Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ng sdh vào mạng viễn thông việt nam

  • Số trang: 123 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 22 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 26946 tài liệu

Mô tả:

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ CAO XUÂN TÙNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NG SDH VÀO MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI – 2009 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ CAO XUÂN TÙNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NG SDH VÀO MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM Ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến điện tử và thông tin liên lạc Mã số: 2.07.00 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS. TS NGUYỄN CẢNH TUẤN HÀ NỘI – 2009 -1- MỤC LỤC MỤC LỤC ................................................................................................................. 1 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ........................................................................................ 5 DANH MỤC HÌNH VẼ............................................................................................ 7 DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................... 8 BẢN CAM KẾT ........................................................................................................ 9 LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... 10 MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 11 CHƯƠNG I CÔNG NGHỆ SDH .................................................................... 13 Giới thiệu công nghệ SDH [1,2,3,4]. ............................................................ 13 1. Lịch sử ra đời và phát triển của công nghệ SDH. ................................ 13 2. Các đặc điểm của công nghệ SDH [1,2]. ............................................. 14 3. Cấu trúc bộ ghép SDH [1,2,3,4]. .......................................................... 15 3.1 Các thành phần cơ bản của cấu trúc bộ ghép . ....................................... 16 3.1.1 Container C-n. ................................................................................. 16 3.1.2 Đơn vị luồng nhánh TU-n (Tributary Unit). ................................... 17 3.1.3 Đơn vị quản lý AU (Administrative Unit) : ................................... 18 3.1.4 Module truyền tải đồng bộ mức cơ sở STM-1 .............................. 19 3.2 Cấu trúc khung module truyền dẫn đồng bộ STM-N : ........................... 19 3.2.1 Cấu trúc khung STM-1 ................................................................. 20 3.2.2 Cấu trúc khung STM-N ................................................................ 23 3.3 Thông tin quản lý trong cấu trúc bộ ghép SDH ..................................... 23 3.3.1 Con trỏ PTR :................................................................................... 24 3.3.2 Từ mào đầu đoạn SOH : .................................................................. 25 3.3.3 Từ mào đầu đường POH (PATH OVERHEAD) ............................ 26 4. Cấu trúc mạng truyền dẫn SDH ........................................................... 27 4.1 Các cấu trúc cơ bản của mạng SDH. ...................................................... 28 4.1.1 Cấu trúc điểm nối điểm: .................................................................. 28 4.1.2 Cấu trúc xen tách kênh - kiểu trung tâm : ...................................... 29 4.1.3 Cấu trúc mạng vòng Ring ............................................................... 29 4.2 Các thành phần cơ bản của mạng SDH : ................................................ 30 4.2.1 Thiết bị đầu cuối TE : ...................................................................... 31 4.2.2 Thiết bị xen tách kênh ADM .......................................................... 31 4.2.3 Thiết bị lặp RG: ............................................................................... 32 4.2.4 Thiết bị đấu nối chéo số DXC (Digital Cross Connect ): ................ 32 II. Công nghệ SDH truyền thống trên mạng NGN [10] .................................... 32 1. Tổng quan về mạng viễn thông thế hệ mới NGN: ............................... 32 1.1 Các đặc điểm chính của mạng NGN : .................................................... 33 1.2 Mô hình phân lớp, tổ chức mạng NGN: ................................................. 34 2. Những hạn chế của SDH truyền thống:................................................ 36 I. -2CHƯƠNG II CÔNG NGHỆ NG SDH ............................................................. 39 Giới thiệu công nghệ NG SDH [5, 7, 10] ..................................................... 39 1. Giới thiệu chung. .................................................................................. 39 2. Những đặc tính kỹ thuật của công nghệ NG SDH : ............................. 