Tài liệu Công nghệ ng-sdh và thiết bị truyền dẫn quang optix osn 3500

Đồ án tốt nghiệp lục Mục MỤC LỤC MỤC LỤC..............................................................................................................................i DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ..............................................................................................i DANH MỤC CÁC BẢNG...................................................................................................v THUẬT NGỮ VIẾT TẮT..................................................................................................vi LỜI NÓI ĐẦU...................................................................................................................viii CÔNG NGHỆ PHÂN CẤP SỐ ĐỒNG BỘ SDH..............................................................1 1.1 Giới thiệu về SDH.........................................................................................................1 1.2 Các cấp tốc độ truyền dẫn trong SDH.......................................................................1 1.3 Đặc điểm của SDH.......................................................................................................2 1.4 Cấu trúc ghép kênh SDH.............................................................................................3 1.5 Các khối chức năng của bộ ghép kênh.......................................................................3 1.5.1 Các gói Container ảo VC-n......................................................................................4 1.5.2 Cấu trúc các VC........................................................................................................4 1.5.3 Đơn vị nhánh TU-n ..................................................................................................6 1.5.4 Nhóm đơn vị nhánh TUG ........................................................................................7 1.5.5 Ghép TUG -3 vào VC-4..........................................................................................10 1.5.6 Ghép TUG-2 vào VC-3...........................................................................................11 1.5.7 Đơn vị quản lý AU-N ..............................................................................................12 1.5.8 Nhóm đơn vị quản lý AUG ....................................................................................12 1.6 Cấu trúc khung STM-1 .............................................................................................12 1.6.1 Ghép VC-3 vào STM-1...........................................................................................13 1.6.2 Ghép VC-4 vào khung STM-1...............................................................................14 1.7 Cấu trúc khung STM-N.............................................................................................15 1.8 Khái niệm tuyến (Path), đoạn (Section) và đường (Line) ......................................16 1.8.1 Cấu trúc SOH ( Section Overhead ) của STM-1 .................................................17 1.8.2 Cấu trúc POH (Path Overhead )...........................................................................20 1.9 Con trỏ PTR ...............................................................................................................23 1.9.1 Con trỏ AU-3 và AU-4............................................................................................24 1.9.2 Các con trỏ TU-PTR...............................................................................................25 1.10 Kết luận.....................................................................................................................26 PHÂN CẤP SỐ ĐỒNG BỘ THẾ HỆ SAU NG−SDH....................................................28 2.1 Giới thiệu về NG-SDH...............................................................................................28 SVTH : Nguyễn Xuân Bảo ĐTVT−K28 Đồ án tốt nghiệp lục Mục 2.2 Sự kế thừa SDH của NG-SDH ................................................................................29 