Tài liệu Kỹ thuật hồi phục mạng thông tin quang WDM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐOÀN ANH TUẤN Kỹ thuật hồi phục mạng thông tin quang WDM luËn v¨n th¹c sÜ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Hµ néi - 2006 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐOÀN ANH TUẤN Kỹ thuật hồi phục mạng thông tin quang WDM Mã số : 2.07.00 luËn v¨n th¹c sÜ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Nguyễn Cảnh Tuấn Hµ néi - 2006 iii MỤC LỤC Trang  Lời cảm ơn ....…………………………………..……………………………… i  Lời cam đoan ....……………………………….……………………………… ii  Mục lục……………………………………………………………………….. iii  Danh mục các ký hiệu, các từ viết tắt ...………..…………………………........vi  Danh mục các bảng .……………………………....……………………........ xiv  Danh mục các hình vẽ, đồ thị ………………………………………….......... xv  Mở đầu ...........………………………………………………………………..xix CHƢƠNG 1 : LÝ THUYẾT ĐỘ DUY TRÌ CỦA MẠNG VÀ DỊCH VỤ VIỄN THÔNG ………………………………………………………………………........ 1 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. Giới thiệu …………………………………………………………....... 1 1.1.1. Một số khái niệm liên quan đến chất lƣợng mạng …….…….. 2 1.1.2. Khái niệm độ duy trì của mạng và dịch vụ viễn thông ....…… 4 Hồi phục mạng .………………………………………………….…..... 7 1.2.1. Giới thiệu .…………………………………………………..... 7 1.2.2. Các phƣơng thức hồi phục mạng …………….…...….…........ 8 Khả năng duy trì tại các tầng mạng khác nhau ……………………… 15 1.3.1. Giới thiệu ….......…………………………………………..... 15 1.3.2. Kỹ thuật duy trì của tầng WDM ...........…………………….. 18 1.3.3. Kỹ thuật duy trì của tầng SONET/SDH ..…………………... 22 1.3.4. So sánh khả năng duy trì của các tầng mạng khác nhau ..….. 25 Các tham số đánh giá độ duy trì .....………………………………..... 26 1.4.1. Các tham số độ duy trì của ngƣời sử dụng ………………..... 27 1.4.2. Các tham số độ duy trì kỹ thuật ...........…………………….. 28 Độ duy trì trong mạng thông tin quang WDM ……………………… 34 1.5.1 Giới thiệu chung ..………………………………………....... 34 1.5.2 Các khả năng thực thi ……………………………………..... 37 iv CHƢƠNG 2 : CÁC KỊCH BẢN HỒI PHỤC MẠNG THÔNG TIN QUANG WDM ……………………..…………………..…………………..………………………..41 2.1. 2.2. Các kịch bản hồi phục trong một số cấu trúc tôpô mạng điển hình … 41 2.1.1. Hồi phục mạng WDM có cấu trúc tôpô line .……………….. 41 2.1.2. Hồi phục mạng WDM có cấu trúc tôpô ring ……………..... 42 2.1.3. Hồi phục mạng WDM có cấu trúc tôpô mesh ...…………..... 50 2.1.4. Hồi phục trong kiến trúc liên kết giữa các miền quang ..….... 58 2.1.5. Nhận xét ƣu nhƣợc điểm của các kịch bản hồi phục .….….... 68 Phân tích độ tin cậy và độ khả dụng của các cấu trúc bảo vệ mạng ..... 71 2.2.1. Các cấu trúc bảo vệ mạng cơ bản ............................................ 71 2.2.2. Các cấu trúc ring và P-cycle ................................................... 74 CHƢƠNG 3 : CÁC KỸ THUẬT THỰC THI HỒI PHỤC ………..…………........ 81 3.1. 3.2. 3.3. Lỗi và tách lỗi trong mạng thông tin quang WDM .............................. 81 3.1.1. Các lỗi và quản lý lỗi .............................................................. 81 3.1.2. Các thông tin, cảnh báo giúp chuẩn đoán sự cố ...................... 85 3.1.3. Giới thiệu một thuật toán định vị sự cố đơn giản .................... 88 Phân bổ lƣu lƣợng hồi phục mạng ........................................................ 93 3.2.1. Các mẫu nhu cầu quang ......................................................... 93 3.2.2. Phân bổ lƣu lƣợng trong các ring quang bảo vệ riêng ............ 95 3.2.3. Phân bổ lƣu lƣợng trong các ring quang bảo vệ chia sẻ ......... 