40 3. Các thành phần của công nghệ NG SDH : ........................................... 41 3.1 Ghép chuỗi ảo VCAT : ........................................................................... 42 3.1.1 Ghép chuỗi ảo bậc cao:.................................................................... 44 3.1.2 Ghép chuỗi ảo bậc thấp ................................................................... 45 3.1.3 Hiệu quả sử dụng của VCAT: ......................................................... 46 3.2 Cơ chế điều chỉnh dung lượng tuyến LCAS: ......................................... 46 3.2.1 Giao thức LCAS : ............................................................................ 48 3.2.2 Ứng dụng của LCAS. ...................................................................... 51 4. Thủ tục lập khung tổng quát GFP : ...................................................... 51 4.1 Các vấn đề chung của GFP ..................................................................... 52 4.2 Cấu trúc khung của GFP......................................................................... 53 4.2.1 Mào đầu lõi của GFP ....................................................................... 53 4.2.2 Phần tải tin GFP : ............................................................................ 55 4.2.4 Các khung điều khiển GFP : ........................................................... 60 4.3 Các chức năng mức khung GFP : ........................................................... 60 4.3.1 Thuật toán mô tả khung GFP : ........................................................ 60 4.3.2 Ghép khung : ................................................................................... 61 4.3.3 Chỉ thị sự cố tín hiệu khách hàng: ................................................... 61 4.4 Xử lý sự cố trong GFP :.......................................................................... 62 4.5 GFP-F : ................................................................................................... 63 4.5.1 Tải tin MAC Ethernet : .................................................................... 63 4.5.2 Tải tin HDLC/PPP: .......................................................................... 64 4.5.3 Tải kênh quang qua FC-BBW_SONET .......................................... 65 4.5.4 Tải tin RPR IEEE 802.1 .................................................................. 66 4.5.5 Sắp xếp trực tiếp MPLS vào các khung GFP-F .............................. 66 4.5.6 Sắp xếp trực tiếp các PDU IP và IS-IS vào trong khung GFP-F..... 66 4.5.7 Xử lí lỗi trong GFP-F ...................................................................... 67 4.6 GFP-T : ................................................................................................... 67 4.6.1 Mã hoá khối 64B/65B ..................................................................... 67 4.6.2 Băng tần truyền tải: ......................................................................... 68 4.6.3 Các vấn đề về điều khiển lỗi. ....................................................... 69 4.6.4 Các khung quản lí khách hàng (CMF) ............................................ 69 4.6.5 Sắp xếp các tín hiệu 8B/10B thành GFP: ........................................ 71 5. Một số giao thức khác sử dụng trong NG SDH ................................... 74 5.1 POS : ....................................................................................................... 74 5.2 MAPOS (Giao thức đa truy nhập qua SONET) ..................................... 75 5.3 LAPS ...................................................................................................... 76 II. Một số ứng dụng công nghệ NG SDH [6,8,10] .......................................... 77 1. Ethernet over NG SDH : ...................................................................... 78 2. SAN over NG SDH .............................................................................. 79 3. IP over NG SDH ................................................................................... 81 I. -3CHƯƠNG III ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NG SDH TRONG MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM .............................................................................................. 82 Cơ sở khoa học. ............................................................................................ 82 1. Hiện trạng mạng Viễn thông Việt Nam. .............................................. 82 1.1 Tổng quan hiện trạng mạng nội tỉnh. ..................................................... 82 1.1.1 Hệ thống chuyển mạch, định tuyến: ................................................ 83 1.1.2 Hệ thống mạng truyền dẫn: ............................................................. 83 1.1.3 Mạng truyền dẫn quang trung kế liên đài : ...................................... 84 1.1.4 Mạng truy nhập quang. ................................................................. 