2.3 Giao thức đóng khung chung GFP...........................................................................31 2.3.1 Phần chung của GEP..............................................................................................31 2.3.2 Phần đặc trưng tải trọng cho GFP sắp xếp khung (GFP-F ) .............................34 2.3.3 Phần đặc trưng tải trọng cho GFP trong suốt ( GFP-T )....................................35 2.4 Ghép chuỗi ( Concatenation )....................................................................................36 2.4.1 Kết chuỗi liền kề của VC-4.....................................................................................36 2.4.2 Ghép chuỗi ảo VCAT..............................................................................................37 2.4.3 So sánh ghép chuỗi ảo và ghép chuỗi liền kề .......................................................45 2.5 Cơ chế điều chỉnh dung lượng liên kết LCAS.........................................................46 2.5.1 Gói điều khiển..........................................................................................................46 2.5.2 Các chức năng chính của LCAS............................................................................49 2.6 Những ưu điểm và hạn chế của NG-SDH ...............................................................53 2.7 Kết luận .......................................................................................................................56 THIẾT BỊ TRUYỀN DẪN QUANG OPTIX OSN 3500.................................................56 3.1 Giới thiệu chung về thiết bị OptiX OSN 3500.........................................................56 3.2 Các chức năng của OptiX OSN 3500 .......................................................................57 3.2.1 Cấu hình mềm dẽo để trở thành STM-16 hoặc STM-64.....................................57 3.2.2 Khả năng cung cấp đa dịch vụ dung lượng lớn....................................................58 3.2.3 Các giao tiếp.............................................................................................................59 3.2.4 Dung lượng kết nối chéo.........................................................................................59 3.2.5 Dung lượng truy xuất dịch vụ................................................................................60 3.2.6 Bảo vệ mức thiết bị..................................................................................................60 3.3 Cấu hình mạng...........................................................................................................61 3.3.1 Cấu hình mạng của các dịch vụ cơ bản.................................................................61 3.3.1a Cấu hình mạng chuỗi...........................................................................................62 3.3.1b Cấu hình mạng vòng...........................................................................................62 3.3.1c Cấu hình mạng vòng kết hợp chuỗi.....................................................................66 3.3.1d Cấu hình mạng vòng tiếp xúc..............................................................................66 3.3.1e Cấu hình mạng vòng giao nhau...........................................................................67 3.3.1g Cấu hình mạng Hub của chuỗi và vòng..............................................................67 3.3.1h Cấu hình mạng mắt lưới......................................................................................68 3.3.2 Cấu hình mạng đối với dịch vụ Ethernet..............................................................68 3.3.2a Truyền dẫn trong suốt Ethernet điểm–điểm trong mạng chuỗi...........................69 SVTH : Nguyễn Xuân Bảo ĐTVT−K28 Đồ án tốt nghiệp lục Mục 3.3.2b Dịch vụ hội tụ VLAN của dịch vụ Ethernet trong mạng chuỗi..........................69 3.3.2c Truyền dẫn trong suốt của dịch vụ Ethernet điểm – điểm trong mạng ring........70 3.3.2d Hội tụ VLAN của dịch vụ Ethernet trong mạng ring..........................................70 