So với kỹ thuật ghép kênh số cấp cậnđồng bộ do hoạt động dựa trên cận đồng bộ về tín hiệu đồng hồ nên bị giới hạn vềtốc độ truyền dẫn, kỹ thuật ghép kênh số đồng bộ ra đời đã giải quyết được mộtphần bài toán về tốc độ và chất lượng thông tin truyền đi Kỹ thuật ghép kênh đồng

bộ số SDH (Synchronous Digital Hierachical) cho phép ghép được các luồng số tốc

độ thấp cận đồng bộ Cấu trúc khung được thiết kế vừa tích hợp lưu lượng và thôngtin quản lý nên người quản lý và vận hành mạng có thể dựa vào các byte trongkhung để giám sát và vận hành hiệu quả SDH cho phép hoạt động ở nhiều tốc độkhác nhau, từ tốc độ cơ bản là 155,52 Mb/s đến hàng chục Gb/s Để đạt được tốc độcao như vậy thì kênh truyền dẫn cần phải có một băng thông rất lớn mới có thể đápứng được Do đó, SDH đã ra đời cùng với ứng dụng truyền dẫn trên sợi quang tạothành mạng quang SDH

STM-1

155,520Mbit/s(155Mbit/s)

63 luồng 2Mbit/s hoặc 3 luồng34Mbit/s hoặc 3 luồng 45Mbit/shoặc 1 luồng 140Mbit/s

Điện-Quang(Electric-Optical)STM-4

622,080Mbit/s(622Mbit/s)

252 luồng 2Mbit/s hoặc 12 luồng34Mbit/s hoặc 12 luồng 45Mbit/shoặc 4 luồng 140Mbit/s

Quang(Optical)

(2,5Gbit/s) 34Mbit/s hoặc 48 luồng 45Mbit/s

hoặc 16 luồng 140Mbit/s

(Optical)

STM-64

9.953.280Mbit/s(10Gbit/s)

4032 luồng 2Mbit/s hoặc 192luồng 34Mbit/s hoặc 192 luồng45Mbit/s hoặc 64 luồng 140Mbit/s

Quang(Optical)

- Khả năng OAM (Operation Administration Maintenance) được nâng caoSDH đảm bảo khả năng quản lý vận hành trong mạng linh hoạt một cách hiệu quả

do hệ thống đã dành sẵn gần 5% băng thông cho quản lý vận hành và bảo trì

- SDH có thể chuyển tải tất cả các loại tín hiệu nhánh trên các mạng hiện hànhtức là nó có thể bao phủ tất cả các mạng cung cấp dịch vụ

- Dễ dàng từng bước chuyển tiếp lên tốc độ bit cao hơn trong tương lai

để đáp ứng nhu cầu truyền dẫn của các mạng viễn thông trọng điểm: mạng trụcchính quốc gia, mạng nội hạt và đường dây thuê bao đối với dịch vụ băng thông

- Đồng hồ của các thiết bị được khống chế trong phương thức đồng bộ hoátrên toàn mạng

- Nhân kênh các tín hiệu nhánh theo kiểu đồng bộ

- Có cấu trúc khung đồng nhất thay đổi linh hoạt, phù hợp với tín hiệu nhánhvào

- Nhân kênh theo nguyên lý xen byte lần lượt

- Đồng bộ theo nguyên lý xen byte Truy xuất trực tiếp từ tín hiệu bậc cao

1.5 Cấu trúc khung SDH

Ghép kênh đồng bộ số SDH có thể được ghép từ các luồng số cận đồng bộ.Trong quá trình ghép để điều chỉnh sự tương thích về tốc độ các luồng số vào và cácđơn vị chứa thì một số bit và byte chèn cố định và cơ hội sẽ được dùng Đơn vịluồng số cơ bản của SDH là khung STM-1 tốc độ 155,52 Mb/s Từ STM-1 có thểghép thành các khung STM-N có tốc độ cao hơn.