84 1.2 Hạ tầng mạng viễn thông đường trục: .................................................... 85 1.3 Hạ tầng mạng NGN của Viễn thông Việt Nam ...................................... 87 2. Giải pháp của các hãng sản xuất thiết bị điển hình. ............................. 88 2.1 Giải pháp của Cisco : .............................................................................. 89 2.1.1 Họ sản phẩm 15400 ......................................................................... 89 2.1.2 Họ sản phẩm 15300. ........................................................................ 90 2.2 Giải pháp của Siemen. ............................................................................ 90 2.3 Giải pháp của Alcatel ............................................................................. 92 2.4 Giải pháp của các hãng khác : ................................................................ 92 II. Các giải pháp ứng dụng công nghệ NG SDH............................................... 93 1. Ethernet over SDH (EoS)):................................................................... 93 1.1 Chức năng thực hiện của nút EoS .......................................................... 95 1.2 Các giao thức thực hiện tính năng EoS .................................................. 95 1.3 Chức năng thích ứng : PPP ..................................................................... 96 1.4 Chức năng thích ứng :X.86..................................................................... 96 1.5 Các đặc điểm của giải pháp EoS ............................................................ 97 2. Giải pháp RPR over NG SDH .............................................................. 97 2.1 Các đặc điểm của giải pháp dựa trên RPR ............................................. 98 2.2 Triển khai RPR trên thiết bị NG SDH :.................................................. 98 2.3 Tích hợp RPR vào MSPP ....................................................................... 99 3. NG SDH over WDM .......................................................................... 100 III. Các tiêu chí lựa chọn giải pháp ứng dụng công nghệ NG SDH. ............ 101 1. Năng lực truyền tải. ............................................................................ 101 2. Bảo vệ và phục hồi. ............................................................................ 102 3. Thông lượng ....................................................................................... 102 4. Giá thành mạng. ................................................................................. 103 4.1 Giá thành thiết bị mạng. ............................................................. 103 4.2 Giá thành thực hiện quản lí và điều khiển .................................. 103 5. Khả năng và chi phí nâng cấp mở rộng mạng .................................... 104 6. Vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ. .................................................. 104 7. Tính mềm dẻo của mạng. ................................................................... 105 8. Một số sản phẩm NG SDH của các hãng. .......................................... 106 8.1 Dòng Thiết bị truyền dẫn quang ONS của Cisco Systems :............. 106 8.2 Dòng Thiết bị Optix của Huawei: .................................................... 107 8.3 Dòng Thiết bị TN-1X, TN-1C của Nortel ..................................... 108 8.4 Dòng thiết bị của FUJITSU. ............................................................. 108 I. -4IV. Đề xuất ứng dụng công nghệ NG SDH cho mạng truyền tải NGN Việt Nam. …………………………………………………………………………109 1. Khả năng đáp ứng yêu cầu NGN của mạng truyền tải. ...................... 109 2. Các thiết bị chính trong mạng NG SDH: ........................................... 109 2.1 Thiết bị định tuyến và chuyển mạch: ................................................... 109 2.2 Thiết bị truyền dẫn quang. ................................................................... 110 3. Đánh giá khả năng ứng dụng công nghệ NG SDH vào mạng truyền tải Việt Nam. ....................................................................................................... 110 4. Lựa chọn giải pháp ứng dụng công nghệ NG SDH cho mạng truyền tải Việt Nam. ....................................................................................................... 112 4.1 Mạng đường trục. ................................................................................. 112 4.2 Mạng Metro Man diện rộng ................................................................. 113 4.3 Mạng truy nhập quang .......................................................................... 115 V. Một số mô hình đề xuất áp dụng NG SDH cho mạng viễn thông Việt nam………….. ................................................................................................... 