Download - DO AN HOAN THANH CÔNG NGHỆ SDH
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ................................................................................................i
DANH MỤC BẢNG...................................................................................................iii
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT...........................................................................................iv
LỜI NÓI ĐẦU..............................................................................................................1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SDH................................................2
1.1. Giới thiệu chung...................................................................................................2
1.2. Hệ thống truyền dẫn phân cấp số cận đồng bộ( SDH )......................................3
1.2.1. Khái niệm về SDH.........................................................................................3
1.2.2. Các đặc điểm của SDH..................................................................................4
1.2.3. So sánh sự khác nhau giữa PDH và SDH....................................................5
1.3. Cấu trúc SDH........................................................................................................6
1.3.1. Sơ đồ khối bộ ghép........................................................................................6
1.3.2. Chức năng các khối trong bộ ghép..............................................................6
1.3.3. Cấu trúc khung SDH.....................................................................................8
1.3.3.1. Khung VC-3 và VC-4...............................................................................8
1.3.3.2. Cấu trúc khung và đa khung VC-n, TU-n mức thấp................................8
1.3.3.3. Cấu trúc khung STM-1.............................................................................9
1.3.3.4. Cấu trúc khung STM-N..........................................................................10
1.3.3.5. Ghép các luồng nhánh PDH vào khung STM-1.....................................11
1.3.3.6. Sắp xếp luồng 34 Mbit/s vào đa khung VC-3........................................11
1.3.3.7. Sắp xếp luồng 140 Mbit/s vào VC-4......................................................11
1.3.3.8. Ghép 3 VC-3 vào STM-1.......................................................................12
1.3.3.9. Sắp xếp VC-4 vào STM-1......................................................................12
1.3.3.10. Ghép 63VC-12 vào STM-1..................................................................13
1.4. Kết luận...............................................................................................................15
KẾT LUẬN.................................................................................................................83
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................84
Nguyễn Thị Thanh-D2002VT
Đồ án tốt nghiệp đại học
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Sơ đồ khối bộ ghép SDH tiêu chuẩn...............................................................6
Hình 1.2. Cấu trúc khung VC-3 (a) và VC-4 (b).............................................................8
Hình 1.3. Cấu trúc khung và đa khung VC-n và TU-n mức thấp...................................9
Hình 1.4. Cấu trúc khung STM-1....................................................................................9
Hình 1.5. Cấu trúc khung STM-N.................................................................................11
Hình 1.6. Cấu trúc VC-4 khi sắp xếp luồng 140Mbit/s vào VC-4................................12
Hình 1.7. Ghép 3 VC-3 vào STM-1..............................................................................13
Hình 1.8. Ghép 63 VC-12 vào khung STM-1...............................................................14
Nguyễn Thị Thanh-D2002VT i
Đồ án tốt nghiệp đại học
DANH MỤC BẢNG
Nguyễn Thị Thanh-D2002VT ii
Đồ án tốt nghiệp đại học
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
ADMX Add/Drop Multiplexer Bộ xen/rẽAIS Alarm Indication Signal Tín hiệu chỉ thị cảnh báoATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền không đồng
bộAU Administrative Unit Khối quản lýAUG Administrative Unit Group Nhóm khối quản lý
BSHR-2 2-fiber Bi-directional Self-HealingRing Protection
Mạng vòng tự hồi phục hai hướng 2 sợi
BSHR-4 4-fiber Bi-directional Self-Healing Ring Protection
Mạng vòng tự hồi phục 2 hướng 4 sợi
cHEC Core HEC Kiểm tra lỗi đầu đề chínhCID Channel Identifier Nhận dạng kênhCOPA Connector Panel Panen connectorCRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra mã vòng dưCSF Client Signal Fail Lỗi tín hiệu clientCTRL Control word sent from source to
sinkTừ mã điều khiển
DC Double-Row Subrack Giá con hàng đôiDNU Do Not Use Giá con hàng đơnDVB Digital Video Broadcast Quảng bá hình ảnh sốDWDM Dense Wavelength Division
MultiplexingGhép kênh phân chia theo bước sóng mật độ cao
DXC Digital cross-connect Kết nối chéo số
eHEC Extension HEC Kiểm tra lỗi đầu đề mở rộngEOS End of Sequence Số tuần tự cuối cùngESCON Enterprise Systems Connection Kết nối các hệ thống liên hiệpEXI Extension Header Identifier Nhận dạng đầu đề mở rộng
FC-BBW Fibre Channel Broadband-2 Kênh quang băng rộngFCS Frame Check Sequence Chuỗi kiểm tra khungFDDI Fiber Distributed Data Interface Giao diện dữ liệu phân bố quangFEC Forward Error Correction Sửa lỗi trướcFICON Fibre Connection Kết nối sợi quangFRL Frame relay Bộ tiếp sóng khung
GFP Generic Frame Procedure Thủ tục đóng khung chungGFP-F Frame Mapped GFP GFP sắp xếp theo khungGFP-T Transparent GFP GFP trong suốtGID Group Identification Nhận dạng nhóm
Nguyễn Thị Thanh-D2002VT iii
Đồ án tốt nghiệp đại học
