TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN DẪN ĐỒNG BỘ SDH

TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN DẪN ĐỒNG BỘ SDH

Để hiểu đúng khái niệm về SDH/SONET, trước hết ta cần hiểu đúng thế nào là đồng bộ, không đồng bộ và cận đồng bộ. Trong tập các tín hiệu đồng bộ, việc chuyển tiếp số liệu trong tín hiệu xảy ra ở chính xác cùng một tốc độ. Tuy nhiên vẫn

có sự lệch pha giữa những lần chuyển giao của hai tín hiệu, và sự lệch pha này nằm trong giới hạn cho phép. Sự lệch pha này có thể do suy hao, trễ thời gian hay jitter trong mạng truyền dẫn. Trong mạng đồng bộ, tất cả các đồng hồ đều tham chiếu đến một đồng hồ chuẩn cơ sở PRC.

1. Nhược điểm của truyền dẫn cận đồng bộ PDH

1.1. Khái niệm truyền dẫn cận đồng bộ (PDH)

Vì các luồng 2Mbit/s được tạo ra từ các thiết bị ghép kênh khác nhau, nên tốc độ bit có khác nhau một chút. Do đó, trước khi ghép các luồng này thành một

luồng tốc độ cao hơn phải hiệu chỉnh cho tốc độ bit của chúng bằng nhau, tức là phải chèn thêm các bit giả. Mặc dù tốc độ các luồng đầu vào là như nhau,

nhưng phía thu không thể nhận biết được vị trí của các luồng đầu vào trong luồng đầu ra. Kiểu ghép kênh như vậy gọi là cận đồng bộ (PlesioSynchronous).

1.2. Nhược điểm của PDH

Việc tách/xen các luồng 2Mbit/s phức tạp làm giảm độ tin cậy cũng như chất lượng của hệ thống.

Khả năng giám sát và quản lý mạng kém. Do trong các khung tín hiệu PDH không đủ các byte nghiệp vụ để cung cấp thông tin cho điều khiển, quản lý,

giám sát và bảo dưỡng hệ thống.

Tốc độ bit của PDH không cao (tốc độ bit cao nhất được chuẩn hoá là 140Mbit/s trên mạng viễn thông quốc tế) không thể đáp ứng cho nhu cầu phát triển

các dịch vụ băng rộng hiện tại và trong tương lai.

Thiết bị PDH cồng kềnh, các thiết bị ghép kênh và thiết bị đầu cuối thường độc lập nhau.

Trên mạng viễn thông tồn tại 2 tiêu chuẩn phân cấp khác nhau: chuẩn Châu Âu và Châu Mỹ, gây khó khăn và phức tạp khi nâng cấp, mở rộng và kết nối

các mạng với nhau.

Các mặt hạn chế trên của PDH sẽ được khắc phục khi sử dụng phân cấp truyền dẫn đồng bộ SDH.

2. Truyền dẫn đồng bộ SDH

2.1. Khái niệm SDH

Để hiểu đúng khái niệm về SDH/SONET, trước hết ta cần hiểu đúng thế nào là đồng bộ, không đồng bộ và cận đồng bộ. Trong tập các tín hiệu đồng bộ,

việc chuyển tiếp số liệu trong tín hiệu xảy ra ở chính xác cùng một tốc độ. Tuy nhiên vẫn có sự lệch pha giữa những lần chuyển giao của hai tín hiệu, và sự

lệch pha này nằm trong giới hạn cho phép. Sự lệch pha này có thể do suy hao, trễ thời gian hay jitter trong mạng truyền dẫn. Trong mạng đồng bộ, tất cả các

đồng hồ đều tham chiếu đến một đồng hồ chuẩn cơ sở PRC. Độ chính xác của PRC là 10-12 - 10-11 và được lấy từ đồng hồ nguyên tử Cesium.

Hai tín hiệu số là cận đồng bộ nếu sự chuyển tiếp xảy ra gần như ở cùng tốc độ, và bất kỳ sự thay đổi nào cũng được cưỡng bức trong một giới hạn nhỏ.

Ví dụ nếu có hai mạng tương tác với nhau, xung đồng hồ của chúng có thể lấy từ hai PRC khác nhau. Mặc dù các PRC này vô cùng chính xác, nhưng vẫn có

sự khác nhau giữa hai loại. Điều này gọi là sự sai khác cận đồng bộ.

Trong trường hợp mạng không đồng bộ, sự chuyển giao tín hiệu không nhất thiết phải xảy ra ở cùng tốc độ. Trong trường hợp này, không đồng bộ có

nghĩa là sai khác giữa hai đồng hồ lớn hơn sai khác cận đồng bộ. Ví dụ, nếu hai đồng hồ lấy từ dao động thạch anh tự do, chúng được gọi là không đồng bộ.

Phân cấp số cận đồng bộ SDH và mạng quang đồng bộ SONET chỉ một tập hợp các tốc độ truyền dẫn bằng cáp sợi quang có thể truyền tải tín hiệu số với

dung lượng khác nhau.