99 Vấn đề điều khiển và trao đổi thông tin hồi phục mạng .................... 103 3.3.1 Các phƣơng thức và chức năng OAM của tầng quang ......... 103 3.3.2. Giao thức chuyển mạch bảo vệ quang (OAPS) ..................... 112 3.3.3 Tƣơng tác tín hiệu trong quá trình hồi phục sự cố ................ 115 CHƢƠNG 4 : MẠNG THÔNG TIN QUANG WDM ĐƢỜNG TRỤC QUỐC GIA .…………………………………………………………………………………... 120 4.1. Cấu trúc mạng thông tin quang quốc gia ........................................... 120 4.1.1. Cấu hình mạng hiện tại .…………………………………... 120 v 4.1.2. 4.2. 4.3. Xu hƣớng phát triển .............................................................. 128 Khảo sát kỹ thuật hồi phục mạng DWDM hiện tại ............................ 130 4.2.1. Khả năng hỗ trợ của thiết bị mạng đƣờng trục ..................... 130 4.2.2. Các kỹ thuật bảo vệ đang đƣợc áp dụng ................................132 Các giải pháp tăng cƣờng độ duy trì của mạng WDM .........................135 4.1.1. Giải pháp nâng cấp mạng hiện tại ......................................... 135 4.1.2. Xem xét một số cấu hình mạng tƣơng lai ............................. 136  Kết luận và kiến nghị ……………………………………………………… 147  Danh mục các công trình của tác giả ……………………………………… 149  Tài liệu tham khảo .……………………………………………………….... 149  Phụ lục A. Các công thức cơ bản tính độ tin cậy và độ khả dụng B. Các cấu hình bảo vệ mạng thiết bị DX-140 hỗ trợ vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT ADM Add Drop Multiplexer Bộ ghép kênh xen/rẽ AIS Alarm Indication Signal Tín hiệu chỉ thị cảnh báo ANN Artificial Neural Network Mạng thần kinh nhân tạo ANSI Americal National Standards Institute Viện các tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ APS Automatic Protection Switching Chuyển mạch bảo vệ tự động ARC Alarm Reporting Control Điều khiển báo cáo cảnh báo ASON Automatic switched optical networks Mạng quang chuyển mạch tự động ATM Asynchronous Transfer Mode Phƣơng thức chuyển giao không đồng bộ AU-n Administrative Unit (level) n Khối quản lý n BDI Backward Defect Indication Chỉ thị sƣ cố tải tin về phía sau BEI Backward Error Indication Chỉ thị lỗi về phía sau BER Bit Error Ratio Tỷ số lỗi bit BIP-n Bit Interleaved Parity Order - n Từ mã kiểm tra chẵn xen bit n CCU Central Control Unit Bộ phận điều khiển trung tâm CDC Cycle Double Covers Kỹ thuật phủ vòng kép COMMS OH General management communications overhead Mào đầu truyền thông quản lý chung CPU Central Processing Unit Khối xử lý trung tâm CRC-10 Cyclic Redundancy Check 10 Kiểm tra dƣ chu trình-10 DEG Degraded performance Phát hiện suy giảm hiệu năng vii DLE Dynamic Lightpath Establishment Thiết lập tuyến quang động DLP Dedecated line Protection Bảo vệ đoạn riêng DPP Dedecated Path Protection Bảo vệ tuyến riêng DPWSHR Dedicated-path-switched WDM self-healing ring Ring WDM tự hồi phục chuyển mạch bảo vệ tuyến riêng DRCL Distributed Relative Capacity Loss Tổn thất dung lƣợng phân tán liên quan DS-n Digital Signal level n Tín hiệu số mức n DXC Digital Cross Connect Bộ kết nối chéo số EB Errored Blocks Lỗi khối EDC Error Defect Code Mã tách lỗi EDFA Erbium Doped Fibre Amplifier Bộ khuếch đại quang sợi EMS Element Management System Hệ thống quản lý thành phần ETSI European Telecommunications Standards Institute Viện các tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu FEC Forward Error Correction Phƣơng thức điều khiển lỗi trƣớc FEBE Far End Block Error Lỗi khối