GSM Global System Mobile Hệ thống di động toàn cầuHW Hardware Phần cứngHDLC High-Level Data Link Control Điều khiển liên kết số liệu tốc độ
caoHEC Header Error Check Kiểm tra lỗi đầu đềHO High Order (SDH Traffic) Bậc cao
IP Internet Protocol Giao thức InternetISDN Integrated Services Digital
NetworkMạng số tích hợp đa dịch vụ
LAPS Link Access Procedure – SDH Thủ tục truy nhập kết nối SDHLCAS Link Capacity Adjustment
SchemeCơ chế điều chỉnh dung lượng tuyến
LO Low Order (SDH Traffic) Bậc thấpLSB Least Significant Bit Bit có nghĩa thấp nhấtLXC Local Cross Connect Kết nối chéo số nội bộ
MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập môi trườngMAN Metropolitan Area Network Mạng khu vực nội thịMAPOS Multiple Access Protocol Over
SONET/SDHGiao thức đa truy nhập qua SONET/SDH
MFI MultiFrame Indicator Chỉ thị đa khungMPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức
MSOH Multiplexed Section Overhead Mào đầu đoạn ghépMSP Multiplex Section Protection Bảo vệ đoạn ghép kênhMSPP Multiservice Provisioning
PlatformNền tảng cung cấp đa dịch vụ
MSSP Mutiservice Switching Platform Nền tảng chuyển mạch đa dịch vụMSSPRING Multiplex Section Shared
ProtectionBảo vệ chia sẻ đoạn ghép
MST Member Status Trạng thái thành viênMSTP Multiservice Transport Platform Nền tảng truyền dẫn đa dịch vụMTU Maximum Transmission Unit Đơn vị truyền tải lớn nhất
NE Network Element Phần tử mạngNEAP Network Element Alarm Panel Panel cảnh báo phần tử mạngNORM Normal Operating Mode Hoạt động bình thường
OTN Optical Transport Network Mạng truyền dẫn quangOTU2 Optical Channel Transport Unit
Level 2Đơn vị truyền dẫn quang mức 2
PDH Plesiochronous Digital Hierarchy Phân cấp số cận đồng bộPDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức
Nguyễn Thị Thanh-D2002VT iv
Đồ án tốt nghiệp đại học
PFI Payload FCS Indicator Chỉ thị FCS tải trọngPLI Payload Length Indicator Chỉ thị chiều dài tải trọngPOS Packet over SONET/SDH Gói qua SONET/SDHPOTS Plain Old Telephone Service Dịch vụ điện thoại truyền thốngPPP Point to Point Protocol Giao thức điểm tới điểmPRC Primary Reference Clock Đồng hồ tham khảo sơ cấpPTI Payload Type Identifier Nhận dạng tải trọng sử dụng
REG Regenerator Bộ lặpRPR Resilient Packet Ring Vòng gói mau phục hồiRS-Ack Re-sequence Acknowledge Xác nhận thay đổi số thứ tự
SAN Storage Area Network Mạng khu vực lưu trữSC Single-Row Subrack Giá con hàng đơnSETG Synchronous Equipment Timing
GeneratorBộ tạo nguồn thời gian thiết bị đồng bộ
SETS Synchronous Equipment Timing Source
Nguồn định thời thiết bị đồng bộ
SF Signal Fail Lỗi tín hiệuSL Synchronous Line Equipment Thiết bị đồng bộ đường dâySNCP Subnetwork Connection
ProtectionBảo vệ kết nối mạng con
SQ Sequence Indicator Chỉ số tuần tựSTM-N Synchronous Transport Module,
Level NModul truyền dẫn đồng bộ mức N
SW Software Phần mềm
TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian
tHEC Type HEC Kiểm tra lỗi đầu đề trường phân loại
TMN Telecommunications Management Network
Mạng quản lý viễn thông
TMX Terminal Multiplexer Thiết bị đầu cuốiTNMS Transport Network Management
SystemHệ thống quản lý mạng truyền dẫn
TNMS CT TNMS Craft Terminal Đầu cuối TNMSTU Tributary Unit Khối nhánhTUG Tributary Unit Group Nhóm khối nhánh
UPI User Payload Identifier Nhận dạng tải trọng sử dụng
VC Virtual Container Container ảoVCAT Virtual Concatenation Kết chuỗi ảoVPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo
Nguyễn Thị Thanh-D2002VT v
Đồ án tốt nghiệp đại học
WAN Mạng diện rộngWLS WDM Long-Span System Hệ thống WDM khoảng cách dài
Nguyễn Thị Thanh-D2002VT vi
Đồ án tốt nghiệp đại học Lời nói đầu
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của xã hội về nhiều mặt, các ngành công nghiệp
không ngừng phát triển, trong đó ngành điện tử viễn thông có một vai trò đặc
biệt quan trọng. Nhu cầu sử dụng của con người ngày càng tăng cả về số lượng
và chất lượng: các dịch vụ đa phương tiện mới xuất hiện ngày càng đa dạng và
yêu cầu về chất lượng dịch vụ của người sử dụng cũng ngày càng cao, khắt khe
hơn; các ứng dụng yêu cầu băng thông lớn, thời gian tương tác nhanh hơn. Để
đáp ứng những nhu cầu trên các công nghệ đã dần được phát triển ..
Sự ra đời của công nghệ SDH đã tạo một bước ngoặt trong lĩnh vực viễn
thông . Công nghệ SDH khắc phục các nhược điểm mà các thế hệ trước không
đáp ứng được .
Trong khuôn khổ của đề tài nghiên cứu với mục đích tìm hiểu công nghệ mới, tại Trường Đại Học Thành Đô, em đã chọn đề tài là “ Nghiên cứu phần mào đầu của SDH ”.
Sau đây, em xin giới thiệu nội dung tìm hiểu đề tài gồm :
Chương 1 : Tổng quan về công nghệ SDH
Chương 2 : Phần mào đầu của SDH
Mặc dù, đã hết sức cố gắng nhưng công nghệ SDH là một công nghệ mới,
và do hạn chế về khả năng cũng như về thời gian nên bài tiểu luận không thể
tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót, em rất mong được sự đóng góp của các
thầy cô và các bạn .
Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy giáo, cô giáo trong
khoa CNKT Điện Tử - Viễn Thông viễn thông và đặc biệt là cô Ths.Phạm Thị
Phượng đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành bài tiểu luận .
Em xin chân thành cảm ơn!
Khoa: CNKT Điện Tử - Viễn Thông Lớp: ĐHLT ĐIỆN TỬ 12 –K4
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SDH
1.1. Giới thiệu chung
Như chúng ta biết mạng viễn thông là một tập hợp các trang thiết bị kỹ
thuật để cung cấp các dịch vụ viễn thông cho ngườì sử dụng. Ví dụ: mạng điện
thoại cung cấp dịch vụ điện thoại, mạng điện báo cung cấp dịch vụ điện báo,
mạng truyền số liệu cung cấp dịch vụ truyền số liệu v..v... Nhưng do đặc điểm
lịch sử các mạng trên phát triển theo phương tiện kỹ thuật tương đối độc lập
nhau. Nhờ sự phát triển của công nghệ, đặc biệt là công nghệ tin học, ý tưởng về
mạng thông tin số đa dịch vụ có thể phục vụ đầy đủ nhu cầu của người sử dụng
đang dần được thực hiện.