116 1. RPR over NG SDH............................................................................. 116 1.1 Triển khai RPR over NG SDH trong trường hợp đã có sẵn mạng SDH cung cấp các dịch vụ TDM . ....................................................................... 116 1.2 Triển khai RPR over NG SDH trên mạng xây dựng mới ..................... 117 2. NG SDH over WDM. ......................................................................... 118 3. EoS. .................................................................................................... 118 VI. Đo kiểm đánh giá chất lượng thiết bị đầu cuối quang NG-SDH........... 119 1. Phương pháp kiểm tra tuân thủ GFP. ................................................. 119 2. Phương pháp kiểm tra tuân thủ VCAT: ............................................. 120 3. Phương pháp kiểm tra tuân thủ LCAS: .............................................. 120 KẾT LUẬN ........................................................................................................... 122 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................... 123 TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT : ................................................................................... 123 TÀI LIỆU TIẾNG ANH : .................................................................................... 123 -5- THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ADM AIS Add Drop Miltiplex Alarm Indication Signal ANSI American National Standard Institute APS Automatic Protection Switching ATM Asynchronous Transfer Mode AU Admistrative Unit AUG Admistrative Unit Group CMI Code Mark Inversion DDF Digital Distribution Frame DOS Data over SDH DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing DXC Digital Cross connect EOS Ethernet Over SDH ESCON ETSI FICON GFP Enterprise Systems Connection European Telecommunications Standards Institute FIber CONnection Generic Framing Procedure GFP-F GFP Frame GFP-T GFP Transparent HDLC High Level Datalink Control IP Internet Protocol ITU-T International Telecommunication Union - Telecommunications LAPS Link Access Procedure - SDH LCAS Link Capacity Adjustment Scheme MAPOS Multiple Access Protocol over SDH MFI Multiframe Indicator MPLS Multiprotocol Label Switching MSOH Multiplexing SOH MSPP Multiservice provisioning platform MSSP Multi-Service Switching Platform NG SDH Next Generation SDH -6NGN Next Generation Network NMS Network Management Systems OAM Operation, Administration Maintaince OTN Optical Network PDH Plesiochronous Digital Hierarchy PDU Packet Data Unit POH Path OverHead POS Packet Over SDH PPP Point-to-Point Protocol PTR Pointer QOS Quality of Service RDI Remote Failure Indication REI Remote error indication RG Repeat Generator RPR Resilient Packet Ring RSOH Regenerator SOH RSU Remote Switching Unit SAN storage area network SDH Synchronous Digital Hierarchy SDXC Synchronous Digital Cross Connect SMN SDH Management Network SOH Section Overhead SONET SQ Synchronous optical networking Sequence Number STM Synchronous Transport Module TDM Time-Division Multiplexing TE Terminal Equipment TU Tributary Unit VC Virtual Containner VCAT Virtual concatenation VPN virtual private network WDM wavelength-division multiplexing -7- DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình I.1 Sơ đồ bộ ghép SDH tiêu chuẩn ................................................................ 15 I.2 Sơ đồ tổng kết quá trình ghép từ cấp Container đến cấp STM-1 .............. 19 I.3 Cấu trúc khung STM-1.............................................................................. 20 I.4 Ghép 3 VC vào STM1............................................................................... 21 I.5 Ghép 63 VC-12 vào khung STM-1 ........................................................... 22 I.6 Bộ ghép các luồng số STM-N ................................................................... 23 I.7 Con trỏ TU-3 trong khung STM-1 ............................................................ 25 I.8 SOH trong khung STM-1 .......................................................................... 26 I.9 Cấu trúc mạng truyền dẫn ......................................................................... 28 I.10: Cấu trúc mạng vòng RING .................................................................... 29 I.11 Các thành phần cơ bản của SDH ............................................................. 31 I.12 Cấu trúc mạng NGN.............................................................................. 34 I.13Mô hình mạng NGN................................................................................. 36 I.14 Kết nối trong mạng SONET/SDH .......................................................... 38 II.1 Tổng quan mạng NG SDH....................................................................... 40 II.2 Các giao thức trong NG SDH .................................................................. 