3.3.2e Chuyển mạch lớp 2 của dịch vụ Ethernet............................................................71 3.3.2f Giao thức cây bắc cầu nhanh RSTP.....................................................................72 3.3.2g Dịch vụ EPL/EVPL.............................................................................................72 3.3.2h Dịch vụ EPLAN/EVPLAN.................................................................................73 3.4 Cấu trúc phần cứng của OptiX OSN 3500..............................................................74 3.4.1 Kiến trúc hệ thống của OptiX OSN 3500..............................................................74 3.4.2 Cấu trúc các khe vật lý của OptiX OSN 3500 .....................................................76 3.4.3 Các board của OptiX OSN 3500 ..........................................................................77 3.4.3a Board xử lý tín hiệu quang STM-16 ( SL16A) ..................................................77 3.4.3b Board xử lý 63 x E1( PQ1 ).................................................................................78 3.4.3c Board Ethernet Switch ( EGS2 )........................................................................79 3.4.3d Board Ethernet Switch ( EFS4 ).........................................................................81 3.4.3e Board định thời đồng bộ và đấu nối chéo (GXCSA ).........................................83 3.4.3f Board giao tiếp nguồn ( PIU)...............................................................................85 3.4.3g Board giao tiếp phụ trợ ( AUX) .........................................................................85 3.5 Phần mềm vận hành quản lý OptiX OSN 3500 ......................................................87 3.6 Kết luận.......................................................................................................................88 ỨNG DỤNG OSN 3500 TẠI VIỄN THÔNG BÌNH ĐỊNH ...........................................89 4.1 Tổng quan mạng viễn thông Bình Định...................................................................89 4.1.1 Giới thiệu..................................................................................................................89 4.1.2 Hệ thống chuyển mạch............................................................................................90 4.1.3 Các sơ đồ hệ thống chuyển mạch của Viễn thông Bình Định.............................90 4.1.4 Hệ thống truyền dẫn quang....................................................................................93 4.2 Cấu hình hệ thống truyền dẫn Optix OSN tại viễn thông Bình Định...................94 4.3 Các giao diện của OSN 3500 sử dụng tại Viễn thông Bình Định...........................95 4.4 Cấu hình mạng truyền dẫn Optix OSN 3500 kết nối chuyển mạch và BTS .......96 4.5 Cấu hình mạng truyền dẫn Optix OSN 3500 phục vụ di động 3G.......................97 4.6 Cấu hình mạng truyền dẫn Optix OSN 3500 phục vụ IP-DSLAM.......................98 4.7 Kết luận.......................................................................................................................99 CHƯƠNG V KẾT LUẬN CHUNG..............................................................................100 TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................101 SVTH : Nguyễn Xuân Bảo ĐTVT−K28 Đồ án tốt nghiệp lục SVTH : Nguyễn Xuân Bảo Mục ĐTVT−K28 Đồ án tốt nghiệp Danh mục các hình vẽ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hiệu hình vẽ Tên hình vẽ Trang Hình 1.1 Cấu trúc ghép kênh SDH 3 Hình 1.2 Cấu trúc VC-11 và VC-12 5 Hình 1.3 Cấu trúc VC-2 5 Hình 1.4 Cấu trúc VC-3 5 Hình 1.5 Cấu trúc VC- 4 6 Hình 1.6 Cấu trúc TU-11 và TU-12 6 Hình 1.7 Cấu trúc TU-2 6 Hình 1.8 Cấu trúc TU-3 7 Hình 1.9 TUG-2 tạo thành từ 4 x TU-11 8 Hình 1.10 TUG-2 tạo thành từ 1xTU-2 8 Hình 1.11 TUG-2 tạo thành từ 3 x TU-12 9 Hình 1.12 TUG-3 tạo thành từ 7 x TUG-2 9 Hình 1.13 TU-3 ghép thành TUG-3 10 Hình 1.14 Ghép các TUG-3 được tạo thành từ 1 x TU-3 vào VC-4 10 Hình 1.15 Ghép các TUG-3 được tạo thành từ 7 