Đồ án Công ghệ truyền dẫn SDH

hể dùng 32 tổ hợp để phát hiện lỗi. + Mạch kích thước: Tổng hợp dòng điện phân cực và chuyển xung tín hiệu để kích thích nguồn quang. Chuyển từ Uxung -> Ixung. + Nguồn quang: Linh kiện thường là laser. Công suất phát luôn được mạch điều khiển công suất APC. Thăm dò để điều chỉnh dòng phân cực nhằm giữ cho công suất quang được ổn định. * Hướng thu: + Mạch thu quang: Biến đổi tín hiệu quang sang tín hiệu điện sử dụng diode quang sang tín hiệu điện sử dụng diode thu quang có thể là PIN hoặc APD trong đó có mạch điều khiển khuếch đại. + Khối khuếch đại: Tín hiệu thu, điều chỉnh được bộ khuếch đại để giữ mức tín hiệu ra đồng đều khi tín hiệu vào thay đổi. Mạch điều chỉnh bộ khuếch đại AGC làm nhiệm vụ này. + Mạch phục hồi: Qua đường truyền ngoài việc biên độ tín hiệu bị suy giảm do suy hao sợi quang, dạng tín hiệu còn bị méo do tán sắc của sợi. Mạch phục hồi có tác dụng khôi phục lại xung và định lại thời gian nhịp của quang. + Giải mã: Chuyển từ mã 6B về 5B theo quy tắc đã mã hóa ở đầu phát và phát hiện cảnh báo trong bộ giảm sát. + Giải ngẫu nhiên: Trộn tín hiệu theo quy luật ngược lại quá trình ngẫu nhiên hóa ở đầu phát. + Đổi mã: Chuyển từ mã đơn cực sang mã nhị cực sau đó chuyển đến thiết bị ghép kênh. + Tín hiệu nghiệp vụ: Được chuyển sang dạng số, đưa vào mạch kích thích để điều chế biên độ tín hiệu quang của luồng tín hiệu chính. ở hướng thu tín hiệu nghiệp vụ được tách ra từ khối khuếch đại. + Thiết bị ghép kênh: Thiết bị ghép kênh trong hệ thống thông tin quang hiện nay là thiết bị ghép kênh số. tín hiệu được biến đổi thành tín hiệu điều chế xung mã (PCM) và ghép kênh theo nguyên tắc phân kênh thời gian (TDM) các tiêu chuẩn PCM được dùng hiện nay là: Tiêu chuẩn Châu Âu (CEPT) tốc độ luồng tín hiệu số cơ bản là 2.048 Mb/s gồm 30 kênh, tốc độ mỗi kênh là 64 Kb/s. Tiêu chuẩn Bắc Mỹ và Nhật Bản: Tốc độ luồng cơ bản là 1,54 Mb/s gồm 24 kênh, tốc độ mỗi kênh là 64 Kb/s. Tiêu chuẩn Đặc trưng Cấp bậc Cấp 1 Cấp 2 Cấp 3 Cấp 4 Cấp 5 Châu âu Tốc độ bit Hệ số nhân Số kênh thoại 2.048 8.448 34.368 139.264 2.048 4 4 4 4 30 480 480 1920 7680 Bắc Mỹ Tốc độ bit Hệ số nhân Số kênh thoại 1.544 6.312 44.736 274.176 565 1.544 4 7 6 2 24 96 672 4032 8064 Nhật Bản Tốc độ bit Hệ số nhân Số kênh thoại 1.544 6.312 32.064 97.728 397.2 1.544 4 5 3 4 24 96 480 1440 5760 ở Việt Nam xây dựng hệ thống ghép kênh theo tiêu chuẩn Châu Âu. Một kênh thoại tiêu chuẩn có phổ giới hạn 0,3 3,4 KHZ được chuyển sang dạng số có tốc độ 64 Kb/s. Một kênh truyền thanh được truyền với tốc độ 384 Kb/s tương đương với 6 kênh thoại. * Thiết bị tiếp vận: Khác với thiết bị trạm đầu cuối, thiết bị trạm tiếp vận giao tiếp với đường dây quang ở cả 2 phía. Trong thiết bị tiếp vận không có các khối mã B/V ngẫu nhiên mã hóa và các bộ biến đổi ngược lại. Vì dạng mã trên đường dây quang được giữ nguyên chức năng của các khối còn lại tương tự chức năng của các khối tương ứng trong thiết bị trạm đầu cuối. 3. Mã hóa hệ thống thông tin quang. Chuỗi tín hiệu PCM có dạng phù hợp trong môi trường truyền dẫn điện. Thông dụng hiện nay thường là mã HDB3 là mã nhị phân mật độ cao có cực đại 3 số không liên tiếp và có trạng thái - 1, 0, +1. Mã này không thể truyền trên sợi quang. Do tín hiệu quang chỉ có 2 trạng thái sáng và tối. Để phù hợp với trạng thái sáng, tối thì tốt nhất dùng mã đơn cực và hướng dùng là NRZ. Người ta thường thực hiện đổi mã theo xu hướng sau: - Đối với hệ thống có dung lượng nhỏ, tốc độ 2 hoặc 8 Mb/s thì sử dụng phương pháp đổi mã đơn giản có thể băng tần truyền dẫn bị rộng ra nhưng cũng chưa ảnh hưởng thường dùng mã 1B/ 2B tức là truyền 1 bít thành hai bít 01 hoặc 10. - Đối với hệ thống có dung lượng lớn, tốc độ bít từ 34 Mb/s trở lên thì cần thực hiện đối mã phức tạp tránh làm tăng độ rộng băng truyền. Một phương pháp đơn giản là đổi mã HDB-3 sang mã đảo cực CMI theo quy tắc là một dấu hiệu HDB-3 được đổi thành một cấu hiệu CMI như sau: Dấu hiệu nhị phân 0 1 Dấu hiệu mã HDB-3 0 +1 hoặc -1 Dấu hiệu mã CMI 01 11 hoặc 00 Mã CMI là mã NRZ (nhị phân đơn cực Not Retum tozero) không trở về mức không. Bít "0" được ký hiệu 01, bít 1 được ký hiệu 11 hoặc 00 trong khoảng khe thời gian. Bộ ngẫu nhiên hóa SCN đã làm sáo trộn truổi tín hiệu để tránh xuất hiện truổi "0" "1" không làm tăng độ rộng băng truyền dẫn. Song không loại trừ hết các chuỗi "0" "1" do tính ngẫu nhiên của nó. Do vậy phải sử dụng thêm hệ mã hóa để biến đổi lại một lần nữa. Hiện nay nhiều hệ thống đang sử dụng loại mã khối 5B, 6B. Để làm tăng tốc độ truyền do số bít tăng lên sau khi được mã hóa và không làm tăng độ rộng băng truyền dẫn lên nhiều. Sau đây là bảng đổi mã 5B 6B của Marconi: 00000 00001 00010 00011 00100 00101 00110 00111 01000 01001 01010 01011 01100 01101 01110 01111 10000 10001 10010 10011 10100 10101 10110 10111 11000 11001 11010 11011 11100 11101 11110 11111 110010+ 110011- 110110- 100011+ 110101- 100101+ 100110+ 100111- 101011- 101001+ 101010+ 001011+ 101100+ 101101- 101110- 001110+ 110001+ 111001- 111010- 010011+ 110100+ 010101+ 010110+ 010111- 111000+ 011001+ 011010+ 011011- 011100+ 011101- 011110- 001101+ 110010- 100001+ 100010+ 100011- 100100+ 100101- 100110- 000111- 101000+ 101001- 101010- 001011- 101100- 000101+ 000110+ 001110- 110001- 010001+ 010010+ 010011- 110100- 010101- 010110- 010100+ 011000+ 011001- 011010- 001010+ 011100- 001001+ 001100+ 001101- Bảng gồm một cột 5B và 2 cột 6B. Các tổ hợp 6 bit được dùng có số bit, "1" "0" chênh lệch không quá 2 bao gồm tổ hợp chứa 3 bit "0" và bít "1" hoặc 4 bít "0" và 2 bít "1" hoặc 2 bít "0" và 4 bít "1". Khi độ chênh lệch bằng 2 nhóm kế tiếp được tra ở cột khác. 2.7. Thiết kế tuyến thông tin quang. 