Người ta chấp nhận rộng rãi rằng một phương thức ghép kênh mới có thể được đồng bộ và không chỉ dựa trên việc chèn bit, gọi là PDH, mà còn dựa trên

việc chèn byte, là các cấu trúc ghép kênh từ 64kbit/s đến tốc độ cơ sở 1,544kbit/s (1,5Mbit/s) và 2,048kbit/s (2Mbit/s).

SDH được định nghĩa bởi Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI), được sử dụng ở rất nhiều nước trên thế giới. Nhật Bản và Bắc Mỹ cũng xây

dựng các tiêu chuẩn về SDH riêng. SONET do Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ phát triển và được ứng dụng ở Bắc Mỹ.

2.2. Các tiêu chuẩn SDH

Tiêu chuẩn mới xuất hiện lần đầu tiên là SONET do công ty Bellcore (Mỹ) đưa ra, được chỉnh sửa nhiều lần trước khi trở thành tiêu chẩn SDH quốc tế.

Cả SDH và SONET được giới thiệu rộng rãi giữa những năm 1988 và 1992. SDH được định nghĩa bởi Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI), được sử

dụng ở rất nhiều nước trên thế giới. Nhật Bản và Bắc Mỹ cũng xây dựng các tiêu chuẩn về SDH riêng. SONET do Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ phát triển

và được ứng dụng ở Bắc Mỹ.

Bảng dưới đây thể hiện các tốc độ tiêu chuẩn của SDH và SONET.

Mặc dù SONET và SDH được đưa ra ban đầu cho truyền dẫn cáp quang, nhưng các hệ thống SDH hiện tại vẫn tương thích cao với cả SDH và SONET.

Bảng 1: Phân cấp đồng bộ SDH/SONET

Tín hiệu SONETTốc độ bit

(Mbit/s)

Tín hiệu

SDH

Dung lượng

SONET

Dung lượng

SDH

STS-1, OC-1 51,840 STM-0 28DS1, hoặc 1 DS-3 21E1

STS-3, OC-3 155,520 STM-1 84DS-1, hoặc 3DS-3 63E1, hoặc 1E4

STS-12, OC-12 622,080 STM-4 336DS-1, hoặc12DS-3 252E1, hoặc 4E4



Bảng 2: Phân cấp không đồng bộ ANSI/ITU-TANSI ITU-T

Tín hiệu Tốc độ bit Số kênh Tín hiệu Tốc độ bit Số kênh

DS-0 64 Kbit/s 1 DS-0 64 Kbit/s 64 Kbit/s 1 64 Kbit/s

DS-1 1,544 Mbit/s 24 DS-0 E1 2,048 Mbit/s 1 E1

DS-2 6,312 Mbit/s 96 DS-0 E2 8,450 Mbit/s 4 E1

DS-3 44,7 Mbit/s 28 DS-1 E3 34 Mbit/s 16 E1

E4 144 Mbit/s 64 E1

2.3. Tương lai của SDH.

Hầu hết tất cả các hệ thống truyền dẫn quang hiện nay trong mạng công cộng đều dùng SONET và SDH. Chúng được mong đợi sẽ thống trị môi trường

truyền dẫn trong 10 năm, như công nghệ PDH đi trước đã làm được trong 20 năm (và hiện vẫn còn được sử dụng, dù rất ít). Trong khi tốc độ bit của với mạng

đường trục được kỳ vọng vượt qua 40Gbit/s thì các tốc độ nhỏ hơn hoặc bằng 155Mbit/s đã được dùng rất rộng rãi trong các mạng truy nhập.

2.4. Tại sao cần đồng bộ hóa

2.4.1. Đồng bộ và không đồng bộ.

Nói chung, hệ thống truyền dẫn là không đồng bộ, do mỗi thiết bị trong mạng đều sử dụng đồng hồ riêng của nó. Trong truyền dẫn số, xung đồng hồ là

một thông số rất quan trọng. Xung đồng hồ có nghĩa là sử dụng một chuỗi các xung lặp đi lặp lại để giữ cho tốc độ bit của dữ liệu không đổi và chỉ ra vị trí

các bit 1 và 0 trong luồng dữ liệu. Ghép kênh không đồng bộ trải qua nhiều giai đoạn. Các tín hiệu không đồng bộ, ví dụ DS-1 ghép với nhau, cộng với các

bit thêm vào, gọi là bit chèn để bù cho sự sai khác của mỗi luồng riêng lẻ, và kết hợp với các bit khác (bit khung) để tạo ra một luồng DS-2. Các bit chèn lại

được sử dụng theo cách đó để tạo ra các DS-3 và cao hơn nữa. Chúng ta không thể truy nhập tới các luồng không đồng bộ tốc độ cao mà không sử dụng các

bộ tách kênh. Trong hệ thống đồng bộ SONET/SDH, tần số trung bình của các đồng hồ trong hệ thống là giống nhau (đồng bộ) hoặc gần giống nhau (cận

đồng bộ). Mỗi đồng hồ có thể truy ngược đến nguồn đồng hồ độ chính xác cao. Do đó, các luồng STS-1 dễ dàng ghép với nhau thành các luồng tốc độ cao

hơn mà không cần bit chèn. Vì thế, ta có thể truy nhập ngay đến tốc độ STS-1 cũng như các tốc độ cao hơn STS-N.