Trước năm 1970 mạng điện thoại để truyền tín hiệu thoại tương tự (Analog)
và ghép kênh theo tần số (FDM). Trên các tuyến thông tin cự ly dài phương tiện
truyền dẫn chủ yếu dùng cáp đồng trục và vi ba .
Đầu những năm 70, các hệ thống truyền dẫn số bắt đầu phát triển. Trên các
hệ thống này chủ yếu sử dụng ghép kênh theo thời gian với ứng dụng của kỹ
thuật điều xung mã, phương tiện truyền dẫn dùng cáp sợi quang và vi ba số.
Nhờ kỹ thuật điều xung mã tín hiệu thoại có băng tần số từ 0,3 3,4 kHz
được chuyển thành tín hiệu số có tốc độ 64 kbit/s.
Nhưng nếu truyền riêng biệt mỗi kênh 64 Kbit/s đi xa sẽ rất tốn kém. Vì
vậy kỹ thuật ghép các tín hiệu 64 kbit/s theo kỹ thuật ghép kênh theo thời gian
thành các luồng sơ cấp và sau đó lại tiến hành ghép kênh để được các luồng số
bậc cao hơn. Các cấp truyền dẫn theo kiểu ghép như vậy gọi là cận đồng bộ
(PDH). PDH đã tăng được dung lượng truyền dẫn, nhưng vẫn còn một số nhược
điểm nhất định.
Nhờ sự phát triển của công nghệ viễn thông, nhất là trong việc tìm kiếm
được một môi trường truyền dẫn lý tưởng là cáp sợi quang (có băng tần rất lớn,
suy giảm nhỏ, không bị xuyên nhiễu v..v..), công nghệ SDH ra đời đã đáp ứng
được nhu cầu đòi hỏi về chất lượng thông tin cũng như nhu cầu đa dịch vụ của
người sử dụng, đồng thời giúp cho người quản lý khai thác mạng được thuận lợi
hơn nhờ việc điều khiển mạng chủ yếu bằng phần mềm. Hệ thống phân cấp số
đồng bộ SDH tạo ra một cuộc cách mạng trong dịch vụ viễn thông, thể hiện một
2
Khoa: CNKT Điện Tử - Viễn Thông Lớp: ĐHLT ĐIỆN TỬ 12 –K4
kỹ thuật tiên tiến có thể đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu của nhà thuê bao,
người khai thác cũng như các nhà sản xuất. Việc đưa SDH vào sử dụng không
những cho phép tạo ra một thiết bị truyền dẫn được tiêu chuẩn hóa có qui mô
quốc tế, mà còn giúp thỏa mãn các yêu cầu đang tăng nhanh về kênh truyền dẫn
linh hoạt hơn, có dung lượng lớn hơn và về các kênh truyền dẫn băng rộng.
Các tiêu chuẩn về SDH thực sự bắt đầu vào năm 1985 tại Mỹ. Khởi đầu là
các nỗ lực nhằm tạo ra một giao tiếp quang có thể hoạt động với tất cả các hệ
thống truyền dẫn khác nhau (theo tiêu chuẩn châu Âu hoặc Bắc Mỹ). Sau đó các
tiêu chuẩn này được mở rộng dần lên để sử dụng cho mạng hiện tại, cho cả các
loại tín hiệu trong tương lai cũng như được tính cả cho mục đích vận hành và
bảo dưỡng.
Năm 1990, theo quyết định của ETSI (Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu)
một thế hệ mới của loạt khuyến nghị G707, G708, G709 ra đời, đồng thời các
khuyến nghị về thiết bị ghép kênh, giao tiếp quang, thiết bị vòng thuê bao, thiết
bị quản lý mạng được phê duyệt, tiếp tục nghiên cứu các khuyến nghị về thiết bị
nối chéo, cấu trúc mạng.
Một đặc điểm quan trọng của các tiêu chuẩn mới là các kênh tín hiệu số
riêng biệt có thể được ghép và tách ra khỏi một tín hiệu SDH từ mức phân cấp
cao hơn mà không cần phải tách kênh đối với tín hiệu tổng, khả năng tách và
ghép kênh mà không làm thay đổi dòng số liệu chính này sẽ cho phép tạo ra các
mạng vòng.
Khi các tiêu chuẩn SDH đã được xác định, các nhà phát minh ra nó đã tính
đến những sự phát triển thấy trước theo hướng của các mạng số thống nhất hóa
đa dịch vụ băng rộng (B - ISDN), chẳng hạn như chế độ chuyển giao không
đồng bộ (ATM) và các mạng thành phố (MAN).
Các thành phần của mạng SDH trong tương lai, chẳng hạn như thiết bị
đường dây đồng bộ (155 Mbit/s đến 2.5 Gbit/s hoặc cao hơn), các bộ ghép luồng
xen/rẽ thông minh, các bộ ghép luồng linh hoạt, các hệ thống kết nối chéo kết
hợp với hệ thống quản lý mạng sẽ giúp tạo ra các mạng truyền dẫn mềm dẻo.
Bằng việc sử dụng chuyển mạch của các kết nối tín hiệu số và chuyển mạch bảo
vệ đường dây, mạng SDH sẽ tận dụng tối đa khả năng truyền dẫn sẵn có. Các
mạng linh hoạt còn cho phép giám sát và điều hành mạng một cách hiệu quả
3
Khoa: CNKT Điện Tử - Viễn Thông Lớp: ĐHLT ĐIỆN TỬ 12 –K4
cũng như cải tiến các phương án bảo dưỡng duy trì hệ thống. Cả hai yếu tố trên
đều giúp cho việc giảm bớt các chi phí vận hành.
Mạng băng rộng SDH cho phép truyền đưa các tín hiệu TV chất lượng cao,
có thể kết hợp mạng vùng (LAN) với mạng thành phố (MAN), có thể cung cấp
dịch vụ video hội nghị, điện thoại thấy hình, cầu truyền hình ... và các ứng dụng
khác cho các luồng số tốc độ từ 1,544 Mbit/s đến 155,520 Mbit/s, giải quyết cơ
bản các nhược điểm của PDH, mở ra một kỷ nguyên mới cho công nghệ viễn
thông.