1. Yêu cầu: Kỹ thuật thông tin quang phát triển với tốc độ nhanh. Có nhiều hệ thống quang đang được sử dụng hiện nay dẫn đến sự khác nhau về loại sợi, bước sóng công tác, loại linh kiện thu phát quang… Do đó khi thiết kế truyền thông tin quang người ta cố gắng chọn các phần tử cùng thế hệ để giảm chi phí lắp đặt. * Cơ sở của việc lựa chọn: - Sợi quang: Thường chọn sợi đơn một (SM) để giảm suy hao và tăng giải thông dễ hàn nối tăng cự ly truyền dẫn. - Bước sóng: Bước sóng 1300mm đang được sử dụng phổ biến vì độ tán sắc của sợi là thấp nhất. Khi cần truyền với cự ly tiếp vận dài người ta chọn bước sóng 1550mm do độ suy hao ở bước sóng này thấp nhất. Đặc biệt dùng sợi đơn mode dịch tán sắc sợi quang làm việc ở bước sóng 1500m có độ tán sắc rất nhỏ. - Linh kiện thu quang: + LED: Hoạt động ổn định hơn và giá thành rẻ hơn nên được chọn trong những hệ thống mà sự hạn chế về công suất phát và bề rộng phổ của nó không ảnh hưởng đến hệ thống. + LESER: Được chọn trong những tuyến có cự ly dài và tốc độ truyền dẫn cao. - Linh kiện: Có thể chọn PIN hoặc APD ngày nay người ta thường chọn APD hoặc PINFET. * Chọn thiết bị. Chọn thiết bị chuẩn với hệ thống đáp ứng được mọi chỉ tiêu cho phép. Ngày nay các thiết bị đều được chọn để áp dụng công nghệ SDH và đều có chuẩn. Cự ly L (km) <2km <15km <40km <80km Dung lượng B (MB/s). 155 MB/s STM-1 dung lượng 1920 kênh 622 Mb/s STM-4 dung lượng 4 x 1920 kênh 2500 Mb/s STM-16 dung lượng 16 x 1920 kênh Mã hiệu các hệ thống SDH. Trong bảng: I (Intraband) cự ly S (Sboztband) L (long) số chỉ dung lượng * Chọn thiết bị chuẩn. Chỉ tiêu kỹ thuật cần phát * Phát: - Source: , PS phát cực đại: công suất phát cực tiểu. - Khoảng cách giữa phát và thu (S - R) Receiver. - Tiêu hao cho phép tính bằng dB. - Tiêu hao trên sợi L (km) + Tiêu hao mối hàn + Tiêu hao Jack nối + Tiêu hao dự phòng do linh kiện già hóa. - Mức tắn sắc cho phép. * Thu: + Chỉ tiêu kỹ thuật: - P receiver, Prmin, Prmax. - Prmin: chỉ đảm bảo tỉ số BER (lỗi bít) 10-9 10-10. - Prmax: Đảm bảo an toàn. Tránh tín hiệu tới đầu thu lớn cháy đầu thu. 2. Tính toán thiết kế tuyến: Việc tính toán tuyến truyền dẫn quang có thể được tiến hành theo nhiều hướng, phụ thuộc vào yêu cầu đặt ra. Tính cự ly tối đa của đoạn tiếp vận. Biết tốc độ bit và đặc tính của các phần tử trong tuyến. Tính giới hạn đặc tính của các phần tử khi biết tốc độ và cự ly cần truyền. Thường công suất phát của LD ghép vào sợi quang chỉ khoảng 1mW (odB/m). Thực tế: Tiêu hao bộ nối, Jack nối (nonnecfor). Biến động mức điện phát sai số do đo. Linh kiện bị già hóa. Suy hao của sợi quang. Sau đây là biểu đồ suy hao tính toán truyền dẫn PS Pr OF Jack Hàn PS Pr Tiêu hao do Jack Do sai số đo đạc Linh kiện già hóa Jack Do sai số đo đạc Linh kiện già hóa Port Dbm 10 10 1 0 0,1 -10 0,01 -20 0,001 -30 0,0001 -40 - Suy hao trung bình mỗi khớp nối là 0,5 dB (ít nhất là 2 giắc). - Suy hao mối hàn phụ khi sửa chữa. Thông thường nên trừ suy hao dự phòng cho cáp quang khoảng (0,2 dB 0,3 dB). - Dự phòng do thiết bị lão hóa 0,3 dB 5dB. * Cách tính quỹ tổng quát: Quỹ công suất của tuyến là: Pb (dB) = Pt - Pr - Lm - Lc PS: Công suất phát Pr: Độ nhạy máy thu tại điểm R Lm: Suy hao dự phòng Lc: Suy hao mối hàn, giắc cắm. Quỹ công suất -nmối hàn Khoảng cách tối đa của trạm tiếp vận. a(dB/Km) Lmax (Km) = : Suy hao sợi quang. + : Suy hao trung bình của mối hàn/km. Chiều dài cuộn cáp Suy hao trung bình mỗi mối hàn = : Độ suy hao trung bình của sợi quang. : Suy hao dự phòng cho cáp + Suy hao trung bình của cáp là: (db/km) = + + - Tính cự ly giới hạn do giải thông. - Các thông số cần biết. + Tốc độ bít cần truyền: 8,34; 140, 565 MB/s + Loại mã đường dây được sử dụng. Khi dùng mã 1B. 2B thì tốc độ truyền tăng gấp đôi. 5B. 6B thì tốc độ truyền tăng 6/5 lần. + Độ tán sắc Mode (GHz. Km) + Độ tán sắc thể + Độ rộng phổ của quang. - Cách tính: Dải thông được tính B = 0,44 Dt (GHz) Dt: Độ tán sắc (ns) + Độ tán sắc của tuyến: Dt = Tán sắc Mode Dmod được tính: Dmod = 0,44/BL BL dải thông giới hạn bởi tán sắc mode K (GHz. Km) L Cự ly giới hạn bởi quỹ công suất (Km) Tán sắc sắc thể Dchr được tính: Dchr = Dmat + Dwg, Dwg << Dmat Dchr Dmat dmat. Trong đó: Dmat: tán sắc chất liệu (hs) Dwg: tán sắc ống dẫn sóng dmat: tán sắc chất liệu (hs/ nm. km) : Độ rộng phổ của nguồn quang (nm) - Độ rộng phổ tối đa cho phép Dmax = 1/4Br Br = tốc độ bít x hệ số tăng bít của mã đường dây Br: Tốc độ bít thực sự (Gbit/s) So sánh Dt với Dmax Nếu Dt Dmax: Dải thông bị giới hạn Nếu Dt > Dmax: Dải thông không bị giới hạn. Nhưng phải giảm cự ly của đoạn tiếp vận cho Dt = Dmax Sợi đơn Mode không có tán săc Mode nên: Dt = Dchr = dmat. Độ tán sắc của sợi đơn Mode rất nhỏ, đặc biệt khi dùng ở bước sóng 1300nm, nên giải thông của sợi đơn mode rất rộng. Trong nhiều trường hợp người ta không cần thiết tính cự ly giới hạn do dải thông. 3. Ví dụ về tính toán. VD1: Cho công suất PS = OdBm = 1mW Tiêu hao do Jack mất 1dB, do đó 1dB, già hóa linh kiện 3dB, tiêu hao trên mối hàn 0,1dB. Phía thu Pr = -2,5dBm. Quỹ công suất S-R = 19dB = 25dB -1-2-3dB. Do có 2 mối hàn. Tính cự ly cực đại của hệ thống. Giải: Sợi quang = 1310nm -> = 0,4 dB/km = 1550nm -> = 0,25 dB/km Llý tưởng = = 47,5km. Giả sử dùng cuộn cáp dài 1km để lắp đặt ta có số mối hàn giữa các sợi 47-1-46dB. Vậy tiêu hao do mối hàn 46 x 0,1 = 4,6dB. Vậy Lmax = = 26km VD2: Thiết kế tuyến theo yêu cầu cự ly: L = 35km B = 622 Mh/s B1: Tra bảng để chọn linh kiện. L4.1 có độ dài 40km Sợi quang G652 Có hệ số suy hao = 0,4dB/km. Độ tán sắc = ops. B2: Tra bảng chọn thông số của thiết bị L4.1 Psmax = + 2dBm Prmax = - 2,8 dBm Psmin = - 3 dBm Prmin = - 8dBm Quỹ công suất S - R = 10 24dB B3: Tính P2 điều kiện - 28km Pr - 8dBm Tính: Pmax = Psmax - mối hàn - già hóa - giác nối sợi = 0,4 x 3,5km = 14dB già hóa = 0 (do thiết bị mới); Jack = 1 x 2 = 2dB. Do đó: Pmax = 2dB - 14 - 3,4 - 2 = 17,4 dBm Tính Prmin = Psmin - sợi - mối hàn - giác nối = - 3 - 14 - 3,4 - 2 - 1dB (dự phòng buồng quá lớn). = - 22,4 dBm Thiết bị tính toán ta có: - 22,4 dBm < Pr = 17,4dBm. Thỏa mãn điều kiện - 28dB Pr - 8dB Thiết bị đạt yêu cầu. Lưu ý: Gỉa sử Pmin tính được < - 28dBm. Ta có thể chỉnh Psmin trong khoảng (-3, + 2) hoặc chọn thiết bị cấp cao nếu độ chênh lệch quá lớn. VD3: Dùng sợi đa mode để truyền tốc độ 8Mb/s mã 5B. 6B Biết: Ps = -20dBm, độ nhạy máy thu Pr = -51dB, Jack = 1 x 2 = 2dB, mối hàn = 0,1 Cuộn cáp: 2km Giới hạn giải thông tán sắc mode Bz = 1GHz tán sắc chất liệu. Dmat = 3,5Ps/ nm. km. Độ rộng phổ = 100nm Suy hao dự phòng do thiết bị Lm = 4dB. Suy hao dự phòng cho cáp m = 0,15 dB/km Suy hao trung bình sợi = f = 0,5 dB/km Tính Lmax = ? B1: Xác định quỹ công suất. Db = Ps - Pr - Lm - Jack = - 20dBm = (-51dBm) - 4dB - 2dB = 25dB Suy hao trung bình của cáp: c = f + s + m (s = mối hàn/ Lcuộn cáp) = 0,5 + 0,1/2 + 0,15 = 0,7 dB/km Cự ly giới hạn bởi Pb: L = Pb/c = = 36km B2: Với độ tán sắc Dmode = = = 16hs Độ tán sắc sắc thể: Dchr = dmat. = 3,5. 100.36 = 12hs Độ tán sắc tổng cộng: Dt = Độ tán sắc cho phép: Dmax = So sánh Dt < Dmax nên dải thông không bị giới hạn Vậy cự ly L = 36km Phần II Công nghệ truyền dẫn SDH Chương I Sơ lược về công nghệ truyền dẫn 1.1 Kĩ thuật điều chế xung mã. 1.1.1 Cấu hình cơ bản của tuyến truyền tin PCM Trong mạng số việc truyền dẫn tiếng nói được thực hiện bằng số. Để thực hiện được điều đó người ta phải thực hiện quá trình biến đổi tín hiệu từ tương tự sang tín hiệu số. Quy trình biến đổi đó được gọi là kĩ thuật PCM (Plulse Code Modunlation) hay còn gọi là điều chế sung mã. Trong kĩ thuật PCM người ta sử lý tín hiệu tương tự qua ba giai đoạn cơ bản sau: - Lấy mẫu (Sampling) - Lượng tử hoá (Quantitation) - Mã hoá (Coding) Sau giai đoạn trên, tín hiệu tương tự sẽ được mã hoá và truyền đi tới đầu thu. Tại đây người ta sẽ thực hiện tái tạo tín hiệu ban đầu. Công việc này được gọi là quá trình giải mã (Decoding). Quá trình này được thực hiện theo thứ tự đảo đúng như quá trình mã hoá. Tái tạo và thuyền dẫn Lấy mẫu Mã hoá Tái tạo và trễ Giải mã Lọc Đầu vào tương tự Đầu ra số Đầu ra số Phần thu Phần phát Cấu hình cơ bản của phương pháp PCM. Đầu ra tương tự 1.1.2 Cơ sở lý thuyết PCM Hệ thống PCM có khả năng truyền những đặc tính của một đường cong tiếng nói phức tạp trong Modem chỉ có hai điều kiện sử lý “Đóng” và “Mở”. a). Lấy mẫu: Nguyên tắc cơ bản của điều xung mã là quá trình chuyển đổi các tín hiệu liên tục như tiếng nói thành tín hiệu số rời rạc và sau đó tái tạo chúng thành thông tin ban đầu. Muốn làm được việc này, các phần tử thông tin được rút ra từ các tín hiệu tương tự một cách tuần tự. Quá trình này được gọi là công việc lấy mẫu. Quá trình lấy mẫu tín hiệu thoại. (a): Tín hiệu tiếng nói n(t) (b): Xung lấy mẫu S(t) (c): Chức năng lấy mẫu (d): Tín hiệu PAM đã lấy mẫu ( Pulse Amplinde Moylation) Trong kĩ thuật tín hiệu thoại người ta thường sử dụng tín hiệu phổ tiếng nói nằm trong giới hạn 300Hz đến 3400Hz. Bởi vậy trước khi lấy mẫu phải cho tín hiệu thoại qua bộ lọc thông thấp để hạn chế để hạn chế phổ tiếng nói dưới 3400Hz. Theo thuyết lấy mẫu của Shanon, các tín hiệu ban đầu có thể được khôi phục khi tiến hành công việc lấy mẫu trên các phần tử tín hiệu được truyền đi ở chu kì nhanh hơn hai lần tần số cao nhất Tmax< 1/2Ưmax. Nên trong kĩ thuật PCM tần số lẫy mẫu là 8000 mẫu trong một giây cho tín hiệu có bằn tần từ 300Hz đến 3400Hz. - Lấy mẫu theo quãng thời gian. DTÊ1/2Ưmax ở tần số Ưmax = 3400Hz rất khó lọc nên trong thực tế người ta lấy Ưmax =1/2x4000 Hz = 120 ms. Trong đó Ưmax là tần số lớn nhất của tín hiệu thoại được sử dụng. b). Lượng tử hoá. Sau khi rời rạc hoá tín hiệu tương tự thành một chuỗi các tín hiệu chung PAM có biên độ thay đổi theo giá trị biên độ của tín hiệu đầu vào tương tự. Công việc tiếp theo là đo độ cao của từng xung trong đường cong PAM và gán cho mỗi xung một giá trị bằng số. Tất cả các mẫu nằm trong một khoảng cách đã cho sẽ được gán cho một trị số chung. Việc này được gọi là tương tự hoá một mẫu. t Biên độ Biểu đồ lượng tử hoá một mẫu Do việc làm tròn biên độ xung mẫu nên không thể tránh khỏi sai số dẫn đến biến đổi dạng lượng tử. Độ méo lượng tử không độc lập mà có liên quan tới biên độ, Các xung mẫu nhỏ có biến dạng lượng tử nhỏ còn các xung mẫu lớn nhận biến dạng lượng tử lớn. Để giảm độ méo lượng tử có thể dùng hai cách như sau: Hoặc là tăng khoảng lượng tử theo biên độ đó là quá trình nén giản. Đối với kĩ thuật điện thoại PCM. CCITT khuyến nghị sử dụng hai quy luật lượng tử đó là Luật A và Luật M. Trong đó luật M sử dụng cho khối Bắc Mỹ và Nhật bản. ở đây ta xét hệ chuẩn 30/32 đang sử dụng rộng rãi trong nước. + Phổ tín hiệu thoại 0.3KHz đến 3,4KHz + Tần số lấy mẫu tín hiệu Ư = 8KHz với (T- 125ms) + Dùng kĩ thuật nén giản A = 87,6 Ax/1+ lnA với 0 Ê x Ê 1/A 1 + lnAx/1 + lnA với 1/A Ê x Ê 1 ở hệ thống chuẩn PCM 30/32 + Khe hở thời gian cho một kênh là T = 125/32 = 3,9 ms + Số đơn vị mã trong một tổ hợp là 8 bit/s + Thời gian cho 1 bit = 488 hs + Tốc độ bit cho một kênh thoại là 64Kb/s + Tốc độ bit của toàn hệ PCM 30/32 là 2,048 Mb/s Trong hệ PCM 30/32 sử dụng 30 kênh cho tín hiệu thoại, kênh 0 dùng cho đồng bộ và kênh 16 dùng cho báo hiệu. c). Mã hoá. Trong thoại người ta dùng các khoảng cách lượng tử hoá 256 cho ta 256 trị số khác nhau để truyền. Mã hoá là gán cho 256 trị số có thể một dạng để truyền dẫn.Để thực hiện mã hoá người ta dùng các xung nhị phân. Tám xung như vậy (8 bit) là đủ tạo ra một mã hoá duy nhất cho mối giá trị xung lượng tử (28 =256). Mã nhị phân 8 bit thường được coi là một từ PCM. Một từ PCM tương ứng với một mẫu, mỗi giây có 8000 từ PCM được tạo ra. Với một hệ thồng chuyển mạch chúng ta có một dòng bit 8x8000 = 64Kb/s trên đường nối số. Đó chính là tốc độ bit cho một kênh thoại cơ sở. 1.2 Kỹ thuật TDM và tiêu chuẩn ghép kênh ở Việt Nam. 1.2.1. Khái niệm về thông tin nhiều kênh. Để có thể truyền dẫn được vài cuộc đàm thoại trên cùng một cằp dây. Trong trường hợp tương tự, người ta sử dụng ghép đường. ở đây các tín hiệu thoại được ghép với các tần số sóng mang có băng tần khác nhau với kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số FDM (Frequency Division Multiplex). ở đây đầu thu người ta tách các tín hiệu sóng mang và phục hồi các kênh ban đầu. Một kỹ thuật hoàn toàn khác được sử dụng trên mạng số là phương pháp ghép đường phân chia thời gian TDM (Time Division Multiplex). Ví dụ trong trường hợp cần phải ghép 3 kênh số để đưa lên cùng một đường dây, thì mỗi bit trên đường dây này chỉ được dùng trên trong khoảng thời gian bit thứ 3 của mỗi bit nguyên thuỷ. Tốc độ bit trên đường dây chung do vậy cao gấp 3 lần. 1.2.2. Ghép kênh nhóm sơ cấp và tiêu chuẩn ghép kênh ở Việt Nam. Khi sử dụng phương pháp ghép kênh phân chia theo thời gian, liên lạc không