41 II.3: Ghép chuỗi liên tục và ghép chuỗi ảo..................................................... 43 II.4 Quá trình ghép chuỗi ảo VCAT ............................................................... 44 II.5 Quá trình ghép chuỗi ảo các VC-3-4v (X=4) .......................................... 44 II.6 :Khuôn dạng trường điều khiển LCAS/VCAT ........................................ 47 II.7 Mã hóa H4 và K4 ..................................................................................... 48 II.8 Quá trình sắp xếp của GFP ...................................................................... 52 II.9 Cấu trúc khung GFP ................................................................................ 53 II.10 Sự lan truyền lỗi trong GFP ................................................................... 62 II.11 Mối quan hệ giữa Ethernet và khung GFP ............................................ 63 II.12 Mối quan hệ giữa HDLC/PPP và khung GFP ....................................... 64 II.13 Mối quan hệ giữa SONET băng rộng 2 kênh quang và khung GFP ..... 66 II.14 Mô hình mạng truyền dữ liệu IP trên SONET/SDH .............................. 74 II.15 Ngăn giao thức/lớp cho IP trên STM-n sử dụng LAPS X.85 ................ 76 II.16 Định dạng khung LAPS theo X.85 ........................................................ 77 II.17Mô hình cung cấp dịch vụ mạng trên cơ sở công nghệ NG SDH .......... 78 II.18 Cấu trúc mô hình tổng quan của mạng MAN ........................................ 78 II.19 hình mạng truy cập SAN qua lớp quang [1,2] ...................................... 80 II.20 Mô hình mạng truy cập SAN qua lớp truyền tải SDH .......................... 80 II.21 IP over SDH ........................................................................................... 81 III.1Mạng đường trục SDH ............................................................................ 87 III.2 Mạng cung cấp đa dịch vụ với 15454/15302 ......................................... 89 III.3 các ứng dụng của SURPASS hiP 70xx .................................................. 91 III.4 Ứng dụng của Alcatel 1662 SMC .......................................................... 92 III.5 Sắp xếp lưu lượng Ethernet vào kênh SDH ........................................... 93 III.6 Sắp xếp lưu lượng Ethernet vào kênh SDH ........................................... 94 III.7Giải pháp Ethernet over SDH .................................................................. 94 III.8Các giao thức Ethernet over SONET ...................................................... 95 III.9 Giải pháp triển khai RPR trên NG SDH................................................. 99 III.10 Mô hình RPR over NG SDH cho mạng nâng cấp .............................. 116 -8Hình Hình Hình Hình Hình Hình III.11 Mô hình RPR over NG SDH cho mạng xây dựng mới ...................... 117 III.12 Mô hình mạng NG SDH over WDM ................................................. 118 III.13 Mô hình mạng EoS ............................................................................. 118 III.14 Sơ đồ kiểm tra GFP ............................................................................ 119 III.16 Sơ đồ kiểm tra LCAS ......................................................................... 120 III.15 Sơ đồ kiểm tra VCAT ......................................................................... 120 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng I.1 Các loại Container .................................................................................... 16 Bảng I.2 Kích thước và tốc độ bit đầu ra của các phần tử....................................... 18 Bảng I.3 Hiệu suất sử dụng băng thông khi truyền dịch vụ qua mạng ................... 38 Bảng I.4 So sánh các thuộc tính của dịch vụ dữ liệu và SDH ................................. 38 Bảng II.1 So sánh hiệu quả sử dụng các dịch vụ khi có và không dùng VCAT ..... 43 Bảng II.2Mã xác định mào đầo mở rộng GFP ........................................................ 56 Bảng II.3 Kích cỡ kênh ghép chuỗi ảo mang các GFP-T khác nhau ...................... 68 Bảng II.4 Các giao thức sử dụng cho IP/SDH ......................................................... 75 Bảng III.1 Hiệu suất băng tần ghép ảo VCAT lưu lượng Ethernet vào SDH ......... 97 Bảng III.2 So sánh trễ mạng giữa các giải pháp công nghệ .................................. 102 Bảng III.3 So sánh khả năng bảo vệ và chi phí cho xây dựng cơ cấu bảo vệ ....... 102 Bảng III.4 So sánh thông lượng đường thông và phần tỉ lệ sử dụng băng thông ứng với các loại hình công nghệ .................................................................................... 102 Bảng III.5 So sánh giá thành xây dựng mạng dựa trên một số giải pháp công nghệ ................................................................................................................................ 