2.4.2. Phân cấp đồng bộ hóa.

Các tổng đài số thường được dùng trong mạng số phân cấp đồng bộ hóa. Mạng được tổ chức theo quan hệ chủ-tớ (master-slave) với đồng hồ của các node

cao hơn cung cấp tín hiệu đồng hồ cho các node thấp hơn.Tất cả các node có thể truy ngược đến nguồn đồng hồ chuẩn. Nguồn đồng hồ chuẩn PRC có độ

chính xác là 1x10-11 theo khuyến nghị G.811 của ITU-T. Các nguồn đồng hồ có độ chính xác thấp hơn là SSU (nguồn đồng hồ phụ) và SEC (thiết bị cấp xung

đồng bộ) theo khuyến nghị của ITU-T.

Hình 1. Các cấp đồng hồ đồng bộ trong hệ thống SDH

3. Nguyên tắc ghép kênh và cấu trúc khung

3.1. Nguyên tắc ghép

Hệ thống số đồng bộ được hình thành từ các hệ thống cận đồng bộ khác nhau, các hệ thống cận đồng bộ này có thể thuộc hệ Châu Âu hoặc Bắc Mỹ. Đầu

vào của các hệ thống đồng bộ cơ sở là các luồng cận đồng bộ có tốc độ bít khác nhau, được ghép lại thành nhiều bước, mỗi bước lại được đưa vào các bit điều

khiển, quản lý và phối hợp tốc độ. Khi đó, đầu ra được một luồng đồng bộ cơ sở. Các luồng đồng bộ cơ sở được nâng lên N lần thành các luồng đồng bộ cấp

N. Cấu trúc bộ ghép SDH như hình 2.

Hình 2. Cấu trúc bộ ghép SDH G.709 ITU-T

Các chữ số trong hình này liên quan đến các tốc độ truyền dẫn cận đồng bộ như sau:

11 Tương ứng với 1554 Kbit/s







Chữ số đầu tiên đại diện cho mức phân cấp truyền dẫn như quy định trong G702-"Tốc độ bit của các cấp truyền dẫn số", và chữ số thứ hai đặc trưng cho tốc

độ thấp hơn (1) và cao hơn (2). Còn chữ số 4 là mức thứ 4, bằng 140 Mbit/s có trong tiêu chuẩn Châu Âu và Bắc Mỹ. Các khối có ký hiệu và chức năng sau

đây:

C-n: (n = 1-->4) là các contener: Phần tử này có kích thước đủ để chứa các byte tải trọng thuộc một trong các luồng cận đồng bộ. VC-n: là các contener ảo:

+ Contener ảo cơ sở (n = 1,2): gồm một C-n (n = 1,2) đơn cộng thêm các byte mang thông tin điều khiển và giám sát tuyến nối hai VC-n này và gọi

là POH.

+ Contener ảo bậc cao hơn VC-n (n = 3,4): gồm một C-n (n = 3,4) đơn và tập hợp các nhóm khối nhánh (TUG-2S) hoặc một tập của TU-3S cùng với

các byte mang thông tin điều khiển và giám sát tuyến nối hai VC-n và được gọi là POH.

Con trỏ được sử dụng để tìm các phần khác nhau của AU và TU gọi là container ảo VC. Con trỏ AU xác định ở VC bậc cao hơn và con trỏ TU xác

định ở VC bậc thấp hơn. Ví dụ AU-3 gồm VC-3 cộng với một con trỏ, TU-2 gồm VC-2 cộng với một con trỏ.

Một VC là một thực thể tải chạy trên mạng được tạo ra và hủy đi ở điểm kết cuối dịch vụ hoặc ở gần điểm đó. Các tín hiệu lưu lượng PDH được ánh

xạ tới các container với kích thước phù hợp với yêu cầu băng thông, sử dụng các bit đơn để bám tốc độ đồng hồ khi cần thiết. Các POH được thêm vào sau đó

cho mục đích quản lý, tạo một VC. Phần mào đầu này được bỏ đi sau khi VC bị hủy và tín hiệu gốc ban đầu được tái tạo lại. Mỗi tín hiệu PDH được ánh xạ

vơi VC của nó, và các VC với cùng kích thước không đáng kể được ghép lại bằng cách chèn byte tạo thành tải SDH.

TU-n (n = 1,2,3) là khối nhánh: gồm một VC cộng thêm một con trỏ khối nhánh. Con trỏ khối nhánh chỉ thị sự đồng bộ pha của VC-n đối với POH

của VC mức cao hơn tiếp theo. Con trỏ khối nhánh có vị trí cố định so với POH mức cao hơn.

AU-3S (S = 1 hoặc 2) và AU-N (N=4): gồm một VC bậc cao cộng thêm con trỏ khối quản lý. Con trỏ khối quản lý có vị trí cố định trong khung

STM-1 và thể hiện quan hệ về pha của VC bậc cao hơn.