có lỗi chỉ có thể thực hiện được nếu các bit, các khung và các kênh được đồng bộ hoá cùng một kiểu như nhau tại nơi phát và nơi thu. Ghép kênh là một quá trình chuyển đổi một số tín hiệu thành tín hiệu số tốc độ cao. Trong nhóm sơ cấp PCM-I người ta sử dụng phương pháp xen từ để đơn giản hơn sự thiết lập mà hoá chung cho nhiều đường gọi. Ngoài ra khi ghép kênh tín hiệu người ta bổ xung thêm các tín hiệu điều khiển khác nhau như các xung đồng bộ khung để thiết lập các xung đồng bộ hoá. Sự ghép kênh sơ cấp hoặc phân kênh của thiết bị đầu ra PCM có khả năng ghép kênh đồng bộ 24 kênh hoặc 30 kênh của các tín hiệu thoại. ở Việt Nam sử dụng ghép kênh PCM 30. Đặc tính cơ bản: + Tốc độ truyền dẫn 2,048Mb/s. + Số bit trong một khung: 32x8 = 256. + Số khung ghép kênh (chu kì) 16 (2ms) + Đồng bộ khung: kiểu tập trung. + Số khe thời gian một khung: 32. Đặc tính đường gọi: + Tần số mẫu (chu kì) : 8KHz (125ms) + Số b được mã hoá: 8b + Quy luật nén giãn: Luật A =87,6 13 đoạn. Đặc tính truyền dẫn: + Mã đường HDB 3 + Giá trị suy hao do cáp cho phép 8 đến 42 dB 1.2.3. Hệ thống PCM cấp 1. Trong hệ thống PCM cấp 1 gồm có 32 kênh được ghép việc thực hiện ghép không phải theo từng bit mà theo từng PCM. Một từ PCM chứa 8 bít, các từ PCM của 32 kênh được cất trong bộ nhớ đệm. Sau đó từng PCM của 32 kênh được đọc ra và nén đến 1/32 của độ dài ban đầu của chúng (Tốc độ bít trở lên gấp 32 lần) trước khi từ PCM được phát ra trên đường dây chung. Khoảng phân định cho mỗi từ PCM trên đường dây TDM được gọi là khe thời gian (Time Slot) Cấu trúc một khung 32 khe thời gian. Khung 125s Báo hiệu Đồng bộ 0 1 2 15 16 17 81 Kênh 0 và kênh 16 được dùng cho đồng bộ và báo hiệu. Còn 30 kênh được dùng cho các tín hiệu thoại. Khe thời gian TSO dùng cho đồng bộ dòng bít sao cho phát và thu đều đồng nhất khi bắt đầu một khung mới. Tốc độ bít của một kênh PCM là 64Kb/s, ở mỗi bộ ghép kênh tốc độ bít sẽ là: 32 x 64 = 2048Kb/s. Để phát hiệu quả các tín hiệu có tốc độ khác nhau người ta ghép thành các đa khung ghép kênh. Vì cần phải có 256 bit cho một khung nên phải sử dụng 16 khung để tạo một đa khung. Cấu hình này còn gọi là nhóm sơ cấp kiểu E1 được mô tả như sau: Một khung 125s Một đa khung kép 2ms 125s 3,9s Đồng bộ và báo hiệu đa khung kép Tín hiệu đồng bộ khung Các he thời gian số 1-8 TS1-TS15 TS17-TS31 488ns 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 16 17 18 29 30 31 TS0 TS0 X 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 x 0 x x 1 2 3 4 5 6 7 8 Vậy số bít pháy đi là 8 bit x 32 TS/khungx16 khung = 4096 bit/2ms Chương II Công nghệ truyền dẫn SDH 2.1. Công nghệ ghép kênh cấp cao PDH (Pleosynchronous Digital Hierarchy). Để tăng cường hiệu quả đường truyền dẫn người ta sử dụng việc ghép kênh với các cấp cao hơn (cấp II, III, IV) để tăng tốc độ truyền dẫn. Theo khuyến thị CCITT cho tiêu chuẩn ghép kênh sử dụng ở Châu Âu cũng như ở Việt Nam, thì tốc độ ghép kênh và tốc độ bít như sau: 2048Kb/s (30) kênh thoại 64Kb/s 8448Kb/s (120) 34368Kb/s (480) 193264Kb/s IV 1 32 4 4 4 II III Cấu hình ghép kênh cao cấp PDH. Để ghép kênh cần phải đồng bộ một cách hợp lý tần số và pha của từng tín hiệu số. Việc ghép kênh TDM được tiến hành bằng cách đồng bộ hoá các pha của G 701 trong khuyến nghị ITU-T định nghĩa việc chèn xung như một cầu chỉnh. ở công nghệ ghép kênh cấp cao việc ghép kênh TDM từ cấp II dến các cấp cao hơn người ta không sử dụng các loại báo hiệu để đồng bộ cho các tốc độ cao hơn. Các bít chèn được chèn vào chỉ nhằm mục đích căn chỉnh về pha để đồng bộ mới, không mang nội dung thông tin. 2.2. Định nghĩa SDH (Synchronous Digital Hierarchy) và sự cần thiết của nó. Phân cấp đồng bộ (CHD) là mạng truyền dẫn tạo bởi sự kết hợp các thiết bị truyền dẫn có tốc độ khác nhau 1.5, 2, 6, 34, 45, 140 Mb/s. Hình vẽ sau: SDH 34Mbit/s 1,5Mbit/s 6,322Mbit/s 140Mbit/s 45Mbit/s 2Mbit/s 2Mbit/s 140Mbit/s 1,5Mbit/s 6,322Mbit/s 45Mbit/s 34Mbit/s Các tốc độ PDH được sử dụng để truy nhập vào ghép kênh SDH Hệ thồng SDH, dựa trên cơ sở các khuyến nghị ITU-TC 707, G708 và G709 (theo thủ tục của CCITT), cho biết các tiêu chuẩn quốc tế bao hàm các quá trình ghép đồng bộ và truyền dẫn đồng bộ. - G 707 Tốc độ hệ thống phân cấp số đồng bộ. - G 70uarGiao tiếp nút mạng cho hệ thống phan cấp số đòng bộ. - G709 Cấu trúc ghép đồng bộ. Các chuẩn hoá đưa ra một khuyến nghị trong bao gồm các tốc độ truyền dẫn số cận đồng bộ (loại trừ 8Mb/s). Các tín hiệu nhánh có thể được gọi trong một Container kích cơ tiêu chuẩn và được đặt vào một vị trí dễ dàng nhận dạng trong cấu trúc ghép. Cấu trúc ghép cũng cung cấp các kênh quản lý mạng gắn vào. * Các đặc điểm của SDH - Ưu điểm của SDH + Đơn giản hoá các kỹ thuật ghép, giải ghép so với PDH + Mã truyền dẫn cho tín hiệu quang được tiêu chuẩn hoá tương thích với các thiết bị của nhà sản xuất. + Truy nhập tới các luồng nhánh tốc độ thấp không cần đến quá trình ghép, giải pháp ghép trọn vẹn tín hiệu tốc độ cao. Điều này cho phép ứng dụng nốt xen, ré và nốt xen chéo kênh có hiệu quả. + Các kênh quản lý mạng cung cấp các khả năng quản lý, vận hành và bảo dưỡng (OAM) cho phép mạng quản lý có hiệu quả. + Dễ dàng phát triển đến mức ghép cao hơn. + Cho phép truyền tải các tín hiệu số ở các tốc độ bít xác định trong khuyến nghị ITU-TG.702 (loại trừ 8 bit/s) và tốc độ bít băng rộng. Điều này cho phép thiết bị SDH được đưa vào các mạng hiện tại một cách trực tiếp và một phạm vi rộng các dịch vụ. + Tiêu chuẩn SDH định nghĩa khấu độ cáp trung bình tiếp nhận bên trong thiết bị từ các nguồn cung cấp khác nhau. - Nhược điểm của SDH + Kỹ thuật phức tạp hơn do cần phải ghi lại sự tương quan về pha giữa tín hiệu luồng và các Overhead. + Do suất phát từ Mĩ cho nên dung lượng không đẩm bảo cho hệ thống tín hiệu CEPT. + Việc nhồi byte-byte làm tăng độ Jittẻ hơn kiểu bit-bit của PDH. + Vì tín hiệu PDH của hệ Mĩ và CEPT có tốc độ khác nhau do đó việc ghép luồng không đồng bộ nhau mà phải sử dụng một số giao tiếp khác. + Đồng hồ phải được cung cấp từ bên ngoài. + Thiếu tín hiệu ghép trung gian 8 Mb/s. + Luồng STM-1 tốc độ 155Mbit/s chỉ chứa 63 luồng 2 Mb/s hoặc 3 luồng 34Mb/s. So sánh sự khác nhau