103 Bảng III.6 So sánh khả năng nâng cấp mạng đối với một số giải pháp công nghệ ................................................................................................................................ 104 Bảng III.7 So sánh chất lượng dịch vụ giữa các giải pháp công nghệ .................. 105 Bảng III.8 So sánh tính năng mềm dẻo của các giải pháp công nghệ ................... 105 -11- MỞ ĐẦU Trong một vài thập kỷ trở lại đây, công nghệ truyền thông đã có những bước tiến thần kỳ, đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình trao đổi thông tin liên lạc của con người, đem lại những tiến bộ vượt bậc cho nền kinh tế xã hội và văn minh nhân loại, góp phần tạo nên xu thế toàn cầu hóa một cách sâu sắc trên toàn thế giới. Các dịch vụ truyền thông phát triển ngày càng mạnh mẽ và đa dạng đã dẫn đến sự bùng nổ về lưu lượng thông tin, đặt ra một thách thức mới đòi hỏi các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông phải nỗ lực không ngừng nghiên cứu phát triển để nâng cao chất lượng dịch vụ. Theo xu hướng xây dựng và phát triển một thế hệ mạng viễn thông mới tiên tiến, việc đầu tư nghiên cứu để tìm ra các giải pháp nhằm nâng cao chất lượng và hiệu suất sử dụng mạng luôn được giành được sự quan tâm đặc biệt của các nhà nghiên cứu, các nhà sản xuất và cung cấp dịch vụ . Với những ưu điểm vượt trội của mình, công nghệ truyền dẫn SDH đã và đang được sử dụng phổ biến nhất trên hầu khắp các mạng viễn thông trên toàn thế giới. Tuy nhiên, trong kỷ nguyên thông tin với sự bùng nổ của các dịch vụ viễn thông, đặc biệt trong xu hướng hội tụ công nghệ và dịch vụ hiện nay, công nghệ SDH đã bộc lộ một số nhược điểm khó có thể đáp ứng được nhu cầu truyền tải lưu lượng ngày càng gia tăng. Vấn đề này đặt ra yêu cầu cần phải xây dựng một cơ sở hạ tầng mạng truyền tải mới, có thể đồng thời truyền tải trên đó lưu lượng của hệ thống SDH truyền thống và lưu lượng của các loại hình dịch vụ mới khi xây dựng các mạng truyền thông thế hệ kế tiếp. Đó chính là hướng nghiên cứu mới của công nghệ SDH, công nghệ SDH thế hệ kế tiếp - NG SDH. Nhận thấy đây là một vấn đề cấp thiết có tính thực tiễn và tính khả thi cao đối với mạng viễn thông Việt Nam, em đã chọn đề tài : “ Nghiên cứu ứng dụng công nghệ NG SDH vào mạng Viễn thông Việt Nam” cho nội dung nghiên cứu luận văn của mình. -12Nội dung trình bày của luận văn được chia làm ba chương : Chương I : Công nghệ SDH. Giới thiệu một cách tổng quan về công nghệ SDH, giới thiệu sơ lược về mạng NGN và những hạn chế của công nghệ SDH truyền thống trên mạng NGN. Chương II : Công nghệ NG SDH. Giới thiệu về công nghệ NG SDH với các đặc điểm, các thành phần của công nghệ NG SDH và một số ứng dụng của trên mạng NGN. Chương III : Ứng dụng công nghệ NG SDH trong mạng Viễn thôngViệt Nam. Trên cơ sở các nội dung đã trình bày ở các chương trước, trên cơ sở phân tích thực tiễn mạng viễn thông Việt Nam để đưa ra các đề xuất giải pháp và ứng dụng công nghệ NG SDH cho mạng viễn thông Việt Nam. Trong quá trình thực hiện, do hạn chế về kinh nghiệm thực tế, thời gian nghiên cứu cũng như điều kiện thực nghiệm, nội dung trình bày của bản luận văn chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong quý thầy cô và các bạn đọc quan tâm, đóng góp ý kiến, để bản luận văn được hoàn thiện hơn. -13- Chương I CÔNG NGHỆ SDH I. Giới thiệu công nghệ SDH [1,2,3,4]. 1. Lịch sử ra đời và phát triển của công nghệ SDH. Từ những năm đầu của thập kỷ 1980, khi nhu cầu truyền tải dịch vụ gia tăng, đồng thời một số công nghệ tiên tiến như công nghệ vi điện tử, công nghệ thông tin, công nghệ truyền dẫn sợi quang…đã đạt được thành tựu nhất định, công nghệ SDH đã ra đời tạo ra một mạng giao tiếp quang trong đó những thiết bị truyền dẫn và các thông tin được tiêu chuẩn hóa có quy mô quốc tế có thể hoạt động với tất cả các hệ thống truyền dẫn khác nhau của các sản phẩm khác nhau. Việc đưa SDH vào sử dụng đã tạo nên một cuộc cách mạng trong việc truyền dẫn các dịch vụ Viễn thông, đáp ứng được các yêu cầu đang tăng nhanh về kênh truyền dẫn linh hoạt, dung lượng lớn hơn và các yêu cầu kênh truyền dẫn băng rộng. Các mốc quan trọng trong sự phát triển của công nghệ SDH : Năm 1985 công ty Bellcore đã đề nghị một phân cấp truyền dẫn mới nhằm khắc phục các nhược điểm của hệ thống cận đồng bộ PDH được đặt tên là mạng quang đồng bộ SONET (Synchronous Optical Network). Dựa trên nguyên lý ghép kênh đồng bộ dùng các thiết bị quang làm môi trường truyền dẫn, SONET đưa ra các chỉ tiêu kỹ thuật của giao tiếp quang, định nghĩa một hệ phân cấp mới cho phép thâm nhập trực tiếp vào từng nhánh dữ liệu riêng lẻ trong từng luồng số tốc độ cao. Các tiêu chuẩn về giao tiếp tạo ra khả năng kết nối các loại thiết bị có những tiêu chuẩn khác nhau mà không gây trở ngại khi ứng dụng hệ thống phân cấp mới này vào mạng lưới hiện tại. Trên cơ sở các tiêu chuẩn của SONET, công nghệ truyền tải đồng bộ quang đã dành được sự quan tâm, hình thành và phát triển ở Châu Âu và được gọi là công nghệ SDH. 