CHƯƠNG 4 HỆ THỐNG QUẢN LÝ MẠNG VIỄN THÔNG
4.2 QUẢN LÝ MẠNG QUANG
4.2.3 Quản lý lỗi và hiệu năng mạng quang
Mục tiêu của quản lý hiệu năng mạng là cung cấp đảm bảo chất lượng dịch vụ tới người sử dụng của mạng. Điều này thường yêu cầu giám sát các tham số hiệu năng cho tất cả các kết nối trong mạng và đưa ra các hoạt động cần thiết để đảm bảo các yêu cầu hiệu năng. Vấn đề quản lý hiệu năng mạng gần với vấn đề quản lý lỗi. Quản lý lỗi gồm tiến trình xác định lỗi và cảnh báo tới hệ thống quản lý khi có một hoặc vài tham số nào đó vượt ngưỡng. Quản lý lỗi cũng gồm các dịch vụ khôi phục các sự kiện lỗi. Chức năng này được coi như chức năng điều khiển mạng tự trị vì thông thường các ứng dụng khôi phục lỗi được phân tán trong mạng.
Quản lý tỷ lệ lỗi bit
Tỷ lệ lỗi bit là đặc tính hiệu năng then chốt của các đường dẫn quang. Các khung tín hiệu trong SONET và SDH bao gồm các byte tiêu đề trong đó có chưa các byte kiểm tra chẵn lẻ để tính toán tỷ lệ lỗi bít. Các tiêu đề này cung cấp phép đo trực tiếp tỷ lệ lỗi bit. Các dữ liệu báo hiệu cho client được đóng gói trong các khung tiêu đề của khung tin SONET/SDH và ta có thể đo BER và đảm bảo hiệu năng trong lớp quang.
Khi lớp quang có thiết kế phức tạp, rất khó để đánh giá chính xác BER dựa trên các phép đo gián tiếp các tham số như công suất tín hiệu quang hoặc tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu. Các tham số này có thể được sử dụng để đánh giá chất lượng tín hiệu và có thể để sử dụng làm căn cứ phát hiện cảnh báo nhưng không nên sử dụng để đánh giá BER.
Giám sát vết đường quang
Các đường dẫn quang đi qua nhiều nút và qua nhiều card thiết bị trong mỗi nút. Việc giám sát vết đường quang nhằm chỉ ra các nhận dạng duy nhất cho mỗi đường dẫn quang. Ví dụ, nhận dạng này gồm địa chỉ IP của phần tử mạng nguồn phát cùng với các nhận dạng của card chuyển đổi trong các phần tử mạng mà đường dẫn quang đi qua. Nhận dạng này được gọi là giám sát vết đường quang. Vết đường quang cho phép hệ thống quản lý nhận dạng, kiểm tra và quản lý các kết nối trong đường dẫn quang. Thêm vào đó, nó cung cấp khả năng cách ly lỗi cho hệ thống quản lý mạng.
Giám sát vết đường dẫn quang có thể sử dụng trong nhiều lớp khác nhau trong lớp quang. Ví dụ, một đường dẫn quang đi qua nhiều nút và các bộ tái tạo tín hiệu quang, ta có thể xác định kết nối từ đầu cuối tới đầu cuối của đường dẫn quang thông qua giám sát vết đường dẫn kênh quang. Giám sát vết này được đưa tại đầu vào của đường dẫn quang và giám sát tại các vị trí khác nhau trên đường dẫn. Để xác định vị trí và xác định kết nối giữa các vùng tái tạo tín hiệu quang, ta sử dụng thêm nhận dạng giám sát vết cho đoạn kênh quang.
Trong một mạng con toàn quang, ta có thể sử dụng giám sát vết phân đoạn trong suốt cho
72 kênh quang. Hai kiểu giám sát vết cuối này được chèn vào và lấy ra tại các bộ tái tạo tín hiệu quang.