3.2. Cấu trúc khung STM-1

Khung STM-1 bao gồm 2430 bytes và thường được chia làm hai vùng, tương ứng với 9 hàng x 270 cột. Độ dài khung là 125 ms, tương ứng với tần số của

khung là 8000 Hz. Tốc độ truyền dẫn của một byte trong khung là 64 Kbit/s. Khung STM-1 gồm 3 khối:

Khối trọng tải Payload Khối con trỏ AU Khối SOH

Các byte trong khung STM-1 được truyền từng hàng một và truyền từ trái sang phải, bắt đầu từ hàng thứ nhất và cột thứ nhất. Như vậy, sau 9

byte SOH (trừ hàng 4 là 9 byte AU) là 261 byte tải trọng được truyền xen kẽ.

+ Phần điều khiển SOH: gồm có 8x9 byte, gồm các byte cần thiết cho dịch vụ như từ mã đồng bộ khung, các byte bổ sung để giám sát, điều

khiển và quản lý.

+ Phần trọng tải : các tín hiệu phân nhánh, các tín hiệu POH trong khuyến nghị G.703 của CCITT từ 2 Mbit/s đến 140 Mbit/s được truyền tải

trong cùng tải trọng gồm có 9x261 byte.

+ Phần con trỏ: Quan hệ thời gian giữa trọng tải và khung STM-1 được ghi lại nhờ con trỏ, ngoài ra nó còn định vị các tín hiệu phân nhánh ở

trong khối tải trọng. Do đó, sau khi diễn giải con trỏ một cách thích hợp thì có khả năng truy nhập tới từng kênh của người sử dụng độc lập ở bất kỳ thời

điểm nào, mà không cần tách luồng STM-1. Con trỏ ở hàng thứ tư, cột từ 1 --> 9 gọi là con trỏ vùng A, còn con trỏ ở hàng 1-->3 và cột 11-->14 gọi là

con trỏ vùng B. Khung STM-1 có độ dài 125ms, có tần số là 8000 Hz, như vậy được truyền 8000 lần/s. Do đó, tốc độ bit của tín hiệu STM-1 là : 8000 x

9 x 270 x 8 = 155520 kbit/s

Hình 3. Cấu trúc khung STM-1

Các mức cao hơn STM-N của phân cấp đồng bộ được hình thành bởi cách chèn byte vào phần tải của N tín hiệu STM-1, thêm các mào đầu gấp N lần

mào đầu của STM-1 và lấp đầy với dữ liệu quản lý và giá trị con trỏ phù hợp.

Hình 4. Cấu trúc khung STM-4

4. Các cơ chế bảo vệ

Có hai cơ chế bảo vệ trong mạng SDH: bảo vệ tuyến tính và bảo vệ mạch vòng.

4.1. Bảo vệ tuyến tính

Đây là hình thức dự phòng đơn giản nhất, còn gọi là bảo vệ 1+1. ở đây, mỗi đường làm việc được bảo vệ bởi một đường bảo vệ. Việc chuyển sang

đường bảo vệ xảy ra khi xác định được lỗi như là mất tín hiệu LOS. Cấu trúc 1+1 là dự phòng 100% khi mỗi đường làm việc có một đường bảo vệ. Nhưng do

vấn đề kinh tế, nên người ta thường sử dụng cơ cấu 1:N, nhất là những đường truyền có khoảng cách xa. Theo cách này, vài đường làm việc được bảo vệ bằng

một đường dự phòng. Các đường dự phòng có thẻ sử dụng cho các lưu lượng có độ ưu tiên thấp và có thể bị ngắt đi khi đướngự phòng thay thế cho các đường

làm việc bị lỗi. Cơ cấu bảo vệ 1+1 và 1:N được tiêu chuẩn hóa trong khuyến nghị G.783 của ITU-T.

Hình 5. Sơ đồ bảo vệ tuyến tính

4.2. Bảo vệ mạch vòng

Bảo vệ mạch vòng có nhiều ưu điểm hơn so với bảo vệ tuyến tính. Một mạch vòng bảo vệ là cách đơn giản nhất và hiệu quả nhất khi có một số phần tử

mạng liên kết với nhau. Có nhiều cơ cấu bảo vệ được dùng cho loại mạng này, song chỉ có một số cơ cấu được tiêu chuẩn hóa theo khuyến nghị G.841 ITU-

T. Có 2 loại cơ cấu mạch vòng là vòng đơn hướng và vòng hai hướng.

4.2.1. Mạch vòng đơn hướng

Hình 6. Mạch vòng bảo vệ đơn hướng

Trên hình thể hiện cách thức cơ bản của mạch vòng bảo vệ đơn hướng.

Giả sử có sự gián đoạn thông tin giữa 2 phần tử mạng A và B, hướng Y không bị ảnh hưởng bởi sự cố này. Tất nhiên, một đường thứ hai được thiết lập cho

hướng X. Do đó, kết nối này được chuyển sang đường thứ hai trong phần tử mạng A và B. Còn hai phần tẻ khác, C và D được chuyển qua đường dự phòng.

Thủ tục này gọi là chuyển đường thẳng. Một cách khác đơn giản hơn được sử dụng là chuyển vòng. Lưu lượng được truyền trên cả hai đường làm việc và

đường bảo vệ. nếu có sự cố, phía thu (trường hợp này là A) chuyển sang đường bảo vệ và ngay lập tức duy trì kết nối.