x TUG-2 vào VC-4 11 Hình 1.16 Ghép các TUG-2 vào VC-3 11 Hình 1.17 Cấu trúc khung STM-1 13 Hình 1.18 Ghép VC-3 vào khung STM-1 14 Hình 1.19 Ghép VC-4 vào khung STM-1 15 Hình 1.20 Cấu trúc khung STM-N 15 Hình 1.21 Mô hình xác định đường, đoạn và tuyến 16 Hình 1.22 Cấu trúc SOH của khung STM-1 17 Hình 1.23 Cấu trúc POH của VC-3 và VC-4 20 Hình 1.24 POH của VC-1x và VC-2 22 Hình 1.25 Cấu trúc byte V5 22 Hình 1.26 Cấu tạo của AU-4 PTR 24 Hình 1.27 Cấu trúc của các byte H1, H2, H3 24 SVTH : Nguyễn Xuân Bảo, ĐTVT−K28 Trang i Đồ án tốt nghiệp Danh mục các hình vẽ Hình 1.28 Cấu tạo của TU-3 pointer 25 Hình 1.29 Cấu trúc của PTR TU-1x và TU-2 26 Hình 2.1 Mô hình giao thức trong NG-SDH 29 Hình 2.2 Mô hình mạng NG-SDH 30 Hình 2.3 Cấu trúc khung người sử dụng GFP 32 Hình 2.4 Cấu trúc khung điều khiển 33 Hình 2.5 Quan hệ giữa khung MAC Ethernet và khung GFP 34 Hình 2.6 Quan hệ giữa khung PPP/HDLC và khung GFP 35 Hình 2.7 Cấu trúc khung VC-4-Xc 36 Hình 2.8 Ghép chuỗi liền kề VC-4-4c trong khung STM-16 37 Hình 2.9 Ghép chuỗi ảo VC-4-7v 38 Hình 2.10 Phân phối của VC-4-4c 38 Hình 2.11 Minh họa việc khôi phục lại VC-4-4v 39 Hình 2.12 Quá trình phân phối và phục hồi VC-3-4v 40 Hình 2.13 Cấu trúc khung VC-3/4-Xv 40 Hình 2.14 Cấu trúc đa khung tổng VC-3/4-Xv 41 Hình 2.15 Cấu trúc đa khung VC-1/2-Xv 43 Hình 2.16 Chỉ thị thứ tự và đa khung trong chuỗi 32 bit (bit thứ 2 của byte K4) 44 Hình 2.17 Cấu trúc đa khung tổng VC-1/2-Xv 44 Hình 2.18 So sánh hai phương thức ghép chuỗi 45 Hình 2.19 Thêm hai thành viên mới 49 Hình 2.20 Xóa thành viên 4 và 5 từ một VCG có 6 thành viên 51 Hình 2.21 Xoá thành viên cuối cùng trong VCG 52 Hình 2.22 Loại bỏ thành viên cuối cùng do sự cố mạng 53 Hình 3.1 Vị trí của thiết bị OptiX OSN 3500 trong mạng 56 Hình 3.2 Dung lượng truy nhập khi cấu hình hệ thống STM-16 57 Hình 3.3 Dung lượng truy nhập khi cấu hình hệ thống STM-64 57 Hình 3.4 Cấu trúc mạng chuỗi 62 Hình 3.5 Cấu hình mạng vòng 62 Hình 3.6 Sơ đồ mạng vòng 2f-MSP Ring STM-16 63 Hình 3.7 Hoạt động bình thường của 2f-MSP Ring 63 Hình 3.8 Hoạt động khi có sự cố đứt cáp quang giữa NE A và NE B 63 Hình 3.9 Hoạt động bình thường của mạng 4f-MSP Ring 64 SVTH : Nguyễn Xuân Bảo, ĐTVT−K28 Trang ii Đồ án tốt nghiệp Danh mục các hình vẽ Hình 3.10 Hoạt động của 4f-MSP Ring khi hai sợi quang bị đứt 64 Hình 3.11 Hoạt động của 4f-MSP Ring khi cả 4 sợi quang bị đứt 64 Hình 3.12 Hoạt động bình thường của SNCP 65 Hình 3.13 Chuyển mạch bảo vệ SNCP khi đứt cáp quang giữa A và B 65 Hình 3.14 Cấu hình mạng vòng kết hợp mạng chuỗi 66 Hình 3.15 Cấu hình mạng vòng tiếp xúc 66 Hình 3.16 Cấu hình mạng vòng giao nhau 66 Hình 3.17 Cấu hình mạng kết nối nút kép DNI 67 Hình 3.18 Cấu hình mạng Hub của chuỗi và vòng 67 Hình 3.19 Cấu hình mạng mắt lưới 68 Hình 3.20 Cấu hình truyền dẫn trong suốt Ethernet điểm– điểm mạng chuỗi 68 Hình 3.21 Cấu hình hội tụ VLAN của dịch vụ Ethernet trong mạng chuỗi 69 Hình 3.22 Sơ đồ truyền dẫn trong suốt Ethernet điểm – điểm trong mạng ring 69 Hình 3.23 Cấu hình hội tụ VLAN của dịch vụ Ethernet trong mạng ring 70 Hình 3.24 Cấu hình chuyển mạch lớp 2 của dịch vụ Ethernet 71 Hình 3.25 Cấu hình mạng cây bắc cầu nhanh RSTP 72 Hình 3.26 Cấu hình mạng dịch vụ EPL/EVPL 72 Hình 3.27 Cấu hình dịch vụ EPLAN/EVPLAN 73 Hình 3.28 Kiến trúc hệ thống của OptiX OSN 3500 75 Hình 3.29 Các khe của OptiX OSN 3500 76 Hình 3.30 Sơ đồ khối của board SL16A 77 Hình 3.31 Sơ đồ khối của board PQ1 78 Hình 3.32 Sơ đồ khối của board EGS2 80 Hình 3.33 Sơ đồ khối nguyên lý board GSCC 82 Hình 3.34 Sơ đồ khối của board GXCS 84 Hình 3.35 Sơ đồ khối của board PIU 85 Hình 3.36 Sơ đồ khối của board AUX 86 Hình 3.37 Vị trí của OptiX iManager T2000 trong hệ thống quản lý mạng 87 Hình 3.38 Cấu hình OptiX iManager T2000 quản lý mạng truyền dẫn 88 Hình 4.1 Sơ đồ kết nối chuyển mạch HOST QUY NHƠN 90 Hình 4.2 Sơ đồ kết nối chuyển mạch HOST AN NHƠN 91 Hình 4.3 Sơ đồ kết nối chuyển mạch HOST HOÀI NHƠN 92 Hình 4.4 Tính năng chuyển mạch bảo vệ đường PP Uniform 94 SVTH : Nguyễn Xuân Bảo, ĐTVT−K28 Trang iii Đồ án tốt nghiệp Danh mục các hình vẽ Hình 4.5 Hoạt động bình thường của cơ chế bảo vệ PP Uniform 94 Hình 4.6 Chuyển mạch bảo vệ PP khi đứt cáp quang giữa NE 1 và NE 4 94 Hình 4.7 Hoạt động bình thường và khi có sự cố của cơ chế SNCP 95 Hình 4.8 Cấu trúc RING01 – STM16 OSN 3500 NG-SDH 96 Hình 4.9 Cấu trúc RING01 – STM4 OSN 2500 NG-SDH 96 Hình 4.10 Cấu trúc RING02 – STM4 OSN 2500 NG-SDH 97 Hình 4.11 Cấu trúc RING02 – STM16 OSN 3500 NG-SDH 97 Hình 4.12 Mô hình GE IP-DSLAM 98 Hình 4.13 Mô hình FE IP-DSLAM 98 SVTH : Nguyễn Xuân Bảo, ĐTVT−K28 Trang iv Đồ án tốt nghiệp Danh mục các hình vẽ DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 Các cấp tốc độ trong SDH 2 Bảng 2.1 Ghép chuỗi liền kề của VC-4-Xc 37 Bảng 2.2 Dung lượng của ghép chuỗi ảo SDH VC-n-Xv 37 Bảng 2.3 Dung lượng tải trọng của các VC-3/4-Xv 41 Bảng 2.4 Chỉ thị thứ tự và đa khung trong byte H4 42 Bảng 2.5 Dung lượng tải trọng của VC-1/2-Xv 43 Bảng 2.6 Các từ mã điều khiển 47 Bảng 3.1 59 Các loại giao tiếp dịch vụ của thiết bị OptiX OSN 3500 Bảng 3.2 Dung lượng kết nối chéo của thiết bị OptiX OSN 3500 59 Bảng 3.3 Dung lượng truy xuất tối đa của OptiX OSN 3500 60 Bảng 3.4 Bảo vệ mức thiết bị của OptiX OSN 3500 60 Bảng 3.5 Bảng chức năng các card của thiết bị OptiX OSN 3500 75 Bảng 3.6 Vị trí các board xử lý và board giao diện tương ứng 76 Bảng 3.7 82 Vị trí của các byte tương ứng trong khung SDH SVTH : Nguyễn Xuân Bảo, ĐTVT−K28 Trang v Đồ án tốt nghiệp Danh mục các hình vẽ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ADM AIS AMI APS ATM AU AUG CMI CRC DCC DCN DCU DNI DSP DVB DWDM DXC ECC EMC EMI EMS EPL EPLAN ETSI EVPL EVPLAN GFP HDLC LAN LAPB LAPS LCAS MAC MADM MPLS MSP Add/Drop Multiplexer Alarm Indication Signal Alternate Mark Inversion Automatic Protection Switching Asynchronous Transfer Mode Administration Unit Administration Unit Group Coded Mark Inversion Cyclic Redundancy Check Data Communication Channels Data Communication Network Dispersion Compensation Unit Dual Node Interconnection Digital Signal Processor Dâata Video Broadcast Dense Wavelength Division Multiplexing Digital Cross-Connect Embedded Control Channel Electro-Magnetic Compatibility Electro-Magnetic Interference Electro-Magnetic Susceptibility Ethernet Private Line Ethernet Private LAN European Telecommunications Standards Institute Ethernet Virtual Private Line Ethernet Virtual Private LAN Generic Framing Protocol High level Data Link Control Local Area Network Link Access Protocol-Balanced Link Access Procedure-SDH Link capacity Adjustment Scheme Media Access Control Multi Add/Drop Multiplexer Multiprotocol Label Switching Multiplex Section Protection SVTH : Nguyễn Xuân Bảo, ĐTVT−K28 Khoái gheùp/ xen rớt keânh Tín hieäu chæ thò caûnh baùo Ñaûo daáu luaân phieân Chuyeån maïch baûo veä töï ñoäng Kieåu truyeàn taûi baát ñoàng boä Ñôn vò quaûn lyù Nhoùm ñôn vò quaûn lyù Ñaûo daáu maõ Kieåm tra dö thöøa chu kyø Keânh thoâng tin döõ lieäu Maïng thoâng tin döõ lieäu Khoái buø taùn saéc Keát noái nuùt keùp Xöû lyù tín hieäu soá Boä gheùp phaân theo böôùc soùng maät ñoä cao Keát noái cheùo soá Keânh ñieàu khieån nhuùng Khaû naêng töông thích ñieän töø Giao thoa ñieän töø Ñoä nhaïy ñieän töø Ñöôøng daây rieâng Ethernet Maïng LAN rieâng Ethernet Hieäp hoäi tieâu chuaån Vieãn thoâng Chaâu AÂu Ñöôøng daây rieâng aûo Ethernet Maïng rieâng aûo Ethernet Giao thöùc khung chung Ñieàu khieån lieân keát döõ lieäu möùc cao Maïng vuøng noäi haït Giao thöùc truy suaát lieân keát caân baèng Thuû tuïc truy suaát lieân keát SDH Sô ñoà ñieàu chænh dung löôïng lieân keát Moâi tröôøng ñieàu khieån truy suaát Boä ña gheùp xen rôùt keânh Chuyeån maïch nhaõn ña giao thöùc Baûo veä ñoaïn gheùp keânh Trang vi Đồ án tốt nghiệp MSSP NE NM NMS NNI OADM OAM OSI OSN OSP PDU PDH PLL POH PP PRC RDI RSTP SAN SCC SDH SEC SNCP SOH SONET SSM SSU STM SVC TDM TM TMN TPS TUG VC VCAT VLAN VP VPL VPN Multi-Service Switching Platform Network Element Network Management Network Management System Network Node Interface Optical Add/drop Multiplexer Operation Administration and Maintenance Open Systems Interconnection Optical Switch Node OptiX Software Platform Protocol Data Unit