Quản lý cảnh báo
Trong một mạng, một sự kiện lỗi đơn lẻ có thể là nguyên nhân tạo ra rất nhiều cảnh báo qua mạng và dẫn tới các điều kiện lỗi khác. Ví dụ, khi một liên kết hỏng, tất cả các đường dẫn quang qua đó đều lỗi. Sự kiện này có thể được các nút tại cuối của liên kết lỗi phát hiện và các nút này sẽ đưa ra các cảnh báo cho các đường dẫn quang cũng như là báo cáo sự kiện lối tới hệ thống quản lý mạng. Thêm vào đó, tất cả các nút mà đường dẫn quang đi qua sẽ nhận được các cảnh báo này. Vì vậy, số lượng bản tin cảnh báo rất lớn. Việc loại bỏ bớt các cảnh báo không cần thiết được sử dụng qua một tập các tín hiệu đặc biệt được gọi là chỉ thị lỗi hướng đi FDI (Forward Defect Indicator) và chỉ thị lỗi hướng về BDI (Backward Defect Indicator).
Hình 4.4: Ví dụ về các tín hiệu FDI và BDI trong mạng quang
Hình 4.4 chỉ ra hoạt động điều hành của tín hiệu FDI và BDI. Khi một liên kết lỗi, nút hướng xuống của liên kết lỗi sẽ phát hiện ra lỗi liên kết và tạo ra điều kiện lỗi. Điều kiện lỗi có thể được tạo ra do tỷ lệ lỗi bit lớn trên luồng tín hiệu đến hoặc mất luồng tín hiệu. Nếu lỗi tiếp tục xuất hiện trong một chu kỳ thời gian (vài giây) thì nút sẽ phát cảnh báo.
Ngay sau khi xác định lỗi, nút chèn một tín hiệu FDI hướng xuống nút kế tiếp. tín hiệu FDI cũng thường được gọi là tín hiệu chỉ thị cảnh báo AIS (Alarm Indication Signal). Một nút phát hiện lỗi cũng gửi tín hiệu BDI tới các nút phía trên nó để thông báo chính nó đang lỗi. Nếu một nút không thể gửi đi được FDI thì liên kết giữa nút đó và nút đường xuống cũng bị lỗi. Việc tách các tín hiệu FDI và BDI rất hữu ích cho các lớp khác nhau trong lớp quang.
Ví dụ, để phân biệt các lỗi trên các đường dẫn quang tách biệt hoặc lỗi trên các phân đoạn liên kết quang giữa các vùng khuếch đại quang. Hình 4.4 chỉ ra một trường hợp cụ thể của các báo hiệu này trong một mạng quang. Giả thiết ở đây có một liên kết đứt giữa thiết bị kết cuối quang OLT A và thiết bị kết cuối quang OLT B, khối khuếch đại quang B phát hiện ra lỗi đứt liên kết, nó lập tức chèn tín hiệu OMS-FDI hướng xuống chỉ ra rằng tất cả các kênh trong nhóm ghép kênh lỗi, và gửi tín hiệu OTS-BDI hướng lên tới OLT A. Tín hiệu OMS- FDI được truyền như một phần của tiêu đề liên kết với lớp OMS và OTS - BDI được truyền trong lớp OTS.
Tín hiệu OMS-FDI chỉ được truyền theo hướng xuống do các thông tin lỗi cần được truyền lan tới các phần tử mạng có lớp OMS cuối cùng, trong trường hợp này là OADM D.
Bộ khuếch đại C đường xuống nhận OMS-FDI và chuyển tới OADM D là nút kế tiếp trên
73 đường xuống nhận OMS-FDI và xác định lỗi của các đường dẫn quang nhằm loại bỏ các đường dẫn quang lỗi.
Hình 4.5: Phân cấp tín hiệu chỉ thị lỗi trong mạng quang
Đối với một đường dẫn quang chuyển qua, OADM tạo ra các tín hiệu OCh-TS-FDI và gửi theo đường xuống. Các tín hiệu OCh-TS-FDI được truyền trong tiêu đề Och-TS. Tại điểm cuối của mạng con quang OLT E, các bước sóng được tách và kết cuối tại các bộ tách sóng và tái tạo tín hiệu quang (transponders/regenerators), vì vậy lớp Och-TS được kết cuối tại đây. OLT E nhận các tín hiệu OCh-TS-FDI và tạo ra các chỉ thị cảnh báo cho tường đường dẫn quang lỗi, gửi trên đường xuống tới đích của các đường dẫn quang trong tiêu đề OCh-P. Nút cuối cùng sẽ là nơi đưa ra các cảnh báo tới hệ thống quản lý mạng.