Hình 1.2: Cấu trúc ghép kênh SDH 1.6 Các khối chức năng của bộ ghép kênh

Các ngăn chứa container ký hiệu là C-n chứa các byte thuộc một trong các tínhiệu PDH C-n (n = 1,2,…) là các container để đưa tín hiệu vào, đây là phần tử cơbản có kích thước đủ để chứa các byte tải trọng (Payload) thuộc một trong cácluồng số cận đồng bộ C-n chỉ làm chức năng sắp xếp tín hiệu PDH và hiệu chỉnh để

bù lại sự lệch pha giữa hệ thống SDH và tín hiệu PDH, các container gồm có:

- Các byte thông tin

- Các bit hoặc byte chèn cố định trong khung, không mang nội dung dữ liệu

mà chỉ sử dụng để tương thích về pha với tốc độ bit của container cao hơn

- Các byte chèn không cố định nhằm làm cân bằng chính xác về tốc độ giữa tínhiệu PDH và container của nó Các byte này có thể đơn thuần là byte chèn khôngmang thông tin mà cũng có thể là byte chèn mang thông tin luồng số.

- Các byte điều khiển được chèn vào để khai báo cho hướng thu biết được bytechèn cố định là byte thông tin hay chỉ là byte chèn không mang thông tin

1.6.1 Các gói Container ảo VC-n

Mỗi gói ảo là một cấu trúc thông tin dùng để trao đổi thông tin ở mức truyềndẫn trong SDH Nó bao gồm một trường tin (Payload) và các thông tin mào đầuđường (POH) được tổ chức trong một cấu trúc khối với độ dài là 125s hay 500s.Thông tin nhận dạng đầu khung VC-n được cung cấp bởi lớp phục vụ mạng, có hailoại gói ảo VC được định nghĩa như sau:

 VC-n cấp thấp:

VC-n ( n = 1,2) gồm một gói C-n (n = 1,2) và mào đầu đường cấp tươngđương, là các VC được ghép vào một VC lớn hơn (VC-11, VC-12, VC-2, VC-3)được xem là LO-VC khi ghép vào VC-4

 VC-n cấp cao:

VC-n (n = 3,4) gồm một gói C-n (n = 3,4) hoặc một tập hợp nhóm khối nhánh(TUG-2 hoặc TUG-3) cộng thêm mào đầu đường cấp tương ứng là các VC đượcghép trực tiếp vào tải trọng (Payload) của khung STM-1 như VC-4 Trong trườnghợp VC-3 được ghép trực tiếp STM-1 thì VC-3 cũng được xem như là HO-VC.POH chứa các thông tin hỗ trợ giám sát sự vận chuyển các container từ điểmphát đến điểm nhận Nó được thêm vào đầu đường dẫn khi VC được tạo ra và chỉđược đọc cuối đường dẫn khi VC bị xóa

1.6.2 Cấu trúc các VC

VC-11: Gồm 25 byte cộng với 1 byte POH, sắp xếp trên 3 cột x 9 hàng được

dùng để truyền dẫn tín hiệu 1,544Mbit/s theo tiêu chuẩn bắc Mỹ

12

9

1byte POH

VC-12: Gồm 34 byte cộng với 1 byte POH, sắp xếp trên 4 cột x 9 hàng được

dùng để truyền dẫn tín hiệu 2,048 Mbit/s theo chuẩn Châu Âu

Hình 1.3: Cấu trúc VC-11 và VC-12 VC-2: Bao gồm 106 byte dữ liệu cộng với 1 byte POH dùng để tương thích với

luồng 6,312 Mbit/s, sắp xếp trên 12 cột x 9 hàng

Hình 1.4: Cấu trúc VC-2 VC-3: Gồm 756 byte dữ liệu cộng thêm 9 byte POH sắp xếp thành 85 cột x 9

VC-4: Gồm 2340 byte dữ liệu cộng thêm 9 byte POH sắp xếp thành 261 cột x 9

hàng

Hình 1.6: Cấu trúc VC-4 1.6.3 Đơn vị nhánh TU-n

TU = VC (LO-VC) + PTR

Trước khi sắp xếp vào khung STM-1, các VC bậc thấp sẽ được ghép vào một

VC bậc cao hơn Mối liên quan về pha giữa các VC được thể hiện thông qua kháiniệm con trỏ (PTR) Đồng thời nó cũng thông báo sự bắt đầu của VC đó PTR đượcghép thêm tại một vị trí cố định trong VC và tạo ra các TU tương ứng như sau:

 TU-1x (TU-11 và TU-12): TU-1x = VC-1x + 1 byte PTR

Là các TU được tạo thành từ các VC-1x (VC-11 và VC-12) kết hợp với bytePTR

Hình 1.7: Cấu trúc TU-11 và TU-12

 TU-2: TU-2 = VC-2 + 1 byte PTR

Việc truyền dẫn các byte PTR sẽ xảy ra lần lượt, cứ mỗi khung 125s sẽ cómột byte PTR Byte PTR này sẽ được gắn vào vị trí cố định trong khung cấp caohơn là VC-3 hoặc VC-4 Như vậy tổng cộng sẽ có 3 byte PTR cho 3 khung 125s.Còn byte thứ tư của đa khung 500s cũng mang 1 byte PTR, nhưng byte này chưađược quy định chức năng và hiện nay dùng để dự phòng

Hình 1.8: Cấu trúc TU-2

 TU-3: TU-3 = VC-3 + 3 byte PTR

Kích thước của TU-3 và vị trí của các byte PTR như Hình 1.9 Ngoài ra có thể

ghép 3 VC-3 vào khung VC-4 theo nguyên lý ghép xen byte, sau đó chúng đượcphát đi trong khung AU-4, trong quá trình truyền dẫn đó có 2 cấp PTR được ghépvào để thực hiện nhiệm vụ sau:

- PTR AU-4 trong thành phần SOH chỉ thị vị trí của VC-4 trong khung STM-1

- 3 PTR TU-3 (mỗi PTR 3 byte được gắn vào trong VC-4 để thông báo vị trícủa mỗi VC-3) Cấu thành từ một ngăn chứa ảo VC-n và một con trỏ (PTR), nó chophép kết hợp giữa mức đường cấp thấp và mức đường cấp cao

- Con trỏ PTR đơn vị nhánh cho phép hệ thống SDH điều chỉnh sự sai lệch vềpha giữa VC bậc thấp và tiêu đề POH của VC bậc cao kế tiếp chứa chúng

Hình 1.9: Cấu trúc TU-3

 TUG-2:

Một TUG-2 có thể được hình thành bởi 3 cách sau:

 TUG-2 = 4 x TU-11

4 x TU-11 tạo thành 1 TUG-2 theo nguyên lý ghép xen byte như Hình 1.10.

Bốn byte đầu tiên của hàng thứ nhất là byte PTR, các byte sau là các byte dữ liệu

 TUG-2 = 3 x TU-12

Hình 1.10: TUG-2 tạo thành từ 4 x TU-11

3 x TU-12 cũng theo nguyên lý ghép xen byte tạo thành 1 TUG-2 như là các

PTR, các byte sau đó là các byte dữ liệu, theo Hình 1.11 Tương tự như trường hợp

trên, 3 byte đầu tiên của hàng đầu tiên

Hình 1.11: TUG-2 tạo thành từ 3 x TU-12

 TUG-2 tạo bởi TU-2:

Mỗi TU-2 có kích thước tương ứng 1 TUG-2, việc ghép TU-2 vào TUG-2 nhưsau:

Hình 1.12: TUG-2 tạo thành từ TU2

Cột đầu tiên chứa 3 byte PTR NPI (Null PTR Indication), và 6 byte chèn cốđịnh (Fixed Stuff Byte) Các PTR NPI gọi là PTR chỉ thị không giá trị, chúng khôngmang ý nghĩa nào mà chỉ mang các mẫu bit cố định

12

TUG-2 = 1 TU-2 9

1byte PTR

 TUG-3: 7 TUG-2 = TUG-3 hoặc TU-3 = TUG-3

Hình 1.13: TU-12 qua TUG-2 vào TUG-3

 TUG-3: TU-3 = TUG-3

Hình 1.14: TU-3 ghép thành TUG-3 1.6.5 Đơn vị quản lý AU-N

Là một cấu trúc thông tin cung cấp khả năng làm tương hợp giữa mức đườngcấp cao với mức đoạn Nó bao gồm một trường tin (gói ảo cấp cao) và một con trỏ(PTR) khối quản lý

Gồm 2 loại: AU-3 và AU-4

AU-N = VC (HO-VC) + PTR

Trong trường hợp này, các giá trị của con trỏ AU (AU PTR) được gắn trongkhung STM-1 để ghi lại mối quan hệ về pha giữa khung truyền dẫn và các VCtương ứng Các byte AU PTR được gắn không cố định vào 9 byte đầu tiên của hàngthứ tư trong khung STM-1, chúng có chức năng đánh dấu AU (tuy nhiên các AU-PTR của AU-3 và của AU-4 là khác nhau)

Con trỏ AU-N cho phép hệ thống SDH điều chỉnh sự sai lệch về pha giữa đầukhung tin tương ứng VC-n (n = 3,4) với đầu khung STM Vị trí của con trỏ này làtrong khung STM

Các AU-N có thể được cấu thành như sau:

- AU-3 = 1 x VC-3 + PTR

- AU-4 = 1 x VC-4 + PTR

1.6.6 Nhóm đơn vị quản lý AUG

Gồm nhiều AU được nhân kênh theo phương thức xen byte lần lượt TrongAUG chỉ gồm toàn AU-3 hoặc toàn AU-4

1.7 Cấu trúc khung STM-1

Khung STM-1 gồm có 2430 byte được xếp thành 270 cột và 9 hàng Thời giantruyền mỗi khung STM-1 là 125 µs và tốc độ là 155,52 Mb/s Cấu trúc của khungSTM-1 gồm ba khối cơ bản: khối tải dữ liệu chính payload, khối con trỏ PTR vàkhối từ mào vùng SOH

Hình 1.15: Cấu trúc khung STM-1

Các byte trong khung STM-1 được truyền đi theo từng hàng, bắt đầu từ hàngmột cột một Như vậy, cứ sau khi truyền đi 9 byte SOH thì truyền được 261 byte dữliệu, ngoại trừ ở hàng thứ tư, truyền đi 9 byte con trỏ AU4 thay vì 9 byte mào đầuSOH

1.7.1 Khối tải dữ liệu chính payload

Các luồng số cấp PDH từ 2 Mb/s đến 140 Mb/s được chuyển vào vùng tải

dữ liệu payload có kích thước (9x261) byte Để thích ứng tốc độ giữa các luồng sốPDH và khung STM-1 thì các bit chèn cố định (chỉ là các bit chèn) và các bit chèn

cơ hội (có thể là bit chèn hoặc là bit dữ liệu) sẽ được dùng để chèn vào ở từng cấpghép khác nhau

1.7.2 Khối con trỏ PTR

Không phải lúc nào dữ liệu cũng được đưa vào ở đầu khung STM-1 nên sựchênh lệch pha giữa dữ liệu tải vào và khung STM-1 cần một đơn vị ghi lại Đơn vị

đó được gọi là con trỏ

Vị trí của các luồng số khi chuyển vào khung STM-1 sẽ được con trỏ ghinhận chính xác Vì vậy, khi đọc được nội dung con trỏ, việc truy xuất đến các luồngriêng lẻ là có thể mà không cần phải phân kênh hoàn toàn tín hiệu STM-1 đó

Giá trị của con trỏ sẽ thay đổi khi xảy ra quá trình cân chỉnh Cân chỉnh làquá trình điều chỉnh sự thay đổi pha và tốc độ bit bằng cách chèn âm, chèn không

và chèn dương

Chèn dương: các bit tải vào khung quá chậm so với bit được chuyển đi nênphải chèn bit giả vào để giữ sự tương thích tốc độ Do đó, giá trị con trỏ tăng lênmột so với trước đó

Chèn âm: các bit tải vào khung quá nhanh so với bit được chuyển đi nên sẽ

có bit không được chuyển đi kịp và cần một vị trí để cất chúng vào (vì các bit này làbit dữ liệu không thể bỏ được), các bit đó sẽ được chuyển vào các byte trong contrỏ Do đó, giá trị của con trỏ giảm đi một

Chèn không: không xảy ra việc chèn nào cả

Có ba con trỏ, mỗi con trỏ có kích thước 3 byte và nằm ở vị trí cố định 9 byteđầu tiên của hàng thứ tư trong khung STM-1

Có các loại con trỏ là AU (AU4 và AU3), TU3 ngoài ra còn có con trỏTU1x, TU2 ghi lại sự chênh lệch pha giữa dữ liệu tải vào và các luồng số phụ cấpthấp trong quá trình ghép thành khung STM-1 Để hiểu rõ hơn về vai trò của contrỏ, luận văn xin trình bày cấu trúc con trỏ AU4

Loại con trỏ AU4 có cấu trúc chung như sau:

H1 Y Y H2 “1” “1” H3 H3 H3

Hình 1.16:Cấu trúc con trỏ AU4

Con trỏ AU4 ghi lại địa chỉ của byte đầu tiên của VC4 trong khung STM-1.Con trỏ AU4 có chín byte, gồm ba con trỏ H1, H2, H3 mỗi con trỏ có ba byte và cóvai trò, giá trị khác nhau

Y: 1001SS11

“1”: 11111111

H1: NNNNSSID

H2: IDIDIDID

H3: chứa giá trị chèn âm

NNNN là bốn bit cờ NDF, bình thường có giá trị 0110, hai bit ID của byteH1 và tám bit ID của byte H2 là mười bit đánh địa chỉ con trỏ Trong con trỏ AU4,một giá trị của con trỏ sẽ là địa chỉ của ba byte liên tiếp trong khung STM-1

Mười bit ID này sẽ thay đổi giá trị của nó khi xảy ra cân chỉnh Các bit I sẽđược đảo giá trị nếu xảy ra cân chỉnh dương con trỏ, đảo các bit D nếu xảy ra cânchỉnh âm con trỏ

SS là hai bit chỉ loại con trỏ, SS=10 là con trỏ AU4, AU3, TU3

1.7.3 Khối từ mào vùng SOH

Khối SOH gồm (8x9) byte (chín byte đầu tiên ở đầu mỗi hàng, trừ hàng thứtư), các byte này dành cho việc đồng bộ khung, giám sát, bảo dưỡng và điều khiển

Khối SOH được chia thành hai phần:

- Đoạn mào đầu vùng lặp RSOH: ba hàng đầu

- Đoạn mào đầu vùng ghép kênh MSOH: năm hàng cuối

Cấu trúc vùng từ mào SOH như sau:

Hình 1.17: Từ mào vùng SOH Chức năng của các byte từ mào trong vùng RSOH:

- Ba byte A1 và ba byte A2 dùng để đồng bộ khung, A1=11110110 (F6),A2=00101000 (28) Trong STM-N tất cả các STM-1 đều có các byte này

- Byte J0 nhận dạng vị trí của STM-1 trong STM-N nên trong STM-Nmỗi STM-1 đều có byte J0

- Byte B1 có chức năng giám sát vùng lặp Byte B1 chứa một byte BIP-8 đượctạo dựa trên tất cả các bit trong khung STM-N trước quá trình ngẫu nhiên hoá ByteB1 của khung STM-N ở thời điểm hiện tại sẽ chứa giá trị BIP-8 của khung STM-

N liền trước đó Trong STM-N chỉ có byte B1 của STM-1 đầu tiên được dùng để

kiểm tra lỗi bit của tín hiệu STM-N BIP-8 được đánh giá và tạo lại trong mỗi bộghép kênh và bộ lặp

- Byte E1 cung cấp kênh nghiệp vụ nội bộ giữa các bộ lặp và được dùng chothông tin thoại Kênh nghiệp vụ E1 chỉ có trong STM-1 đầu tiên của khung STM-N

- Byte F1 là kênh sử dụng dành cho nhân viên điều hành mạng, giống như byteE1 thì F1 cũng chỉ có trong STM-1 đầu tiên trong khung STM-N

- Ba byte D1, D2, D3 dành cho việc truyền dữ liệu giám sát và điều khiển trongvùng lặp, có tốc độ tổng cộng là 192 kb/s Các byte này chỉ có trong STM-1 đầutiên của STM-N

Chức năng của các byte trong vùng MSOH:

- Ba byte B2 có chức năng giám sát vùng ghép kênh Trong STM-1, ba byteB2 chứa từ mã BIP-24 được tạo ra trên tất cả các bit trong khung STM-1 ngoại trừ

ba hàng đầu tiên của từ mào SOH (các byte RSOH) trước khi ngẫu nhiên hoá Cácbyte B2 chứa giá trị BIP-24 của khung STM-1 liền trước đó Trong STM-N, BIP-Nx24 được tạo ra thay vì BIP-24 nghĩa là BIP-24 được tạo ra trên các STM-1 riêng

lẻ Các byte B2 không bị thay đổi thông tin khi qua các bộ lặp

- Byte K1 và K2 dùng cho báo hiệu tự động chuyển mạch bảovệ APS(Automatic Protection Switching) Ba bit cuối của byte K2 (tức là bit 6, 7 và 8)được thiết lập lên 111 cho tín hiệu chỉ định cảnh báo AIS (Alarm IndicationSignal) Khi đầu thu nhận được tín hiệu AIS nghĩa là ở đầu phát báo hiệu cảnhbáo Khi nhận được tín hiệu AIS hoặc không nhận được tín hiệu luồng số, bộghép kênh phát MSRDI về hướng ngược lại, ba bit cuối của byte K2 sẽ là 110.Byte K1 và K2 chỉ có trong STM-1 đầu tiên trong khung STM-N Chức năng cụthể của các K1 và K2 được trình bày trong chương hai

- Chín byte từ D4 đến D12 dành cho việc truyền dữ liệu giám sát vàđiều khiển trong vùng ghép, có tốc độ tổng cộng là 576 kb/s Trong STM-N, cácbyte này chỉ được truyền trong STM-1 đầu tiên

- Byte S1 cho biết chất lượng đồng bộ Byte này nhằm chỉ định tín hiệuSTM-1 ở ngõ vào mang xung đồng hồ đồng bộ thu được từ đồng hồ chính củamạng Các bit từ 5 đến 8 chỉ trạng thái đồng bộ của hệ thống Byte S1 chỉ có trongSTM-1 đầu tiên của khung STM-N

- Byte M1 chứa chỉ số lỗi được phát hiện bởi mã BIP-24 (ba byte B2) trong

cả 8 bit Byte M1 chỉ được định nghĩa trong STM-1 và STM-4

- Byte E2 cung cấp kênh nghiệp vụ nội bộ giữa các bộ ghép kênh vàđược dùng cho thông tin thoại Kênh nghiệp vụ E2 chỉ được xác định trong STM-1đầu tiên của khung STM-N

- Các byte còn lại được dùng cho cấp quốc gia hoặc dự phòng cho tương laichưa được định nghĩa

Tổng kết chức năng của các byte mào đầu trong bảng:

Bảng 1.3: Chức năng của các byte mào đầu

SDH Byte mào đầu

Vùng lặp

Vùng ghép

Chỉ định cảnh báo vùng ghép MS-AIS K2

Chỉ định phát hiện đầu xa vùng ghép MS-RDI K2

Chỉ định phát hiện lỗi đầu xa MS-REI M1

Đơn vị quản lý

1.8 Cấu trúc khung STM-N

Cấu trúc khung STM-N cũng tương tự như cấu trúc khung STM-1, chỉkhác nhau là khung STM-N có kích thước là Nx(9x270) byte

Như vậy, thời gian cho mỗi khung STM-N vẫn là 125µs Khung STM-Ncũng có các byte SOH, byte PTR và vùng tải dữ liệu được tạo bằng cách ghép xen

kẽ từng byte SOH, PTR và byte dữ liệu của các khung STM cấp thấp hơn

Khung STM-N được tạo theo nguyên lý ghép kênh là NxSTM-1 sẽ chokhung STM-N Nếu ghép MxSTM-N vào khung sẽ cho khung STM(MxN)

Hình 1.18: Cấu trúc khung truyền STM-N 1.9 Phân vùng trong SDH

Các vùng trong mạng SDH gồm vùng ghép, vùng lặp