4.2.2. Mạch vòng hai hướng

Trong cấu trúc mạng này, kết nối giữa hai phần tử mạng là hai hướng. Toàn bộ dung lượng mạng được chia thành nhiều đường, mỗi đường làm việc

là hai hướng. Nếu có sự cố giữa hai phần tử mạng cạnh nhau A và B, B sẽ chuyển sang đường bảo vệ. Có thể mang lại hiệu quả bảo vệ cao hơn khi dùng

mạch vòng bảo vệ hai hướng với 4 sợi cáp, mỗi đôi cáp chạy cả đường làm việc và đường bảo vệ. Kết quả, ta có cấu trúc bảo vệ 1:1, nghĩa là dự phòng 100%.

Hình 7. Mạch vòng bảo vệ hai hướng

5. Các phần tử của mạng đồng bộ

Hình vẽ thể hiện cấu trúc của một vòng SDH với nhiều nhánh. Đặc trưng của SDh là có nhiều ứng dụng khác nhau được truyền trên mạng. Mạng

đồng bộ còn có khả năng truyền các tín hiệu cận đồng bộ, cũng như khả năng điều khiển các dịch vụ như ATM. Tất cả điều đó yêu cầu mạng phải có nhiều

phần tử khác nhau. Về cơ bản, mạng có 4 phần tử sau:

5.1. Bộ tái tạo tín hiệu

Như tên gọi của nó, phần tử này có nhiệm vụ tái tạo lại xung đồng hồ và biên độ của tín hiệu đầu vào đã bị suy hao và méo dạng do tán sắc. Các

thông tin nhận được bằng cách trích ra nhiều kênh 64 kbit/s trong phần mào đầu RSOH.

Bộ tái tạotín hiệu

STM-N

STM-N

Hình 8. Sơ đồ mạng đồng bộ

5.2. Đầu cuối ghép kênh TM

Được sử dụng để kết hợp các luồng tín hiệu cận đồng bộ và đồng bộ đầu vào thành các luồng STM-N có tốc độ cao hơn.

5.3. Bộ xen/rẽ kênh ADM

Các tín hiệu cận đồng bộ và các ín hiệu đồng bộ tốc độ thấp có thể được lấy ra từ các luồng đồng bộ tốc độ cao hơn, hoặc được chèn vào đó, sử dụng các

bộ ADM. Đặc trưng này làm cho ADM rất hữu ích trong các cấu trúc mạch vòng, tạo các đường bảo vệ trong vòng trong trường hợp xảy ra sự cố. Tại một

nút ADM, chỉ những tín hiệu nào cấn thết để truy nhập mới được chèn vào / hay rẽ xuống. Phần lưu lượng còn lại tiếp tục được chuyển đi trong mạng mà

không cần một thiết bị đặc biẹt nào khác.

5.4. Bộ đấu chéo số DXC

Thiết bị này có chức năng ứng dụng rất rộng. Nó cho phép ánh xạ các luồng nhánh PDH vào các VC cũng như chuyển các giá trị container thành VC-4.

Đầu cuốighép kênh (TM)

PDHSTM-N

SDH

ADM

STM-N

STM-N

PDH SDH

Hình 9. Thiết bị đấu chéo số

5.4.1. Quản lý các phần tử mạng

Bộ phận quản lý mạng viễn thông TNM cũng được xem như một phần tử trong mạng đồng bộ. Tất cả các phần tử được đề cập trên đây đều được quản lý

bằng phần mềm. Nghĩa là chúng có thể được giám sát và điều khiển từ xa, một trong những đặc tính quan trọng nhất của mạng SDH. Chức năng của TNM

được tóm tắt là :"Vận hành, quản lý, bảo dưỡng và giám sát-OAM&P".

Một số lỗi thường gặp trong quản lý, vận hành mạng truyền dẫn.

STT Các lỗi Mô tả

1 LOS (Loss Of Signal) LOS xảy ra khi tín hiệu đồng bộ giảm xuống dưới ngưỡng có BER

=1x10-3. Nó cũng có thể đo đứt cáp, suy giảm mạnh tín hiệu hoặc lỗi

thiết bị. Trạng thái LOS được xóa khi 2 khung liên tiếp nhận được

không thấy dấu hiệu của LOS mới.

2 OOF (Out of Frame

alignment)

OOF xảy ra 4 hoặc 5 khung SDH liên tiếp nhận được bị lỗi, mẫu khung

không hợp lệ. Thời gian lớn nhất để xác định OOF là 625ms. OOF xóa

khi nhận được 2 khung liêm tiếp có mẫu khung hợp lệ.

3 LOF (Loss of frame

alignment)

LOF xẩy ra khi OOF tồn tại trong khoảng thời gian xác định bằng ms.

LOF xóa khi một điều kiện trong khung tồn tạiliên tiếp trong thời gian

xác định bằng ms.

4 LOP (Loss of pointer) LOP xảy ra khi nhận được N con trỏ liên tiếp không hợp lệ, hoặc nhận

được N cờ dữ liệu mới (NDF), ở đây, N=8,9 và 10. LOP xóa khi có 3

con trỏ hợp lệ bằng nhau, hoặc nhận được 3 chỉ thị AIS liên tiếp.