1.2. Hệ thống truyền dẫn phân cấp số cận đồng bộ( SDH )
1.2.1. Khái niệm về SDH
SDH được hình thành và phát triển trên cơ sở các tiêu chuẩn của mạng
thông tin quang đồng bộ SONET, năm 1988 các tiêu chuẩn của SDH như tốc độ
bit, kích cỡ khung tín hiệu, cấu trúc bộ ghép, trình tự sắp xếp các luồng nhánh
… đã được ITU-T ban hành.
Tốc độ bit của SDH gồm có:
STM-1 = 155,52 Mbit/s
STM-4 = 4 x STM-1 = 622,08 Mbit/s
STM-8 = 8 x STM-1 = 1244,16 Mbit/s
STM-12 = 12 x STM-1 = 1866,24 Mbit/s
STM-16 = 16 x STM-1 = 2488,32 Mbit/s
STM-64 = 64 x STM-1 = 9953,28 Mbit/s
Đến năm 1990 ITU-T đã chính thức ban hành các tiêu chuẩn của SDH :
G.707, G708 và G709, cho biết chi tiết các tiêu chuẩn quốc tế bao hàm các quá
trình ghép đồng bộ và truyền dẫn đồng bộ. Các chuẩn hóa đưa ra một số khuyến
nghị trong đó bao gồm các tốc độ truyền dẫn số cận đồng bộ (loại trừ 8 Mbit/s).
Các tín hiệu nhánh có thể được gói trong một container kích cỡ tiêu chuẩn và
được đặt vào một vị trị dễ dàng nhận dạng trong cấu trúc ghép. Cấu trúc ghép
cũng cung cấp các kênh quản lý mạng gắn vào.
4
Khoa: CNKT Điện Tử - Viễn Thông Lớp: ĐHLT ĐIỆN TỬ 12 –K4
1.2.2. Các đặc điểm của SDH
Ưu điểm của SDH
Giao diện đồng bộ thống nhất, nhờ vậy mà trên mạng SDH có thể sử
dụng các chủng loại thiết bị của nhiều nhà cung cấp khác nhau.
Nhờ việc sử dụng các con trỏ mà việc tách/ghép các luồng nhánh tín
hiệu STM-N đơn giản và dễ dàng.
Có thể ghép được các loại tín hiệu khác nhau một cách linh hoạt,
không chỉ tín hiệu thoại mà cả các tín hiệu khác như tế bào ATM, Data…
đều có thể ghép vào khung SDH.
SDH cho phép đáp ứng được tất cả các dịch vụ mới như ATM,
FDDI, DQDB.
Thông qua việc sử dụng cấu hình vòng kín (Ring Network), nối chéo
mắt lưới, bảo vệ m:n, giám sát chất lượng mà SDH đạt được độ an toàn
cao và tiến tới mạng thông minh.
Dung lượng các byte dành cho quản lý và bảo dưỡng lớn. Các kênh
quản lý mạng cung cấp các khả năng quản lý, vận hành và bảo dưỡng
(OAM) cho phép mạng được quản lý có hiệu quả.
Phần tử mạng SDH hoạt động dựa trên mạng SDH và cấu trúc ghép
kênh của SDH cho phép giảm đáng kể số lượng thiết bị, do đó chi phí lắp
đặt, đi dây giảm đáng kể. Đồng thời các giao tiếp quang cho phép nâng
cao khả năng truyền đến trên 100 km mà không cần phát lặp ở tốc độ 2,5
Gbit/s.
Các nhược điểm của SDH
Việc hiệu chỉnh Byte-Byte làm tăng Jitter hơn kiểu Bit-Bit của PDH.
Số lượng byte trong phần mào đầu lớn, do vậy hiệu suất truyền tin
thấp.
Đồng hồ phải được cung cấp từ ngoài .
1.2.3. So sánh sự khác nhau giữa PDH và SDH
Có thể tóm tắt sự khác nhau giữa kỹ thuật PDH và kỹ thuật SDH như sau:
PDH SDH
5
Khoa: CNKT Điện Tử - Viễn Thông Lớp: ĐHLT ĐIỆN TỬ 12 –K4
Bộ dao động nội dao động tự do Dao động nội được điều khiển đồng bộ
với nguồn đồng hồ ngoài
Ghép kênh không đồng bộ Ghép kênh đồng bộ
Có cấu trúc khung đặc trưng cho
mỗi cấp
Cấu trúc khung không đồng nhất
Ghép luồng theo nguyên lý xen bit Ghép luồng theo nguyên lý xen byte
Đồng bộ theo nguyên lý xen bitĐồng bộ theo nguyên lý hiệu chỉnh
dương/âm/zero xen byte
Truy xuất luồng riêng lẻ sau khi
giải ghép đến cấp tương ứng
Truy xuất trực tiếp từ luồng tốc độ cao
hơn
Tốc độ chuẩn hoá chỉ lên đến 140
Mbit/s.
Cấu trúc khung đồng nhất từ cấp cơ sở
155,52 Mbit/s đến cấp cao hơn.
Mối quan hệ giữa khung truyền với
các khung nhánh không được ghi
lại, do đó không thể truy nhập trực
tiếp đến từng kênh nhánh mà không
cần tách kênh.
Sử dụng con trỏ để ghi lại quan hệ pha
từng khung nhánh với luồng tổng, do đó
có thể truy nhập trực tiếp đến từng
nhánh mà không cần phải tách kênh
hoàn toàn.
Hệ thống SDH được thiết kế chủ
yếu dành cho tín hiệu thoại nên
không đáp ứng các dịch vụ băng
rộng tương lai.
SDH có khả năng vận chuyển hầu hết
các dạng tín hiệu đang sử dụng đồng
thời đáp ứng các dạng tín hiệu mới như
ATM…
1.3. Cấu trúc SDH
1.3.1. Sơ đồ khối bộ ghép
Bộ ghép SDH được ITU-T lựa chọn và dùng để chế tạo thành thiết bị như
hình vẽ 1.1. Quá trình ghép các luồng nhánh thành luồng tổng STM-N giữa
Châu Âu và Bắc Mỹ khác nhau ở chỗ: Châu Âu sử dụng khối AU-4, còn Bắc
Mỹ sử dụng khối AU-3.