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. Năm 1990, theo quyết định của ETSI (Viện tiêu chuẩn viễn thông quốc tế) 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. Các khuyến nghị về thiết bị nối chéo và cấu trúc mạng tiếp tục được nghiên cứu. -14Bằng việc sử dụng chuyển mạch của các kết nối tín hiệu số và chuyển mạch bảo vệ đường dây, mạng SDH tận dụng tối đa khả năng truyền dẫn sẵn có, cho phép giám sát và điều hành mạng một cách hiệu quả 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. Công nghệ SDH khắc phục được những nhược điểm cơ bản của công nghệ PDH trước đó, tạo ra sự linh hoạt và đa dạng trong các kết nối, thuận tiện trong việc khai thác, bảo dưỡng và quản lý mạng. Đặc biệt công nghệ SDH cho phép tạo nên cấu trúc mạch vòng đảm bảo độ tin cậy, an toàn mạng lưới mà công nghệ PDH trước đây không thể thực hiện được. Công nghệ SDH với những ưu điểm vượt trội của mình đã được ứng dụng trong hầu khắp các mạng Viễn thông trên thế giới, mở ra một kỷ nguyên mới cho sự phát triển của công nghệ viễn thông. 2. Các đặc điểm của công nghệ SDH [1,2]. Công nghệ SDH được xây dựng trên cơ sở hệ thống phân cấp đồng bộ số, ghép kênh theo thời gian TDM dùng chủ yếu cho việc tối ưu truyền tải lưu lượng thoại với phương tiện truyền dẫn dùng cáp sợi quang và vi ba số. Từ các hệ thống khác nhau, các luồng tín hiệu số sơ cấp có tốc độ bít khác nhau được ghép lại qua nhiều bước, mỗi bước lại được đưa vào các bit điều khiển, quản lý và phối hợp tốc độ. Ở đầu ra hình thành một luồng đồng bộ cơ sở, các luồng đồng bộ cơ sở được nâng lên N lần thành các luồng đồng bộ cấp N. Giao diện SDH đã được tiêu chuẩn hóa toàn cầu, do vậy có thể kết hợp nhiều phần tử khác nhau trong cùng một mạng và tương tác với các mạng khác dễ dàng. Công nghệ SDH có tốc độ truyền dẫn cơ sở STM-1 là 155,520Mbit/s, các mức cao hơn STM-4 , STM-8, STM – 12 , STM – 16, STM – 64 …tốc độ truyền dẫn có thể đạt tới 10Gbit/s, do đó nó phù hợp với các mạng đường trục, mạng lõi. Việc truy nhập tới các kênh ghép vào được thực hiện thông qua con trỏ tạo thuận lợi cho việc phân nhánh, tách ghép kênh, đấu nối chéo, linh hoạt trong các kết nối. Trong mạng SDH tất cả các phần tử mạng đều tham chiếu đến một đồng hồ chuẩn duy nhất. Các kênh điều hành mạng, các kênh số cho việc vận hành và bảo trì mạng được ghép vào bản thân tín hiệu SDH cho phép điều khiển mạng SDH bằng phương pháp tập trung. -15Mạng SDH hiện đại có nhiều cơ chế bảo vệ và dự phòng khác nhau, thời gian phục hồi nhỏ hơn 50ms với QoS được đảm bảo, lỗi một phần tử trong mạng không gây lỗi toàn bộ hệ thống. Công nghệ SDH tạo ra chuẩn quang, cho phép sử dụng thiết bị của nhiều nhà sản xuất trên cùng một hệ thống mạng truyền dẫn. Tuy nhiên trên thực tế các nhà sản xuất trên thế giới chưa đáp ứng hoàn toàn các tiêu chuẩn do ITU-T đề ra nên trong quá trình vận hành, khai thác và bảo dưỡng còn gặp một số khó khăn về vấn đề kết nối và quản lý mạng. 3. Cấu trúc bộ ghép SDH [1,2,3,4]. Một trong những thành công lớn nhất của công nghệ truyền dẫn phân cấp đồng bộ số SDH đó là việc xây dựng cấu trúc của bộ ghép đồng bộ. Hiện nay trên thế giới đang tồn tại ba hệ thống truyền dẫn cận đồng bộ PDH theo tiêu chuẩn Bắc Mỹ, Nhật bản và Châu Âu. Các hệ thống cận đồng bộ theo tiêu chuẩn của Bắc Mỹ và Nhật Bản giống nhau là cùng dựa trên tốc độ luồng số cơ bản 1.544Mbit/s, chỉ khác nhau ở tốc độ bít cấp 3 và cấp 4. Hệ thống truyền dẫn cận đồng bộ theo tiêu chuẩn Châu Âu được thiết lập dựa trên luồng số cơ bản có tốc độ 2.048Mbit/s. Để truyền tải tín hiệu tương thích với cả ba hệ thống trên, ITU-T đưa ra cấu trúc ghép luồng số chung như hình vẽ 1.1. Ở Việt Nam hiện nay chỉ sử dụng hệ truyền dẫn số phân cấp theo tiêu chuẩn Châu Âu, vì vậy trong bản luận văn này chủ yếu trình bày về cấu trúc bộ ghép của SDH theo tiêu chuẩn Châu Âu. xN STM-N x1 AUG AU-4 VC-4 x3 x3 139264 kbit/s C-3 34368 kbit/s 44736 kbit/s x1 TU-3 TUG-3 AU-3 C-4 VC-3 VC-3 x7 x7 x1 TU-2 VC-2 C-2 6312 kbit/s TU-12 VC-12 C-12 2048 kbit/s TU-11 VC-11 C-11 1544 kbit/s TUG-2 x3 Xö lý con trá S¾p xÕp §ång chØnh GhÐp kªnh x4 Hình I.1 Sơ đồ bộ ghép SDH tiêu chuẩn -16Có hai phương pháp hình thành tín hiệu STM-N : - Phương pháp thứ nhất qua AU-4 được sử dụng ở Châu Âu và một số nước khác trong đó có Việt Nam. Tín hiệu AU-4 được hình thành từ một luồng nhánh C-4 139264 kbit/s, hoặc 3 luồng nhánh C-3 34368 kbit/s, hoặc 63 luồng nhánh C-12 2048 kbit/s thuộc phân cấp số PDH của Châu Âu. - Phương pháp thứ hai qua AU-3 được sử dụng tại Bắc Mỹ, Nhật và các nước khác. 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. 