5 AIS (Alarm Indicator

Signal)

AIS là trạng thái tất cả các bit =1. Nó được tạo ra để thay thế cho tín

hiệu bình thường khi nó bao gồm một điều kiện lỗi để ngăn các lỗi hoặc

cảnh báo tăng lên.

6 RDI (Remote defect

indication)

Đây là tín hiệu trả về của thiếp bị truyền dẫn khi có các lỗi LOS, LOF

hoặc AIS.

7 RFI (Remote failure

indication)

Một lỗi xảy ra rất dài khi vượt qua thời gian lớn nhất cho phép của cơ

cấu bảo vệ hệ thống truyền dẫn. Khi tình huống nằy xảy ra, một bản tin

RFI sẽ được gửi đến đầu xa và sẽ khởi tạo chuyển mạch bảo vệ nếu chức

năng này đã được kích hoạt.

KẾT LUẬN

SDH mang lại nhều lợi ích to lớn cho nhà cung cấp mạng:

Tốc độ truyền dẫn cao: Tốc độ truyền dẫn có thể đạt tới 10Gbit/s, do đó phù hợp với các mạng đường trục, mạng lõi.

Chức năng xen/rẽ kênh đơn giản: so với PDH, SDH dễ dàng chèn các luồng tốc độ thấp vào luồng tốc độ cao, và cũng như lấy các luồng tốc đọ

thấp hơn ra khỏi các luồng tốc đọ cao hơn.

Khả năng đáp ứng cao và dung lượng phù hợp: với SDH, nhà cung cấp dễ dàng và nhanh chóng đáp ứng yêu cầu của khách hàng. Các phần tử

mạng được quản lý và điều khiẻn từ trung tâm, sử dụng hệ thống TNM.

Độ tin cậy cao: mạng SDH hiện đại có nhiều cơ chế bảo vệ và dự phòng khác nhau. Lỗi một phần tử trong mạng không thể gây lỗi toàn bộ hệ

thống.

Làm nền tảng của nhiều dịch vụ tương lai: Ngay bây giờ, mạng SDH đã là nền tảng cho các dịch vụ POTS, ISDN, di động...Nó cũng dề dàng

đáp ứng được các dịch vụ video theo yêu cầu, truyền hình số quảng bá...

Kết nối dễ dàng với các hệ thống khác: Giao diện SDH được tiêu chuẩn hóa toàn cầu, có thể kết hợp nhiều phần tử khác nhau trong cùng một

mạng và tương tác với các mạng khác dễ dàng.

Sắp tới, công nghệ ghép kênh phân chia theo bước sóng DWDM sẵn sàng được sử dụng thay thế cho SDH. Công nghệ này có thể truyền nhiều bước sóng

trong cùng sợi quang đơn mode. Hiện tại có thể truyền 16 bước sóng, từ 1520nm đến 1580nm, do đó tốc độ truyền dẫn có thể đạt tới 40Gbit/s và cao hơn

nữa trên một sợi quang. Do đó, có thể nói rằng DWDM là công nghệ truyền dẫn quang của tương lai.

Các đặc điểm của SDH, so sánh giữa mạng SDH với mạng PDH

Trên đường thông tin số (digital) tần số và pha của xung tín hiệu phải được đồng bộ một cách chính xác để thực hiện việc ghép kênh. Từ các kênh tín hiệu sơ cấp 64kbit/s (=8kbit/s x 8) ta thực hiện ghép kênh cấp cao. Có 2 phương pháp

ghép kênh cấp cao: ghép kênh cận đồng bộ và với ghép kênh đồng bộ.

VIỄN THÔNG

Hỏi: Đề nghị cho biết các đặc điểm của SDH, so sánh giữa mạng SDH với mạng PDH

Đáp: Trên đường thông tin số (digital) tần số và pha của xung tín hiệu phải được đồng bộ một cách chính xác để thực hiện việc ghép kênh. Từ các kênh tín hiệu sơ cấp 64kbit/s (=8kbit/s x 8) ta thực hiện ghép kênh cấp cao. Có 2 phương pháp ghép kênh cấp cao: ghép kênh cận đồng bộ và với ghép kênh đồng bộ.

Trong ghép kênh cận đồng bộ (Plesiochronous Digital Hierachy), người ta căn chỉnh pha bằng việc chèn xung. Trong việc đồng bộ hoá bằng chèn xung, thì tốc độ của xung định thời (timing) hơi nhanh hơn tốc độ của xung tín hiệu vào. Khi xung định thời khác nhau 1byte thì xung chèn được chèn vào vị trí thời gian thích hợp. Với nguyên tắc chèn bit để ghép các kênh 64kbit/s, hiện nay có hai hệ thống: một theo tiêu chuẩn Bắc Mỹ và một theo tiêu chuẩn châu Âu. Hệ Bắc Mỹ có các cấp sau:

DS0 tốc độ 64kbit/s,

DS1 tốc độ 1,544Mbit/s = 64kbit/s x 24 + 8 kbit/s

DS2 tốc độ 6,312Mbit/s = 1,544Mbit/s x 4 x 49/48 x 288/(288-0,33)

DS3 tốc độ 47,736Mbit/s

DS4 tốc độ 274,176Mbit/s

Hệ châu Âu cũng có cấp hệ tương ứng là:

CEPT0 tốc độ 64kbit/s

CEPT1 tốc độ 2,048Mbit/s




Trong phương trình của tín hiệu DS2, tín hiệu DS2 có được bằng cách ghép 4 tín hiệu DS1. Tỷ số 49/48 có nghĩa là với từng 48bit lại chèn thêm 1 bit đồng bộ khung và với từng 288bit lại có bit chèn.