Plesiochronous Digital Hierarchy Phase-Locked Loop Path Overhead Path Protection Primary reference clock Remote Defect Indication Rapid Span Tree Protocol Save Area Network System Control & Communication Synchronous Digital Hierarchy SDH Equipment Clock Sub-Network Connection Protection Section Overhead Synchronous Optical Network Synchronization Status Message Synchronous Supply Unit SDH Transport Module Switched Virtual Channel Time Division Multiplexing Terminal Multiplexer Telecommunication Management Network Tributary Protection Switching Tributary Unit Group Virtual Container Virtual Concatenation Virtual Local Area Network Virtual Path Virtual Path Link Virtual Private Network SVTH : Nguyễn Xuân Bảo, ĐTVT−K28 Danh mục các hình vẽ Nền tảng chuyển mạch đa dịch vụ Phaàn töû maïng Quaûn lyù maïng Heä thoáng quaûn lyù maïng Giao tieáp nuùt maïng Khoái gheùp xen reõ quang Quaûn lyù ñieàu haønh vaø baûo döôõng Heä thoáng keát noái môû Nuùt chuyeån maïch quang Neàng taûng phaàn meàm OptiX Gheùp keânh soá caän ñoàng boä Voøng khoaù pha Maøo ñaàu ñöôøng daãn Baûo veä ñöôøng daãn Ñoàng hoà tham chieáu sô caáp Chæ thò doø tìm töø xa Giao thöùc caây baét caàu nhanh Heä thoáng ñieàu khieån vaø thoâng tin Gheùp keânh ñoàng boä soá Ñoàng hoà thieát bò SDH Baûo veä keát noái maïng con Phaàn maøo ñaàu Maïng quang ñoàng boä Baûn tin traïng thaùi ñoàng boä Ñôn vò cung caáp ñoàng boä Modul truyeàn taûi SDH Keânh chuyeån maïch aûo Gheùp keânh phaân chia theo thôøi gian Gheùp keânh ñaàu cuoái Quaûn lyù maïng vieãn thoâng Chuyeån maïch baûo veä luoàng nhaùnh Nhoùm ñôn vò luoàng nhaùnh Conntainer aûo Keát noái aûo Maïng LAN aûo Ñöôøng daãn aûo Lieân keát ñöôøng daãn aûo Maïng rieâng aûo Trang vii Đồ án tốt nghiệp WDM Danh mục các hình vẽ Wavelength Division Multiplexing Gheùp keânh phaân chia theo böôùc soùng LỜI NÓI ĐẦU Trong đợt thực tập tốt nghiệp cuối khoá, được sự giới thiệu của khoa Kỹ thuật và Công nghệ Trường Đại học Quy Nhơn em đã đến thực tập tại Trung tâm Viễn thông Bình Định. Qua thời gian thực tập em có dịp tìm hiểu về công nghệ NGSDH và thiết bị truyền dẫn OptiX OSN 3500 ứng dụng công nghệ này. Từ đó em đã thấy được những ưu điểm nổi trội của OSN 3500 theo công nghệ NG-SDH như khả năng cung cấp đa dịch vụ với dung lượng lớn, linh hoạt và mềm dẽo trong kết nối mạng, sử dụng băng tần tiết kiệm và hiệu quả….Bên cạnh đó còn đơn giản trong vận hành khai thác và bảo dưỡng. Vì vậy em quyết định nguyên cứu sâu hơn về NG-SDH cùng với thiết bị OSN 3500 để làm đề tài tốt nghiệp và được khoa giao đề tài “Công nghệ NG-SDH và thiết bị truyền dẫn quang OptiX OSN 3500 ”. Nội dung của đồ án gồm 5 chương : • Chưong I Công nghệ phân cấp số đồng bộ SDH • Chương II Phân cấp số đồng bộ thế hệ sau NG-SDH • Chương III Thiết bị truyền dẫn quang OptiX OSN 3500 • Chương IV Ứng dụng OSN 3500 tại Viễn Thông Bình Định • Chương V Kết luận chung Mặc dù đã có nhiều cố gắn nhưng vì thời gian cũng như kiến thức của em còn hạn chế nên đồ án này không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự nhận xét và đánh giá của các thầy cô. Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ThS.Đào Minh Hưng đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành Đồ án Tốt nghiệp này. SVTH : Nguyễn Xuân Bảo, ĐTVT−K28 Trang viii Đồ án tốt nghiệp Danh mục các hình vẽ Quy Nhơn ngày 05/06/2010 Sinh viên Nguyễn Xuân Bảo SVTH : Nguyễn Xuân Bảo, ĐTVT−K28 Trang ix Đồ án tốt nghiệp SDH Chương I Công nghệ phân cấp số đồng bộ CHƯƠNG I CÔNG NGHỆ PHÂN CẤP SỐ ĐỒNG BỘ SDH 1.1 Giới thiệu về SDH SDH được hình thành và phát triển dựa trên cơ sở các tiêu chuẩn của mạng thông tin quang đồng bộ SONET. Do hệ thống chuyển mạch số tăng ngày càng nhiều, thiết bị truyền dẫn số được dùng nhiều và nhu cầu thiết lập ISDN ngày càng lớn, việc đồng bộ hóa mạng lưới đã trở nên quan trọng. Mặt khác, nhờ vào tiến bộ công nghệ tin học trong các thiết bị truyền dẫn, các bộ nối chéo thực hiện hoàn toàn bằng điện tử. Tại đây dữ liệu tốc độ thấp có thể nối lẫn với dữ liệu tốc độ cao. Tương ứng, công nghệ truyền dẫn phân cấp số đồng bộ SDH (Synchronous Digital Hierachy) ra đời và đưa tới một tiêu chuẩn quốc tế chung. 