Kỹ thuật truyền dẫn đồng bộ SDH ứng dụng kỹ thuật truyền dẫn SDH vào mạng cáp quang hà nội

Lời nói đầu 1 Phần I: kỹ thuật SDH ……………………………………2 Chương 1: Truyền dẫn cận đồng bộ PDH…………………. 2 1. Giới thiệu PDH và các tiêu chuẩn 2 2. Ghép kênh và phân kênh PDH 2 2.1. Ghép kênh PDH 2 2.2. Chức năng Xen - Rẽ luồng PDH 3 2.3. Chức năng phối luồng (nối chéo luồng) PDH 4 3. Khung truyền dẫn PDH 5 3.1. Kỹ thuật PCM (Pulse Code Modulation) 5 3.2. Cấu trúc khung PCM 5 3.3. Cấu trúc khung 2Mbit/s cơ bản 5 3.4. Cấu trúc đa khung PCM 6 4. Nhược điểm PDH 6 CHƯƠNG II: TRUYỀN DẪN ĐỒNG BỘ SDH 8 I. Giới thiệu SDH…………………………………………………………………. 8 1. Quá trình phát triển 8 2. Khái niệm SDH 9 3. Ghép kênh SDH 10 3.1. Chức năng ghép kênh SDH 11 3.2. Chức năng xen rẽ luồng 11 3.3. Chức năng nối chéo luồng 12 4. Cấp truyền dẫn trong SDH 13 5. Các đặc điểm của SDH 13 6. So sánh kỹ thuật PDH & SDH 15 II. QUÁ TRÌNH TẠO KHUNG TRUYỀN DẪN SDH…………………………………16 1. Khung truyền dẫn SDH 16 2. Các phần tử tạo thành truyền dẫn SDH 19 2.1. Container C 19 2.2. Container ảo VC (Vitual Container) 20 2.3. Đơn vị luồng TU (Tributary Unit) 22 2.4. Nhóm đơn vị luồng TUG 23 2.5. Đơn vị quản lý AU 28 2.6. Nhóm đơn vị quản lý AUG 30 2.7. Khung STH - 1 30 2.8. Khung truyền dẫn STM - N 34 III. HOẠT ĐỘNG CỦA POINTER..................................................................................36 1. Các phương pháp đồng chính 36 2. Phân loại con trá 36 2.1. AU Pointer 37 2.2. TU-3 Poineter 43 IV. CÁC LOẠI TỪ MÀO ĐẦU SOH & POH…………………………………………..46 1. Từ mào đầu đoạn SOH 46 1.1. Từ mào đầu SOH của khung STM - 1 46 1.2. Từ mào đầu SOH của STM - N 50 2. Từ mào đầu đường POH 52 2.1. Từ mào đầu POH của VC - 3 & VC-4 POH 52 2.2. Từ mào đầu POD của VC-1x & VC-2 54 V. SẮP XẾP CÁC LUỒNG PDH VÀO KHUNG SDH…………………………….. 56 1. Sắp xếp luồng 140 Mbit/s vào Container C-4 56 2. Sắp xếp luồng 34 Mbit/s vào C-3 59 3. Sắp xếp luồng 2 Mbit/s vào C-1x 62 PHẦN II: ỨNG DỤNG SDH TRONG MẠNG TRUYỀN DẪN BƯU ĐIỆN THÀNH PHỐ HÀ NỘI 67 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU MỘT SỐ THIẾT BỊ SDH CỦA SIEMENS 67 Thiết bị Sma1 ….. 68 1. Giới thiệu thiết bị SMA-1 70 1.1. Đặc điểm thiết bị 70 1.2. Đặc điểm kỹ thuật 71 1.3. Sơ đồ giá thiết bị SMA-1 72 2. Các ứng dụng 73 2.1. Cấu hình bộ xen rẽ kênh 74 2.2. Cấu hình bộ ghép kênh đầu cuối 75 2.3. Các vị trí card luồng 76 3. Kết nối chéo 77 3.1. Nối chéo giữa hai cổng STM-1 77 3.2. Nối chéo cổng STM-1 với cổng luồng 2 Mbit/s 78 3.3. Nối chéo giữa hai cổng 2 Mbit/s 78 3.4. Nối chéo giữa cổng STM-1 với cổng luồng 34 hoặc 45 Mbit/s 78 3.5. Nối chéo cổng luồng 34 hoặc 45 Mbit/s với cổng luồng 34 hoặc 45 Mbit/s khác 79 3.6. Nối chéo cổng STM-1 với cổng luồng 140 Mbit/s 79 3.7. Nối chéo giữa cổng luồng 140 Mbit/s 80 Thiết bị SMA16C .... .81 I. Giới thiệu………………………………………………………….... 81 1. Đặc điểm thiết bị 81 2. Đặc điểm kỹ thuật 82 2.1. Các giao diện đường dây 82 2.2. Các giao diện luồng 82 2.3. Giao diện tín hiệu cảnh báo số 7 82 2.4. Giao diện F dùng cho PC 82 2.5. Giao diện Q 82 2.6. Lựa chọn đồng bộ 83 2.7. Đồng bộ đầu ra 83 2.8. Nguồn cung cấp 83 2.9. Kích thước cơ khí 83 3. Giá thiết bị SMA-16c 83 II. Đặc điểm chức năng ……………………………………………83 1. Kênh thoại có thể tạo ra giữa 84 1.1. Quản lý phần tử và đấu nối thiết bị đầu cuối 84 1.2. Thông báo và sử lý cảnh báo 84 2. Các ứng dụng 84 2.1. Bộ ghép xen /rẽ 84 2.2. Chức năng ghép kênh vòng chủ 85 2.3. Chức năng ghép kênh cổng 85 3. Bộ ghép kênh đầu cuối 85 4. Các card luồng nhánh 85 5. Nâng cấp (SMA-16c) từ STM-4 lên STM-16 86 6. Đấu nối chéo 86 6.1. Các đấu nối chéo cổng STM-N với STM-N 87 6.2. Các đấu nối chéo giữa cổng STM-N với cổng luồng nhánh 1,5/2 Mbit/s 87 6.3. Các đấu nối chéo giữa 2 cổng luồng nhánh 1,5/2 Mbit/s 88 6.4. Các đấu nối chéo giữa cổng STM-n và cổng luồng nhánh 34/45 Mbit/s 88 6.5. Các đấu nối chéo giữa 2 cổng luồng nhánh 34/45 Mbit/s 88 6.6. Các đấu nối chéo giữa cổng STM-n và cổng luồng nhánh 140 Mbit/s 89 6.7. Các đấu nối chéo giữa 2 cổng luồng nhánh 140 Mbit/s 89 CHƯƠNGII: ỨNG DỤNG VÀO MẠNG CÁP QUANG HÀ NỘI 90 1. Kế hoạch phát triển mạng viễn thông Hà Nội 90 2. Phương án thay thế và chuyển đổi 91 2.1. Lựa chọn cấu hình mạng và chế độ bảo vệ 91 2.2. Lựa chọn thiết bị 95 2.3. Thay thế chuyển đổi và phát triển mạng 95 3. Ứng dụng vào mạng cáp quang Ring I (2.5 Gb) nối giữa các HOST 97 4. Tính toán kiểm tra quĩ suy hao tuyến truyền dẫn SDH 99 4.1. Tuyến Bờ Hồ - Đức Giang …..100 4.2. Tuyến Hùng Vương-Từ liêm ….102 Kết luận ..104

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, công nghệ viễn thông đã và đang có những bước phát triển vượt bậc trong đó phải kể đến những tiến bộ trong lĩnh vực truyền dẫn số Cùng với sự phát triển của công nghệ viễn thông, các nhu cầu về dịch vụ viễn thông cũng tăng lên không ngừng Các loại dịch vụ phi thoại như hội nghị truyền hình, truy nhập dữ liệu

từ xa, đa dịch vụ đòi hỏi phải có một mạng truyền dẫn linh hoạt hơn, có độ tin cậy cao hơn và có băng tần lớn hơn mà hệ thống truyền dẫn cận đồng bộ PDH không đáp ứng được Khi sử dụng sợi quang mạng đồng bộ có khả năng tăng đáng kể dộ rộng băng tần sẵn có và giảm tối thiểu thiết bị SDH thay thế PDH có tính chất thừa kế.Chính vì vậy, việc lựa chọn kỹ thuật truyền dẫn SDH làm cơ sở cho mạng viễn thông quốc gia trong tương lai là hướng phát triển hoàn toàn đúng đắn và có vai trò quyết định nhằm phát triển và hiện đại hóa mạng viễn thông Việt Nam.

Thời gian vừa qua được sự giúp đỡ của thầy giáo Nguyễn Nam Quân em chọn

đề tài :

dẫn SDH vào mạng cáp quang Hà Nội.

Mặc dù rất cố gắng nhưng vì thời gian có hạn, hơn nữa trình độ hiểu biết chưa sâu nên bản đồ án của em chắc chắn còn nhiều sai sót Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Nam Quân, các thầy cô giáo trong Học viện công nghệ bưu chính viễn thông - Trung tâm dào tạo Bưu chính viễn thông I và các bạn đồng nghiệp đã giúp em hoàn thành bản đồ án này

Hà Nội, ngày 25 tháng 8 năm 2003

Sinh viên thực hiện :

La Mộng Điệp

Phần I

KỸ THUẬT SDH Chương 1: TRUYỄN DẪN CẬN ĐỒNG BỘ PDH

1 Giới thiệu PDH và các tiêu chuẩn

Kỹ thuật phân cấp số cận đồng bộ PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) là quátrình ghép kênh một số luồng đơn lẻ có tốc độ thấp để tạo thành một luồng có tốc độ caohơn

Trong hệ thống PDH người ta sử dụng các bit đồng chỉnh (Justification Bits) để bù lại

sự sai khác về phase và tần số giữa các luồng đầu vào.Các bit đồng chỉnh này sẽ được tách

ra ở phía thu để tạo lại thông tin gốc

Hiện nay trên thế giới tồn tại 3 tiêu chuẩn ghép kênh cận đồng bộ nh hình sau:

U.S.A

EUROPE

397200 97728

32064

44736 274176 6312

1544

564992 139264

34368 8448

Hình I.1.2: Các tiêu chuẩn phân cấp cận đồng bộ PDH

2 Ghép kênh và phân kênh PDH

2.1 Ghép kênh PDH

Trong hệ thống cận đồng bộ PDH (tiêu chuẩn EUROPE), quá trình ghép kênh từ luồng

2 Mbit/s thành luồng tín hiệu 140 Mbit/s, sẽ phải ghép qua tất cả các mức trung gian 8Mbit/s, 34 Mbit/s thông qua việc sử dụng các thiết bị ghép kênh cấp 2 ( 2DME ), cấp 3( 3DME ) và cấp 4 ( 4DME ) như hình I.1.3 Khi tách kênh phải thực hiện theo chiều ngượclại một cách tuần tự

O L T E

64 x 2 Mbit/s Tributaries

2 Mbit/s DDF

8 Mbit/s DDF

34 Mbit/s DDF

140 Mbit/s DDF OFDF 1

64

2 D M E

4 D M E

3 D M E

2 D M E

3 D M E

Hình I.1.3: Ghép kênh PDH

Tại mỗi cấp ghép kênh phải thực hiện các việc sau:

 Chèn từ chốt khung

 Chèn thêm bit kiểm tra

 Cộng thêm các tín hiệu dịch vụ

Quá trình ghép kênh chia làm các cấp:

 Cấp 2 - Ghép 64 luồng 2 Mbit/s thành 16 luồng 8Mbit/s dùng 8 x 2DME

 Cấp 3 - Ghép 16 luồng 8 Mbit/s thành 4 luồng 34 Mbit/s dùng 4 x 3DME

 Cấp 4 - Ghép 4 luồng 34 Mbit/s thành 1 luồng 140 Mbit/s dùng 1 x 4DME

2.2 Chức năng Xen -Rẽ luồng PDH

Để thực hiện chức năng này, ta phải sử dụng các bộ ghép- phân kênh Back to Back,các bộ ghép kênh cấp 2, cấp 3, cấp 4 nh hình sau :

Level 1

Drop Tributaries Insert Tributaries

140 Mbit/s 34 Mbit/s 8 Mbit/s 2 Mbit/s 8 Mbit/s 34 Mbit/s

4 D M E

3 D M E

3 D M E 2

D M E

2 D M E

140 Mbit/s 4

D M E

Hình I.1.4: Chức năng xen rẽ luồng PDH

2.3 Chức năng phối luồng (nối chéo luồng) PDH

Để thực hiện chức năng phối luồng, tín hiệu tốc độ cao 140 Mbit/s được phân kênh thành các tín hiệu cơ sở 2 Mbit/s Các tín hiệu 2 Mbit/s này sẽ được nối chéo luồng bằng cáp nhảy tại giá đấu dây

O L T E

O L T E

O L T E

Hình I.1.5: Chức năng phối luồng PDH

3 Khung truyễn dẫn PDH

3.1 Kỹ thuật PCM (Pulse Code Modulation)

Kỹ thuật điều xung mã PCM là một quá trình chuyển đổi tín hiệu thoại có dải tần từ(0.3  3.4) Khz thành dòng số 64 Kbit/s.Quá trình này được thực hiện làm 3 giai đoạn :

Lấy mẫu (Sampling)

Lượng tử hoá (Quantising)

Mã hoá (Encode)

Trong thực tế người ta thường lấy dải tần tín hiệu thoại là từ (0  4) Khz, tần số lấymẫu là 8 Khz (8000 sample per second) và mỗi mẫu (sample) được biểu diễn bởi một từ mãnhị phân 8 bits Do đó dòng số 64 Kbit/s được tạo ra nh sau :

8000 samples/ second  8 bits/ sample = 64000 bit/s

3.2 Cấu trúc khung PCM

Ghép kênh PCM là quá trình kết hợp một số dòng bit tốc độ thấp trở một luồng thôngtin có tốc độ cao hơn.

Trên thế giới tồn tại hai tiêu chuẩn ghép kênh luông PCM cơ bản nh sau :

 Mỹ (American) : 1.544 Mbit/s

 Châu Âu (European) : 2.048 Mbit/sTheo tiêu chuẩn của Mỹ thì 1 kênh 1.544 Mbit/s sẽ bao gồm 24 kênh thoại 64 Kbit/s.Trong đó, 2 kênh dùng cho thông tin điều khiển và 22 kênh còn lại dùng để tải tin

Đối với tiêu chuẩn Châu Âu thì 1 kênh 2.048 Mbit/s được tạo bởi 32 kênh thoại 64Kbit/s Trong đó, 30 kênh dùng để tải tin và 2 kênh điều khiển (Hiện nay ở Việt Namdùng theo tiêu chuẩn Châu Âu) Mỗi luồng PCM cơ bản 2 Mbit/s có chu kỳ là : 1/8000 =

125 s

3.3 Cấu trúc khung 2Mbit/s cơ bản

Cấu tróc khung 2 Mbit/s nh hình I.2.1 Mét khung PCM bao gồm 32 khe thời gian TS(Time Slot), độ rộng của một khe là 3.9 s Các khe thời gian được đánh số từ TS0  TS31

Trong đó :

+ Khe TS0 và TS16 bao gồm các thông tin điều khiển

+ Các khe thời gian từ TS1 đến TS15 và từ TS17 đến TS31 là 30 kênh thoại tải tin

3.4 Cấu trúc đa khung PCM

Một đa khung bao gồm 16 khe khung (Fram Slot) Mỗi khe là 125 s Do đó một đakhung có thời gian tồn tại là 2 ms

Khe 16 trong khung bao gồm các thông tin điều khiển và sắp xếp khung

Từ khe 1 đến khe 15 là các bits thông tin

Cấu tróc khung 2 Mbit/s và đa khung PCM được mô tả nh hình I.2.1

FRAME SLOTS (ONE FRAME = 125  s)

CHANNEL TIMESLOTS

0 0 0 0 X A X X

TS16

Frame 0 only Multiframe Alignment Word

1 2 3 4 5 6 7 8

FRAMES 1 -15

Signalling Information

Bits 1 - 4 Channels

1 - 15 in frame order

Bits 5 - 8 Channels

16 - 30 in frame order

X : Bit tù y chọn, ở trạng thái 1 khi không sử dụng

A : Th ờng ở trạng thái “0” Thiết lập “1”

-Tại TS0, khi mất đồng bộ khung -Tại TS16, khi mất đồng bộ đa khung

 Mạng PDH khụng linh hoạt trong việc kết nối cỏc luồng tớn hiệu Vớ dụ, khi cú nhucầu rẽ luồng cú dung lượng thấp (2 Mbit/s) từ một luồng cú dung lượng lớn hơn (vớ

dụ 140 Mbit/s), thỡ việc phõn kờnh phải qua tất cả cỏc cấp trung gian để hạ tốc độ từcao xuống thấp tương ứng, cũng như việc ghộp luồng cũng phải trải qua từ cấp thấpđến cấp cao để đạt được tốc độ yờu cầu Điều này rừ ràng là rất bất tiện và khụng linhhoạt

 Cỏc thụng tin bảo trỡ khụng liờn tiếp với toàn tuyến mà chỉ đối với từng đoạn tuyếnđơn lẻ Thủ tục bảo trỡ toàn tuyến rất phức tạp

 Chưa có tiêu chuẩn chung cho thiết bị đường dây, mỗi nhà sản xuất có tiêu chuẩnriêng cho các thiết bị của mình.

 Do trong mạng PDH có rất nhiều thiết bị ghép luồng cho nên dễ sinh ra lỗi lầm trongquản lý hoặc đấu nối Điều đó không những ảnh hưởng đến luồng đang kết nối màcòn ảnh hưởng đến luồng đang khai thác

 Hệ thống PDH thiếu phương tiện giám sát, đo thử từ xa mà chỉ có thể tiến hành ngaytại chỗ

Chương II: Truyền dẫn đồng bộ SDH

I Giới thiệu SDH

1 Quá trình phát triển

Các tiêu chuẩn SDH thực sự bắt đầu từ năm 1985 tại Mỹ Khởi đầu là việc tạo ra mộtmạng cáp quang có thể hoạt động với tất cả các hệ thống khác nhau của tất cả các hãng khácnhau (theo tiêu chuẩn Châu Âu hoặc theo tiêu chuẩn Mỹ)

Công ty BELLCORE là chi nhánh của công ty BELL tại Mỹ đã đề nghị một đẳng cấptruyền dẫn mới nhằm mục đích khắc phục các nhược điểm của hệ thống cận đồng bộ PDH

Đẳng cấp mới này gọi là mạng quang đồng bộ SONET (Synchronous Optical Network).

Đẳng cấp này hoạt động trên nguyên lý ghép đồng bộ và tất cả các tín hiệu đều được đồng

bộ với nhau, trong đó dùng cáp quang làm môi trường truyền dẫn

Đề nghị của hãng BELLCORE đã được một ủy ban khoa học Mỹ nghiên cứu và đếnđầu năm 1988, một tiêu chuẩn quốc gia Mỹ đã được thông qua

Đồng thời SONET gây được chú ý và cũng được phát triển tại Châu Âu, các nhà sảnxuất dựa trên tiêu chuẩn riêng để làm mạng SONET phù hợp với mạng PDH theo tiêuchuẩn Châu Âu hiện hành

Năm 1988, CCITT đã đưa ra một tiêu chuẩn tương tự, dựa trên tiêu chuẩn của Mỹ.CCITT đã đưa ra các khuyến nghị đầu tiên cho hệ thống đồng bộ số SDH Đó là các khuyếnnghị G.707, G.708 và G.709

Năm 1989, các tiêu chuẩn mới tiếp tục được nghiên cứu, CCITT đã sửa đổi cáckhuyến nghị cũ và đưa ra các khuyến nghị mới có liên quan đến thiết bị mạng

Năm 1990, các công việc nghiên cứu của CCITT vẫn tiếp tục Một loạt các khuyếnnghị có liên quan đến cấu trúc ghép kênh và phân kênh, giao tiếp quang, thiết bị thuê baovòng và điều hành mạng, thiết bị phối luồng, thiết bị xen rẽ luồng cũng đã được xem xét.Dưới đây là các khuyến nghị của hệ thống phân cấp số đồng bộ SDH xây dựng theocác tiêu chuẩn do CCITT đề xuất:

 G.707 Định nghĩa các mức SDH chuẩn

 G.708 Cấu tạo, nguyên lý tạo thành khung cơ bản SDH và giao diện tại nút

mạng

 G.709 Cấu trúc ghép kênh SDH

 G.781 Khuyến nghị liên quan đến thiết bị ghép kênh SDH

 G.782 Các đặc điểm chung của thiết bị ghép kênh SDH

 G.783 Đặc điểm của các khối chức năng trong thiết bị ghép kênh SDH

 G.784 Quản lý mạng SDH

 G.sdxc1 Khuyến nghị liên quan đến nối chéo luồng

 G.sdxc2 Đặc điểm chung của bộ nối chéo luồng SDH

 G.sdxc3 Đặc tính của các khối chức năng của bộ nối chéo luồng SDH

 G.803 Cấu trúc mạng truyền dẫn SDH

 G.825 Điều khiển độ jitter và wander trong mạng SDH

 G.957 Giao diện quang cho thiết bị và hệ thống SDH

 G.958 Các hệ thống truyền dẫn SDH sử dụng sợi quang

 G.sna1 Cấu trúc mạng truyền dẫn SDH

 G.sna2 Truyền dữ liệu trên mạng SDH

 G.81s Đồng bộ và đồng hồ của SDH

SDH - tên gọi tắt của hệ thống phân cấp đồng bộ số (Synchronous Digital Hierarchy):

Là hệ thống truyền dẫn mà tín hiệu ở tất cả các cấp đều được đồng bộ bởi cùng một đồng hồtrung tâm

Hệ thống phân cấp đồng bộ số SDH là một mạng truyền dẫn có khả năng kết hợp đượctất cả các thiết bị truyền dẫn có tốc độ khác nhau trong hệ thống PDH như là :1.5, 2, 6, 34,

45 và 140 Mbit/s Hình I.1.1 miêu tả rõ về tính chất này

45 M

bi t/s

6.3

12 M bit/ s

1.5 M bit/s 34 M bit/ s

34 M bit/

bit/s

Hình I.1.1 : Truy nhập mạng truyền dẫn SDH

Thiết bị SDH chỉ có thể truyền các luồng tín hiệu trên đi vào mạng truyền dẫn SDH

mà không thể phân kênh chúng Điều này có nghĩa là khi một luồng tín hiệu 140 Mbit/s đivào SDH thì ta không thể tách 1 luồng 2 Mbit/s trực tiếp từ luồng 140 Mbit/s này Để thực

hiện chức năng này, tín hiệu 140 Mbit/s cần phải được cung cấp các thiết bị 4DME, 3DME

và 2DME tương ứng để tách luồng tín hiệu 2 Mbit/s

3 Ghép kênh SDH

Phân cấp đồng bộ số SDH dựa trên 2 tiêu chuẩn luồng số cơ bản

 North America 1.544 Mbit/s (1.5 Mbit/s)

 European 2.048 Mbit/s ( 2 Mbit/s)

Việc ghép kênh đồng bộ được thực hiện theo nguyên lý ghép byte xen byte Do đó khitách luồng phải tách các byte dùng cho các mục đích khác ra khỏi luồng số chính:(luồngthông tin) Các chức năng nối chéo và xen rẽ luồng có thể thực hiện trực tiếp mà không cầnqua nhiều cấp ghép kênh

Trong hệ thống SDH các thiết bị được sử dụng gọi là các phần tử mạng NE (NetworkElements) và chia làm 3 loại :

1 Thiết bị đầu cuối tuyến quang LT (Line Terminal)

2 Thiết bị xen rẽ luồng ADM (Add/Drop Multiplexer)

3 Thiết bị nối chéo luồng số DXC (Digital Cross Connect)

Các phần tử mạng được điều khiển mạng điều hành SMN (SDH ManagementNetwork)

Hình I.1.6: Miêu tả ghép kênh SDH

3.2 Chức năng xen rẽ luồng

Chức năng xen rẽ luồng cũng được thực hiện nhờ bộ xen rẽ luồng ADM (Add/ DropMultiplexer) Thiết bị này cho phép xen rẽ tất cả các luồng PDH ( 2, 34, 140 Mbit/s theotiêu chuẩn Châu Âu ) và cả các tín hiệu STM-N, tùy theo nó là loại DXC dùng cho tín hiệuSTM-1, STM-4 hay STM-16 Các luồng tín hiệu có thể truy nhập và chuyển trực tiếp bằngcác lệnh phần mềm Hình 1.1.7 mô tả việc xen rẽ luồng của thiết bị STM-16 DXC

Tributary Interface

DXC

Line I/F West

Line I/F East

2M 34M 140M STM-1 e/o

STM-4 e/o

2.5 Gbit/s Optical 2.5 Gbit/s

Optical

Hình I.1.7: Miêu tả chức năng xen rẽ luồng STM-16 ADM

3.3 Chức năng nối chéo luồng

Chức năng nối chéo luồng được thực hiện bởi bộ nối chéo luồng số DXC (DigitalCross Connect) Có 3 loại DXC thường dùng là DXC 1/0 DXC 4/1 và DXC 4/4 Nhưng loạiDXC 4/1 có khả năng làm việc mềm dẻo nhất Nó nhận các tín hiệu có tốc độ là 2, 34, 140hoặc 155 Mbit/s và nối chéo luồng VC-11, VC-12, VC-2, VC-3 và VC-4

Các cấp

truyền dẫn

Tốc độ truyền dẫn

63 luồng 2 Mbit/s hoặc

4 luồng 34 Mbit/s hoặc

3 luồng 45 Mbit/s hoặc

1 luồng 140 Mbit/s

Điện-Quang(Electrical /Optical)

STM-4

622.080 Mbit/s(622 Mbit/s)

252 luồng 2 Mbit/s hoặc

16 luồng 34 Mbit/s hoặc12luồng 45 Mbit/s hoặc

Quang

STM-64 9.953.280Mbit/s

(10 Gbit/s)

4032 luồng 2 Mbit/shoặc 256 luồng 34Mbit/s hoặc 192 luồng

45 Mbit/s hoặc 64 luồng

 SDH làm đơn giản hoá mạng lưới nhờ việc tách ghép luồng trực tiếp và nối chéoluồng bằng phần mềm.

 Mạng SDH tương thích được với tất cả các tín hiệu PDH

 Tốc độ bit trên 140 Mbit/s lần đầu tiên được tiêu chẩn hoá trên phạm vi toàn thếgiới

 Việc truyền dẫn tín hiệu quang được tiêu chuẩn hoá tương thích với các thiết bị củacác nhà sản xuất

 Cấu trúc khối: 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 - ghépluồng thông tin trở nên dễ dàng

 Có trang bị kênh riêng cho giám sát, quản lý, đo thử hoặc điều khiển sử dụng trongviệc quản lý mạng

 Tất cả các tín hiệu PDH có tốc độ từ 140 Mbit/s trở xuống đều được ghép vào khung truyền dẫn cấp thấp nhất STM-1 có tốc độ là 155 Mbit/s

 Việc sắp xếp theo nguyên lý Byte xen Byte làm tăng độ di pha (jitter) so vớinguyên lý Bit xen Bit của PDH

 Đồng hồ phải được cung cấp từ ngoài vào

 Thiếu tín hiệu ghép trung gian 8 Mbit/s

 Luồng STM-1 chứa tới 63 luồng 2 Mbit/s, do đó sẽ thừa dung lượng khi sử dụng

Ghép kênh không đồng bộ Ghép kênh đồng bộ.

Có cấu trúc khung đặc trưng cho mỗi

cấp

Cấu tróc khung không đồng nhất

Ghép luồng theo nguyên lý ghép xen

Hình I.1.9 so sánh bộ phối luồng PDH với SDH, ta thấy khi phối luồng, tín hiệu PDHphải chuyển các tín hiệu cấp cao (140 Mbit/s, 34 Mbit/s, 8 Mbit/s) xuống tín hiệu cơ sở 2Mbit/s sau đó mới thực hiện phối ghép các luồng được Trong khi đó, tín hiệu SDH có thểphối luồng trực tiếp tất cả các tín hiệu PDH & SDH có tốc độ khác nhau.

ThiÕt bÞ phèi luång SDH

ThiÕt bÞ phèi luång PDH

I F U

I F U

I F U

I F U

I F U

I F U

L T E

34 M

O L T E

140 M

140 M O L

T E

1 1

16 O L T E

1 4

1

16 4

1

OLTE IFU : ThiÕt bÞ ®Çu cuèi quang : Khèi giao diÖn

Hình I.1.9: So sánh phối luồng PDH và SDH

II QUÁ TRÌNH TẠO KHUNG TRUYỀN DẪN SDH

1 Khung truyền dẫn SDH

Sơ đồ quá trình ghép luồng tạo khung STM-1 được vẽ trong hình 2.4

Trong hình I.2.4 ta thấy quá trình hình thành khung truyền dẫn STM-1 qua các cấp độghép từ trái qua phải Điều quan trọng là kỹ thuật tạo luồng cấp cao khác hẳn với kỹ thuậttạo luồng của PDH

Ý nghĩa các chữ viết tắt tạm dịch như sau

VC-x : Virtual Container cấp x Container ảo cấp x

TU-x :Tributary Unit cấp x Đơn vị luồng cấp x

TUG-x : Tributary Unit Group cấp x Nhóm đơn vị luồng cấp x

AUG : Administrative Unit Group Nhóm đơn vị quản lý

STM : Synchronous Transport Module Đơn vị truyền dẫn đồng bộ

RSOH : Repeater Section Overhead Mào đầu trạm lặp

MSOH : Multiplex Section Overhead Mào đầu đoạn ghép kênh

Hình I.2.4: Cấu trúc ghép kênh SDH

Định nghĩa các khái niệm :

 C-x : là cấp thấp truyền dẫn thấp nhất trong hệ thống dùng để bố trí các luồng cậnđồng bộ

 VC-x : gồm các Container tương ứng C-x kết hợp với thông báo vị trí POH

 TU-x : gồm các VC-x tương ứng kết hợp với từ chỉ dẫn Pointer

 TUG-x : là nơi ghép các TU với nhau để tạo thành một khung có tốc độ cao hơn

 POINTER : có nhiệm vụ tương hợp các luồng tín hiệu có thời gian định thời khácnhau, điều khiển ghép luồng đưa lên luồng số có tốc độ cao hơn

 AU : là đơn vị quản lý ghép các VC với Pointer Chức năng của AU & TU có cácđiểm tương tự nhau nhưng có điểm khác nhau là :

 AU là tập hợp các luồng có thể được nối chéo trong mạng lưới và có thể truyềnđưa giữa các STM-1

 STM gồm có AU pointer và từ mào đầu đoạn SOH thông báo đoạn tuyến đượctruyền đưa.

 RSOH là từ mào đầu dùng để quản lý trạm lặp

 MSOH là từ mào đầu để quản lý trạm ghép phân kênh

Khung truyền dẫn cấp 1 (cấp thấp nhất) trong hệ thống phân cấp đồng bộ số SDHđược gọi là STM-1 (Synchronous Transport Module level 1) và có cấu trúc như sau:

Hình I.2.5: Cấu trúc khung STM-1

Các thông số của khung truyền dẫn STM-1:

 Phần thông tin mào đầu đoạn ghép kênh (Multiplexing SOH) : là phần lưu giữcác thông tin ghép kênh giữa các trạm, truyền các cảnh báo

Chi tiết về phần này sẽ được xem xét ở các chương sau

 Phần AU Pointer : AU Pointer có chức năng khắc phục sự sai lệch về tần số vàđồng thời định vị điểm bắt đầu của các VC tạo thành

 Phần tải trọng : là phần mang các thông tin chính cần truyền dẫn

2 Các phần tử tạo thành khung truyền dẫn SDH

2.1 Container C

Container C là đơn vị truyền dẫn nhỏ nhất trong khung truyền dẫn và là nơi để xắp sếpcác luồng tín hiệu cấp thấp nh là các luồng PDH, luồng tín hiệu hình, luồng dữ liệu

Các loại Container được sử dụng tương ứng với các tốc độ truyền dẫn khác nhau cho

cả hai hệ SONET & SDH nh bảng sau:

Types of Level Container Input Speed

C-12

1.544 Mbit/s 2.048 Mbit/s

44.736 Mbit/s

Các tín hiệu được ghép vào khung theo nguyên lý ghép xen Byte hoặc xen Bit ( đốivới các tín hiệu cận đồng bộ )

Tín hiệu trong các Container gồm có :

 Các luồng dữ liệu (ví dụ như các luồng PDH)

 Các Bit hoặc Byte nhồi cố định trong khung: Chúng không mang nội dung dữ liệu màchỉ sử dụng để tương thích giữa tốc độ bit của tín hiệu PDH với tốc độ bit củacontainer cấp cao hơn

 Ngoài ra còn có các byte nhồi không cố định nhằm đạt được sự đồng chỉnh một cáchchính xác Khi cần thiết các byte này cũng được sử dụng cho các byte dữ liệu Trongtrường hợp này, trong khung còn có các bit điều khiển nhồi Các bit điều khiển nhồinày sẽ thông báo cho phía thu biết các byte nhồi không cố định là byte dữ liệu hay làbyte nhồi thuần tuý

Cấu trúc của container C tùy theo cấp ghép kênh và kích thước của luồng dữ liệu đầuvào

2.2 Container ảo VC (Virtual Container)

VC = C + POH

Mét VC là sự kết hợp của một container C và từ mào đầu đường POH (Path Overhead)

để tạo thành một khung hoàn chỉnh truyền đến đầu thu.Chức năng của POH này là mangthông tin bổ trợ vị trí mà container này sẽ được truyền đến Trong khung VC thì POH này

sẽ được gắn ở đầu khung và tại đầu thu nó sẽ được dịch ra trước tiên khi mà container đượcgiải mã Ngoài ra POH còn mang thông tin về giám sát và bảo dưỡng của đường truyền

VC có nhiều loại tương ứng với các container nhưng được chia làm 2 cấp nh sau:

1 Tất cả các container khi được ghép trong mét container lớn hơn thì được gọi là cáccontainer cấp thấp LO (Low Order Container), tương ứng sẽ có các container ảocấp thấp LOVC đó là VC-11,VC-12 và VC-2