Với sự ghép kênh PDH đã nêu trên, nếu ta muốn tách được một kênh riêng lẻ từ luồng tín hiệu bậc cao không thể không qua các thiết bị tách kênh theo trình tự từ cao xuống thấp. Theo góc độ kinh tế thì vốn đầu tư vào các thiết bị phân kênh này khá tốn kém. Đây là nhược điểm của hệ thống PDH.

Trong những năm 1980 do hệ thống chuyển mạch số tăng ngày càng nhiều, thiết bị truyền dẫn số được dùng nhiều và nhu cầu thiết lập ISDN càng ngày càng lớn, việc đồng bộ hoá mạng lưới đã trở nên quan trọng. Mặt khác, nhờ vào tiến bộ công nghệ tin học trong các thiết bị truyền dẫn, các bộ nối chéo thực hiện hoàn toàn bằng điện tử. Tại đây dữ liệu tốc độ thấp có thể nối lẫn với tín hiệu tốc độ cao. Tương ứng, công nghệ truyền dần theo phân cấp đồng bộ SDH (Synchronous Digital Hierachy) ra đời và đưa tới một tiêu chuẩn quốc tế chung.

Hình 1

Trong mạng PDH, giao diện nút mạng NNI được dùng như các giao diện nối chéo (cross connect), nhưng mạng SDH cũng dùng NNI như các giao diện cho hệ thống truyền. Với SDH, tốc độ bit tại các giao diện NNI cũng thống nhất với tốc độ bit chuyển tải của hệ thống tuyến. Tốc độ bit là 155,529Mbit/s; 622,080Mbit/s và 2,488320Gbit/s. Còn trong cấp hệ PDH, giao diện của tuyến không được tiêu chuẩn hoá. Hơn nữa tiêu chuẩn SDH cho phép triển khai các thiết bị tương thích với sự vận hành giám sát và bảo dưỡng của mạng truyền dẫn quang.

Phương pháp ghép kênh

Quá trình ghép kênh trong mạng SDH phân biệt rõ ra 2 quá trình hoạt động độc lập nhau. Đó là sự hình thành modun chuyển tải đồng bộ STM-1 và STM-N. Sự hình thành modun STM-N bậc cao bằng cách xen tín hiệu STM-1. Nguyên tắc này cũng được sử dụng để ghép các tín hiệu PSH nhánh đến (tín hiệu TR) sao cho các tín hiệu từ cấp hệ khác nhau có thể chiếm cùng một kênh chuyển tải SDH. Hình 1 là sơ đồ biểu diễn quá trình ghép kênh SDH. Các tín hiệu PDH như DS1, DS2... và CEPT1, CEPT2, CEPT3... và các tín hiệu băng rộng khác là các tín hiệu nhánh đến của STM-1. Đây là modun truyền dẫn nhỏ nhất của hệ thống SDH. STM-1 cũng là một format cơ bản của tín hiệu đồng bộ.

Các tín hiệu trên được bố trí vào khung STM-1, sau khi qua các phần tử như contenơ C, contenơ ảo VC, đơn nguyên nhánh ghép

TU và đơn nguyên quản lý AU.

Trong số các phần tử trên, C và VC được dùng để truyền dẫn tín hiệu nhánh ghép trên mạng đồng bộ; kênh ảo VC được hình thành từ một phần của khung STM-1 để chuyển tải tín hiệu hoặc kênh dịch vụ. Lối đi từ điểm hình thành côngtenơ ảo VC đến điểm côngtenơ bị huỷ, được biểu thị bằng tín hiệu mào đầu POH của khung. Đơn nguyên AU có một “con trỏ” để chỉ thị điểm xuất phát của khung VC chiếm phần tải trọng (payload) của STM-1. Đơn nguyên TU có một con trỏ để biểu thị điểm xuất phát của VCn-1 (ở mức thấp) chiếm tải trọng nằm trong VC. Sự sắp xếp VCn, VCn-1 yêu cầu linh hoạt. Sau khi qua các phần tử trên, các tín hiệu nhánh ghép đã được chuyển vào STM-1.

Tiếp tục, muốn ghép N mođun STM-1 thành STM-N có thể dùng phương pháp xen byte đơn giản như hình 2.