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. Các luồng nhánh PDH đầu vào thiết bị ghép SDH được ITU-T chấp nhận gồm có: • Theo tiêu chuẩn châu Âu: 2,048 Mbit/s; 8,448 Mbit/s; 34,368 Mbit/s và 139,264 Mbit/s. • Theo tiêu chuẩn Bắc Mỹ: 1,544 Mbit/s; 6,312 Mbit/s và 44,376 Mbit/s. 1.2 Các cấp tốc độ truyền dẫn trong SDH Cấp tốc độ Tốc độ Số luồng PDH tạo thành Giao diện STM-1 155.520Mbit/s (155Mbit/s) 63 luồng 2Mbit/s hoặc 3 luồng Điện - Quang 34Mbit/s hoặc 3 luồng 45Mbit/s (Electricalhoặc 1 luồng 140Mbit/s Optical) STM-4 622.080Mbit/s (622Mbit/s) 252 luồng 2Mbit/s hoặc 12 luồng Quang 34Mbit/s hoặc 12 luồng 45Mbit/s (Optical) hoặc 4 luồng 140Mbit/s Đồ án tốt nghiệp SDH Chương I Công nghệ phân cấp số đồng bộ STM-16 1008 luồng 2Mbit/s hoặc 48 luồng 2488.320Mbit/s Quang 34Mbit/s hoặc 48 luồng 45Mbit/s (2.5Gbit/s) (Optical) hoặc 16 luồng 140Mbit/s STM-64 4032 luồng 2Mbit/s hoặc 192 9953.280Mbit/s Quang luồng 34Mbit/s hoặc 192 luồng (10Gbit/s) (Optical) 45Mbit/s hoặc 64 luồng 140Mbit/s Bảng 1.1 Các cấp tốc độ trong SDH 1.3 Đặc điểm của SDH - Kỹ thuật phân kênh đơn giản do nhân kênh theo kiểu đồng bộ, theo kiểu xen byte lần lượt, điều này dẫn đến độ tin cậy của hệ thống được nâng cao. - Có thể truy xuất được trực tiếp các luồng nhánh tốc độ thấp mà không cần phải qua bước xử lý các tín hiệu trung gian. Do đó, thiết bị xen rẽ đơn giản hơn, dẫn đến chi phí giảm, hệ thống có tính linh hoạt cao. - Khả năng OAM (Operation Administration Maintenance) được nâng cao, SDH đảm bảo khả năng quản lý vận hành trong mạng một cách linh hoạt, hiệu quả do hệ thống đã dành sẵn gần 5% băng thông cho quản lý vận hành và bảo trì. - SDH có thể chuyển tải tất cả các loại tín hiệu trên các mạng hiện hành tức là nó có thể bao phủ tất cả các mạng cung cấp dịch vụ. - Dễ dàng từng bước chuyển tiếp lên tốc độ bit cao hơn trong tương lai để đáp ứng nhu cầu truyền dẫn của các mạng viễn thông trọng điểm: Mạng trục chính quốc gia, mạng nội hạt và đường dây thuê bao đối với dịch vụ băng thông rộng. - Đồng hồ của các thiết bị được khống chế trong phương thức đồng bộ hoá trên toàn mạng. - Nhân kênh các tín hiệu nhánh theo kiểu đồng bộ. - Có cấu trúc khung đồng nhất thay đổi linh hoạt, phù hợp với tín hiệu nhánh vào. - Nhân kênh theo nguyên lý xen byte lần lượt. - Đồng bộ theo nguyên lý xen byte. Truy xuất trực tiếp từ tín hiệu bậc cao. Đồ án tốt nghiệp SDH Chương I Công nghệ phân cấp số đồng bộ 1.4 Cấu trúc ghép kênh SDH STM-1 STM-1 AUG AUG AU-4 AU-4 VC-4 VC-4 140Mbit/s x3 x3 Gắn/tách SOH C-4 C-4 TUG-3 TUG-3 AU-3 AU-3 VC-3 VC-3 Xử lý con trỏ Sắp xếp Ghép kênh 45 Mbit/s x7 x1 Gắn/tách POH 34 Mbit/s C-3 C-3 x7 Xử lý con trỏ VC-3 VC-3 TU-3 TU-3 TUG-2 TUG-2 x3 x4 TU-2 TU-2 VC-2 VC-2 TU-12 TU-12 VC-12 VC-12 TU-11 TU-11 VC-11 VC-11 C-2 C-2 6.312Mbit/s C-12 C-12 2.048 Mbit/s C-11 C-11 1.544 Mbit/s Cân bằng tốc độ (đồng bộ con trỏ) Xử lý con trỏ Gắn/tách POH Hình 1.1 Cấu trúc ghép kênh SDH 1.5 Các khối chức năng của bộ ghép kênh Tín hiệu luồng nhánh PDH đưa đến thiết bị ghép SDH trong khoảng thời gian 125μs được chứa trong một khung có dung lượng nhất định và gắn nhãn chỉ rõ trong khung chứa loại tín hiệu luồng nhánh nào, khung như vậy gọi là container ảo. Có hai loại container ảo là container ảo mức thấp VC-11, VC-12, VC-2 và cotainer ảo mức cao VC-3, VC-4. C-n chỉ làm chức năng sắp xếp tín hiệu PDH và hiệu chỉnh để bù lại sự lệch pha giữa hệ thống SDH và tín hiệu PDH, các container gồm có: - Các byte thông tin. - Các bit hoặc byte chèn cố định trong khung, không mang nội dung dữ liệu mà chỉ sử dụng để tương thích về pha với tốc độ bit của container cao hơn. - Các byte chèn không cố định nhằm làm cân bằng chính xác về tốc độ giữa tín hiệu PDH và container của nó. Các byte này có thể đơn thuần là byte chèn không mang thông tin mà cũng có thể là byte chèn mang thông tin luồng số. Đồ án tốt nghiệp SDH - Chương I Công nghệ phân cấp số đồng bộ Các byte điều khiển được chèn vào để khai báo cho hướng thu biết được byte chèn cố định là byte thông tin hay chỉ là byte chèn không mang thông tin. 1.5.1 Các