giữa PDH và SDH. PDH Bộ dao động nội dao động tự do Ghép kênh không đồng bộ Có cấu trúc khung đặc trưng cho mỗi cấp Ghép luồng theo nguyên lý xen bit Đồng bộ theo nguyên lý xen bit Truy xuất luồng riên lẻ sau khi giải ghép đến cấp tương ứng. SDH- Dao động nội được điều khiển đồng bộ với nguồn đồng hồ ngoài Ghép kênh đồng bộ Cấu trúc khung đồng nhất. Ghép xen luồng theo nguyên lý xen byte Đồng bộ theo nguyên lý hiệu chỉnh dương/âm/zero xen bytbit Truy xuất trực tiếp từ luồng tốc độ cao hơn. Sơ đồ so sánh giữa bộ phối luồng của PDH và SDH, qua sơ đồ ta thấy việc phối hợp luồng của PDH từ tín hiệu cấp cao (140 Mb/s, 34Mb/s, 8Mb/s) phải chuyển qua tất cả các cấp cao tương ứng xuống cấp thấp nhất (cấp 1-2 Mb/s) rồi mới có thể thực hiện các luồng được. Trong khi đó SDH có thể phối hợp trực tiếp các tín hiệu PDH và SDH có tốc độ khác nhau. O L T E O L T E I F U I F U I F U I F U I F U I F U O L T E O L T E 1 2M So sánh sự khác nhau giữa các bộ phối ghép luồng PDH và SDH. Thiết bị phân luồng PDH (DXC) Thiết bị phân luồng SDH (DXC) 1 STM-1 1 140M 4 140M 64 8M STM-4 1 STM-4 4 16 140M 2.3. Cấu trúc khung SDH. 1 Cấu trúc ghép cơ bản. STM (Synchorous Transport Module) – Module truyền đồng bộ. Các cấp STM-n được ghép từ STM-1. Các tín hiệu PDH có thể ghép vào SDH và được truyền dẫn thông qua hệ thống này, điều này giải thích tại sao CCITT đề xuất ra STM-1 vì tất cả các tín hiệu PDH 1,5Mb/s đến 140Mb/s có thể ghép vào trở thành tín hiệu SDH theo kiến nghị G.707. Trong đó: Cn Container cấp n: Đơn vị chứa thông tin. VCn: Vitualy : Container ảo cấp n. TVn : Tribuatary : Đơn vị luồng cấp n sử lý con trỏ khi nhân 3 đường. TUGn: Tribuatary Unit Group: Nhóm đơn vị luồng. AU: Administrative Unit: Đơn vị quản lý AUG: Administrative Unit Group: Nhóm đơn vị quản lý. POH: Path Over Head: Thông tin giám sát từ đầu của đoạn. SOH: Section Over Head: Thông tin quản lý từ đầu của đường Mô hình ghép luồng của CCITT. Định nghĩa và các khái niệm. C(n): Là cấp thấp nhất trong hệ thống dùng để bố trí các luồng truyền dẫn cận đồng bộ và có tốc độ khác nhau. VC(n): Gồm các C(n) tương ứng + POH thông boá vị trí. TU(n): Gồm các VC(n) tương ứng + các chỉ dẫn POINTER TUG(n): Là nơi ghép các TU với nhau để tạo thành một khung có tốc độ cao hơn. POINTER: dùng để tương hợp các luồng tín hiệu có thời gian định thời khác nhau, điều khiển ghép luồng đưa lên luồng số có tốc độ cao hơn. AU: là đơn vị quản lý ghép các VC với con trỏ chức năng AU và TU có các điểm tương tự nhau, điểm khác nhau giữa AU và TU là: + AU là tập hợp luồng có thể được kết nối chéo trong mạng lưới và có thể được truyền giữa các STM-1. + TU là một đơn vị khung không thể truyền giữa các STM-1 nếu không có cấp AU STM gồm có AU và từ vào đoạn SOH thông báo đoạn tuyến được truyền đưa. Cấu trúc khung STM-1 được biểu diễn như sau: 270 byte 1 1: :9 10 270 RSOH PAYLOAD 9 byte 4 Pointer 9 MSOH 2430 125s 2. Cấu trúc các khối. a). Container: Là đơn vị truyền dẫn nhỏ nhất trong khung truyền dẫn. Các luồng thông tin đồng bộ hay cận đồng bộ đưa vào khung STM-1 qua các Container tính bằng byte và được tính trong 125ms Các loại Container tương ứng có các luồng số vào như sau: Ký hiệu Tín hiệu đường truyền dẫn(Kb/s) C-11 1,544 C-12 2.048 C-2 6.312 C-3 44.736 & 34.368 C-4 13.264 Số bit trong 125ms của các luồng số trên luôn nhỏ hơn kích thước của các Container tương ứng. Vì vậy phải chèn thêm từng bit hoặc từng byte vào để các luồng số vào vừa vặn với các Container. Nội dung các Container gồm: Thông tin thuần tuý như là tín hiệu PDH Các bit hoặc các byte chèn cố định để tương thích tốc độ bit của tín hiệu chứ không mang thông tin. Các bit chèn cơ hội nhừm chính xác khung thời gian. Các bit cần thiết thì được sử dụng cho các bit dữ liệu hoặc cũng có khi chỉ là các bit chèn thuần tuý. Trong trường hợp này, trong khung còn có các bit điều khiển nhồi để thông báo cho đầu thu biết các byte nhồi không cố định có thể là byte dữ liệu hoặc một byte nhồi thuần tuý. b). Container ảo (Virtual Container) VC = C = POH Một VC là sự kết hợp của Container và từ mào đầu POH để tạo thành một khung hoàn chỉnh truyền đến đầu thu. Chức năng của POH là mang thông tin bổ trợ thông báo vị trí nơi mà Container này sẽ được truyền đến. Trong VC thì POH sẽ được gắn ở đầu khung và tại đầu thu sẽ được dịch ra trước tiên khi mà Container được giải mã. Ngoài ra POH còn chức năng mang thông tin về giám sát và bảo trì đường truyền. VC có nhiều loại và được chia thành hai loại như sau: Tất cả các Container khi được ghép trong một Container lớn hơn thì được gọi là Container cấp thấp tương ứng có Container ảo cấp thấp. Đó là VC-11, VC-12 và VC-2. Tất cả các Container truyền trực tiếp trong khung STM-1 gọi là container cấp cao là VC-4, nếu VC-3 truyền trực tiếp trong khung thì VC-3 cũng được gọi là container cấp cao. c). Cấu trúc của các VC. - VC-11: gồm 25 byte dữ liệu cộng với một byte POH được xắp xếp trên 3 hàng đọc 9 byte. Được sử dụng để truyền dẫn tín hiệu1,5Mb/s theo tiêu chuẩn châu Mĩ. - VC-12: Gồm 34 byte dữ liệu cộng với một byte POH được sử dụng để tương thích với luồng 2Mb/s theo tiêu chuẩn châu Âu và được xắp xếp theo 4 hàng dọc 9 byte. Có 3 loại tín hiệu sau có thể được bố trí trong VC-12. + Tín hiêuh 2Mb/s không đồng bộ: Cho phép mang tín hiệu 2 Mb/s nhưng không có khả năng giám sát trên từng bit. + Tín hiệu 2 Mb/s đồng bộ bit: Cho phép giám sát trên từng bit nhưng không có khả năng nhận dạng được khung. + Tín hiệu 2 Mb/s đồng bộ byte: Cho phép giám sát nhận dạng tất cả các bit dữ liệu. VC-11 và VC-12 có thể được truyền đi theo phương pháp xen byte vào trong VC-3 hoặc VC-4. VC-11 và VC-12 được truyền đi theo từng đa khung 500ms gồm có 4 khung 125ms và được gắn 1 TU, các con trỏ gắn vào VC-1x/VC-2 theo từng 125 ms một. + VC-2: gồm 106 byte dữ liệu cộng với một POH được sử dụng để tương thích với luồng 6,312 Mb/s, cấu trúc gồm 12 hàng dọc 9 byte. POH 12 9 C-2 Cấu trúc VC-2 9 C-3 85 VC-3 POH VC-3: Gồm 756 byte dữ liệucộng với 9 byte POH xắp xếp thành một hàng dọc trong đó mỗi byte POH được thực thực hiện một chức năng riêng của mình. Cấu trúc khung gồm 85 hàng dọc 9 