6
Khoa: CNKT Điện Tử - Viễn Thông Lớp: ĐHLT ĐIỆN TỬ 12 –K4
Hình 1.1. Sơ đồ khối bộ ghép SDH tiêu chuẩn
Có hai phương pháp hình thành tín hiệu STM-N. Phương pháp thứ nhất qua
AU-4 và phương pháp thứ hai qua AU-3. Phương pháp thứ nhất được sử dụng ở
Châu Âu và một số nước khác trong đó có Việt Nam, phương pháp thứ hai được
sử dụng tại Bắc Mỹ, Nhật và một số nước khác. Tín hiệu AU-4 được hình thành
từ một luồng nhánh 139264 kbit/s, hoặc 3 luồng nhánh 34368 kbit/s, hoặc 63
luồng nhánh 2048 kbit/s thuộc phân cấp số PDH của Châu Âu. AU-3 được tạo
thành từ một luồng nhánh 44736 kbit/s, hoặc từ 7 luồng nhánh 6312 kbit/s hoặc
từ 84 luồng nhánh 1544 kbit/s. Cũng có thể sử dụng 63 luồng 1544 kbit/s để
thay thế cho 63 luồng 2048 kbit/s ghép thành tín hiệu STM-1 qua TU-12,.,AU-4.
1.3.2. Chức năng các khối trong bộ ghép
Container C-n (n=1,…,4)
Trước khi các luồng thông tin đồng bộ hay cận đồng bộ được đưa vào
khung STM-1 đều phải được chèn vào một Container. Thuật ngữ Container
dùng để chỉ dung lượng truyền đồng bộ mạng. Đơn vị kích thước của Container
tính bằng byte. Kích thước này được truyền trong mỗi 125 s.
Số bit trong 125 s của luồng số luôn luôn nhỏ hơn kích thước của
Container tương ứng của nó. Để các luồng số vào vừa vặn với các Container đòi
hỏi phải chèn thêm từng bit hoặc từng byte vào ( chèn dương, chèn không hay
chèn âm).
Container ảo VC –n
7
Khoa: CNKT Điện Tử - Viễn Thông Lớp: ĐHLT ĐIỆN TỬ 12 –K4
VC-n là một khối thông tin gồm phần tải trọng do các TUG hoặc C-n tương
ứng cung cấp và phần mào đầu tuyến POH.
POH được sử dụng để xác định vị trí bắt đầu của VC-n, định tuyến, quản lý
và giám sát luồng nhánh, đảm bảo các mức độ tin cậy vận chuyển container từ
nguồn đến đích. Trong trường hợp sắp xếp không đồng bộ các luồng nhánh vào
VC-n thì phải tiến hành chèn bit. Tuỳ thuộc vào kích cỡ, một VC có thể được
truyền vào STM-1 hoặc được chèn vào một VC lớn hơn để đưa vào khung
STM-1. Điều này tạo nên sự khác biệt giữa các VC cấp cao (HOVC) và các VC
cấp thấp (LOVC). Các VC cấp thấp là VC-11, VC-12, VC-2, các VC cấp cao là
VC-3, VC-4.
Đơn vị luồng nhánh TU-n
TU là một khối thông tin bao gồm một Container ảo cùng mức và một con
trỏ khối nhánh để chỉ thị khoảng cách từ con trỏ khối nhánh đến vị trí bắt đầu
của Container ảo VC-3 hoặc VC-n mức thấp.
Theo các đơn vị luồng nhánh TU ta có các con trỏ tương ứng sau :
TU-3 con trỏ TU-3( TU-PTR-3)
TU-2 con trỏ TU-2( TU-PTR-2)
TU-12 con trỏ TU-12( TU-PTR-12)
TU-11 con trỏ TU-11( TU-PTR-11)
Nhóm đơn vị luồng nhánh TUG-n (n=2,3)
TUG-n được hình thành từ các khối nhánh TU-n hoặc từ TUG mức thấp
hơn. TUG-n tạo ra sự tương hợp giữa các container ảo mức thấp và container ảo
mức cao hơn.
Ta có các TUG là : TUG-2 và TUG-3, trong đó :
- TUG-3 được tạo thành từ 7xTUG-2 hoặc 1xTU-3.
- TUG-2 được tạo thành từ 4xTU-11 hoặc 3xTU-12 hoặc 1xTU-2.
Khối đơn vị quản lý mức AU-n
AU-n là một khối thông tin bao gồm một VC-n cùng mức và một con trỏ
khối quản lý để chỉ thị khoảng cách từ con trỏ khối quản lý đến vị trí bắt đầu của
container ảo cùng mức. Các con trỏ được thêm vào các container cấp cao như
VC-3, VC-4 gọi là con trỏ AU-PTR tạo thành đơn vị quản lý AU .
Chức năng của các con trỏ AU-PTR là ghi nhận quan hệ pha giữa khung
STM-1 và VC tương ứng, ngoài ra còn được dùng để hiệu chỉnh khi cần thiết.
8
Khoa: CNKT Điện Tử - Viễn Thông Lớp: ĐHLT ĐIỆN TỬ 12 –K4
Có hai loại con trỏ AU-PTR là AU-PTR-4 và AU-PTR-3. Vì STM-1 truyền ba
VC-3 trong khung STM-1 nên sẽ có 3xAU trong STM-1. Cũng có thể xen ba
VC-3 vào một VC-4 rồi đưa vào STM-1 thông qua AU-4.
Nhóm các khối quản lý AUG
Nhiều AU có thể được ghép xen kẽ từng byte tới một nhóm đơn vị quản lý
AUG. Cấu trúc khung của AUG chính là cấu trúc khung của STM-1 khi chưa có
mào đầu vùng SOH. Một AUG có thể cấu thành từ 1x AU-4 hoặc 3xAU-3.
Module truyền tải đồng bộ mức N STM-N (N=1, 4, 16, 64)
STM-N cung cấp các kết nối lớp đoạn trong SDH, bao gồm phần tải trọng
là N x AUG và phần đầu đoạn SOH để đồng bộ khung, quản lý và giám sát các
trạm lặp và các trạm ghép kênh.