gói Container ảo VC-n Mỗi gói ảo là một cấu trúc thông tin dùng để trao đổi thông tin ở các mức truyền dẫn trong SDH. Nó bao gồm một trường tin (Payload) và các thông tin mào đầu đường (POH) được tổ chức trong một cấu trúc khối với độ dài là 125µs hay 500µs. Thông tin nhận dạng đầu khung VC-n được cung cấp bởi lớp phục vụ mạng. Có hai loại gói ảo VC được định nghĩa như sau: • VC-n cấp thấp VC-n ( n = 11,12,2) gồm một gói C-n (n = 11,12,2) và mào đầu đường cấp tương đương. Là các VC được ghép vào một VC lớn hơn, được xem là LO-VC ( Lowpriority VC ) khi ghép vào VC-4. • VC-n cấp cao VC-n (n = 3,4) gồm một gói C-n (n = 3,4) hoặc một tập hợp nhóm khối nhánh (TUG-2 hoặc TUG-3) cộng thêm mào đầu đường cấp tương đương. Là các VC được ghép trực tiếp vào tải trọng (Payload) của khung STM-1 như VC-4. Trong trường hợp VC-3 được ghép trực tiếp vào STM-1 thì VC-3 cũng được xem như là HO-VC (High- priority). POH chứa các thông tin hỗ trợ giám sát sự vận chuyển các container từ điểm phát đến điểm nhận. Nó được thêm vào đầu đường dẫn khi VC được tạo ra và chỉ được đọc cuối đường dẫn khi VC bị xóa. 1.5.2 Cấu trúc các VC VC-11 Gồm 25 byte cộng với 1 byte POH, sắp xếp trên 3 cột x 9 hàng được dùng để truyền dẫn tín hiệu 1.544Mbit/s theo tiêu chuẩn bắc Mỹ. VC-12 Gồm 34 byte cộng với 1 byte POH, sắp xếp trên 4 cột x 9 hàng được dùng để truyền dẫn tín hiệu 2.048Mbit/s theo chuẩn Châu Âu. Đồ án tốt nghiệp SDH Chương I Công nghệ phân cấp số đồng bộ 4 3 1byte POH 1byte POH C-11 9 C-12 9 VC-12 VC-11 Hình 1.2 Cấu trúc VC-11 và VC-12 VC-2 Bao gồm 106 byte dữ liệu cộng với 1 byte POH dùng để tương thích với luồng 6.312Mbit/s, sắp xếp trên 12 cột x 9 hàng. 12 1 byte POH 9 C-2 Hình 1.3 Cấu trúc VC-2 VC-3 Gồm 756 byte dữ và 9 byte POH sắp xếp thành 85 cột x 9 hàng. 85 9 byte POH J1 B3 C2 G1 9 F2 C-3 H4 Z3 Z4 Z5 Hình 1.4 Cấu trúc VC-3 VC-4 Gồm 2340 byte dữ liệu và 9 byte POH sắp xếp thành 261 cột x 9 hàng. Đồ án tốt nghiệp SDH Chương I Công nghệ phân cấp số đồng bộ 9 byte POH 261 9 C-4 Hình 1.5 Cấu trúc VC- 4 1.5.3 Đơn vị nhánh TU-n TU = VC (LO -VC) + PTR Trước khi sắp xếp vào khung STM-1, các VC bậc thấp sẽ được ghép vào một VC bậc cao hơn. Mối liên quan về pha giữa các VC được thể hiện thông qua khái niệm con trỏ (PTR). Đồng thời nó cũng thông báo sự bắt đầu của VC đó. PTR được ghép thêm tại một vị trí cố định trong VC và tạo ra các TU tương ứng như sau: TU-1x (TU-11 và TU-12) TU-1x = VC-1x + 1 byte PTR Là các TU tạo thành từ các VC-1x (VC-11, VC-12 ) kết hợp với 1 byte PTR. 1byte PTR 9 4 1byte PTR 3 9 VC-11 VC-12 TU-12 TU-11 Hình 1.6 Cấu trúc TU-11 và TU-12 TU-2 TU-2 = VC-2 + 1 byte PTR Là TU được tạo thành từ VC- 2 kết hợp với 1 byte PTR. 1byte PTR 9 12 VC-2 Hình 1.7 Cấu trúc TU-2 Đồ án tốt nghiệp SDH Chương I Công nghệ phân cấp số đồng bộ TU-3 TU-3 = VC-3 + 3 byte PTR Việc truyền dẫn các byte PTR sẽ xảy ra lần lượt, cứ mỗi khung 125µs sẽ có một byte PTR. Byte PTR này sẽ được gắn vào vị trí cố định trong khung cấp cao hơn là ( VC-4). Như vậy tổng cộng sẽ có 3 byte PTR cho 3 khung 125µs. Còn byte thứ tư của đa khung 500µs cũng mang 1 byte PTR, nhưng byte này chưa được quy định chức năng và hiện nay dùng để dự phòng. Kích thước của TU-3 và vị trí của các byte PTR như hình 1.8. Ngoài ra có thể ghép 3 VC-3 vào khung VC-4 theo nguyên lý ghép xen byte, sau đó chúng được phát đi trong khung AU-4, trong quá trình truyền dẫn đó có 2 cấp PTR được ghép vào để thực hiện nhiệm vụ sau: - PTR AU-4 trong thành phần SOH chỉ thị vị trí của VC-4 trong khung STM-1. - 3 PTR TU-3 ( mỗi byte PTR TU-3 được gắn vào trong VC-4 để thông báo vị trí của mỗi VC-3). Cấu thành từ một ngăn chứa ảo VC-n và một con trỏ (PTR), nó cho phép kết hợp giữa mức đường cấp thấp và mức đường cấp cao. 86 3 byte PTR 9 VC-3 Hình 1.8 Cấu trúc TU-3 - Con trỏ PTR đơn vị nhánh cho phép hệ thống SDH điều chỉnh sự sai lệch về pha giữa VC bậc thấp và tiêu đề POH của VC bậc cao kế tiếp chứa chúng. 1.5.4 Nhóm đơn vị nhánh TUG Sắp xếp các tín hiệu khối nhánh thành tín hiệu số có tốc độ cao hơn, chuyển đến các VC bậc cao hơn. TUG-2 Một TUG-2 có thể được hình thành bởi 3 cách sau: