Đồ án Công nghệ SDH

I. GIỚI THIỆU VỀ PDH 1. Phương thức ghép luồng Hiện nay chúng ta vẫn còn đang sử dụng các thiết bị PDH để ghép từ 2 Mb/s đến 140Mb/s trong mạng lưới viễn thông Việt Nam và được truyền đi theo vô tuyến hoặc cáp quang. Trong các mạng lưới cận đồng bộ quá trình ghép luồng từ 2Mb/s lên 140Mb/s có liên quan trực tiếp đến các cấp ghép luồng trung gian của 8Mb/s cần phải dùng thiết bị ghép luồng số cấp thứ ba, thứ tư (3&4 DME). Loại ghép luồng theo phương pháp này không cho phép quản lý mạng lưới theo kiểu tích hợp hoặc giám sát các đặc tính kỹ thuật. Muốn quản lý được như vậy phải lắp đặt thêm thiết bị và có sự kết nối giữa các trạm đầu xa với các trung tâm quản lý làm cho rất tốn kém và phức tạp. Hình 1.1. Ghép luồng số cận đồng hồ Để ghép 64 luồng 2Mb/s thành luồng 140Mb/s và giao tiếp nó với 1 thiết bị quang thì yêu cầu phải có các thiết bị quang sau đây: A: 10 bộ DME cấp 2 C: 01 bộ DME cấp 4 B: 04 bộ DME cấp 3 D: 01 bộ OLTE Sử dụng tổng cộng 22 bộ thiết bị riêng rẽ và cần đến 106 sợi cáp để đấu nối các thiết bị trên với nhau. 2. Chức năng xen rẽ của hệ thống PDH Để có chức năng này trong hệ thống PDH chúng ta phải sử dụng riêng một hệ thống tuyến hoạt động ở 140Mb/s và phải rẽ xuống luồng 2Mb/s. Để rẽ và xen được như vậy người ta phải sử dụng các thiết bị tách ghép luồng được bố trí BACK TO BACK (Xem hình 1.2). Hình 1.2. Ghép và tách luồng trong hệ thống PDH 3. Kết nối chép luồng 2Mb/s trong hệ thống PDH Để thực hiện đấu chéo luồng số, luồng 140Mb/s phải được tách xuống luồng 2Mb/s, sử dụng các thiết bị DME cấp 2, 3, 4. Rồi các tín hiệu 2Mb/s phải được đấu chép bằng phương thức nhân công sử dụng đến các dàn DDF và phải có các sợi cáp và Connecter để đấu nhãy. * Nhược điểm của hệ thống PDH - Khả năng quản lý điều hành không linh hoạt, không có khả năng giám sát đến từ dòng số cơ sở trong quá trình truyền dẫn. Do ghép xen bít và ghép theo từng cấp nên khi ghép rồi thì không kiểm soát được dòng số cơ sở. - Thiết bị ghép tách cồng kềnh phức tạp vì phải ghép và tách theo từng cấp. - Tốc độ sử dụng cao nhất là 140Mb/s. Vì cấp ghép càng cao, tốc độ cao thì 2 nhược điểm trên càng lớn. - Tồn tại 3 phân cấp số không đồng nhất, không có khả năng nối chép để tạo thành mạng chung, khó khăn cho nhà quản lý sử dụng. - Không tận dụng hết khả năng truyền dẫn của cáp quang. Các nhược điểm trên không tự khắc phục được đòi hỏi phải có một phương thức truyền dẫn mới để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao. II. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG SDH (SDH – Synchronous Digital Hiearchi) 1. Khái niệm và ưu điểm của hệ thống SDH SDH là một công nghệ truyền dẫn thế hệ mới ngày nay trên thế giới. SDH tạo ra một cuộc cách mạng trong các dịch vụ viễn thông, thể hiện một kỹ thuật tiên tiến có thể đáp ứng rộng rãi các yêu cầu của mọi thuê bao, nhà khai thác cũng như các nhà sản xuất… Thoả mãn các yêu cầu đặt ra cho ngành viễn thông trong thời đại mới, khác phục được các nhược điểm của thế hệ PDH mà chúng ta còn đang sử dụng trên mạng lưới hiện nay. Hệ thống SDH dựa trên cơ sở các khuyến nghị của ITU – T: G707, G708 và G709 cho biết các tiêu chuẩn Quốc tế bao gồm các quá trình ghép đồng bộ và truyền dẫn đồng bộ. G707: Tốc độ hệ thống phân cấp số đồng bộ G708: Giao tiếp nút mạng cho hệ thống phân cấp số đồng bộ G709: Cấu trúc ghép đồng bộ Các hệ thống đồng bộ có thể tương tác cới các hệ thống PDH. Cấu trúc SDH cho phép các tín hiệu cận đồng bộ kết hợp với nhau và được ghép vào trong một tín hiệu SDH. Điều này cho phép nhà khai thác tiếp tục sử dụng các thiết bị cận đồng bộ và phát triển các thiết bị đồng bộ phù hợp với nhu cầu riêng đối với mạng của họ. Tốc độ bit trên 155Mb/s lần đầu tiên được chuẩn hoá trên phạm vi toàn thế giới. Mã truyền dẫn cho tín hiệu quan được tiêu chuẩn hoá tương thích với các thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau. Sử dụng cấu trúc khối: Tốc độ bít và cấu trúc khung của cấp cao hơn được tạo thành từ tốc độ bit và cấu trúc khung của luồng cơ bản cấp thấp hơn và trang bị các kênh riêng cho giám sát, quản lý, đo thử cho ta một mạng linh hoạt, tin cậy, giảm được chi phí rất lớn cho việc quản lý. Mạng được quản lý bằng phần mềm, các kênh quản lý mạng trong cấu trúc khung SDH cho phép mạng đồng bộ hoàn toàn được điều khiển bằng phần mềm. Tất cả các tín hiệu PDH có tốc độ từ 1,5Mb/s đến 140Mb/s đều được ghép truyền dẫn vào cấp SDH thấp nhất là STM – 1 có tốc độ 155,52Mb/s. 2. Các phần tử mạng SDH (NE) Trong SDH có một số phần tử mạng như sau: - Thiết bị ghép kênh đầu cuối (Terminal Multiplexer – TM) Thực hiện cả chức năng ghép kênh và đầu cuối đường truyền (Hình 1.3) Hình 1.3. Thiết bị ghép kênh đầu cuối (TM) - Thiết bị xen/rẽ (Add/Drop Multiplexer ADM) Cho phép xen/ rẽ các luồng số, được minh hoạ ở Hình 1.4. Hình 1.4. Thiết bị xen/ rẽ kênh (ADM - Thiết bị nối chép luồng số đồng bộ (Synchoronous Digital Cross Connection – SDXC). Hình 1.5. Hình 1.5. Thiết bị nối chéo số đồng bộ (SDXC) - Trạm lặp (Regenerator). Các trạm lặp đóng vai trò khôi phục tín hiệu quang, các trạm lặp được bố trí dọc theo tuyến dẫn quang nhằm tăng cự ly truyền giữa các thiết bị ghép kênh (Hình 1.6) Hình 1.6. Trạm lắp 3. Các cấu hình mạng Trong SDH có thể áp dụng nhiều loại cấu hình mạng như điểm nối điểm, tuyến tính, hình cây (Hub), mạng vòng, mạng hỗn hợp. Mỗi loại cấu hình có đặc điểm riêng, sau đây trình bày tổng quát các cấu hình nói trên. - Cấu hình điểm nối điểm (Hình 1.7a) Hình 1.7a Cấu hình điểm nối điểm Cấu hình tuyến tính (Hình 1.7b) Hình 1.7b. Cấu hình tuyến tínhư - Cấu hình cây (Hình 1.7c) Nhờ sử dụng các giao diện nhánh đồng bộ mà các trạm nút chính được nối đến các nút ở xa qua một mạng đa điểm, các nút ở xa đóng vai trò đầu cuối. P Hình 1.7c. Cấu hình cây - Cấu hình mạch vòng (Hình 1.7d) Đối với cấu hình mạch vòng thì các nút đều đóng vai trò bộ xen/ rẽ (ADM) và tạo thành một vòng kín. Loại mạch này có dung lượng lớn và có khả năng tự phục hồi khi nút và đường truyền có sự cố mà không cần sự can thiệp của mạng bên ngoài. Hình 1.7d. Cấu hình mạng - Cấu hình hỗn hợp (Hình 1.7e) Hình 1.7e. Cấu hình hỗn hợp III. KHUNG TRUYỀN DẪN SDH Sơ đồ quá trình luồng tạo khung STM – 1 được vẽ trong hình 1.8. Trong đó ta