đầu xa FERF Far End Receive Fail Mất thu đầu xa FDI Forward Defect Indication Chỉ thị sƣ cố tải tin về phía trƣớc FMS Fault Management System Hệ thống quản lý sự cố FOP Failure Of Protocol Sự cố giao thức GTE Global Testing Equipment Thiết bị kiểm tra chung GCC0 General Communication Channel 0 Kênh thông tin chung viii HF Hard Failures Sự cố cứng IAE SM Incoming Alignment Error Section Monitoring Lỗi đồng chỉnh đầu vào giám sát phiên ICC ITU Carrier Code Mã sóng mang ITU ILP Integer Linear Program Chƣơng trình tuyến tính nguyên IP Internet Protocol Giao thức Internet ITE Individual Testing Equipment Thiết bị kiểm tra riêng LCP Least-congested-path Tuyến it xung đột nhất LOF Loss Of Frame Mất khung LOG Logging function Chức năng ghi nhật ký LOM Loss Of Multiframe Mất đa khung LOP Loss Of Pointer Mất con trỏ LOS Loss Of Signal Mất tín hiệu LSA Link State Advertisement Thông báo trạng thái tuyến LTP Line Terminal Point Điểm kết cuối đƣờng dây MFAS MultiFrame Alignment Signal Tín hiệu đồng chỉnh đa khung MIB Management Information Base (Cấu trúc cây) dựa trên thông tin quản lý MPLS MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPS MultiProtocol Lambda Switching Chuyển mạch bƣớc sóng đa giao thức MS Multiplex Section Đoạn ghép kênh MSTE Multiplex Section Terminating Element Thiết bị kết cuối phần ghép kênh ix MWSHR Multiple WDM Self Healing Ring Protection Bảo vệ đa ring WDM tự hồi phục NC&M Network Control and Management Quản lý và đIều khiển mạng NE Network Element Phần tử mạng NEA Network Element Alarms function Chức năng cảnh báo phần tử mạng NEL Network Element Layer Tầng thành phần mạng NEML Network Element Management Layer Tầng quản lý thành phần mạng NMI Network Management Interface Giao diện quản lý mạng NML Network Management Layer Tầng quản lý mạng NMS Network Management System Hệ thống quản lý mạng NVS Network Visualisation Service (Tầng) dịch vụ mạng ảo OA Optical Amplifier Bộ khuếch đại quang OADM Optical Add Drop Multiplexer Bộ ghép kênh xen/rẽ quang OA&M Operation, Administration and Maintenance Vận hành, quản lý và bảo dƣỡng OCG Optical Channel Group Nhóm kênh quang OCh Optical Channel Kênh quang OChDPRing Optical Channel Dedicated Protection Ring Ring bảo vệ riêng kênh quang OChSPRing Optical Channel Shared Protection Ring Ring bảo vệ chia sẻ kênh quang OCh-OH Optical Channel non-associated Overhead Mào đầu không liên kết kênh quang ODU Optical Channel Data Unit Khối dữ liệu kênh quang x O-E-O Optical-Electronical-Optical Biến đổi quang-điện-quang OLT Optical Line Terminal Kết cuối đƣờng dây quang OMS Optical Multiplex Section Tầng ghép kênh quang OMSDPRing Optical Multiplex Dedicated Protection Ring Ring bảo vệ riêng đoạn ghép kênh quang OMSOH Optical Multiplex Section Overhead Mào đầu phần ghép kênh quang OMSP Optical Multiplex Section Protection Bảo vệ đoạn ghép kênh quang OMSSPRing Optical Multiplex Shared Protection Ring Ring bảo vệ chia sẻ đoạn ghép kênh quang OOS OTM Overhead Signal Tín hiệu mào đầu OTM OPS Operational State function Chức năng trạng thái vận hành OPUkOH Optical Channel Payload Unit Overhead Mào đầu khối tải tin kênh quang OS Operation System Hệ thống khai thác OSC Optical Supervisory Channel Kênh điều khiển và giám sát quang OSNR Optical Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm quang OTM Optical Transport Module Mô-dul truyền tải quang OTN Optical Transport Network Mạng truyền dẫn quang OTS Optical Transport Section Tầng truyền tải quang OTS-OH Optical Transmission Section overhead Mào đầu phần truyền tải quang OTUkOH Optical Channel Transport Unit Overhead Mào đầu khối truyền tải kênh quang xi OULSR Optical unidirectional lineswitched ring Ring chuyển mạch bảo vệ đoạn đơn hƣớng OUPSR Optical unidirectional pathswitched ring Ring chuyển mạch bảo vệ tuyến đơn hƣớng OXC Optical Cross-connect Thiết bị kết nối chéo quang P-cycle preconfigured protection cycle Vòng bảo vệ cấu hình trƣớc PDH Plesiochronous Digital Hierarchy Phân cấp số cận đồng bộ PLM Payload Type Mýmatch Tín hiệu không tƣơng thích kiểu tải tin PMI Payload Missing Indication Chỉ thị mất tải tin PRS Fault Cause Persistency function Chức năng lƣu nguyên nhân gây sự cố PSI Payload Structure Identifier Nhận diện cấu trúc tải tin PSM Payload Structure Mismatch Mất cấu trúc tải tin PTE Path Terminal Equipment Thiết bị kết cuối tuyến QoS Quality of Service Chất lƣợng dịch vụ RCL Relative Capacity Loss Tổn thất dung lƣợng liên quan RDI Remote Defect Indication Chỉ thị sự cố đầu xa REI Remote Error Indication Chỉ thị lỗi khối đầu xa REP Reportable Failure function Chức năng xử lý sự cố đƣợc báo cáo RFI Remote Failure Indication Chỉ thị mất thu đầu xa RFWA Routing Fiber and Wavelength Assignment Định tuyến sợi quang và cấp phát bƣớc sóng RS Regenerator Section Đoạn lặp RSTE Regenerator Section Terminating Element Thiết bị kết cuối phần phát đáp xii RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức đăng ký trƣớc tài nguyên SA Simulated Annealing Công cụ mô phỏng SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộ SF Soft Failures Sự cố mềm SLE Static Lightpath Establishment Thiết lập tuyến quang tĩnh SLP Shared-line protection Bảo vệ đoạn chia sẻ SLWSHR Shared-line-switched WDM selfhealing ring Ring WDM tự hồi phục chuyển mạch bảo vệ đoạn SML Service Management Layer Tầng quản lý dịch vụ SN Sub-network Mạng con SNC Sub-network Connection Kết nối mạng con SNCP Sub-network Connection Protection Bảo vệ kết nối mạng con SNML Sub-network Management Layer Tầng quản lý mạng con SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm SOA Semiconductor Optical Amplifier Bộ khuếch quang bán dẫn SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ SPP Shared-path protection Bảo vệ tuyến chia sẻ SPWSHR Shared-path WDM self-healing ring Ring WDM tự hồi phục bảo vệ tuyến chia sẻ SRG shared risk groups Nhóm chia sẻ hiểm hoạ STM-n Synchronous Transport Module level N Mô-dun truyền tải đồng bộ mức n TCM Tandem Connection Monitoring Giám sát nối chuyển tiếp TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải xiii TDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời gian TIM Trace Identifier Mismatch Giám sát tín hiệu nhận diện luồng TMN Telecommunications Management Network Mạng quản lý viễn thông TTI Trail Trace Identifier Nhận diện bám luồng TU-n Tributary Unit-n Khối nhánh n TWP Tuneable Wavelength Path Cấp phát tuyến bƣớc sóng có khả năng thay đổi UNEQ Unequipped indication Chỉ thị không có thiết bị VC Virtual Connection Kết nối ảo VP Virtual Path Tuyến ảo VWP Virtual Wavelength Path (Cấp phát) tuyến bƣớc sóng ảo WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bƣớc sóng WP Wavelength Path (Cấp phát) tuyến bƣớc sóng xiv DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1: Phân loại các phƣơng thức hồi phục mạng……………………………… 8 Bảng 1.2: So sánh hai chiến lƣợc định tuyến động và theo kế hoạch định trƣớc… 11 Bảng 1.3: So sánh hai phƣơng pháp phục hồi………………………………………13 Bảng 1.4: So sánh giữa các tầng mạng (dịch vụ, logic, hệ thống, vật lý) ………… 17 Bảng 1.5: So sánh giữa các kiến trúc hồi phục mạng SONET/SDH……………… 23 Bảng 1.6: Các dịch vụ và thời gian gián đoạn cho phép……………………………24 Bảng 2.1: Các kỹ thuật bảo vệ trong mạng thông tin quang WDM ……………… 41 Bảng 2.2: So sánh các kỹ thuật phục hồi trong mạng lƣới WDM …………………70 Bảng 3.1: Các chức năng chính của các khối thiết bị khác nhau trong mối quan hệ với ba tầng quang OTS, OMS và Och…………………………………………… 104 Bảng 3.2: Các cảnh báo phát ra từ ba tầng quang……………………………….. 105 Bảng 3.3: Liên hệ giữa dữ liệu bản tin TNM và tầng quang…………………….. 109 Bảng 3.4: Các tham số giao diện kênh OSC ngoài băng…………………………..110 xv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1: Các vấn đề chung trong thiết kế mạng viễn thông ……………………….6 Hình 1.2: Các bƣớc cơ bản của một quá trình hồi phục …………………………… 8 Hình 1.3: Kiến trúc điều khiển……………………………………………………..10 Hình 1.4: Các luồng lƣu lƣợng đƣợc định tuyến lại………………………………..12 Hình 1.5: Cấu trúc bảo vệ tại tầng quang trong mô hình lớp kết nối ……………..19 Hình 1.6: Kiến trúc của một nút trong ring WDM bảo vệ chia sẻ kênh quang …....21 Hình 1.7: Kiến trúc của một nút trong mạng ring WDM sử dụng bảo vệ OMSP….22 Hình 1.8: Các kiến trúc chuyển mạch bảo vệ SDH …………………………….. 23 Hình 1.9: Hàm mức độ duy trì mạng s(t) ………………………………………… 29 Hình 2.1: Cấu hình bảo vệ cho tuyến thông tin quang điểm - điểm ……………… 42 Hình 2.2: OCh-DPRing hai sợi……………………………………………………. 42 Hình 2.3: Mô hình chức năng của một nút OCh-DPRing………………………….43 Hình 2.4: OCh-SPRing khi bình thƣờng và trong điều kiện sự cố đoạn …………..44 Hình 2.5: Miêu tả các nút quang (a) nút quang với SDH ADM ở điều kiện bình thƣờng, (b) (c) các nút kế cận với sự cố thực hiện chuyển mạch bảo vệ để định tuyến lại lƣu lƣợng, (d) các nút khác không chuyển mạch ………………………. 44 Hình 2.6: Mô hình chức năng của một nút OCh-SPRing kế cận với sự cố………...45 Hình 2.7: OMS-DPRing hai sợi ở điều kiện bình thƣờng và khi xảy ra sự cố đoạn .................................................................................................................................. 46 Hình 2.8: Mô hình chức năng của một nút OMS-DPRing hai sợi……………….... 46 Hình 2.9: OMS-2 SPRing……………………………………………………..........47 xvi Hình 2.10: Mô hình chức năng của một nút OMS-SPRing hai sợi kế cận với sự cố ...................................................................................................................................48 Hình 2.11: Cấu hình của một nút chuyển mạch quang............................................. 48 Hình 2.12: Cấu hình của một nút chuyển mạch quang cross-bar OMS-SPRing ......49 Hình 2.13: OMS-4 SPRING phục hồi sự cố đoạn/nút...............................................49 Hình 2.14: Thực thi hồi phục trong mạng meshbảo vệ chia sẻ kênh dự phòng ........51 Hình 2.15: Mạng mesh bảo vệ chia sẻ đoạn............................................................. 52 Hình 2.16: Phân tích cấu hình lƣới sử dụng kỹ thuật phủ vòng................................54 Hình 2.17: Ví dụ xây dựng ring cover sử dụng Spanning tree T ..............................54 Hình 2.18: Hai trƣờng hợp mạng lƣới WDM sử dụng kỹ thuật phủ vòng kép..........56 Hình 2.19: Ví dụ các vòng bảo vệ trên một đồ thị hai chiều.................................... 56 Hình 2.20: Thực thi bảo vệ trong kỹ thuật P-cycle .................................................. 57 Hình 2.21: Kỹ thuật bảo vệ dựa trên nguyên lý tạo loop vòng................................. 57 Hình 2.22: Liên kết dual-homing dựa trên kiến trúc ring ảo.................................... 59 Hình 2.23: Kiến trúc ring ảo cải tiến........................................................................ 60 Hình 2.24: Kiến trúc OMS-SPRing hai mức với nút liên kết kép.............................62 Hình 2.25: Kiến trúc OMS-SPRing hai mức đáp ứng phục hồi hoàn toàn sự cố nút sơ cấp trong ring 1 và đứt cáp trong ring 3............................................................... 63 Hình 2.26: Kiến trúc hai mức OMS-SPRing/lƣới quang ..........................................65 Hình 2.27: Kiến trúc hai mức lƣới quang/OMS_SPRing......................................... 67 Hình 2.28: Hệ thống bảo vệ riêng............................................................................. 72 Hình 2.29: Sơ đồ khối độ tin cậy của một kết nối đƣợc thiết lập trong UPSR .........73 Hình 2.30: Cấu trúc của hệ thống bảo vệ chia sẻ 1:N............................................... 74 Hình 2.31: Sơ đồ khối độ tin cậy của một kết nối 2-terminal truyền qua straddling span trong 1 p-cycle................................................................................................. 80 Hình 3.1: Hệ thống quản lý sự cố (FMS) ................................................................ 84 Hình 3.2: Mô hình phân cấp tầng SDH thành ba mức tuyến, MS và RS ..................87 Hình 3.3: Một mô hình mạng truyền dẫn ultra long haul WDM ............................. 89 Hình 3.4: Mô hình lƣợc giảm của mạng ultra long haul WDM ...............................89 xvii Hình 3.5: Cây nhị phân............................................................................................. 91 Hình 3.6: Cây nhị phân để định vị đa sự cố không lý tƣởng.....................................92 Hình 3.7: Đồ hình kết nối và ma trận nhu cầu của mẫu nhu cầu lƣới toàn phần...... 94 Hình 3.8: Đồ hình kết nối và ma trận nhu cầu của một mẫu nhu cầu hub đơn ........94 Hình 3.9: Đồ hình kết nối và ma trận nhu cầu của mẫu nhu cầu điều khiển kép .....95 Hình 3.10: Đồ hình kết nối và ma trận nhu cầu của một mẫu nhu cầu nút kề nút ... 95 Hình 3.11: Định tuyến các kênh hoạt động và bảo vệ ..............................................96 Hình 3.12: Các ring đơn hƣớng (a) và hai hƣớng (b) bảo vệ riêng kênh quang sử dụng mẫu nhu cầu lƣới toàn phần. Các bƣớc sóng bảo vệ đƣợc in nét mảnh ...........97 Hình 3.13: OMS-DP Ring đơn hƣớng ở trạng thái hoạt động (a) và bảo vệ (b) sử dụng mẫu nhu cầu lƣới toàn phần. Các bƣớc sóng bảo vệ đƣợc in nét mảnh ...........97 Hình 3.14: Các ring đơn hƣớng (a) và hai hƣớng (b) bảo vệ riêng kênh quang sử dụng mẫu nhu cầu đơn hub. Các bƣớc sóng bảo vệ đƣợc in nét mảnh .....................98 Hình 3.15: Ring đơn hƣớng bảo vệ riêng sử dụng mẫu nhu cầu điều khiển kép...... 98 Hình 3.16: Ring hai hƣớng bảo vệ riêng kênh quang sử dụng mẫu nhu cầu điều khiển kép với nút hub đƣợc đặt ở hai vị trí khác nhau .............................................99 Hình 3.17: Ring đơn hƣớng (a) và hai hƣớng (b) bảo vệ riêng kênh quang sử dụng mẫu nhu cầu nút kề nút. Các bƣớc sóng bảo vệ đƣợc in nét mảnh .......................... 99 Hình 3.18: OMS-SPRing hai hƣớng với mẫu nhu cầu lƣới toàn phần, ở điều kiện hoạt động (a) và bảo vệ (b). Các bƣớc sóng bảo vệ đƣợc in nét mảnh ...................100 Hình 3.19: Mô tả phƣơng thức tính tải trên các chặng (đoạn sợi) của ring N nút...102 Hình 3.20: OMS-SPRing hai hƣớng với mẫu nhu cầu hub đơn. Các bƣớc sóng bảo vệ đƣợc in nét mảnh, các chấm miêu tả các bƣớc sóng dành cho bảo vệ................102 Hình 3.21: Tổng quan về khả năng thực thi tín hiệu quản lý..................................107 Hình 3.22: Nguyên lý hoạt động của kênh OSC , EMF: chức năng quản lý phần tử, MCF: chức năng trao đổi bản tin............................................................................ 108 Hình 3.23: Thực thi của nút OXC xử lý mào đầu quang đƣợc truyền tải trong các byte mào đầu SOH chƣa cấp phát của tín hiệu SDH...............................................111 Hình 3.24: Cấu trúc gói OAPS................................................................................114 xviii Hình 3.25: Báo hiệu và tƣơng tác giữa các thực thể bảo dƣỡng và các tầng trong trƣờng hợp bị đứt cáp trên một đoạn liên kết WDM giữa các bộ khuyếch đại đƣờng dây ......................................................................................................................... 117 Hình 3.26: Báo hiệu và tƣơng tác giữa các thực thể bảo dƣỡng và các tầng trong trƣờng hợp bị đứt cáp trên một đoạn liên kết WDM giữa một bộ khuyếch đại đƣờng dây và một OADM..................................................................................................118 Hình 3.27: Báo hiệu và tƣơng tác giữa các thực thể bảo dƣỡng và các tầng trong trƣờng hợp bị đứt cáp trên một đoạn liên kết WDM sử dụng OLA, OXC, và OADM .................................................................................................................................119 Hình 4.1: Sơ đồ các tuyến cáp quang liên tỉnh và đƣờng trục quốc gia..............122 Hình 4.2: Cấu trúc phân cấp của mạng truyền dẫn đƣờng trục và liên tỉnh quốc gia... ................................................................................................................................ 123 Hình 4.3: Cấu hình mạng truyền dẫn đƣờng trục của VTN ...................................125 Hình 4.4 : Các bƣớc sóng sử dụng trong mạng đƣờng trục 20 Gbit/s của VTN ....126 Hình 4.5 : Đƣờng đi của tín hiệu trong mạng DWDM ........................................127 Hình 4.6: Chế độ bảo vệ chuyển mạch SNCP trong mạng ..................................134 Hình 4.7: Cấu hình mạng đƣờng trục hai lớp, lớp trục chính gồm hai mạng chuỗi, lớp khu vực gồm 14 ring con.................................................................................. 140 Hình 4.8: Cấu hình mạng đƣờng trục hai lớp, lớp trục chính gồm một mạng lƣới sáu nút (áp dụng bảo vệ đồng thời cả hai phƣơng pháp SNCP 1:1 và kỹ thuật phủ vòng), lớp khu vực gồm 14 con................................................................................... ring 141 Hình 4.9: Lớp mạng trục chính cấu hình lƣới kết hợp cả bảo vệ SNCP 1+1 và bảo vệ theo phƣơng vòng..................................................................................... pháp phủ 142 Hình 4.10: Miêu tả việc sử dụng các thiết bị ADM, hoặc OPS tại các nút mạng đối với từng trƣờng hợp kênh ảo cụ thể.........................................................................143 xix Hình 4.11: Miêu tả bảo vệ riêng cho trƣờng hợp kênh ảo Hà Nội-Hồ Chí Minh ...144 Hình 4.12: Phục hồi mạng khi xảy ra sự cố đơn chặng Hà Nội-Vinh ....................145 Hình 4.13: Phục hồi mạng khi xảy ra sự cố kép chặng Hà Nội-Vinh, chặng Đà Nẵng-BMT, và chặng Qui Nhơn-HCM ..................................................................146 MỞ ĐẦU Trong vài thập kỷ gần đây, Công nghệ viễn thông đã có sự phát triển bùng nổ về dung lƣợng với nhiều loại hình dịch vụ phong phú đáp ứng mọi nhu cầu truyền thông của xã hội ở nhiều cấp độ khác nhau. Xu hƣớng phát triển các công nghệ và dịch vụ viễn thông băng rộng yêu cầu nâng cấp các đƣờng truyền dung lƣợng cao. Nhu câu đó đã thúc đẩy việc triển khai các hệ thống truyền tải thông tin quang dựa trên công nghệ WDM rộng khắp trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Do những ƣu điểm nổi bật mà công nghệ này mang lại nhƣ tăng dung lƣợng truyền tải thông tin trên sợi quang và là nên tảng để hƣớng tới mạng toàn quang tƣơng lai. Tuy nhiên, một vấn đề cần phải đặt ra khi triển khai mạng WDM là sự tiềm ẩn những hiểm hoạ khôn lƣờng khi xảy ra sự cố tại tầng quang làm mất liên lạc rất nhiều lƣu lƣợng, gây hậu quả nghiêm trọng cho hoạt động thông tin của toàn doanh nghiệp và xã hội. Do vậy ngƣời ta cần có các giải pháp bảo vệ và phục hồi mạng lƣới hữu hiệu nhằm duy trì hoạt động liên tục của mạng trƣớc các sự cố. Song song với việc mở rộng dịch vụ thì vấn đề chất lƣợng dịch vụ (Quanlity of Service - QoS) ngày càng đƣợc quan tâm nhiều hơn. Nhà cung cấp dịch vụ có xx trách nhiệm phải tổ hợp các tham số chất lƣợng mạng khác nhau thành một bộ chỉ tiêu để vừa đảm bảo các lợi ích kinh tế của mình đồng thời thoả mãn một cách tốt nhất cho ngƣời sử dụng dịch vụ. Các chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng mạng đƣợc sử dụng phổ biến nhƣ: độ tin cậy, độ khả dụng, hiệu suất sử dụng, độ duy trì... Thông thƣờng ngƣời ta có thể ƣớc lƣợng thống kê đƣợc độ tin cậy của các thành phần thiết bị rồi từ đó tính đƣợc độ tin cậy của một khối chức năng hay một cấu trúc khối hệ thống. Thống kê đƣợc độ khả dụng của các nút và các chặng rồi từ đó tính đƣợc độ khả dụng của một tuyến dịch vụ cụ thể. Nhƣng rất khó đánh giá chính xác độ tin cậy hay độ khả dụng của toàn mạng. Bởi vì việc đánh giá đƣợc độ tin cậy của một cấu trúc khối hệ thống và độ khả dụng của một tuyến dịch vụ trong điều kiện mạng hoạt động bình thƣờng chƣa thể đảm bảo đƣợc khả năng duy trì các dịch vụ cho khách hàng trong những điều kiện mạng bị sự cố. Do vậy cần thiết phải chuyển sang phép đo độ duy trì để phân tích đánh giá khả năng duy trì chức năng cung cấp dịch vụ của mạng thì phù hợp với thực tiễn hơn [2, 3, 7, 11, 19, 21, 22]. “Độ duy trì của mạng được xác định bằng tỷ lệ lưu lượng (traffic), dung lượng (capacity) hoặc số lượng các kết nối (connections) còn giữ lại được, được duy trì và hồi phục khi xảy ra sự cố so với trước khi xảy ra sự cố hỏng hóc.” Để đảm bảo khả năng hồi phục các sự cố mạng, ta phải áp dụng các kỹ thuật duy trì mạng đƣợc thực hiện ở hai pha: pha một thiết kế mạng có khả năng duy trì, pha hai thực hiện hồi phục mạng và dịch vụ khi xảy ra sự cố. Thiết kế mạng có khả năng duy trì là sự kết hợp các chiến lƣợc duy trì trong pha thiết kế mạng nhằm chống lại sự tác động của các kịch bản sự cố giả thiết xảy ra ở mức hệ thống. Hồi phục mạng là định tuyến lại các luồng lƣu lƣợng bị ảnh hƣởng bởi sự cố để truyền trên các tuyến dự phòng đã đƣợc dự trữ đủ dung lƣợng dự phòng ở pha thiết kế mạng Luận văn sử dụng lý thuyết độ duy trì của mạng và dịch vụ làm cơ sở khoa học cho các kỹ thuật hồi phục mạng thông tin quang WDM. Mục tiêu của luận văn nhằm nghiên cứu các kịch bản hồi phục trên các cấu trúc tôpô mạng WDM điển hình, và các kỹ thuật liên quan để thực thi các kỹ thuật hồi phục trên mạng thông