2 Tất cả các container truyền trực tiếp trong khung STM-1 gọi là các container cấpcao (HO Container) Tương ứng có các Container ảo cấp cao là VC-4 Trong

trường hợp VC-3 được truyền trực tiếp vào khung STM-1 thì VC-3 cũng được coi

là container cấp cao (HO VC)

Có 3 loại tín hiệu 2 Mbit/s có thể bố trí vào VC-12:

1 Tín hiệu 2 Mbit/s không đồng bộ (Asynchronous): cho phép mang tín hiệu 2Mbit/snhưng không có khả năng giám sát từng bit

2 Tín hiệu 2Mbit/s đồng bộ bit (Bit Synchronous): cho phép giám sát đến từng bítnhưng không nhận dạng được khung

3 Tín hiệu 2 Mbit/s đồng bộ byte (Byte Synchronous) cho phép giám sát và nhậndạng tất cả các bít dữ liệu

 VC-2 :

B3 C2 G1 F2 H4 Z3 Z4 Z5

 TU-1X : (TU-11 và TU-12)

Hình I.2.9: Cấu trúc TU-11 & TU-12

 TU-2 : TU-2 = VC-2 + 1byte PTR

Việc truyền dẫn các byte pointer sẽ xảy ra lần lượt, cứ mỗi khung 125s sẽ có 1 bytepointer Byte pointer này sẽ được gắn vào một vị trí cố định trong khung cấp cao hơn (VC-3hoặc VC-4) Như vậy tổng cộng sẽ có 3 byte pointer cho 3 khung 125s Còn byte thứ tưcủa đa khung 500s còng mang 1 byte pointer, nhưng byte này chưa được qui định rõ chứcnăng và hiện nay dùng để dự phòng

Hình I.2.10: Cấu trúc TU-2

Kích thước của TU-3 và vị trí của các byte pointer nh hình vẽ

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

 3 pointers TU-3 (mỗi pointer 3 bytes được gắn vào trong VC-4 để thông báo vị trícủa mỗi VC-3)

2.4 Nhóm đơn vị luồng TUG (Tributary Group Unit)

TUG là một nhóm các đơn vị luồng TU được ghép lại với nhau theo phương thức bytexen byte

Có 2 loại TUG là TUG-2 và TUG-3 có các thông số nh sau:

Các loại TUG TUG-2 TUG-3 Kích thước 108 Bytes 774 Bytes

Hình I.2.13: Cấu trúc TUG-2 tạo bởi TU-12

Có hai cách để bố trí VC-12 vào trong TUG-2: Chốt (Locked Mode) và Động

(Floating Mode)

 Kiểu Floating cho phép các VC gắn vào khung TUG tại một vị trí nào đó và sử dụngpointer để liên kết các VC để chỉ thị điểm bắt đầu của VC trong TUG-2 Vị trí củapointer sẽ được gắn cố định trong TUG tương ứng với vị trí của VC

 Kiểu Locked thì ngược lại, về nguyên tắc các VC sẽ được gắn vào một vị trí cố địnhtrong TUG-2 và do đó không cần sử dụng pointer của TU như trong kiểu Floating

c) TUG-2 tạo bởi TU-2 :

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

TUG-2

a) TUG-3 tạo thành từ 1 x TU-3

Nếu TUG-3 tạo thành từ 1 x TU-3 thì cột đầu tiên bao gồm 3 bytes TU-3 pointer và 6bytes còn lại là các byte nhồi cố định

TU-3

9 86

6 bytes nhồi

cố định

Hỡnh I.2.15: TU-3 ghộp thành TUG-3

b) TUG-3 tạo thành từ 7 x TUG-2

TUG-3 tạo thành từ 7 x TUG-2 (cỏc TUG-2 này được cấu thành từ cỏc TU-12) theonguyờn tắc ghộp là ghộp xen byte Trong trường hợp này cỏc pointer trong TUG-3 khụng cúchức năng định vị trạm đến của cỏc luồng tớn hiệu Lỳc này cỏc byte pointer riờng lẻ định vịđịa chỉ của cỏc VC-1X và VC-2 sẽ là cỏc pointer nằm trong TUG-2 Cỏc byte này được sắpxếp trong hàng đầu tiờn của cột TUG tương ứng Cỏc TU-2 được bố trớ theo kiểu cố địnhvào TUG-3 Cột đầu tiờn chứa 3 bytes pointer NPI (Null Pointer Indication) và 6 bytes nhồi

cố định (Fixed Stuff Bytes) Cỏc pointer NPI gọi là pointer chỉ thị khụng giỏ trị, chỳngkhụng mang ý nghĩa nào cả mà chỉ mang cỏc mẫu bit cố định

TU-3

9 86

6 bytes nhồi

cố định

3 x TU-12

9 4

TUG-3

86 9

9

12

TUG-2 (1)

TUG-2 (2)

TUG-2 (7)

Bytes NPI Bytes nhồi

cố định Bytes Pointer

Hỡnh I.2.16: Ghộp 7 x TUG-2 thành TUG-3

 Chú ý

Hình I.2.15: TU-3 ghép thành 3

TUG-3 x TUG-TUG-3 được ghép vào VC-4 theo trình tự cột thứ nhất là 9 byte VC-4 POH, cộtthứ hai và ba chứa các byte nhồi cố định Quá trình ghép đó được mô tả như hình sau:

VC-4

J1 B3 C2 G1 F2 H4 Z3 Z4 Z5

F I X E D S T U F F

C-4

Hình I.2.17: Ghép 3 x TUG-3 vào VC-4

2.5 Đơn vị quản lý AU (Administration Unit)