3.1 Các thành phần cơ bản của cấu trúc bộ ghép . Từ trên sơ đồ bộ ghép SDH trên ta có thể thấy các tín hiệu khách hàng được ghép luồng lần lượt theo các cấp độ khác nhau theo thứ tự tăng dần của kích thước tải tin. Các thành phần của bộ ghép bao gồm : 3.1.1 Container C-n. Container là đơn vị truyền dẫn nhỏ nhất trong khung truyền dẫn phân cấp đồng bộ số. Đây là nơi các luồng thông tin đồng bộ hay cận đồng bộ, luồng tín hiệu dữ liệu khách hàng được bố trí vào từng loại container tương ứng với tốc độ của các luồng tín hiệu trước khi đươc đưa vào khung STM-1. 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. Tuỳ theo luồng đầu vào mà ta có các Container sau : Tên Container Bảng I.1 Các loại Container Tốc độ container Tốc độ luồng vào C-11 1600 kbps 1544 kbps C-12 2176 kbps 2048 kbps C-2 6784 kbps 6312 kbps C-3 48384 kbps 44736 kbps hoặc 34368 kbps C-4 149760 kbps 139264 kbps Số bit trong 125 s của luồng số luôn luôn nhỏ hơn kích thước của Container tương ứng của nó. Để các luồng số đưa vào vừa vặn với các Container đòi hỏi phải chèn thêm từng bit hoặc từng byte vào ( chèn dương, chèn không hoặc chèn âm) -17Thông tin của Container bao gồm : + Dữ liệu của các luồng dữ liệu số được ghép vào. + Các bit hoặc các byte chèn cố định: Các bit, byte này không mang thông tin, được chèn thêm vào tín hiệu PDH để tương thích với tốc độ bit của các Container. + Các bit chèn đồng chỉnh khung thời gian . Các bit này có thể là bit chèn không mang thông tin, có thể là bit chèn mang thông tin luồng số. + Các bit điều khiển: được chèn vào để khai báo cho hướng thu biết bit chèn là bit thông tin hay chỉ là bit chèn không mang thông tin. Container ảo VC-n ( Virtual Container) : 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. VC-n = C-n + POH POH (Path Overhead) 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. Tuỳ thuộc vào kích cỡ, một VC có thể được truyền vào STM-1(VC cấp cao) hoặc được chèn vào một VC lớn hơn để đưa vào khung STM-1(VC cấp thấp). Các VC cấp thấp là VC-11, VC-12, VC-2; Các VC cấp cao là VC-3, VC-4. 3.1.2 Đơn vị luồng nhánh TU-n (Tributary Unit). TU là một khối thông tin bao gồm một Container ảo cùng mức và một con trỏ khối : TU = VC + Pointer Con trỏ Pointer được ghép thêm vào một vị trí cố định ghi lại mối liên quan về pha của các container ảo VC khi ghép các Container VC cấp thấp vào một container ảo VC cấp cao hơn và chỉ ra sự bắt đầu của Container ảo đó 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 theo phương thức xen byte để tạo thành một luồng tín hiệu có tốc độ cao -18hơn và được chuyển đến các container ảo bậc cao hơn, tạo ra sự tương hợp giữa các Container ảo mức thấp và Container ảo mức cao hơn. 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 3.1.3 Đơn vị quản lý AU (Administrative Unit) : AU-n là một khối thông tin bao gồm một VC-n cùng mức và một con trỏ khối quản lý để ghi lại mối tương quan về phase giữa khung truyền dẫn và VC bậc cao và chỉ thị vị trí bắt đầu của VC đó. AU = VC + Pointer Bảng I.2 Kích thước và tốc độ bit đầu ra của các phần tử Container C–11 C-12 C-2 C-3 C-4 Kích thước (bytes) 25 34 106 756 2340 Tốc độ bit (kbit/s) 1600 2176 6784 48384 149760 Container ảo V–11 VC-12 VC-2 C-3 C-4 Kích thước ( bytes) 26 35 107 765 2349 Tốc độ bit (kbit/s) 1664 2240 6784 48960 150336 Đơn vị luồng nhánh TU–11 TU-12 TU-2 TU-3 Kích thước (bytes) 27 36 108 768 Tốc độ bit (kbit/s) 1728 2304 6912 49152 Nhóm đơn vị luồng nhánh TUG-2 TUG-3 Kích thước (bytes) 208 774 Tốc độ bit (kbit/s) 6912 49536 Đơn vị quản lý AU-3 AU-4 Kích thước (bytes) 786 2358 Tốc độ bit (kbit/s) 50304 150912 Nhóm đơn vị quản lý AUG Kích thước (bytes) 2358 Tốc độ bit (kbit/s) 150912 Có hai loại con trỏ AU-PTR là AU-PTR-4 và AU-PTR-3. Nhiều AU có thể được ghép xen kẽ từng byte tạo thành 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. -193.1.4 Module truyền tải đồng bộ mức cơ sở STM-1 Phần tử module truyền dẫn đồng bộ mức cơ sở STM-1 bao gồm phần tải trọng là AUG và phần mào đầu đoạn SOH, là các byte mang thông tin điều khiển, giám sát đoạn, đồng bộ khung giữa các trạm xen tách kênh và giữa các trạm lặp. 3.2 Cấu trúc khung module truyền dẫn đồng bộ STM-N : Hình I.2 Sơ đồ tổng kết quá trình ghép từ cấp Container đến cấp STM-1 Trong cấu trúc ghép kênh SDH, module truyền dẫn cơ sở là STM-1. 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 125s. Quá trình ghép luồng được thực hiện như trên hình 1.2, các luồng tín hiệu số được ghép vào các container có tốc độ tương ứng rồi được đưa lên các mức cao hơn. -203.2.1 Cấu trúc khung STM-1 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 Payload . 270 bytes 9 bytes RSOH 3 1 261 bytes AU-n PTR 5 Payload MSOH 125 s Hình I.3 Cấu trúc khung STM-1 Trình tự truyền các byte trong khung 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 trên được áp dụng cho tất cả các loại khung tín hiệu trong SDH . Khối SOH gồm (8x9) bytes, chia làm hai phần : - RSOH ( Regenerator SOH) : dùng cho quản lý, giám sát các trạm lặp - MSOH (Multiplexing SOH) : 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. 3.2.1.1 Sắp xếp VC-4 vào STM-1. 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.
- Xem thêm -