thấy quá trình hình thành khung truyền dẫn STM – 1 qua các cấp độ ghép từ trái qua phải. Điều quan trọng là kỹ thuật tạo luồng cấp cao khác hẳn với kỹ thuật PDH. Hình 1.8. Quá trình hình thành khung truyền dẫn STM - 1 Định nghĩa các khái niệm - C-x (Container cấp x): Khối luồng cấp x, là cấp thấp nhất trong hệ thống dùng để bố trí các luồng cận đồng bộ. - VC – x (Virtual Container): Container ảo cấp x, gồm các container tương ứng kết hợp với thông báo vị trí POH. - TU – x (Tributary Unit): Đơn vị luồng cấp x, gồm các VC – x tương ứng kết hợp với từ chỉ dẫn Pointer. - TUG – x (Tributary Unit Group): Nhóm đơn vị luồng cấp x, là nơi ghép các TU với nhau để tạo thành 1 khung có tốc độ cao hơn. - Pointer: Có nhiệm vụ tương hợp các luồng có thời gian định thời khác nhau, điều khiển ghép luồng đưa lên luồng số có tốc độ cao hơn. - AU (Administrative Unit): Là đơn vị quản lý ghép các VC với Pointer. Chức năng của AU và TU có những điểm tương tự giống nhau. - STM (Synchronous Transport Module): Đơn vị truyền dẫn đồng bộ, gồm có AU – Pointer và từ mào đầu đoạn SOH thông báo đoạn tuyến được truyền đưa. - RSOH (Repeater Section Overhead): Mào đầu đoạn lặp dùng để quản lý trạm lặp. - MSOH (Multiflex SOH): Mào đầu đoạn ghép kênh dùng để quản lý trạm ghép, phân kênh. Khung truyền dẫn cấp 1 trong hệ thống phân cấp số đồng bộ SDH được gọi là STM – 1 và có cấu trúc như sau: Các thông số của khung truyền dẫn STM – 1 - Dài: 2430 byte. - Thời gian: 125 µs. - Tốc độ: 155.520Mb/s. - Tải trọng: 2340 bytes. Khung truyền dẫn STM – 1 được tổ chức làm 9 hàng, mỗi hàng chứa 270 bytes. Các thông tin trong khung sẽ truyền theo thứ tự từ trên xuống dưới và từ trái qua phải và được chia làm 3 phần như sau: - Phần mào đầu SOH: Phần này cũng được chia làm 2 phần nhỏ: + RSOH: Là phần lưu giữ các thông tin giám sát và điều khiển trên đoạn lặp. + MSOH: Là phần lưu giữ các thông tin ghép kênh giữa các trạm, truyền cảnh báo… - Phần AU – Pointer: Có chức năng khắc phục sự sai lệch về tần số và đồng thời định vị điểm bắt đầu của các VC tạo thành. - Phần Payload: Là phần mang thông tin chính cần truyền dẫn. IV. CÁC PHẦN TỬ TẠO THÀNH KHUNG TRUYỀN DẪN SDH 1. Container C Container là đơn vị truyền dẫn nhỏ nhất trong khung truyền dẫn và là nơi sắp xếp các luồng tín hiệu cấp thấp như các luồng PDH, luồng tín hiệu hình, luồng dữ liệu… Các loại container được sử dụng tương ứng với các tốc độ truyền dẫn khác nhau cho cả hai hệ SONET và SDH như sau: Types of level Container Input Speed Level 1 C – 11 C – 12 1.544 Mb/s 2.048 Mb/s Level 2 C – 2 60312 Mb/s Level 3 C – 3 34.368 Mb/s 44.736 Ms/s Level 4 C – 4 139.264 Mb/s Các tín hiệu được ghép vào khung theo nguyên lý xen byte hoặc xen bit (Đối với tín hiệu cận đồng bộ - PDH) Tín hiệu trong Container có: - Các luồng dữ liệu (Như các luồng PDH) - Các bit hoặc các byte nhồi cố định trong khung: Chúng không mạng nội dung dữ liệu mà chỉ sử dụng để tương thích giữa tốc độ bit của tín hiệu PDH với tốc độ của container cấp cao hơn. - Ngoài ra còn có các bytes nhồi không cố định nhằm đạt được sự đồng chỉnh một cách chính xác. Khi cần thiết các Bytes này cũng được sử dụng cho các Bytes dữ liêu. Trong trường hợp này, các khung còn có các bit điều khiển nhồi. Các bit điều khiển nhồi này sẽ thông báo cho phía thu biết các bytes nhồi không cố định là bytes dữ liệu hay bytes nhồi thuần tuý. Cấu trúc của container C tuỳ thuộc theo cấp ghép kênh và kích thước của luồng dữ liệu đầu vào. 2. Virtual container (Container ảo) VC = C + POH Một VC là sự kết hợp của 1 container C và từ mào đầu đường POH (Path over head) để tạo thành 1 khung hoàn chỉnh truyền đến đầu thu. Chức năng của POH là mang thông tin bổ trợ vị trí mà container này sẽ được truyền đến. Trong khung VC thì POH này sẽ được gắn ở đầu khung và tại đầu thu nó sẽ được dịch ra trước tiên khi mà container được giải mã. Ngoài ra POH còn mang thông tin về giám sát và bảo dưỡng của đường truyền. VC có nhiều loại tương ứng với các Container nhưng được chia làm 2 cấp như sau: 1 - Tất cả các Container khi được ghép trong 1 Container lớn hơn thì được gọi là Container cấp thấp LO (Low Order Container). Tương ứng sẽ có các Container ảo cấp thấp LOVC đó là VC – 11, VC – 12 và VC – 2. 2. Tất cả các Container truyền trực tiếp trong khung STM – 1 gọi là các C cấp cao (HO Container). Tương ứng có các VC cấp cao là VC4. Trong trường hợp VC – 3 được coi là Container cấp cao (HOVC). Cấu trúc VC: * VC – 11: Gồm 25 bytes dữ liệu cộng với 1 bytes POH sắp xếp trên 3 cột dọc 9 bytes được dùng để truyền dẫn tín hiệu 1.5 Mbit/s theo tiêu chuẩn của Mỹ. Hình 1.9. Cấu trúc VC – 11 và VC - 12 * VC – 12: Bao gồm 34 bytes dữ liệu + 1 bytes POH. Sắp xếp trên 4 cột dọc 9 bytes. Được sử dụng để tương thích với tín hiệu 2Mbit/s của Châu Âu. Có 3 loại tín hiệu 2Mbit/s có thể bố trí vào VC – 12: 1. Tín hiệu 2Mbit/s không đồng bộ (Asynchronous): Cho phép mang tín hiệu 2Mbit/s nhưng không có khả năng giám sát từng bit. 2. Tín hiệu 2Mbit/s đồng bộ bit (Bit Synchronous): Cho phép giám sát đến từng bit nhưng không nhận dạng được khung. 3. Tín hiệu 2Mbit/s đồng bộ bytes (Bytes synchronous): Cho phép giám sát và nhận dạng tất cả các bit dữ liệu. * VC – 2: VC – 2 bao gồm 106 bytes dữ liệu cộng 1 bytes POH dùng để tương thích với luồng 6.312 Mbit/s theo tiêu chuẩn CEPT. Sắp xếp trên 12 cột 9 bytes. Hình 1.10. Cấu trúc khung VC - 12 * VC – 3: VC – 3 gồm 756 bytes dữ liệu cộng 9 bytes POH sắp xếp trên 85 cột như hình vẽ. Mỗi bytes POH thực hiện một chức năng riêng. Hình 1.11. Cấu trúc VC - 3 3. Đơn vị luồng TU (Tributary Unit) TU = VC + pointer Trước khi sắp xếp vào khung STM – 1, các cấp sẽ được thể hiện thông qua khái niệm con trỏ Pointer. Đồng thời nó cũng thông báo sự bắt đầu của VC đó. Pointer được ghép thêm tại 1 vị trí cố định trong VC và tạo ra các VC tương ứng sau: TU – 1X: (TU – 11 và TU – 12) TU – 1X = VC – 1X + 1byte PTR Là các TU được tạo thành từ các VC – 1X (VC – 11 và VC – 12) kết hợp với 1bytes PTR. Hình 1.12. Cấu trúc TU – 11 và TU - 12 * TU - 2 TU – 2 = VC – 2 + byte PTR Việc truyền dẫn các byte pointer sẽ xảy ra lần lượt, cứ mỗi khung 125 µs sẽ có một byte pointer. Byte pointer này sẽ được gắn vào 1 vị trí cố định trong khung cấp cao hơn. (VC – 3 hoặc VC – 4). Như vậy tổng cộng sẽ có 3 bytes pointer cho khung 125 ms. Còn byte thứ tư của đa khung 500ms cũng mang 1 byte pointer, nhưng byte này chưa được định rõ chức năng và hiện nay dùng để dự phòng. Hình 1.13. Cấu trúc TU – 2 * TU - 3 Kích thước của TU – 3 và vị trí của byte Pointer như hình vẽ. Hình 1.14. Cấu trúc TU – 3 Ngoài ra, có thể ghép 3 khung VC – 3 vào một khung VC – 4 theo nguyên lý ghép xen Byte sau đó chúng được phát đi trong khung AU – 4 trong quá trình truyền dẫn có 2 cấp pointer được ghép vào để thực hiện các nhiệm vụ sau: - Pointer AU – 4 trong thành phần SOH chỉ thị vị của VC-4 trong khung STM-1 - 3 pointer TU-3 (Mỗi Pointer 3 byte được gắn vào trong VC-4 để thông báo vị trí của mỗi VC-3). 