1.3.3. Cấu trúc khung SDH
Theo khuyến nghị G709, các khung tín hiệu trong SDH được tổ chức thành
khối thông tin có 9 dòng x n cột và có chu kỳ là 125s.
1.3.3.1. Khung VC-3 và VC-4
Cấu tạo khung VC-3 và VC-4 như hình 1.2 sau đây:
Hình 1.2. Cấu trúc khung VC-3 (a) và VC-4 (b)
Trình tự truyền các byte trong khung là từ trái qua phải và từ trên xuống
dưới. Trình tự truyền các bit trong một byte là bit có trọng số lớn nhất truyền
đầu tiên và bit có trọng số bé nhất truyền cuối cùng. Nguyên tắc này áp dụng
cho mọi loại khung tín hiệu trong SDH.
1.3.3.2. Cấu trúc khung và đa khung VC-n, TU-n mức thấp
9
Khoa: CNKT Điện Tử - Viễn Thông Lớp: ĐHLT ĐIỆN TỬ 12 –K4
Đặc điểm của các khung VC-n và TU-n mức thấp là số byte rất ít so với
VC-n và TU-n mức cao. Vì vậy phải sắp xếp thành đa khung có 4 khung để sử
dụng một số byte mào đầu tuyến và một con trỏ như hình 1.3.
Trong mỗi đa khung VC-n mức thấp có 4 byte VC-n POH, được ký hiệu là
V5, J2, N2, và K4.
Hình 1.3. Cấu trúc khung và đa khung VC-n và TU-n mức thấp
1.3.3.3. Cấu trúc khung STM-1
Cấu trúc khung STM-1 như hình :
Hình 1.4. Cấu trúc khung STM-1
10
Khoa: CNKT Điện Tử - Viễn Thông Lớp: ĐHLT ĐIỆN TỬ 12 –K4
Khung STM-1 gồm 2430 byte được xếp thành một ma trận có 9 hàng mỗi
hàng ghép 270 cột. Thời gian cho mỗi khung STM-1 là 125 s .
Khung STM-1 gồm ba khối :
Khối mào đầu vùng SOH(Section Overhead).
Khối con trỏ (Pointer) .
Khối tải trọng .
Khối SOH gồm (8x9) bytes, chia làm hai phần :
- RSOH ( Regenerator SOH).
- MSOH (Multiplexing SOH).
Các byte RSOH ghép từ cột một đến cột 9 thuộc dòng 1 đến dòng 3 dùng
cho quản lý, giám sát các trạm lặp. Các byte MSOH ghép từ cột 1 đến cột 9
thuộc dòng 5 đến dòng 9 dùng để quản lý, giám sát các trạm ghép kênh.
Phần tải trọng có 9 dòng x 261 cột được sử dụng để ghép 1 VC-4 hoặc 3
VC-3 hoặc 63 VC-12…
Con trỏ khối nhánh AU-3 hoặc AU-4 đặt tại dòng 4 và có 9 byte. Mối quan
hệ về pha giữa vùng tải trọng và khung STM-1 được ghi lại trong con trỏ. Vị trí
các luồng số khi chuyển vào khung STM-1 sẽ được con trỏ ghi nhận chính xác.
Vì vậy, sau khi đọc được nội dung con trỏ ta có thể truy xuất đến các luồng
riêng rẽ mà không cần phải phân kênh hoàn toàn tín hiệu STM-1 đó.
1.3.3.4. Cấu trúc khung STM-N
Tín hiệu SDH với tốc độ cao hơn tốc độ cơ bản thu được thông qua ghép
byte xen byte tín hiệu STM-1, và tốc độ của tín hiệu STM-N là Nx155,52 Mbit/s
( N là số nguyên dương).
Nguyên lý ghép kênh trong khung STM-N :
Trong quá trình ghép kênh các byte trong vùng tải trọng của các
STM cấp thấp hơn được ghép xen kẽ từng byte và tải trực tiếp vào vùng
tải dữ liệu của khung STM-N mà không cần bộ đệm .
Các byte mào đầu SOH của khung STM-N được tạo thành từ các
byte mào đầu SOH của NxSTM-1 riêng lẻ .
Các byte con trỏ của NxSTM-1 riêng lẻ được ghép vào khung
STM-N tại vị trí thích hợp. Trong quá trình ghép vị trí của tín hiệu hữu
ích của từng STM-1 riêng lẻ có thể thay đổi so với vị trí ban đầu của nó
11
Khoa: CNKT Điện Tử - Viễn Thông Lớp: ĐHLT ĐIỆN TỬ 12 –K4
để thích hợp với sự khác nhau về pha giữa STM-1và STM-N. Mỗi giá trị
con trỏ của các luồng riêng lẻ phải được điều chỉnh cho phù hợp theo sự
khác nhau về pha để ghép vào.
Theo nguyên lý ghép kênh là NxSTM-1 sẽ cho khung STM-N. Như
vậy, nếu ghép MxSTM-N vào khung lớn hơn sẽ được STM-NxM.
Hình 1.5. Cấu trúc khung STM-N
1.3.3.5. Ghép các luồng nhánh PDH vào khung STM-1
Quá trình ghép kênh SDH chia làm hai giai đoạn :
Sắp xếp các luồng nhánh vào các gói tương ứng.
Ghép các gói vào khung STM-N.
Đối với mỗi loại tín hiệu có cách sắp xếp tương ứng, việc sắp xếp định rõ vị
trí các bit chèn để điền đầy các trường tin, đồng thời cho phép bù sự lệch tần
giữa SDH và PDH bằng việc hiệu chỉnh.
1.3.3.6. Sắp xếp luồng 34 Mbit/s vào đa khung VC-3
Khi hệ thống SDH được dùng để truyền tải tín hiệu 34 Mbit/s, tín hiệu này
sẽ được xếp vào C-3, POH và C-3 tạo nên VC-3. Việc sắp xếp tín hiệu cận đồng
bộ 34 Mbit/s vào VC-3 phải sử dụng phương pháp sắp xếp không đồng bộ.