Gồm hai loại AU-3 & AU-4, nguyên lý tạo thành

AU = VC + Pointer

Trong trường hợp này, các giá trị của con trá AU (AU Poiter) được gắn trong khungSTM-1 để ghi lại mối quan hệ về phase giữa khung truyền dẫn và các VC tương ứng Cácbyte AU pointer này được gắn không cố định vào 9 byte đầu tiên của hàng thứ tư trongkhung STM-1, chúng có chức năng đánh dấu các AU (tuy nhiên các AU-PTR của AU-3 &AU-4 là khác nhau)

Các AU có thể được cấu thành nh sau :

 AU-3 = 1 x VC-3

 AU-4 = 1 x VC-4

 AU-4 = 3 x VC-3 (trường hợp này không có trong hệ ETSI)

1 AU-3 tạo thành từ 1 x VC3 :

Mét VC-3 được thiết kế để truyền dẫn tín hiệu 45 Mbit/s hoặc 34 Mbit/s PDH Cấutrúc của AU-3 bao gồm:

(9 x 87) byte +3 byte PTR

Trong đó có 18 byte nhồi cố định được bố trí như hình vẽ I.2.18

J1 B3 C2 G1 F2 H4 Z3 Z4 Z5

C-3

VC-3

3 Byte Pointer

J1 B3 C2 G1 F2 H4 Z3 Z4 Z5

F I X E D S T U F F

F I X E D S T U F F

AU-4 có kích thước : (9 x 261) byte + 9 byte PTR

Tương ứng với khung STM-1, được cấu thành từ container C-4 có kích thước :(9 x 260) byte + 9 byte POH

J1 B3 C2 G1 F2 H4 Z3 Z4 Z5

C-4

AU-4 PTR

VC-4 POH

AU-4

Hình I.2.19: Cấu trúc AU-4 tạo từ VC-4

2.6 Nhóm đơn vị quản lý AUG

(Administration Unit Group)AUG được tạo bởi 1 x AU-4 hoặc 3 x AU-3, sắp xếp theo nguyên lý ghép xen byte.AUG có cấu trúc khung giống cấu trúc khung STM-1 khi chưa có phần mào đầu SOH

2.7 Khung STM-1 (Synchronous Transport Mode)

Hình I.2.20: Khung truyền dẫn STM-1Thông số cơ bản của khung truyền dẫn STM-1 là:

LENGTH :2430 bytes DURATION :125 s

RATE :155.520 Mbit/s PAYLOAD :2349 bytes

Khung STM-1 gồm 9 hàng x 270 cột (nh hình vẽ), được truyền theo nguyên tắctruyền từ trái sang phải và từ trên xuống dưới và chia làm 3 phần :

1/ Phần dùng để tải tin Payload bao gồm

 AU-PTR gồm 9 byte ở hàng thứ tư có chức năng định vị các VC hợp thành

Khung STM-1 có thể tạo bởi các AU-3 hoặc AU-4

a) STM-1 tạo bởi 3 x AU-3

3 x AU-3 được ghép byte xen byte vào khung STM-1 như hình 2.15 Mỗi AU-3 có3byte pointer có chức năng xác định vị trí cho VC-3 bằng cách chỉ thị byte đầu tiên củaPOH trong VC-3 tương ứng và được xếp ở 9 byte đầu tiên của hàng thứ tư Các byte nhồi

cố định được sắp làm 2 cột và bố trí vào các vị trí như hình I.2.21

MSOH

RSOH

270

9

Hnh I.2.21: Ghép byte xen byte 3 AUG-3 vào STM-1

F I X E D S T U F F

F I X E D S T U F F

STM-1

AUG-3 270

9

3 Byte Pointer

Hình I.2.22: Mô tả khung STM-1 tạo bởi 3 khung AUG-3

b) STM-1 tạo bởi 1 x AU-4

Việc bố trí VC-4 vào STM-1 cũng tương tự như bố trí VC-12 vào TUG-2 VC-4 chophép bố trí không cố định trong khung STM-1 Vị trí của nó được xác định bởi AU-4 PTR.Bình thường VC-4 chỉ cần 2 byte để xác định vị trí là byte H1 và byte H2 Còn byte H3 làbyte nhồi chỉ dùng trong trường hợp cần thiết

Bảng I.2.3: Tổng kết kích thước & tốc độ các khung

H×nh I.2.23 : stm-1 t¹o bëi vc-4

Kích thước (Bytes)

Tốc độ bit (Mbit/s)

C-11 25 1.600

C-12 34 2.176

C-2 106 6.784

C-3 756 48.384

C-4 2340 149.760 VIRTUAL CONTAINER

Kích thước (Bytes)

Tốc độ bit (Mbit/s)

VC-11 26 1.664

VC-12 35 2.240

VC-2 107 6.848

VC-3 765 48.960

VC-4 2349 150.336 TRIBUTARY UNIT

Kích thước (Bytes)

Tốc độ bit (Mbit/s)

TU-11 27 1.728

TU-12 36 2.304

TU-2 108 6.912

TU-3 768 49.152 TRIBUTARY UNIT

GROUP

Kích thước (Bytes)

Tốc độ bit (Mbit/s)

2 108 6.912

3 774 49.536 ADMINISTRATIVE UNIT

TUG-Kích thước (Bytes)

Tốc độ bit (Mbit/s)

AU-3 786 50.304

AU-4 2358 150.912 ADMINISTRATIVE UNIT

GROUP

Kích thước (Bytes)

Tốc độ bit (Mbit/s)

AUG 2358 150.912

Hình I.2.23: Sơ đồ tổng kết quá trình tạo khung STM-1.

2.8 Khung truyền dẫn STM-N

Kích thước của khung STM-N là : (N x 270) byte x 9 byte

Hình I.2.24: Khung truyền dẫn STM-N

Có 2 cách để tạo ra khung truyền dẫn STM-N là :

 Tạo khung STM-N bằng cách ghép N x AUG

 Tạo khung STM-N bằng cách ghép N x STM-1

Tạo khung STM-N theo nguyên lý byte xen byte nh sau :

S M U X