Một lý do quan trọng khác để sử dụng các tín hiệu chỉ thị lỗi là để sử dụng chuyển mạch bảo vệ. Ví dụ, một nút gần nhất nơi xảy ra sự kiện lỗi sẽ phát hiện lỗi và thực hiện việc chuyển mạch bảo vệ tới các đường dẫn khác. Tại cùng thời điểm đó, các nút phía trên và phía dưới liên kết lỗi cũng sẽ thực hiện các phương pháp tái định tuyến lưu lượng nhằm tránh đi qua liên kết lỗi. Một nút nhận được tín hiệu FDI sẽ quyết định có khởi tạo hoặc không khởi tạo chuyển mạch bảo vệ. Ví dụ, một phương pháp chuyển mạch bảo vệ yêu cầu các nút gần nhất liên kết lỗi ngay lập tức tái định tuyến lưu lượng thì các nút khác nhận tín hiệu FDI sẽ không thực hiện chuyển mạch bảo vệ. Mặt khác, nếu chuyển mạch bảo vệ được thực hiện bởi các nút kết cuối đường dẫn quang thì một nút nhận được FDI sẽ khởi tạo chuyển mạch bảo vệ nếu nút đó là nút kết cuối đường dẫn quang.
Hệ thống quản lý phần tử mạng truyền thông với các phần tử mạng khác thông qua mạng truyền thông dữ liệu DCN. DCN thường sử dụng trên một mạng tiêu chu n như mạng TCP/IP hoặc OSI. Nếu DCN thỏa mãn điều kiện đảm bảo kết nối ngay cả khi có lỗi đơn xảy ra trong mạng thì DCN có thể truyền tải theo một số phương thức sau:
- Qua các mạng ngoài băng lớp quang: Các nhà khai thác có thể tạo ra mạng TCP/IP riêng để phục vụ mục đích quản lý mạng này. Nếu một mạng như vậy không được thiết lập thì có thể thay thế bằng các đường dây riêng (leased line). Phương thức này cho phép các phần tử mạng trong một trung tâm văn phòng lớn có sẵn các kiểu kết nối như vậy mà không qua các phần tử mạng như các bộ khuếch đại quang;
- Qua kênh giám sát quang OSC trên các bước sóng riêng: Phương thức này có sẵn trong các thiết bị WDM, tại nơi xử lý các phân đoạn quang và các lớp phân đoạn
74 ghép kênh có các kênh giám sát quang. Các bộ khuếch đại quang được quản lý theo tiếp cận này. Trong khi đó các thiết bị thuộc lớp quang như thiết bị kết nối chéo quang sẽ không được quản lý;
- Qua các kênh quan trong băng dành riêng: Phương thức này được sử dụng chó các thiết bị thuộc lớp quang là không xử lý tại các lớp phân đoạn truyền dẫn và ghép kênh quang như các kết nối chéo quang. Thông qua các báo hiệu số trong tiêu đề khung quang, tiếp cận này chỉ tồn tại khi mạng quang có các vùng điện ví dụ như các bộ tái tạo tín hiệu quang và tách sóng quang.
Bảng 4.1 tổng kết các tùy chọn mạng truyền thông dữ liệu DCN khả dụng cho mỗi kiểu phần tử mạng quang. Ta giả thiết các OADM là một phần của hệ thống sợi quang chứa các thiết bị kết cuối quang OLT và các bộ khuếch đại quang.
Bảng 4.1: Các phương pháp ứng dụng DCN cho các phần tử mạng
Phần tử mạng Ngoài băng OSC Tiêu đề
OLT với bộ tách sóng Có Có Có
OADM Có Có Có
Bộ khuếch đại Không Có Không
OXC với tái tạo quang Có Không Có
OXC toàn quang Có Không Có
Trong rất nhiều trường hợp đối với DCN, các phần tử mạng quang cần có một kiểu báo hiệu nhanh. Điều này cho phép các phần tử mạng trao đổi các thông tin quan trọng với nhau theo thời gian thực. Ví dụ, các tín hiệu báo hiệu FDI và BDI cần phải truyền lan nhanh tới các nút dọc đường dẫn quang, hay các tín hiệu báo hiệu sử dụng cho chuyển mạch bảo vệ.
Thông thường, mạng báo hiệu được thiết lập trong DCN có thể sử dụng các kết nối cố định ngoài băng, kênh giám sát quang hoặc qua một trong các kỹ thuật xử lý tiêu đề.