VC-3 gồm 9 byte POH và một trường tin 9 hàng x 84 cột chia thành 3
khung con, mỗi khung gồm:
1431 bit thông tin.
2 bộ 5 bit điều khiển chèn (C1, C2).
12
Khoa: CNKT Điện Tử - Viễn Thông Lớp: ĐHLT ĐIỆN TỬ 12 –K4
2 bit chèn (S1, S2).
573 bit nhồi cố định (R).
VC-3 được xếp vào TU-3, mỗi TU-3 xếp vừa một TUG-3. TUG-3 hay TU-
3 là một khối 86 cột dữ liệu mỗi cột có chứa 9 bytes. Cột thứ nhất chứa con trỏ
TU-3. Con trỏ này được xác định điểm bắt đầu của VC-3 trong 85 cột còn lại.
1.3.3.7. Sắp xếp luồng 140 Mbit/s vào VC-4
Khi luồng tín hiệu PDH 140Mbit/s được đưa vào mạng SDH, nó sẽ được
xếp vào VC-4. Một VC-4 sẽ được lấp đầy hoàn toàn tín hiệu 140 Mbit/s và byte
quản lý của nó (POH) như trong hình vẽ 1.6.
Mỗi VC-4 gồm 9 byte(1 cột) POH và một trường tin 9 x 260 byte. Trường
tin này dùng để tải tín hiệu 140Mbit/s được chia thành 9 hàng. Mỗi hàng được
chia thành 20 khối mỗi khối gồm 13 byte .
Hình 1.6. Cấu trúc VC-4 khi sắp xếp luồng 140Mbit/s vào VC-4
1.3.3.8. Ghép 3 VC-3 vào STM-1
Quá trình ghép 3 VC-3 vào STM-1 qua TUG-3 như hình 1.7. VC-3 gồm 85
cột x 9 dòng, khối TU-3 ghép 3 byte con trỏ TU-3 là H1, H2 và H3 vào đầu các
dòng 1,2,3.
1.3.3.9. Sắp xếp VC-4 vào STM-1
13
Khoa: CNKT Điện Tử - Viễn Thông Lớp: ĐHLT ĐIỆN TỬ 12 –K4
Khung VC-4 gồm 261 cột x 9 dòng. Khối AU-4 ghép 9 byte con trỏ AU-4
vào cột 1 đến cột 9 thuộc dòng thứ 4 của khung STM-1. Pha của VC-4 không cố
định trong AU-4, vị trí byte đầu tiên của VC-4 được chỉ thị trong 10 bit giá trị
con trỏ AU-4. Tín hiệu AU-4 được đặt trực tiếp vào AUG. Khối STM-1 ghép
các byte SOH vào cột 1 đến cột 9 thuộc các dòng 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9 của khung
STM-1.
Hình 1.7. Ghép 3 VC-3 vào STM-1
14
Khoa: CNKT Điện Tử - Viễn Thông Lớp: ĐHLT ĐIỆN TỬ 12 –K4
1.3.3.10. Ghép 63VC-12 vào STM-1
Mỗi khung C-12 có 34 byte. Khối VC-12 ghép thêm một byte VC-12 POH
để tạo thành khung VC-12 có 35 byte. Cứ 4 khung VC-12 tạo một đa khung
VC-12. Khối TU-12 ghép vào đầu khung VC-12 thứ nhất, thứ 2, thứ 3 một byte
con trỏ TU-12 và byte dự trữ vào đầu khung thứ tư để tạo thành đa khung TU-
12. Như vậy mỗi khung TU-12 có 4 cột x 9 dòng. Trình tự ghép 63 tín hiệu TU-
12 vào khung STM-1 như hình 1.8.
Hình 1.8. Ghép 63 VC-12 vào khung STM-1
15
Khoa: CNKT Điện Tử - Viễn Thông Lớp: ĐHLT ĐIỆN TỬ 12 –K4
Khung TUG-2 có 12 cột x 9 dòng, vì vậy ghép 3 TU-12 sẽ được một tín
hiệu TUG-2. Trong khung TUG-2 có 3 byte con trỏ TU-12 được ký hiệu là Vn,
tiếp theo ghép 7 TUG-2 được một TUG-3. Vì 7 TUG-2 chỉ có 84 cột nên khối
TUG-3 phải độn thêm 3 byte con trỏ không có hiệu lực NPI và 15 byte không
mang thông tin vào cột thứ nhất và cột thứ hai. Từ cột thứ 3 đến cột 86 dành để
ghép 7 TUG-2. Khung TUG-3 chứa 21 byte con trỏ TU-12 (ký hiệu Vn), các cột
được đánh số thứ tự 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 chỉ rõ các byte trong cột này thuộc TUG-2
tương ứng.
Tiếp theo ghép 3TUG-3 vào khung VC-4, ba khung TUG-3 có 258 cột nên
khối VC-4 phải ghép thêm VC-4 POH vào cột đầu tiên, độn 18 byte không
mang thông tin vào cột thứ hai và cột thứ ba, từ cột thứ tư đến cột 261 là các
byte của 3 TUG-3. Trong khung VC-4 có 9 byte NPI và 63 byte con trỏ TU-12
(ký hiệu là Vn). Khối AU-4 ghép 9 byte con trỏ AU-4 vào dòng 4 thuộc cột 1
đến cột 9 của khung STM-1. Khung AUG hoàn toàn giống khung AU-4. Cuối
cùng, khối STM-1 ghép các byte SOH để hình thành khung STM-1. Quy định 3
byte NPI là 1001SS1111100000, trong đó 2 bit SS=11 để chỉ thị trong khung
TUG-3 chứa các con trỏ TU-12.
1.4. Kết luận
Ngay từ khi mới xuất hiện công nghệ SDH với những ưu điểm của nó đã tạo
được nhiều thành công trong công nghệ truyền dẫn, nhưng theo xu hướng phát triển
của công nghệ đã đến lúc công nghệ SDH truyền thống không đáp ứng đủ yêu cầu các
dịch vụ dữ liệu cho khách hàng. Trước những yêu cầu đó, dẫn tới phải phát triển mạng
truyền dẫn lên một mức độ cao hơn với hiệu quả truyền dẫn, khả năng thích ứng với
các loại hình dịch vụ linh hoạt hơn. Dưới sự thúc đẩy đó, mạng SDH thế hệ mới đã ra
đời. Trên cơ sở mạng SDH truyền thống, mạng SDH thế hệ mới đã chứng tỏ được hiệu
quả truyền dẫn lưu lượng với sự trợ giúp của các giao thức GFP, VCAT và LCAS.