4. Nhóm đơn vị luồng TUG (Tributary Group Unit). TU-G là 1 nhóm các đơn vị luồng TU được ghép lại với nhau theo phương thức byte xen byte Có 2 loại TU-G là TU-G2 và TU-G3 có các thông số: CÁC LOẠI TU-G TU-G2 TU-G3 Kích thước 108 bytes 774 bytes Tốc độ 6.912 Mbit/s 49.536 Mbit/s a) TU-G2 Mỗi TU-G2 có thể hình thành từ 3 kiểu: * Tu-2 = 4 x TU-11 4 x TU-11 tạo thành TUG-2 theo nguyên lý ghép xem byte (Như hình 1.15) 4 byte đầu tiên của hàng thứ nhất là các byte pointer, các byte pointer, các byte pointer, các byte pointer, các bytes sau là bb dữ liệu. Hình 1.15: Cấu trúc TUG-2 tạo thành từ 4 TU-11 * TU G2 = 3 x TU - 12 3 TU – 12 cũng sắp xếp theo nguyên lý cen byte để tạo thành 1 TU-G2 (như hình 3-10). Tương tự như trường hợp trên 3 bytes đầu của hàng đầu tiên là các byte pointer, các byte sau là các byte dữ liệu. Có 2 cách để bố trí TU-12 và TUG – 2 đó là chốt (Locked Mode) và động (Floating Mode). - Kiểu Floating cho phép các VC gắn vào khung TUG tại 1 vị trí nào đó và sử dụng Pointer để liên kết các VC để chỉ thị điểm bắt đầu của VC trong TUG-2 vị trí của Pointer sẽ được gắn cố định trong TUG tương ứng với vị trí VC. - Kiểu Locked thì ngược lại về nguyên tắc các VC sẽ được gắn vào 1 vị trí cố định trong TUG-2 và do đó không cần sử dụng Pointer của TU như trong kiểu Floating. Hình 1.16: TUG-2 tạo thành từ TU-2 * TU-2 tạo bởi TU-2 Mỗi TU-12 có kích thước tương ứng 1 TUG-2 do đó ghép TU-12 vào TUG-2 như sau: Hình 1.17: TUG-2 tạo thành từ TU-2 b) TUG-3: TUG-3 có kích thước 9x86 bytes có thể tạo bởi: 7 x TUG-2 = TUG-3 1 x TU-3 = TUG-3 * TUG-3 tạo thành từ 1 x TU - 3 Nếu TUG-3 tạo thành từ 1 TU-3 thì cột đầu tiên bao gồm 3 bytes TU-3 Pointer và byte còn lại là các bytes cố định. Hình 1.17: TU-3 ghép thành TUG-3 * TUG-3 tạo thành từ TUG-2 TUG-3 tạo thành từ 7xTUG-2 (Các TUG-2 được tạo bởi các TU-12). Nguyên tắc ghép là ghép xen Byte trong trường hợp này các Pointer trong TUG-3 không có chức năng định vị trạm đến của các luồng tín hiệu lúc này các Bytes Pointer của các riêng lẻ định vị trạm đến của các luồng tín hiệu lúc này các Pointer nằm trong TUG-3. Cột đầu tiên chứa 3 Byte Pointer NPI (Nool Pointer Indication) 6 Byte nhồi cố định (Fixed Stuf Byte) các Byte NPI gọi là Pointer chỉ thị không giá trị. Chúng không mang ý nghĩa nào cả mà chỉ mang các mẫu bit cố định. Hình 1.18. Ghép 7xTUG – 2 thành TUG – 3 Chú ý: 3 TUG – 3 được ghép vào VC – 4 theo trình tự cột thứ nhất là 9 Byte VC – 4 POH, cột thứ 2 và thứ 3 chứa các bytes nhồi cố định. Quá trình ghép đó được mô tả như hình sau: Hình 1.19. Ghép 3xTUG – 3 vào VC - 4 5. Đơn vị quản lý AU (Adminis trantion Unit) Gồm 2 loại AU – 3 và AU – 4 nguyên lý tạo thành AU = VC + Pointer Trong trường hợp này các giá trị của con trỏ AU (AU Pointer) được gắn trong khung STM – 1 để ghi lại mối quan hệ về phase giữa khung truyền dẫn và các VC tương ứng. Các byte AU Pointer này được gắn không cố định vào 9 Bytes đầu tiên của hàng thứ tư trong khung STM – 1. Chúng có chức năng đánh dấu các AU (Tuy nhiên các AU – PTR của AU – 3 và AU – 4 là khác nhau) Các AU có thể được cấu thành như sau: - AU – 3 = 1 x VC - 3 - AU – 4 = 1 x VC – 4 - AU – 4 = 3x VC – 3 (Trường hợp này không có trong hệ ETSI) a. AU – 3 tạo thành từ 1 VC – 3: Một VC – 3 được thiết kế để truyền dẫn tín hiệu 45Mbit/s hoặc 34Mbit/s PDH. Cấu trúc của AU – 3 bao gồm: (9 x 87) bytes + 3 bytes PTR trong đó có 18 bytes nhồi cố định được bố trí như hình vẽ. Hình 1.20. AU – 3 tạo bởi VC – 3 b. AU – 4 tạo thành từ 1 x VC - 4 Tương ứng với khung STM – 1 được cấu thành từ VC – 4 có kích thước: (9 x 260) Byte + 9 Byte POH. Hình 1.21. Cấu trúc AU tạo từ VC – 4 6. Nhóm đơn vị quản lý AUG (Administrantion Unit Group) AUG được tạo bởi 1 x AU – 4 hoặc 3 x AU – 3 sắp xếp theo nguyên lý ghép xen Byte. AUG có cấu trúc khung giống cấu trúc khung STM – 1 khi chưa có phần mào đầu SOH. 7. Khung STM – 1 (Synchronous Transport Module) Hình 1.22. Khung truyền dẫn STM - 1 * Phần tải tin (Payload) Gồm 261 (Từ 10 ¸ 270) x 9 hàng = 2349 Bytes. * Phần mào đầu đoạn (SOH) Bao gồm các thông tin quản lý truyền dẫn, chia làm 2 phần: + RSOH bao gồm 27 Byte xếp thành 3 hàng (Từ hàng 1 ¸ hàng 3), mỗi hàng 9 Byte như hình 3.17. Nó chứa các thông tin quản lý trạm lặp. + MSOH bao gồm 45 Byte xếp thành 5 hàng từ hàng thứ 5 ¸ hàng 9 mỗi hàng có 9 Byte. MSOH chứa các thông tin quản lý ghép kênh. + AU PTR gồm 9 Byte ở hàng thứ tư có chức năng định vị các VC hợp thành. Khung STM – 1 có thể tạo thành từ các AU – 3 và AU – 4 a. STM – 1 = 3 x AU - 3 3 x AU – 3 được ghép xen Byte vào khung STM – 1 như hình 1 – 22. Mỗi AU – 3 có 3 Byte con trỏ có chức năng xác định các VC – 3 bằng cách chỉ thị Byte đầy tiên cảu POH trong VC – 3 tương ứng và được xếp ở 9 Byte đầu tiên của hàng thứ tư. Các Byte nhồi cố định được xếp làm 2 cột và bố trí vào các vị trí như hình 1.23. Hình 1.23. Ghép Byte xen Byte 3 AU – 3 vào STM – 1 Hình 1.24. Mô tả khung STM – 1 tạo bởi 3 khung AUG – 3 * STM – 1 = AU -4 Việc bố trí VC – 4 vào STM – 1 cũng tương tự như bố trí VC – 12 vào TUG – 2. VC – 4 cho phép bố trí không cố định trong khung STM – 1. Vị trí của nó được xác định bởi AU – 4 PTR. Bình thường VC – 4 chỉ cần 2 Byte để xác định vị trí và Byte H1 và Byte H2 còn Byte H3là Byte chỉ dùng trong trường hợp cần thiết. Hình 1.26. STM – 1 tạo bởi VC – 4 Bảng tổng kết kích thước và tốc độ các khung CONTAINERC Kích thước (Byte) Tốc độ Mbit/s C – 11 25 1.6000 C – 12 34 2.176 C – 2 106 6.784 C – 3 756 48.384 C – 4 2340 149.760 VC Kích thước (Byte) Tốc độ Mbit/s VC – 11 26 1.664 VC – 12 35 2.240 VC – 2 107 6.848 VC – 3 765 48.960 VC – 4 2349 150.336 TU Kích thước (Byte) Tốc độ Mbit/s TU – 11 27 1.728 TU – 12 36 2.304 TU – 2 108 6.912 TU – 3 768 49.152 TUG Kích thước (Byte) Tốc độ Mbit/s TUG – 2 108 6.912 TUG – 3 774 49.536 AU Kích thước (Byte) Tốc độ Mbit/s AU – 3 786 50.304 AU – 4 2358 150.912 AUG Kích thước (Byte) Tốc độ Mbit/s AUG 2358 150.912 Hình 2.21. Sơ đồ tổng kết quá trình tạo khung STM - 1 8. Khung truyền dẫn STM - N Kích thước của khung STM – N là (N x 270) Byte x 9 Byte Có 2 cách để tạo ra khung truyền dẫn STM – N là: - Tạo khung truyền dẫn STM – N bằng cách ghép NxAUG - Tạo khung truyền dẫn STM – N bằng cách ghép NxSTM – 1 Tạo khung STM – N bằng phương pháp ghép xen Byte như sau: Hình 1.27. Mô tả nguyên lý ghép kênh xen Byte STM - 4 a. STM – N tạo bởi N x AUG Khi ghép Nx AUG tạo thành STM – N thì phần tải tin Payload sẽ bao gồm các VC – 4 mà đã tạo thành các AUG. Việc ghép kênh sẽ thực hiện theo nguyên lý Byte xen Byte N x VC – 4. Phần tải trọng là N x 261 cột để chứa N x VC – 4. Sau khi thực hiện việc ghép Byte xen Byte các AU Pointer sẽ được xếp hàng thứ tư của khung và có kích thước là N x 9 Bytes. Hình 1.28. STM – N tạo bởi khung AUG – 4 NxSTM – 1 ghép theo kiểu Byte xen Byte. Các Byte SOH của STM – N cũng được ghi lại. Hình 1.29. STM – N tạo bởi khung STM - 1 CHƯƠNG II SẮP XẾP CÁC LUỒNG PDH CÁC CONTAINER CỦA KHUNG SDH I. SẮP XẾP LUỒNG 140MBIT/S VÀO C-4 PPI: (Poh Physical Interface) Giao tiếp vật lý PDH LPA: (Low order Path Adâpttion) Bộ thích ứng đường cấp thấp HPT: (Higher order Path Termination) thiết bị đầu cuối đường cấp cao hơn. Sau khi khôi phục xung đồng hồ và tái tạo luồng 140Mbit/s dữ liệu sẽ được ghép vào C-4. Mỗi Container gồm 180 khối mỗi khối có 13 Bytes. 180 khối này chia thành 9 hàng 20 khối với chu kỳ là 125µs (8000lần/s). Do vậy tốc độ của khung C-4 được tính như sau: Số bit trong 1 chu kỳ. 20 khối x 13Bytes x 8bit x 9hàng = 1872 bit Tốc độ của khung C-4 là: 1872 x 8000 lần/s = 149.760Mbit/s Tốc độ này lớn hơn tốc độ 139.246Mbit/s do vậy tâts cả các bit ở đây không phải đều là những bit tin. Trong khung C-4 có 20 kgối trên 1 hàng và mỗi block có 13Byte thì có 12 Byte dữ liệu, 1Byte để thực hiện các chức năng khác và được ký hiệu là W,X,Y,Z. Hình 2.3: Hàng gồm 20 khối trong C-4 I: Information Bits: Bit thông tin R: Fixed Stuff Bits: Bit nhồi cố định O: Overhead Bits: Bit mào đầu S: Justification Opportunity Bits: Bit đồng chỉnh cố định C: Justification control Bits: Bit đồng chỉnh Các Byte chức năng: W = I I I I I I I I X = CRRRRROO Y = RRRRRRRR Z = I I I I I I S R I (Information): Các bit mang thông tin của luồng 140Mbit/s R (Fixed Stuf bits): Các bit làm đầy cố định, trong trường hợp này nó chứa các byte nhồi cố địng để gắn tín hiệu 140Mbit/s vào khung SDH. Các bit R này sẽ được tách ra ở đầu thu. O (Overhrad bit): Là các bit dùng như các Overhrad phụ. Hiện nay chúng chưa được định nghĩa. S (Justification bit và Control bit): Bits dùng cho đồng chỉnh (đồng chỉnh không cố định) để khắc phục sự lệch tần giữa hệ thống PDH và SDH bằng cách dùng hoặc không dùng bit này như 1 bít dữ liệu. 5bit C là bit điều khiển nhồi để thông báo các bit đồng chỉnh trên có phải là các bit dữ liệu hay không. Phía thu sẽ dựa vào các bit C này để xác định bit S (C: Justification Control bits). Nếu tất cả các bit C đều là “O” thì bit S được xác định là bit thông tin khi đó ta có: Số bit trong 1 khung C-4 là [8w (bit) + 20 x 96 I (bit) + 7Z (bit)] x 9 hàng = 17415 bit/khung. Tốc độ truyền dẫn là: 17415 x 8000 lần/s = 139.320Mbit/s Nếu tất cả các bit C đều là “1” thì các bit S là bit nhồi và tốc độ của C-4 là: [8w (bit) + 20 x 96 I (bit) + 6Z (bit)] x 9 hàng = 17406 bit/khung. Tốc độ của khung C-4 17406 x 8000 lần/s = 139.246 Nhu vậy tốc độ bit đồng chỉnh cực đại được tính là: Tín hiệu đầu vào cho phép từ 139.248 ÷ 139.320Mbit/s trong khi đó luồng 140Mbit/s thường chỉ là 139.246Mbit/s ± 2.083 Kbit/s. Tốc độ C-4 khi bit S là bit đồng chỉnh Tốc độ C-4 khi bit S là bit thông tin +2.083 139246 Kbit/s 139320 72 Kbit/s -2.083 Luồng tín hiệu 140Mbit/s sau khi được bố trí vào trong C-4 sẽ được cộng thêm từ mào đầu POH VC-4. Sau đó vào AU-4 kết hợp với SOH tạo nên khung STM-1 II - SẮP XẾP LUỒNG 34MBIT/S VÀO C-3 Hình 2.4: Sơ đồ khối chức năng sắp xếp các luồng 34Mbit/s Tín hiệu 34Mbit/s PDH có thể được bố trí vào 1 khung C-3 sau đó gắn thêm 9 Bytes POH để trở thành một VC-3 và VC-3 được gắn vào TUG-3 gồm 86 Byte x 9 hàng. Cột thứ nhất của TUG-3 chứa Pointer của TU-3 để xác định vị trí bắt đầu của VC-3 trong 85 cột còn lại của TUG-3. Pointer của TU-3 gồm có 9Bytes. Các Bytes từ H1 ÷ H3 được sử dụng giống như trong AU-4 Pointer. TU-3 Pointer có giá trị trong dải 0 ÷ 764 Bytes. Phương pháp gắn tín hiệu 34Mbit/s vào khung C-3 được mô tả như sau: Khung C-3 gồm 9 hàng mỗi hàng có 84 Bytes và cứ 3 hàng tạo thành 1 nhóm, trong mỗi hàng có 4 Bytes trong đó người ta dùng 3 Bytes để truyền dữ liệu (Tín hiệu 34Mbit/s ) còn 1 Bytes để cho các tín hiệu X,C,A,B và cầu trúc: X = RRRRRRRR C = RRRRRRC1C2 A = RRRRRRRS1 Hình 2.5: Cấu trúc ghép luồng 34Mbit/s vào khung C-3 = RRRRRRC1C2 A = RRRRRRS1 B = S2I I I I I I I = RRRRRRR = Styffing Bytes S1S2: Justifcation Opportunity I = Information bit = 34.344Mbit/s: Ở nhóm bit đồng chỉnh, trong mỗi nhóm 3 hàng có 2 bit S1, S2 dùng để đồng chỉnh (đông chỉnh không cố định) dùng những bit này để khắc phục sự lệch tần giữa 2 hệ thống PDH & SDH. Đối với mỗi nhóm bit đồng chỉnh người ta dùng 5 bit khác nhay\u là C1, C2 trong nhóm 3 hàng đó để thông báo bit đồng chỉnh trên là bit dữ liệu hay là bit nhồi. Tại đầu thu các bit nhồi được tách ra để xác định các bit chức năng tương ứng. - Container C-3 tạo bởi 9 dòng mỗi dòng 84 Bytes với chu kỳ là 125µs. Vậy số bit trong 1 chu kỳ là: 84 Bytes x 8bit x 9 hàng = 64 bits. Tốc độ bit sẽ là: 6048 x 8000 lần/giây = 48.384 Mbit/s Tốc độ này lớn hơn rất nhiều so với luồng PDH đầu vào vì thế cho nên không phải tất cả Bytes đều được mang thông tin. Luồng 34Mbit/s được sắp xếp vào khing C-3 chia làm 3 phần, mỗi phần 3 hàng là T1, T2, T3. Số bít mang thông tin trong 1 phần (T1) là: {(3 I Byte x 59) + 1I Byte } x 8bit +7 I bit của b = 1431 bits. Tổng số bit thông tin trong C-3 là: 3 x 1431 = 4293 bits. Tốc độ dữ liệu là: 4239 x 8000 lần/s = 34Mbit/s.349 Tốc độ chỉnh lớn nhất là: 6 x 800 lần/s = 48 Kbit/s (3 lần bit S1 và S2) Tốc độ luồng thông tin C-3 lớn nhất là: 34344Kbit + 48Kbit = 34.392Mbit/s Tốc độ đồng chỉnh trung bình: 34Mbit/s.368 – 34Mbit/s.344 = 24Kbit/s Hình 3.6: Mô tả tốc độ khung C-xz3 và luồng 34Mbit/s Sau khi C-3 được tạo thành, nó sẽ được cộng thêm 1 Bytes POH và trở thành VC-3. Sau đó được gắn thêm 1byte TU – Pointer để tạo nên TU-3. TU-3 sẽ được ghép vào khung VC-4 cộng thêm AU Pointer và cuối cùng được ghép vào khung truyền dẫn STM-1. III. BỐ TRÍ LUỒNG 2 MBIT/S VÀO C-12 Hình 2.7: Sơ đồ khối chức năng sắp xếp luồng 2Mbit/s Người ta bố trí 63 luồng 2Mbit/s vào khung truyền dẫn STM – 1. Luồng 2Mbit/s được xếp vào C – 11 hoặc C – 12 tuỳ theo tiêu chuẩn hệ thống đang sử dụng. Các phương pháp bố trí như sau: + Không đồng bộ: Tín hiệu 2Mbit/s không được đồng bộ với tín hiệu SDH. + Đồng bộ bit: Tốc độ của tín hiệu 2Mbit/s sẽ được đồng bộ với tín hiệu SDH. Khung truyền dẫn 2Mbit/s sẽ không đựơc đồng bộ với tín hiệu SDH. + Đồng bộ Byte: Cả tốc độ và khung truyền dẫn của tín hiệu 2Mbit/s đều được đồng bộ với tín hiệu SDH. Ngoài ra còn có 2 kiểu hoạt động như sau: + Kiểu nổi (Floating mode): Tín hiệu 2Mbit/s nổi trong VC-4, điểm bắt đầu của tín hiệu được xác định bởi con trỏ. + Kiểu chốt (Locked mode): Tín hiệu 2Mbit/s được chốt trong VC-4, điểm bắt đầu của tín hiệu là cố định trong VC-4. Trường hợp này người ta không sử dụng con trỏ. Các phương pháp bố trí phụ và kiểu phụ thuộc vào tính chất của luồng 2Mbit/s như sau: Asynchronouns Floating Mode Bit Synchronous Floating Mode Byte Synchronous Floating Mode Bit Synchronous Locked Mode Chuỗi bit độc lập Chuỗi bit độc lập Cần khung G.704 Cần có khung G.704 Không cần có cấu trúc tín hiệu Không cần có cấu trúc tín hiệu Không truy xuất trực tiếp từ tín hiệu 64Kbit/s Không truy xuất trực tiếp từ tín hiệu 64Kbit/s Truy xuất trực tiếp từ tín hiệu 64Kbit/s Có đồng chỉnh Không đồng chỉnh, tín hiệu phải đồng bộ với SDH Không đồng chỉnh, tín hiệu phải đồng bộ với SDH Không đồng chỉnh, tín hiệu phải đồng bộ với SDH Dễ giao tiếp với hệ thống PDH VC-1x nổi và dễ truy xuất bởi Pointer VC-1x bị chốt về phase và tần số. TU Pointer không được sử dụng VC-1x có thể truyền độc lập trong các ADM và DXC Có thời gian đặc trưng chuyển các VC-1x trong ADM và DXC Chỉ dùng cho tín hiệu PDH hoặc tín hiệu không đồng bộ Không dùng trong mạng quốc tế, chỉ dùng trong mạng quốc gia Thường dùng cho tín hiệu Nx64 Kbit/s và 2Mbit/s trong mạng SDH Có thể được sử dụng thay cho kiểu Loating trong một số trường hợp đặc biệt cần có sự bố trí đơn giản. 1. Phương pháp bố trí không đồng bộ và đồng bộ Byte kiểu thả nổi (Plesochronous & Byte Synchronous Mode) Trong trường hợp này người ta sử dụng C-12 để giao tiếp với luồng 2Mbit/s. C-12 được cộng POH tạo VC-12 và mỗi VC-12 được chỉ định bởi 1Pointer. Như đã trình bày trong phần cấu trúc SDH thì VC-12 kết hợp với 1 Po để tạo thành TU-12. Cấu trúc TU-12 gồm 4 cột, mỗi cột 9 Bytes được truyền đi ở tốc độ 8000 lần/s trong 1 khung. Luồng 2Mbit/s có thể được gắn trực tiếp vào TU-12. Các Byte hàng đầu tiên của VC-4 sẽ chứa các Byte thứ nhất của mỗi TU-2. Trong trường hợp truyền đa khung TU-12 thì Byte thứ nhất của TU-12 sẽ là V1, V2, V3 hoặc V4 và sẽ được chỉ rõ là Byte Vx nào trong VC-4 kế tiếp đó bằng cách bố trí 2bit cuối cùng trong Byte H4 của VC-4 POH. Như hình 2.8.(a). Hình 2.8: a) TU-12 vào STM-1 b) Bố trí VC-12 vào TU-12 Trong hình 2.8(a) các Byte thứ nhất của 4TU chứa các byte TU-12 Pointer (V1-V4). Phần còn lại là 4x35 byte sẽ chứa dữ liệu và vị trí bắt đầu truyền sẽ được chỉ định bởi TU-12 Pointer. Theo đó Byte đầu tiên của VC-1 là Byte POH và phần còn lại là C-12. Hình 2.9 Trình bày các phương pháp bố trí không đồng bộ và đồng bộ Byte kiểu Floating để bố trí luồng 2Mbit/s vào trong VC-12. Hình 2.9: Phương pháp sắp xếp luồng 2Mbit/s vào C-12 Trong đó: - Bit I: Bit thông tin. - Bit R: Các bit làm đầy gồm các bit nhồi cố định các bit này là các bit thêm vào không có giá trị nhưng cần thiết để phối hợp tốc độ giữa tín hiệu SDH và luồng 2Mbit/s. - Bit R*: Bit này được dùng trong phương pháp bố trí đồng bộ Byte. Byte này có thể dùng cho TSO trong tín hiệu 2Mbit/s. Nếu không cần thiết thì Byte cũng được xem như là 1 Byte nhồi cố định. - Byte V5: Quản lý luồng VC-12 - Bit PO, P1: Các bit này có thể được dùng cho đồng bộ tín hiệu CAS (Channel Associated Signalling). Trong trường hợp bố trí kiểu Floating đồng bộ Byte. Lúc đó khung có mang báo hiệu kết hợp cho các khe 15 và 30 thì cả 2bit P0 và P1 sẽ có giá trị “1” còn ngược lại sẽ mang giá trị “0”. - O: Từ mào đầu Overhead. Trong phương pháp bố trí không đồng bộ người ta dùng thêm vài bit thông tin phụ vào từ mào đầu và chưa được qui định rõ ràng về cách sử dụng. - Các bit S1, S2, C1,C2: Là các bit đồng chỉnh. Trong mỗi hàng có 2 bit S1, S2 dùng cho đồng chỉnh (đồng chỉnh không cố định) như là các bit dữ liệu dùng để khắc phục sự lệch giữa hệ thống PDH và SDH. Đối với mỗi bit khác là C1, C2 gọi là các bit điều khiển đồng chỉnh để thông báo các bit đồng chỉnh không cố định trên là các bit nhồi hay bit dữ liệu. Phía thu sẽ dựa vào giá trị các bit điều khiển đồng chỉnh để xác định tính chất của các bit tương ứng. Tốc độ bit có thể được truyền từ 2.046 ÷ 2.050Mbit/s. - Byte J2: Gồm 1 byte truyền dẫn sự nhận dạng điển truy cập luồng cấp thấp dùng để kiểm tra tín hiệu đến từ cùng 1 nguồn kích thước và phương thức truyền dẫn của Byte J2 giống như Byte J1 trong POH của cấp cao hơn. - Byte Z6, Z7 để dự phòng. Hình 2.10: Cộng Byte V5 vào C-12 Để tạo ra VC-12 ta cộng thêm Byte từ mào đầu V5 vào trong C-12. Kết quả sẽ tạo ra VC-12 gồm 140 Bytes chu kỳ 500µs. Ý nghĩa các bit L1, L2, L3 như sau. L1 L2 L3 Ý nghĩa 0 0 0 Không trang bị 0 0 1 Trang bị - không đặc biệt 0 1 0 Không đồng bộ, Floating 0 1 1 Đồng bộ bit, Floating 1 0 0 Đồng bộ Byte, Floating 1 0 1 Không trang bị 1 1 0 Không trang bị 1 1 1 Không trang bị 2. Bố trí luồng 2Mbit/s theo phương pháp đồng bộ Byte kiểu khoá locked. (Byte Synchronous – Floating mode) Phương pháp đồng bộ Byte Locked mode đơn giản hơn so với kiểu Floating. Trong phương pháp này người ta không sử dụng TU-12 Pointer hoặc TU-12 và POH như đã sử dụng ở phương pháp trên. Hình sau đây cho thấy cấu trúc của phương pháp đồng bộ Byte theo kiểu Locked gồm 4 cột, mỗi cột 9Byte được gắn vào TU-12 trong khung SDH. Tốc độ truyền 8000lần/s. R R R R 31 Kênh (31x8I) R - Bit I: là dữ liệu (Information) - Bit R: Bit làm đầy (bit nhồi cố định) các bit này là các bit được đưa thêm vào để tương thích về kích thước của tín hiệu 2Mbit/s với tín hiệu SDH. - Byte R*: Byte này có thể dùng cho khe TSO trong khung tín hiệu 2Mbit/s PDH nghĩa là TS truyền tín hiệu FAS/hoặc không có FAS. Trong trường hợp không cần thiết Byte này có thể được sử dụng như là 1 Byte nhồi thuần thuý. Trên đây là các kiểu sắp xếp luồng theo tiêu chuẩn Châu Âu (không có tiêu chuẩn cho luồng 8 Mbit/s) hiện đang được sử dụng tại Việt Nam. CHƯƠNG III: CON TRỎ VÀ TỪ MÀO ĐẦU I. HOẠT ĐỘNG CỦA CON TRỎ (POINTER) 1. Giới thiệu chung Trong hệ thống truyền dẫn đồng bộ SDH thì phần con trở là 1 bộ phận rất quan trọng trong khung truyền dẫn nó được sử dụng để thực hiện các mục đích sau: - Ghi nhận mối quan hệ về pha giữa các Container ảo với các khung cấp cao hơn và do đó có thể điều chỉnh lại sự lệch phase và tần số giữa các điểm kết nối trong hệ thống SDH. - Pointer cũng được sử dụng để định vị điểm bắt đầu của một VC trong đẳng cấp cao hơn. Pointer được gắn vào các VC để đồng bộ các luồng số với các khung cấp cao hơn và ghi nhận địa chỉ của byte VC đầu tiên trong khung (Byte POH thứ nhất). - Ưu điểm của kỹ thuật con trở là cho phép giữa các luống số trong VC vào khung truyền dẫn cấp cao hơn một cách dễ dàng mà không cần có bộ đếm trễ thời gian. Tất cả các sự thay đổi về phase và tốc độ bit đều có thể được bù bằng cách đồng chỉnh giá trị của con trỏ. 2. Các phương pháp đồng chỉnh - Đồng chỉnh Zero (Nil Justification) - Đồng chỉnh âm (Negative Justification) - Đồng chỉnh dương (Positive Justification) a. Đồng chỉnh Zero (Nil Justification) Khi các VC đưa vào khung truyền dẫn cấp cao hơn mà không xảy ra sai lệch về phase cũng như tần số thì không xảy ra sự đồng chỉnh nào, ta gọi đó là đồng chỉnh Zero (Con trở không thay đổi giá trị khi đồng chỉnh) Hình 3.1: Đồng chỉnh Zero b. Đồng chỉnh âm (Negative Justification) Tương tự đồng chỉnh dương, khi tốc độc VC-4 là cao hơn tốc độ của khung truyền dẫn (Nghĩa là phần dữ liệu VC-4 đã tạo xong mà chưa tạo được khung truyền dẫn) thì lúc này VC-4 sẽ được bắt đầu tại vị trí sớm hơn 3Byte so với khung truyền dẫn tương ứng. 3Byte đó sẽ chiếm vị trí trống của 3 byte H3 trong AU -4 Pointer và tất cả dữ liệu đều dịch lên sớm hơn 3 byte về phía AU-4 Pointer và tất cả dữ liệu đều dịch lên sớm hơn 3 byte về phía AU-4 Pointer. Giá trị của Pointer lúc này giảm đi 1 gọi là đồng chỉnh âm. Vì thời gian truỳen 1 byte là 0,065 Nguyên lý đồng chỉnh âm được trình bày trong hình 3.2a c. Đồng chỉnh dương (Positive Nil Justification) Khi tốc độ của VC-4 là thấp hơn so với tốc độ của khung truyền dẫn (có nghĩa là lúc đó khung truyền dẫn đã tạo ra nhưng dự liệu của VC-4 chưa có) thì để bù lại VC-4 sẽ được bắt đầu ở vị trí chậm hơn 3 byte trong khung truyền dẫn tương ứng. Ta gọi đó là đồng chỉnh dương. Trong khung truyền dẫn SDH, lúc này sẽ có 3 byte không được sử dụng (để trống). Đó là các Byte ngay sau Byte AU-4 Pointer trong phần SOH. Thời gian trễ là 0,2. Minh hoạ hình 3.2b Nguyên lý đồng chỉnh dương được mô tả như hình 3.2b PT(n): Pointer có giá trị n A: Byte được sử dụng trong trường hợp nhồi âm B: Byte được sử dụng trong trường hợp nhồi dương 3. Phân loại Pointer a. AU-4 Pointer: (Ở đây ta chỉ xét con trỏ AU-4) Các AU-4 Poiter cho phép các VC-4 đồng bộ về phase và tần số với khung AU-4 tương ứng. VC-4 ghép trực tiếp vào khung STM-1 thông qua AU-4 Pointer. * Cấu tạo AU-4 Pointer Hình 3.3: Cấu tạo AU-4 Pointer Byte Y: 1001SS11 Byte “1”: 11111111 Giá trị của Pointer và quá trình đồng chỉnh phụ thuộc vào các Byte H1, H2 và H3 cấu trúc các Byte như sau: Hình 3.4 Cấu trúc các Byte H1, H2, H3 * Ý nghĩa các bit - Bit N (New data Flag) được gọi là cờ dữ liệu mới, cờ này có nhiệm vụ thông báo trạng thái dữ liệu vào. Nó sẽ có giá trị sau khi nhận được 3 lần liên tiếp. Ký hiệu NNNN Trạng thái có dữ liệu vào 1001 Trạng thái không có dữ liệu vào 0110 - Các bit (Style) các bit này có chức năng thông báo lại Pointer mà có đặc trưng cho. Ký hiệu: SS Loại AU-4, AU-3: 1 - Các bit D (Decrement) và bit I(Inerment): Là các bit chứa giá trị Pointer nó được tạo bởi 2 bit cuối của H1 và Byte H2 (10bit) gồm 5 bit I và 5 bit D được sử dụng để chỉ ra Byte đầu tiên của VC-4 do được mã hoá 10 bit cho nên nó có thể tạo ra 210 = 1024 giá trị. Mặt khác, trong VC-4 lại có tới 261 x 9 = 2349 Byte. Vì vậy để có thể đánh số được tất cả các Byte thì không đủ vì vậy ta đặt 3 Byte liên tiếp thành 1 nhóm tương ứng với 1 giá trị của Pointer. Số nhóm VC-4: 2347:3 = 783 nhóm Tương ứng với số nhóm này giá trị của Pointer cũng được đánh số từ 0÷782, bắt đầu từ 3 Byte đầu. VD: I D I D I D I D I D = 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -> Điểm bắt đầu của VC-4 là Byte đầu tiên của dòng tiếp theo trong Payload Thông báo đồng chỉnh dương khi 5 bit I đảo Thông báo đồng chỉnh âm khi 5 bit D đảo * Positive Justification Hình 3.5 mô tả quá trình đồng chỉnh dương. Điểm bắt đầu ban đầu của VC-4 là ở vị trí số 5 (bit J1). Quá trình đồng chỉnh dương xảy ra khi cả 5 bit I đều đảo trạng thái. Sau đó con trỏ nhận được giá trị mới (tăng len 1). Do đó 3 Byte dữ liệu sẽ dồn về phía sau và 3 Byte nhồi sẽ được đặt vào vị trí của Byte trống đó. Hình 3.5 Đồng chỉnh dương của AU-4 Pointer * Đồng chỉnh âm (Negative Justification) Hình 3.6 miêu tả quá trình đồng chỉnh âm của VC-4 là vị trí số 5 như hình vẽ. Khi có đồng chỉnh âm 5 bit D sẽ đảo trạng thái, giá trị của con trỏ sẽ giảm đi 1 và vị trí bắt đầu của dữ liệu sẽ lớn hơn 3 byte so với vị trí ban đầu. Hình 3.6: AU-4 Pointer đồng chỉnh âm * Đồng chỉnh Zero (Nil Justification) Lúc này dữ liệu và khung truyền dẫn không có sự sai khác về phase và tần số cho nên vị trí bắt đầu của dữ liệu trước và sau khi đồng chỉnh không thay đổi. b. TU Pointer * TU-3 Structure H1 H1 H1 H2 H2 H2 H3 H3 H3 H1: Các Byte Pointer của VC-3 (1) H2: Các Byte Pointer của VC-3 (2) H3: Các Byte Pointer của VC-3 (3) Hình 3.8 Cấu trúc TU-3 Pointer Cũng giống như cấu trúc con trỏ AU-3. TU-3 Pointer có các bit giá trị con trỏ từ từ bit 7÷16 của Byte H1 và Byte H2 * TU-1x và TU-2 Pointer Bao gồm: - TU-11 Pointer - TU-12 Pointer - TU-2 Pointer Chức năng của TU-1x và TU-2 Pointer là để đồng chỉnh các VC-1x và VC-2 vào khung truyền dẫn cấp cao hơn (VC-3 hoặc VC-4) cả về phase và tần số đồng thời chỉ ra các vị trí bắt đầu của các Container thông qua POH. Hình 3.9 Cấu trúc TU-1x và TU-2 Nội dung các bit: + N (New date Flag) cờ dữ liệu mới để thông báo có dữ liệu mới vào Các trạng thái N N N N Có dữ liệu vào 1 0 1 0 Không có dữ liệu vào 0 1 1 0 + Các bit thông báo nhồi D, I Nhồi dương : Đảo 5 bit I Nhồi âm : Đảo 5 bit D + Các bit S (Style) trạng thái của các bit thông báo loại TU Kiểu TU SS Giá trị con trỏ TU - 11 1 1 Byte 0 ÷ 103 TU - 12 1 0 Byte 0 ÷ 139 TU – 2 0 0 Byte 0 ÷ 427 c. Phương pháp đánh số các Byte dữ liệu Cách đánh số trên các Byte dữ liệu phụ thuộc vào thành phần cấu tạo khung nhằm mục đích xác định vị trí các dữ liệu riêng rẽ và phục vụ cho hoạt động của Pointer. Trong cấu trúc của Pointer các bit D và I sẽ chứa các con số này để thông báo bị trí bắt đầu của VC, tức là vị trí của POH trong VC này. Vì tổng cộng có 10bit D và I, do đó có thể đánh số được 1024 vị trí. Các hình vẽ dưới dây mô tả một số kiểu đánh số. Hình 4-10: Đánh số trên TU-3 Việc đánh số trên AU-3 và AU-4 ở phần tải trọng là hoàn toàn giống nhau chúng chỉ khác phần con trỏ: Con trỏ của AU-3 được cấu tạo bởi 3 x TU-3 Pointer và được sắp xếp xen kẽ nhau như hình 3.11 Còn AU-4 Pointer thì gắn với VC-4 tạo thành khung truyền dẫn Hình 3.11: Đánh số trên AU-3 & AU-3 Pointer Hình 3.12: Đánh số trên TU-1X & TU-2 II. TỪ MÀO ĐẦU SOH VÀ POH 1. Chức năng và phân loại từ mào đầu: Từ mào đầu là 1 hay nhiều Byte được gắn thêm vào khung truyền dẫn nhằm tương thích tốc độ của khung cấp thấp khi bố trí các khung cấp cao hơn đồng thời thực hiện 1 số chức năng sau: - Thông báo kích thước khung truyền dẫn - Giám sát hệ thống - Giám sát lỗi - Định vị lỗi - Thực hiện các chức năng về điều khiển Từ mào đầu gồm có: - Từ mào đầu đường Path Overhead - Từ mào đầu đoạn Section Overhead 2. Từ mào đầu đường Path Overhead POH Khi các luồng POH được sắp xếp vào các Container thì nó được gắn thêm các Byte POH để trở thành Container ảo POH chứa những thông tin cần thiết để đánh giá chất lượng truyền dẫn. Nó được chia làm 2 loại: Từ mào đầu POH của VC-3 và VC-4 Từ mào đầu POH của VC-1x và VC-2 a. VC-3 và VC-4 POH Cấu trúc của từ mào đầu này là theo cột dọc 9 Bytes J1 B3 C2 G1 F2 H4 Z3 Z4 Z5 J1: Path trace: Vết (dò) đường dẫn B3: Path BIP-8 chẵn lẻ kiểu ghép xen 8 bit cho đường dẫn C2: Signal label: Nhãn tín hiệu G1: Path status: Trạng thái đường dẫn F2, Z3: Path user channel: Kênh dành cho người sử dụng đường dẫn, giữa hai điểm kết cuối đường dẫn. H4: Multi Frame Indicator: Chỉ thị đa khung Z4: Để báo hiệu chuyển mạch bảo vệ tự động ở mức đường dẫn cao Z5: Để bảo dưỡng kết nối đầu cuối (TANDEM) Hình 3.13: Cấu trúc của VC-3 và VC-4 POH Nội dung và ý nghĩa 9 Bytes như sau: * Byte J1: Thông báo đường. Đây là 1 kênh dữ liệu có tốc độ 64 Kbit/s có nhiệm vụ thông báo đường và dữ liệu truyền đến. Ngoài ra Byte này còn có chức năng định vị (đánh dấu) Byte đầu tiên của 1 khung VC-3 hoặc khung VC-4 * Byte B3: Byte này sử dụng để tính toán và giám sát lỗi đường truyền ở các tuyến nối giữa VC-3 tại chỗ và VC-3 từ xa. * Byte C2: Byte nhãn hiệu (Signalling Label) Byte C2 dùng để thông báo kiểu ánh xạ (Mapping) điện dùng trong VC-3 hoặc VC-4 có giá trị như sau: Mã nhị phân Mã thập phân Kiểu ánh xạ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Không trang bị 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 Có trang bị - không đặc biệt 0 0 0 0 0 0 1 0 0 2 Cấu trúc TU-G 0 0 0 0 0 0 1 1 0 3 TU kiểu chốt (Locked) 0 0 0 0 0 1 0 0 0 4 Luồng không đồng bộ 34Mbit/s hoặc 45 Mbit/s trong C-3 0 0 0 1 0 0 1 0 1 2 Luồng không đồng bộ 140Mbit/s trong C-4 0 0 0 1 0 0 1 1 1 3 ATM: Truyền tải không đồng bộ 0 0 0 1 0 1 0 0 1 4 MAN: Mạng khu vực đô thị 0 0 0 1 0 1 0 1 1 5 FDDI: Mạng dữ liệu 100Mbit/s * Byte G1: Trạng thái đường Byte G1 dùng để báo cáo ngược về cho trạm phát biết tình trạng lỗi của đường, nó luôn được cài trong POH của hướng ngược về. Cấu tạo của Byte như sau: FE 1 2 BE 3 4 RERF 5 Not Used 6 7 8 - FEBE (Far End Block Error) có 4 bit dùng để thông báo số lỗi bit B3 được phát hiện ở trạm xa trong khung VC-n cuối dùng thu nhận được FEBE từ 0÷8 lỗi. - FEBE (Far End Receive Failuve) dùng 1 bit để chỉ trạm xa có sự cố. - Còn lại 3 bit cuối chưa sử dụng * Byte F2: Dùng cho người điều hành * Byte F2: Chỉ thị đa khung Chức năng của Byte H4 như là nhãn hiệu của khung trong trường hợp dữ liệu thông tin được bố trí trong đa khung gồm nhiều Container cấp thấp hơn. Nó chỉ thị tình trạng của khung trong đa khung. * Byte Z3, Z4: Là các byte dùng cho tương lai * Byte Z5: Hiển thị mạng cấp thấp b. Chức năng của VC-12 POH có Byte V5 REI RIF Signal Label RDI Bip 2 - Bip 2: Từ mã kiểm tra lỗi bit tuyến nối VC-12 tại chỗ và VC-12 đầu xa - REI: (Remote Error Indicator) chỉ thị lỗi đầu xa. Nếu phía thu trạm đầu xa sau khi kiểm tra bit 2 phát hiện có 1 lỗi trở lên thì cài đặt bit thứ 3 của V5=1 gửi trở về cho VC-12 trạm gốc. - RFI: (Remote Failure Indicator) chỉ thị đầu xa phía thu không hoàn hảo. Chẳng hạn khi nhận được AIS thì RDI = 1 gửi ngược trở về cho trạm gốc. - Bit 5,6,7: (Signal Label) để chỉ trị trong đa khung VC-12 có Payload hay không từ luồng 2Mbit/s đưa đến. Chỉ thị: 0 0 1: Có trường tin (tải trọng) 0 0 0: Không tải trọng 3. Từ mào đầu đoạn: (Section Overhead) Từ mào đầu đoạn là nơi lưu trữ các thông tin về quản lý luồng, các thông tin ghép kênh, bảo dưỡng… trên các đoạn mà SOH có liên quan. a. Cấu trúc từ mào đầu SOH Hình 3.13: Cấu trúc SOH Gồm có 9 Byte hàng, mỗi hàng có 9 Byte. Chia ra làm 2 loại từ mào đầu: - Từ mào đầu trạm lặp RSOH (Regenation Section Oeverhead) từ hàng 1÷3. RSOH được tạo ra để mang các thông tin quản lý trạm lặp, nó có thể kết cuối tại trạm lặp hoặc tại trạm ghép kênh: + Mang thông tin nhận dạng khung + Từ mã nhận dạng khung + Cung cấp kênh thoại cho việc quản lý điều hành mạng + Cung cấp kênh số liệu riêng cho quản lý 192 Kbit/s - Từ hàng 5÷9 là từ mào đầu đoạn ghép kênh MSOH (Multiplexer Section Overhead) MSOH được tạo ra và truyền đi giữa 2 trạm ghép kênh: + Giám sát lỗi hoạt động + Cung cấp kênh thoại cho quản lý và điều hành mạng + Truyền cảnh báo b. Ý nghĩa các Byte trong SOH: * A1, A2 là các Byte đồng bộ khung các Byte này đặt tại đầu khung STM-1 để nhận dạng khung. A1 = 1 1 1 1 0 1 1 0 A2 = 0 0 1 0 1 0 0 0 * Byte JO: Hiện tại cũng chưa sử dụng, nó có chức năng nhận dạng khung STM-1 trong STM-N * Byte B1: Byte B1 có nhiệm vụ kiểm tra tính đồng đẳng của các Byte nhận được gọi là BIP-8 (8bit – Byte – Interleaved Paryti Check). Phương pháp này được thực hiện bởi các trạm lặp và các trạm xen rẽ để giám sát và phát hiện lỗi đường truyền. Việc kiểm tra này được tiến hành với toàn bộ khung STM-1. Sau khi đã được ngẫu nhiên hoá sau đó lưu giữ và truyền trên Byte B1 của khung STM-1 kế tiếp trước khi nó được ngẫu nhiên hoá. Có 3 loại BIP được dùng trong SDH và BIP-8, BIP-24, BIP-2. Con số đứng sau cho biết số bit trong BIP và chúng có chung 1 nguyên lý hoạt động: - Tính tổng cộng các bit thu được - Gộp các bit này thành từng cột có độ dài n bit (n là số đứng sau chữ BIP) - Tính toán sự đồng đẳng trong mỗi cột + Nếu tổng các bit “1” là chẵn thì đồng đẳng là “0” + Nếu tổng các bit “1” là lẻ thì đồng đẳng là “1” VD: 1 0 1 1 0 0 1 0, 0 1 0 0 1 1 0 1, 1 0 1 1 0 0 1 1, 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 BIP là 1 0 1 0 1 0 0 1 * Byte B2 các Byte B2 dùng để giám sát lỗi bit của các trạm xen rẽ đầu cuối. Cơ chế hoạt động của nó giống như BIP-8 Trong khung STM-N thì có Nx3 Bytes B2 được truyền nếu có nhiều hơn một STM-1 đựơc ghép trong STM-N thì BIP 24 có thể được dùng cho mỗi STM-1 riêng lẻ. * Byte K1, K2: Hai Byte này dùng để truyền thông báo và lệnh chuyển mạch khi tuyến chính có sự cố (chuyển mạch bảo vệ tự động APS: Automatic Protection Switching) để bảo vệ đoạn truyền dẫn 2 trạm ghép kênh. Các bit 6,7,8 của Byte K2 sẽ có giá trị là 111 khi nhận được tín hiệu cảnh báo đường AIS (Alarm Indication Signal) và được thiết lập là 110 khi có cảnh báo lỗi ghép kênh trạm xe MSFERF (Multiplexer Section for End Receive Fail) phía thu sẽ tách các bits này ra và nhận tín hiệu cảnh bảo. Chú ý: K1, K2 chỉ có trong STM-1 của STM-N * D4-D12: Là các kênh thông tin số liệu DCC (Data Communication Channel) và được chia làm 2 phần: - Các Byte từ D1÷D3 được dùng làm kênh thông tin quản lý trạm lặp tốc độ 192 Kbit/s - Các Byte từ D4÷D12: Là các kênh truyền dẫn số để truyền các thông tin quản lý các bộ phận ghép kênh. Các kênh số liệu này được trang bị ở khung STM-1 trong STM-N * Các Byte E1, E2: Là kênh dành cho thông tin nghiệp vụ dưới dạng thoại tốc độ kênh truyền dẫn do mỗi Byte cung cấp là 64Kbit/s đúng bằng tốc độ kênh kênh thoại cơ sở. Các Bytes E1 và E2 cũng chỉ có trong STM-1 thứ nhất. E1 cung cấp kênh thoại cho RSOH và được truy nhập tại các trạm lặp. E2 cung cấp kênh thoại cho MSOH và được truy nhập tại các trạm ghép kênh. * Kênh điều hành F1: Dùng cho người điều hành mạng có thể dành cho thông tin số cho trong việc bảo dưỡng các trạm lặp. Khi 1 trạm lặp phát hiện sự cố trong đoạn lặp của nó xen vào Byte này 1 chuỗi 6 bit để xác định tên trạm lặp có sự cố 2 bit còn lại là tên của sự cố F1 cũng có thể được dùng truyền nghiệp vụ. * Byte S1: Chỉ thị trạng thái đồng bộ Các bit từ 5÷8 được dùng để thông báo trạng thái đồng bộ (Synchronous Status) các bit này chỉ ra các mức chất lượng đồng bộ do các nhà sản xuất quyết định như sau: Bit 5÷8 của S1 Trạng thái đồng bộ 0 0 0 0 Không xác định được chất lượng 0 0 1 0 G 822 (10-11) 0 1 0 0 Truyến qua 6812 (10-8) 1 0 0 0 Nội hạt 6811 1 0 1 1 Xung nhịp cho đồng bộ 1 1 1 1 Không dùng cho đồng bộ Byte S1 có 4 bit đầu chưa dùng Các Byte Z1, Z2 dùng để dự trữ cho tương lai NU các Byte dành cho mục đích quốc gia (National Use). Còn lại là các Byte trống chưa được định nghĩa. CHỮ VIẾT TẮT ADM Add-Drop Multiplexr Bộ tách ghép kênh AIS Alarm Indicatie signal Tín hiệu chỉ thị cảnh báo APS Automatic Protections Witching Chuyển mạch bảo vệ tự động ATM Asynchronous Transfer Modu Phương thức truyền tải không đồng bộ AU Administrative Unit Khối quản lý AUG Administrative Unit Group Nhóm khối quản lý BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bit BIP Bit Interleaved Parity Cờ chẵn lẻ truyền bit BSHR Bidirection Sherf Healing Ring Mạch vòng tự phục hồi 2 hướng C Container Công tennơ CMI Code Mark Inversion Mã đảo dấu CO Centre office Trạm trung tâm DCC Data communication Chanel Kênh số liệu DMUX Demutiflexer Bộ phân kênh DXC Digital Cross – Connet Nối chéo số EPS Equiment Protection Switching Chuyển mạch bảo vệ thiết bị ETST European Telecommunication Standards Institule Viện tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu HDB-3 High Dencity Bipolar Mã lượng cực mật độ tối đa 3 bit 0 liên tiếp ISDN Intergrated Srvice Digital Network Mạng số liên kết đa dịch vụ ITU-T International Telecommunication Union-Telecom Tổ chức viễn thông quốc tế LOF Loss off Frame Mất khung LOS Loss off Signal Mất tín hiệu MUX Multiplexer Bộ ghép kênh MSOH Multiplex SOH Mào đầu đoạn ghép kênh NDF New Data Flag Cờ dữ liệu mới NE Network Equiment Thiết bị mạng PCM Pulse code Modulation Điều xung mã PDH Plesiochronous Digital Hierachy Phân cấp số cận đồng bộ. POH Path Overhead Mào đầu đường RDG Renegerator Bộ lặp RSOH SOH Mào đầu đoạn lặp. SDH Synchrnous Digital Hierachy Phân cấp số đồng bộ. SOH Section Overhead Mào đầu đoạn SONET Synchronous Optical Network Mạng cáp quang đồng bộ STM Synchronou Tranfer Module Phương thức truyền tải đồng bộ. TRM Terminal Multiplexer Bộ ghép kênh đầu cuối. TU Tributary Unit Khối nhánh luồng. TUG Tributary Unit Group Nhóm khối nhánh. VC Virtual Container Container ảo. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. TS. Cao Phán Hệ thống thông tin quang đồng bộ SDH, 1996. 2. TS. Trần Hồng Quân. Công nghệ SDH, 2000. 1. Siemens Training Center for Communication Networks. SDH Equipment. 5. Trung tâm thông tin bưu điện. Tài liệu huấn liệu mạng viễn thông, 1998. 6. Nguyễn Thị Hồng Nga. Đề tài nghiên cứu áp dụng công nghệ SDH vào mạng truyền dẫn cáp quang Bưu điện thành phố Hà Nội, 1997. MỤC LỤC Trang