byte. Cấu trúc VC-3 d). Đơn vị luồng TU (Tribuari Unit) Gồm các VC với Pointer TU = VC + Ptr Trước khi chuyển đến STM-1, ngoại trừ VC-4 tất cả các VC đều có thể xen vào một VC lớn hơn. Như vậy cần phải thiết lập con trỏ (Pointer) để ghi lại quan hệ phase giữa hai VC. Các con trỏ thêm vào các container ảo cấp thấp để tạo nên TU. Theo sau là các đơn vị luồng số TU và các con trỏ tương ứng của chúng. Cấu trúc của các TU. Các TU-11, TU-12 đều cần tạo bở các VC tương ứng cộng thêm một byte pointer. TU-11 = VC-11 + Ptr TU-12 = VC-12 + Ptr TU-2 = VC-2 + Ptr C-12 3 9 C-11 Cấu trúc VC-11 9 4 Cấu trúc VC-12 + Pointerr 4 VC-14 9 VC-11 3 9 Sự hình thànhcủa cấu trúc TU-11 và TU-12 12 VC-2 C-2 9 C-2 POH +Pointer TU-2 9 12 C-2 Sự hình thành cấu trúc TU-2 từ VC-2 TU-3 = VC-3 + Ptr TU-3 VC-3 POH 85 C-3 + 3 byte pointer TU-3 PTR C-3 9 TU-3 85 Sự hình thành TU-3 từ VC-3 TU-3 có cấu trúc khung (9x83 = 3) byte. Con trỏ TU-3 có kích thước 3 byte, con trỏ TU-3 chứa địa chí byte đầu tiên của POH của VC-3 (byteJ1). 3 x TU-3 ghép xen kẽ từng byte tạo thành VC- 4. Ba con trỏ của 3x TU-3 có vị trí cố định trong khung VC-4 và vị trí của 3x VC-3 tương ứng trong VC-4. Sự hình thành 3x TU-3 trong STM-1 được chỉ ra dưới hình vẽ sau: STM-1 VC-4 TU-4 Các byte chèn cố định 1 con trỏ AU 3 con trỏ AU-3 e). Nhóm đơn vị luồng TU (Tribuari Unit Group) TUG là nhóm các TU ghép lại theo phương thức xen byte. Cấu trúc TUG. - TUG-2: Có kích thước 9x12 byte. Cấu trúc này hoàn toàn giồng cấu trúc khung của TU-2. Một TUG-2 có thể hình thành bởi: TUG-2 = 3 x TU-12 TUG-2 = 4 x Tu-11 TUG-2 = 1 x Tu-2 Do vậy TUG-2 có kích thước 108 byte với tốc độ bit là 6912 Kb/s. 3 9 TU-11 9 TUG-2 12 4 9 TUG-12 9 TUG-2 12 TUG-2 Sự hình thành từ các TU-12 Sự hình thành TUG-2 từ các TU-11 * Nhận xét : - Các byte đầu tiên của hàng đầu tiên tương ứng với từ kiểu cấu trúc là các byte pointer. - TU-2 có kích thước tương ứng với một TUG-2. - Có hai cách để bố trí VC-12 vào trong moTUG-2: chốt (cloked mode) và nối (Floating mode). + Kiểu nối cho phép các VC được gắn vào khung TUG tại một vị trí nào đó và sử dụng pointer liên kết với mỗi VC để chỉ thị điểm ban đầu của VC trong TUG-2. Vị trí cong trỏ sẽ được gắn cố định trong TUG tương ứng bất kể vị trí của VC. + Kiểu chốt thì ngược lại VC được gắn vào TUG-2 tại một vị trí cố định và do đó không cần sử dụng pointer như kiểu nối. 85 TU-3PTR TU-3 9 : con trỏ TU-3PTR TU-3 9 các byte nhồi cố định 86 Cấu trúc TUG-3 từ TU-3 - Một TUG-3 có thể được tạo thành từ 1 x TU-3 hoặc ghép xen kẽ từng byte 7 x TUG-2. - Kích thước TUG-3 gồm 9 x 86 byte trong đó có 3 byte con trỏ TU-3. Nếu TUG-3 chứa 1 x TUG-3 thì cột đầu tiên chứa 3 byte cong trỏ TU-3 và 6 byte còn lại là byte nhồi cố định. Nếu TUG-3 được tạo thành từ 7 x TUG-2 thì nguyên tắc ghép cũng ghép từng byte. Cột đầu tiên chứa 3 byte con trỏ và 6 byte nhồi cố định. Tuy nhiên trong trường hợp này pointer trong TUG-3 không mang địa chỉ của một tín hiệu riêng lẻ nào cả, tức là không có chức năng. Trong trường hợp này giá trị con trỏ là vô nghĩa. Xong vị trí các container áo như VC-1, VC-12 hoặc VC-2 được ghi lại trong các con trỏ tương ứng như TU-1, TU-12, TU-2, các con trỏ này có vị trí cố định trong khung. 12 9 9 1 7 2 TUG-2 21 81 : Poiter : Byte nhồi cố định Cấu trúc TUG-3 từ 7xTUG-2 3 x TG-3 được ghép vào VC-4 theo trình tự cột thứ nhất của VC-4 chứa VC-4 POH. Cột thứ nhất và thứ hai chứa các byte nhồi cố định. TUG-3 86 2 1 2 3 VC-4 P O H 1 9 9 216 Các byte chèn cố định Cấu trúc TUG-3 trong TUG-4 Sự hình thành TUG-3 trong khung STM-1 được chỉ ra dưới hình sau. STM-1 1 270 RSOH AU-4 AU-4 AU-4PTR 1 86 J1 H1 B3 H2 TUG3=1 MSOH C2 H3 G H1 TUG-3=2 I R R H2 F2 R H3 H1 TU-3PTR H4 H2 1 TUG-3=3 85 Z3 H3 J1 AUG Z4 B3 R C2 R G I C-3 F2 H4 Z3 Z4 Chèn từng byte 34,368Mb/s VC-3 R= Các byte chèn cố định 3xTUG-3 trong STM-1 f). Các đơn vị quản lý AU. - Các AU bao gồm các container ảo cấp cao (High Over Virtual Container) cộng với Pointer. AU = HOVC + Ptr - Trong trường hợp này các giá trị của con trỏ AU-Ptr được ganws trong khung STM-1 để ghi nhận mối tương quan phase giữa khung truyền dẫn và các VC tương ứng. Các byte AU- Ptr này được gắn không cố định vào trong byte đầu tiên của hàng thứ 4 trong khung STM-1 có chức năng đánh dấu các AU. Tuy nhiên các AU-Ptr của AU-3 và AU-4 khác nhau. - AU-3 : được tạo thành 1 x VC-3. Cấu trúc AU-3 gồm có 9 x 87 + 3 byte. trong đó con trỏ AU-3 có kích thước 3 byte. AU-3 87 3 9 Cấu trúc khung AU-3 - VC-3 có thể truyền trực tiếp vào AU-3. Vì dung lượng truyền dẫn của..... (87 cột) lớn hơn dung lượng truyền dẫn vào VC-3 (85 cột) nếu người ta bố trí các byte nhồi cố định chèn vào để thích ứng tốc độ bit 3 x AU-3 được xen kẽ từng byte để truyền vào STM-1. Mỗi AU-3 có một con trỏ (3 byte) có chức năng định ví trí cho VC-3 bằng cách chỉ thị byte đầu tiên của POH trong VC-3 tương ứng 3 x AU-3 trong STM-1. + AU-4: Được tạo thành từ 1x VC-4. Có cấu trúc gồm 9 x 261 =9 byte Pointer tương ứng với khung STM-1 được cấu thành từ Container C-4 gồm 9 x 260 + 1 cột VC-4 POH (9 byte). STM-1 VC-4 9 270 9 261 RSOH 1 260 AU-4PTR J1 B3 MSOH C2 G1 F2 C-4 H4 Z3 Z4 Z5 VC-4POH - AU-4 chuyển vào STM-1 thông qua AUG. Cấu trúc khung của AU-4 và AUG hoàn toàn giống nhau. g). Nhóm các đơn vị quản lý AUG. Nhiều AU ghép byte với nhau tạo nên AUG. Cấu trúc khung AUG gồm (9x 261 + 9) byte, giống như cấu trúc khung STM-1 khi chưa có SOH. AUG có thể được hình thành từ 1x AU-4 hoặc ghép xen kẽ từng byte 3x AU-3. h). Cấu trúc khung. STM-1 = AUG + SOH - Khung STM-1 gồm 9x 270 byte và truyền theo nguyên tắc từ trái sang phải và từ trên xuống dưới. - Trong đó SOH là thông tin quản lý được dùng cho hệ thống SOH. Có vị trí 9 cột đầu tiên tính từ trái qua phải, bao gồm: + Thông tin quản lý trạm lặp RSOH (Repeat Section Overhead) gồm 3 hàng x 9 byte đầu. + Các byte ở hàng thứ 4 dùng cho con trỏ gồm 1 hàng x 9 byte. + Thông tin quản lý ghép kênh MSOH (Multiplex Section Overhead) gồm 5 hàng còn lại 9x 261 byte dùng để tải tin. Khung STM-1 được truyền 8000 lần/s là tốc độ bít được sử dụng cho tín hiệu PCM. Một khung STM-1 chiếm 125 ms do đó tốc độ STM-1 là: 8000 