Công nghệ SDH thế hệ mới này sẽ được trình bày cụ thể trong chương sau.
16
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III. Thiết bị SURPASS và ứng dụng tại Hà Nội
CHƯƠNG II
PHẦN MÀO ĐẦU TRONG SDH
2.1. Giới thiệu
Để hiểu mạng SDH, quản lý và vận hành ta phải tìm hiểu cấu trúc phân
lớp chủ / tớ, các chức năng quản lý mạng hay truyền tải và mào đầu cũng
khác nhau ở các lớp khác nhau. Và có các lớp sau :
Đoạn tái sinh ( còn gọi là đoạn lặp ).
Đoạn ghép kênh ( còn gọi là đoạn ghép ).
Tuyến.
Trong các phân lớp của SDH có các phần mào đầu :
Mào đầu đoạn ( SOH ) : .Mào đầu đoạn tái sinh RSOH
Mào đầu đoạn ghép kênh MSOH
Mào đầu tuyến ( POH ) : LO – POH
HO – POH
Hình 2.1 Đoạn và tuyến trong SDH
81
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III. Thiết bị SURPASS và ứng dụng tại Hà Nội
2.2 Mào đầu đoạn ( SOH )
2.2.1 Mào đầu đoạn tái sinh RSOH
Mào đầu đoạn lặp RSOH ( Regenerator Section Overhead ) chỉ chứa các
thông tin phục vụ theo yêu cầu của các phần tử trên 2 đầu của đoạn lặp đó.
Hình 2.2 RSOH trong STM – 1
RSOH chiếm 3 hàng đầu của các cột 1 ÷ 9, trong cấu trúc khung STM-1, chú
năng của các byte trong RSOH như sau :
Các byte để trống ( ▲ ) là dự trữ cho quốc gia và quốc tế .
Các byte A1, A2 để đồng bộ khung, 6 byte này có cấu trúc cố định
và có cấu trúc nhị phân như sau A1 (11110110) và A2 (00101000).
Khi ghép các STM-1 thành STM-N, các byte này đều có mặt trong
cấu trúc của nó.
Byte C1: nhận dạng khung STM-1. BYTE này mang số thứ tự của
khung STM-1 trong STM-N.
82
Đồ án tốt nghiệp đại học Kết luận
KẾT LUẬN
Với những ưu điểm vượt trội, với sự tích hợp giữa các dịch vụ truyền thống và
các dịch vụ mới. Công nghệ SDH thế hệ sau đã mở ra trong tương lai một mạng truyền
dẫn đầy hứa hẹn. Bằng việc tận dụng mạng SDH hiện có, SDH thế hệ sau cho phép
các nhà cung cấp triển khai các công nghệ mới chỉ bằng cách thay thế các node biên
của mạng. Sau một thời gian nghiên cứu và tìm hiểu, đồ án đã giải quyết được một số
vấn đề sau:
Xu hướng phát triển của mạng truyền dẫn, đưa ra tổng quan về công
nghệ SDH hiện có với các ưu nhược điểm của nó dẫn tới đưa ra mạng SDH thế
hệ sau.
Các vấn đề kỹ thuật cơ bản của công nghệ SDH thế hệ sau từ việc
đóng gói các tín hiệu tới việc điều khiển hoạt động của tuyến.
Các thiết bị sử dụng trong mạng SDH thế hệ mới và khả năng sử
dụng trong mạng viễn thông Việt Nam cụ thể là thiết bị SURPASS hiT7070 của
SIEMENS và ứng dụng tại Hà Nội.
Do công nghệ SDH thế hệ sau là một công nghệ mới. Bên cạnh đó do thời
gian nghiên cứu và không có điều kiện tìm hiểu thực tế nhiều nên bản đồ án chủ
yếu mang tính lý thuyết chứ chưa trình bày được cụ thể đầy đủ các đặc điểm triển
khai trên thực tế. Em rất mong nhận được sự đóng góp của thầy cô và các bạn. Xin
chân thành cảm ơn!
Sinh viên
Nguyễn Thị Thanh
Nguyễn Thị Thanh-D2002VT 83
Đồ án tốt nghiệp đại học Tài liệu tham khảo
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] TS. Bùi Trung Hiếu, “ Hệ thống truyền dẫn đồng bộ số-SDH”, NXB Bưu
Điện, 2001.
[2] TS. Cao Phán, ” Ghép kênh PDH và SDH”, Bài giảng học viện công nghệ bưu
chính viễn thông, 2000.
[3] P. Tomsu, C. Schmutzer, ” Next Generation Optical Networks”, Prentice
Hanll, 2002.
[4] ITU-T Recommendation G.7041/Y, ”Generic framing procedure (GFP)”,
2003.
[5] ITU-T Recommendation G.707/Y.1322, “Network node interface for the
synchronous digital hierarchy (SDH)”, 2003.
[6] ITU-T Recommendation G.7042/Y.1305, “Link capacity adjustment scheme
(LCAS)for virtual concatenated signals”, 2004.
[7] WWW.trendcomms.com , “ Migration to Next Generation SDH”, 2005.
[8] WWW.cisco.com , White paper, “efficient and flexible transport of next-
generation data services over sonet/sdh using GFP, VCAT and LCAS”, 2005.
[9] http://www.jdsu.com/brazil/technicaresources/technologydocuments/
whiteaper/nextgenwpae1205.pdf.
[10] WWW.cisco.com , White paper, Defining the Multiservice Switching Platform
(MSSP), 2002.
[11] M. Scholten, et al, “Data Transport Applications Using GFP”, IEEE
Communications Magazine, May 2002.
[12] D. Cavendish et al, “New Transport Services for Next-Generation
SONET/SDH Systems”, IEEE Communications Magazine, May 2002.
[13] Thiết bị SURPASS hiT7070, SIEMENS, 2004.
Nguyễn Thị Thanh-D2002VT 84