Hình 2

Cấu trúc khung của SDH

Cấu trúc khung của SDH được thiết kế sao cho các kênh dịch vụ hoặc kênh báo hiệu đưa vào hoặc lấy ra một cách dễ dàng. Hơn nữa trong tương lai tín hiệu SDH cơ sở sẽ được dùng như tín hiệu cơ sở của mạng truyền dẫn, đặc biệt mạng ISDN băng rộng. Hình 3 là cấu trúc khung của STM-1 có chu kỳ lặp lại là 125s, thông tin được sắp xếp với đơn vị byte theo 270 và 9 dòng. Các chức năng xử lý tín hiệu chứa ở phần thông tin mào đầu. Mức cơ bản của tín hiệu SDH là 155,520Mbit/s. Tốc độ cấp hệ bậc cao hơn là bội số của tốc độ cấp hệ cơ bản. Những tín hiệu DS1... DS3 của Mỹ Nhật có thể chiếm một số hàng cột như sau:

Tín hiệu DS1 (1,544Mbit/s) chiếm 9 hàng x 3 cột

Tín hiệu DS2 chiếm 9 hàng x 12 cột

Tín hiệu DS3 chiếm 9 hàng x 85 cột

Tương tự, tín hiệu CEPT1... CEPT3 của châu Âu chiếm:

Tín hiệu CEPT1 (2,048Mbit/s) chiếm 9 hàng x 4 cột

Tín hiệu CEPT2 chiếm 9 hàng x 16 cột



Đối với những tín hiệu trên, tín hiệu mào đầu được bổ sung thêm vào tốc độ cơ bản. Tín hiệu mào đầu này được xếp trong đơn nguyên gồm 9 cột (xem hình 1). Như vậy, đơn nguyên này chứa hàm số xác nhận trên mỗi hàng. Như vậy các chức năng xác nhận, tách ra và xen vào có thể thực hiện một cách dễ dàng hơn.

Hình 3

Để thích ứng với dịch vụ băng rộng ISDN, ta có thể thiết lập tốc độ dịch vụ sao cho cấu trúc 9 x N byte (N là số nguyên) vẫn được đảm bảo.

Đơn nguyên mào đầu gồm SOH (section overhead) và POH (path overhead). Phần SOH do các phần tử khác nhau trong các thiết bị ghép kênh và tuyến truyền dẫn yêu cầu. Phần POH do từng lối đi (path) của tín hiệu trong khung yêu cầu. Đặc biệt, các đặc tính cần thiết để giám sát mạng, kiểm tra chất lượng và cấu hình từ xa đã được sắp đặt trong phần mào đầu, phù hợp với tiêu chuẩn quản lý mạng kênh chung.

Hình 4

Ưu điểm của cấu trúc ghép kênh trong mạng SDH là đảm bảo tính linh hoạt do tác dụng xen byte (hình 1). Ta thấy, thông tin các dịch vụ DSn (hoặc dịch vụ băng rộng Hn) chứa vào tải trọng của khung STM-1 (hình 3).

Các côngtenơ Cn được hình thành bằng các thông tin dịch vụ. Các côngtenơ ảo VCn gồm côngtenơ C cộng thêm mào đầu POH.

Đơn nguyên nhánh ghép TUn gồm VCn cộng thêm con trỏ TH PRT.

Công tenơ ảo bậc cao VCn+1 gồm N (số nguyên N=1, 2, 3...) đơn nguyên TUn ghép lại và cộng thêm mào đầu POHn+1.

Đơn nguyên AUm bậc cao gồm côngtenơ ảo bậc cao cộng thêm con trỏ AUmPTR (m=3 hoặc 4).

Hình 4 là một thí dụ minh họa cấu trúc của côngtenơ ảo VC-4.

Hình 5

Các cấu hình mạng SDH

Công nghệ SDH cho phép cấu hình mạng rất linh hoạt và đa dạng như: mạng điểm nối điểm, mạng dây xích (xen/rẽ), mạng vòng Ring.

Tại các trạm đầu cuối STM, các luồng tín hiệu 2Mbit/s, 34Mbit/s và 140Mbit/s... qua các thiết bị ghép kênh đồng bộ thành các luồng 155Mbit/s và được truyền tới trạm tiếp theo bằng cáp quang. Trên một dẫy liên tiếp các trạm còn có trạm ghép/rẽ SMA. Tại đây, một số luồng được rẽ ra và một số luồng được ghép vào.

Hình 6

Mạng được dùng phổ biến là mạng vòng Ring. Trong một vòng như hình 6, các mođun SMA nối kín với nhau. Khi một khâu của vòng có sự cố, thì cấu hình ring nhanh chóng hồi phục đường truyền để truyền lưu lượng. Cấu hình Ring còn cho phép dễ dàng tổ chức dự phòng 1+1. Trong dự phòng 1+1 các tuyến nối giữa SMA đều là tuyến kép. Lúc này lối vào và lối ra của mỗi SMA

đều sử dụng giao diện dự phòng. Cấu hình ring bảo vệ 1+1 có khả năng tự khôi phục, tự điều khiển cho phép dự phòng 100% khi có sự cố đường truyền.

© Bản quyền thuộc Tạp chí Công nghệ thông tin & Truyên thôngĐịa chỉ: 95E, Lý Nam Đế, Hà Nội. Điện thoại: (04)37737136. Fax: (04)37737130. Email: [email protected]ơ quan chủ quản: Bộ Thông tin và Truyền thông. Tổng biên tập: TS. Chu Văn Vệ.Giấp phép số 56/GP-BC do Cục Báo chí - Bộ Văn hoá, Thông tin cấp ngày 14/03/2006.

mailto:[email protected]

Documents

TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN DẪN ĐỒNG BỘ SDH