khung x 9 hàng/khung x 270 byte/hàng x 8 bit/byte = 155520 Kb/s @ 155 Mb/s i). Cấu trúc khung STM-n. - Cấu trúc khung STM-n giống như cấu trúc khung STM-1 chỉ khác là tốc độ dwx liệu truyền trong 125ms là: n x9 x270 byte. - STM-n (với n = 4 hoặc n = 16) là mức truyền dẫn cấp cao của SOH đạt được bằng cách ghép n cấp STM-1 theo phương thức từng byte tạo thành các mức sau: + STM-4 có tốc độ truyền dẫn 155,52 x 4 = 622,08 Mb/s + STM-16 có tốc độ truyền dẫn 155,52 x 16 = 2,488 Gb/s STM1=1 A1 A2 P1 P2 M U A1 B1 C1D1 P1 A2 B2C2 X STM-16 16:1 STM-16 16 Tạo khung STM-16 từ STM-1 Ngoài ra để có được STM-16 ta cũng có thể ghép 4 x STM-4 với nhau theo phương thức ghép từng 4 byte một. Ưu điểm này cho phép ghép nhiều luồng số có tốc độ thấp lên luồng số có tốc độ cao hơn một cách trực tiếp hoặc cũng có thể gián tiếp qua nhiều bước ghép. STM-14 M U X 4:1 M U X 4:1 M U X 4:1 M U X 4:1 M U X 4:1 A1 D1 A2 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 4 A1 A2 M1 M2 D1 D2 E1 E2 H1 H2 I1 I2 L1 L2 P1 P2 STM-11 STM-11 STM-14 STM-14 STM-11 STM-14 STM-11 STM-4 16:1 A1 A1 D1 E1 H1 P1 A2 16 4 4 STM-16 4 4 4 Tạo khungSTM-16 từ STM-4 Qua các phân tích ở trên ta rút ra được bảng về tốc độ bit và độ lớn của các khối chức năng cơ bản cũng như tổng kết quá trình tạo khung STM-1 như sau: Container Độ lớn (bytes) Tốc độ bit (bit/s) C-11 25 1600 C-12 34 2176 C-2 106 6784 C-3 756 48384 C-4 2340 149760 Virtual container Độ lớn (bytes) Tốc độ (bit/s) C-11 26 1664 C-12 34 2240 C-2 107 6884 C-3 765 48960 C-4 2349 150336 Tributary unit Độ lớn (bytes) Tốc độ (bit/s) TU-11 27 1728 TU-12 36 2304 TU-2 108 6912 TU-3 768 49152 Tributary unit group Độ lớn (bytes) Tốc độ (bit/s) TUG-2 108 6912 AU-3 786 50304 Adminstrative group Độ lớn (bytes) Tốc độ (bit/s) AU-4 2358 150912 Adminstrative unit group Độ lớn (bytes) Tốc độ (bit/s) AUG 2358 15912 Bảng kích thước và tốc độ bit các khối chức năng Sơ đồ tổng kết quá trình tạo khung STM-1 Chương III: Mạng SDH 3.1. Các vùng mạng SDH. 3.1.1. Đường dẫn. Là đường kết nối logic từ điểm mà tín hiệu luồng số được đi vào container ảo VC của nó đến điểm mà nó được lấy ra Container ảo VC. 3.1.2. Vùng ghép kênh. - Trong mạng SDH vùng ghép kênh gồm các phương tiện truyền dẫn và các bộ lặp liên kết với chúng. Vùng này cung cấp phương tiện truyền dẫn thông tin giữa hai nút mạng liên tiếp nhau. Nút mạng là nơi tạo ra từ mac MSOH, và là đích cuối cùng của từ mão này. - Là mức mà ở đó mạng SDH có thể thi hành các chức năng khác nhau trong các trường hợp khác nhau như hư hỏng thiết bị hay làm giảm chất lượng đường truyền dẫn. - Các byte mang chức năng bảo vệ có trong từ mão MSOH được gắn vào luồng tín hiệu và truyền dẫn đến đầu nối khác. Nếu phát hiện lỗi, mạng SDH sẽ chuyển mạch liên kết các VC đến mạch truyền dẫn dự phòng. - Mạch dự phòng là các kênh dự phòng bao gồm các phương tiện truyền dẫn, các bộ lặp và thiết bị đầu cuối vùng ghép kênh. 3.1.3. Vùng lặp. Trong mạng SDH, vùng lặp bao gồm các phương tiện truyền dẫn từ các thiết bị liên quan giữa một phần tử mạng và một bộ lặp hoặc giữa hai bộ lặp với nhau. Bộ ghép kênh đầu cuối SDH Bộ ghép kênh đầu cuối SDH Tín hiệu luồng số Tín hiệu luồng số Hệ thống kết nối chéo SDH Bộ lặp SDH Bộ lặp SDH Vùng lặp * Vùng ghép kênh Vùng ghép kênh Vùng lặp * Vùng lặp Các vùng mạng SDH Phân các VC Ghép các VC 3.2. Hai thành phần chủ yếu của mạng đồng bộ. Các thành phần của mạng được chia ra làm ba nhóm chính. - Thiết bị sử lý VC ở cấp bậc cao, các đơn vị có liên quan đến các hệ thống đường dây và các hệ thống kết nối chéo cấp bậc cao. - Các đơn vị sử lý nội dung của các VC-4: các bộ ghép kênh truy xuất và các hệ thống kết nối chéo cấp bậc thấp. - Thiết bị quản lý mạng. 3.2.1. Các hệ thống đường dây và thiết bị kết nối chéo cấp bậc cao. a). Các hệ thống đường dây. - Là nơi xuất phát đến các đường dây. Chúng bao gồm: + Vùng cáp quang. + Các bộ lặp (nếu cần thiết). + Thiết bị đầu cuối đường dây. - Các hệ thống đường dây thiết kế để truyền dẫn 4 đến 16 luồng số trong khung STM-4 hoặc STM-16. Các luồng này có thể truy xuất được tại giao tiếp với STM-1. Các hệ thống đường dây gồm các bộ ghép kênh tốc độ cao và các phần tử đầu cuối hệ thống đường dây. b). Thiết bị kết nối chéo cấp bậc cao. - Đơn vị này lắp đặt tại các nút của mạng truyền dẫn để chuyển mạch các VC-4 trong các điểm truy xuất khác nhau. - Các điểm truy xuất hệ thống là các điểm truy xuất đường dây STM-1, STM-4 và STM-16. - Các dụng lượng xử lý theo dự án có thể lên tới 100Gb/s. 3.2.2. Các bộ ghép kênh truy xuất và thiết bị kết nối chéo cấp bậc thấp. a). Truy xuất và ghép. - Các bộ ghép kênh truy xuất thiết kế để chèn các tín hiệu bất đồng bộ vào các khung STM-1. - Các bộ rớt và xen kênh ADM có hai điểm truy xuất STM-1. Nó có thể lấy ra hoặc xen vào các tín hiệu. b). Hệ thống kết nối chéo cấp bậc thấp. - Thiết bị kết nối chéo cấp bậc thấp chuyển mạch các VC cấp bậc thấp giữa các điểm truy xuất của chúng. Các đơn vị chuyển mạch xử lý các tín hiệu như 2,6 hay 3,4 Mb/s tương ứng với các cấp của VC. - Do cấu trúc khung đồng bộ nên có thể chuyển mạch các VC mà không cần phải ghép hay phân kênh. Tuy nhiên phải sử dụng các chức năng điều khiển trong cấu trúc khung. - Các điểm truy xuất của đơn vị chuyển mạch có thể là đường dẫn STM-1, hai là các điểm truy xuất cận đồng bộ thông qua truy xuất các bộ ghép kênh. Xử lý VC-i (1,2,3) VC-1 STM-1 Bộ ghép kênh G703 E/O Bộ ghép đường dây Xử lý VC-4 VC-4 STM-N STM-1 E/O E/O VC-1 STM-N STM-N E/O E/O Rớt và xen các VC-4 STM-N VC-1 STM-N STM-N E/O E/O Đơn vị chuyển mạch VC-4 VC-1 STM-1 STM-1 E/O E/O Rớt và xen các VC-i G703 VC-1 STM-N STM-N E/O E/O Đơn vị chuyển mạch VC-i G703 Các bộ ghép kênh Thiết bị rớt và xen kênh ADM Các đơn vị chuyển mạch Các loại thiết bị 3.3. Kết nối chéo DCC. Kết nối chéo DCC là một phần mở rộng của hệ ghép kênh có rớt và xen kênh. Nó bao gồm các chức năng sau: + Xắp xếp lại mạch. + Bảo vệ, phục hồi mạng. + Cung cấp kết nối các đường thuê bao băng rộng. + Các dịch vụ quảng bá (Một đầu vào n đầu ra). Kết nối chéo số có thể thực hiện trên tất cả các mức của VC và các luồng có tốc độ cao hơn 155,52 Mb/s như hình sau: Bất kì VC-x nào trong tín hiệu ghép STM-n đều có thể được chuyển mạch thời gian cuat tín hiệu STM-n đầu vào đến một khe thời gian khác của tín hiệu STM-n đầu ra. 2Mb/s 34Mb/s 155Mb/s 140Mb/s 622Mb/s 140Mb/s 34Mb/s 622Mb/s 155Mb/s 2Mb/s Kết nối chéo tại VC-12 DXC 4/1 Siemen không có đường 522Mb/s trong DXC 4/1 DXC 4/4 2,448Mb/s 155Mb/s 140Mb/s 622Mb/s 140Mb/s 622Mb/s 155Mb/s 2,448Mb/s Kết nối chéo tại VC-4 Siemen không có đường 622Mb/s hoặc 2,448Mb/s trong DXC 4/4 Kết nối chéo số 3.4. Mạng. Với sự phát triển không ngừng của các ngành khoa học nói chung và của ngành thông tin nói riêng, con người cảm thấy thế giới như thu hẹp lại. Chúng ta có thể liên hệ sang các nước khác một cách dễ dàng. Công việc đó là nhờ vào sự phát triển của mạng viễn thông. Ngày nay có rất nhiều dịch vụ viễn thông như mạng Telex, mạng số liệu công cộng, mạng chuyển mạch gói .... mỗi mạng có những cấu trúc và đặc tính riêng. 3.5. Mạng vòng Ring SDH. 3.5.1. Vòng Ring một hướng như hình sau: ADM ADM ADM ADM ADM A B C D E Trong sơ đồ này tín hiệu từ A đến C theo hướng A-B-C còn tín hiệu từ C đến A đi theo đường cáp khác theo hướng từ C-D-E-A. Trong trường hợp mạng sảy ra sự cố ở một điểm trên mạng. Tín hiệu truyền dẫn trong hệ thống sẽ được truyền qua sợi dự phòng. 3.5.2. Mạng Ring hai hướng. Mạch vòng hai hướng được mô tả như hình sau: ADM ADM ADM ADM ADM A B C D E STM-N Trong sơ đồ này tín hiệu đi từ A đến C theo hướng A-B-C, còn tín hiệu từ C đến A đi theo một cáp khác. 3.5.3. Bảo vệ theo đường truyền. Kiểu bảo vệ này được thực hiện bằng cách xắp xếp các luồng dự phòng cho hai điểm bất kì. - Bảo vệ theo luồng. - Bảo vệ theo đoạn. ADM ADM ADM A B C D E a ADM ADM ADM A B C D E b ADM ADM Mỗi luồng tín hiệu công tác ở mức tín hiệu nhánh đều được dự phòng bởi một tín hiệu nhánh tương ứng theo chiều ngược lại và được mô tả như hình (a). Tín hiệu từ A đến C theo hướng A-B-C. Còn tín hiệu từ C đến A theo hướng C-D-E-A. Khi có sự cố trên đường truyền (VD đoạn BC) thì tín hiệu C đến A vẫn được giữ nguyên, còn tín hiệu từ A đến C, sẽ đi theo tuyến A-E-D-C. ở hình (b) khi ở chế độ làm việc bình thường được quy định giống như ở hình (a). Khi có sự cố sảy ra (VD trên đoạn BC) thiết bị ADM tại B và C sẽ tự động đấu vòng tại chỗ ở phía sự cố, kết quả là luồng tín hiệu B-C sẽ chuyển sang luồng tín hiệu B-A-E-D-C. 3.5.4. Mạng vòng tự phục hồi một hướng bảo vệ luồng. Là sự kết hợp phương án mạng vòng một hướng mà phương pháp bảo vệ theo luồng. ADM ADM ADM A B C D E Mạch vòng một hướng bảo vệ luồng 3.5.5. Mạng vòng tự phục hồi một hướng theo đoạn. Ban đầu tín hiệu từ A đến C theo hướng A-B-C còn tín hiệu từ C đến A theo hướng C-D-E-A. Khi có sự cố sảy ra (VD trên đoạn ED). Thiết bị ADM sẽ tự động đấu vòng tại phía sảy ra sự cố. Do đó tín hiệu từ A đến C vẫn được giữ nguyên, còn tín hiệu từ C đến A theo hướng C-D-C-B-A-E-A. 3.5.6. Mạch vòng tự phục hồi lại hướng bảo vệ đoạn. - Mạng vòng một hướng tự bảo vệ theo đoạn. ADM ADM ADM ADM ADM A B C D E ADM ADM ADM ADM ADM A B C D E Protect Work - Mạng vòng hai hướng tự bảo vệ theo đoạn. Kiểu bảo vệ hoạt động tương tự như mạng vòng một hướng bảo vệ đoạn. Mạng vòng hai hướng tự bảo vệ theo đoạn này tuỳ thuộc theo số lượng sợi được sử dụng mà có các phương án khác nhau. Nếu mạng vòng sử dụng bốn sợi ta sẽ chọn hai sợi công tác và hai sợi dự phòng như hình (b). Mạng vòng hai hướng không áp dụng cách bảo vệ theo luồng vì lý do là để làm được điều này đòi hỏi số lượng kênh dự phòng lớn hơn số kênh công tác nhiều lần. 3.6 Mạng Ring trong 3 vùng ứng dụng của ALCATEL. SDH sử dụng trong 3 vùng ứng dụng của một mạng quốc gia bao gồm: - Mạng kết nối nội hạt (The Local Network). - Mạng địa phương (The Regional Network). - Mạng quốc gia hay mạng đường trục. ALCATEL 1654SL hoặc1664SL ALCATEL1644SX ALCATEL1651SX ALCATEL1644SX ALCATEL1644SX Tổng đài ALCATEL1644SX Tổng đài ALCATEL1353Nx ALCATEL1644SX ALCATEL1644SX ALCATEL1644SX Tổng đài Tổng đài Tổng đài ALCATEL1353Nx ALCATEL1651SM ALCATEL1651SM ALCATEL1651SM ALCATEL1641SM ALCATEL1641SM ALCATEL1641SM Mạng ring ba vùng ứng dụng Trong mạng nội hạt, các bộ ghép kênh 1641 SM được kết thông đồng bộ nhau theo mạch vòng Ring, hoặc có thể theo đường thẳng với tốc độ 155,52 Mb/s. Các bộ ghép 1641 SM có thể được xen vào hoặc rớt xuống các luồng 1,5 Mb/s, 2Mb/s hoặc 34 Mb/s trong các tín hiệu ghép hay cũng có thể phân kênh luồng STM-1. Với cấu trúc vòng Ring đảm bảo cho luồng tín hiệu không bị ngắt quãng trong trường hợp dây gặp phải sự cố bằng cách định tuyến luồng tín hiệu theo một đường khác của vòng Ring không bị sự cố. Tín hiệu 2Mbps Alcatel 1641 SM Alcatel 1514MX Tín hiệu 64Kb/s Alcatel 1514MX Tín hiệu 64Kb/s Alcatel 1514MX Tín hiệu 64Kb/s 2Mbps 2Mbps 2Mbps Alcatel 1514MX Tín hiệu 64Kb/s Alcatel 1641MX Trung tâm nội hạt Mạng thuê bao Alcatel 1641MX Trung tâm nội hạt Trung tâm tự định tuyến 155Mbps 2Mbps 155Mbps Tín hiệu 2Mbps Tín hiệu 2Mbps Cấu hình mạng nội hạt Alcatel 1641SM 155Mbps 155Mbps Alcatel 1641SX Mạng trung kế Trung tâm nội hạt Với bộ ghép kênh 1651 SM được kết nối thông với nhau tạo thành vòng Ring cho mạng Regional. Vòng Ring này có thể kết nối đến các vòng Ring nội hạt (hay các đường kết nối thẳng) của các bộ ghép kênh 1641 SM. Ngoài ra chúng có thể kết nối mạng nội hạt gián tiếp qua các bộ chuyển mạch 1641 SX. Mạch vòng ring 155 or 140 Mbps Alcatel 1641SM Alcatel 1641SM Đơn vị chuyển mạch Alcatel 1641SX Đường kết nối STM-4 622Mbps Alcatel 1641SM Đường kết nối STM-4 622Mbps Đường kết nối STM-4 622Mbps Alcatel 1651 SM Alcatel 1641 SM Các tín hiệu 2 Mbps Bộ ghép kênh Alcatel 1651 SM Cấu hình mạng địa phương Thiết bị kết nối chéo Alcatel 1641SX Các tín hiệu 155 hoặc 140 Mbps Alcatel 1641SM mạch thẳng Đường kết nối đến mạng quốc gia được tạo thông qua các thiết bị kết nối chéo cấp cao như 1644 SX được bổ sung thêm cho mạng quốc gia. Hệ thống kết nối chéo được kết nối thông qua bởi các hệ thống truyền dẫn quang ALCATEL 16,54 SL hoặc 1644 SL. Có ba mức mạng được giám sát bởi hệ thống giám sát nối tiếp ALCATEL NX. Tất cả hệ thống này đều có các bộ giao tiếp cận đồng bộ để có thể giao tiếp với mạng cận đồng bộ đã có.