Công nghệ SDH

inh: 07-11-1982 Lớp: ĐT 10 Khoá: 2005 – 2010 Ngành học: Điện tử - Viễn thông Bậc đào tạo: Đại học Hệ đào tạo: Từ xa 1. Tên đề tài tốt nghiệp: Công Nghệ SDH 2. Các số liệu ban đầu: Theo tiêu chuẩn thiết kế của kỹ thuật truyền dẫn SDH. 3. Nội dung các phần lý thuyết và tính toán: * Chương I: Giới thiệu chung về PDH và SDH * Chương II: Sắp xếp các luồng PDH và SDH vào Container của khung SDH * Chương III: Con trỏ và và từ mào đầu 4. Các bản vẽ và đồ thị: 5. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: Ngày 08.tháng 02 năm 2010 6. Ngày hoàn thành nhiệm vụ thiết kế: Ngày 02 tháng 5..năm 2010 CHỦ NHIỆM KHOA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN SINH VIÊN ĐÃ HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN LỜI GIỚI THIỆU Kỹ thuật SDH là kỹ thuật truyền dẫn tiên tiến, đang được sử dụng ngày càng phổ biến trên phạm vi toàn thế giới, nhờ các tính năng ưu việt hơn hẳn thế hệ PDH. Với ưu thế trong việc ghép kênh đơn giản, linh hoạt, giảm thiết bị trên mạng, băng tần truyền dẫn rộng, cung cấp giao diện tốc độ lớn hơn cho các dịch vụ trong tương lai, tương thích với các giao diện PDH hiện có tạo ra khả năng quản lý mạng tập trung. Công nghệ SDH đáp ứng sự tăng trưởng nhanh của mạng viễn thông và mạng số hoá đa dịch vụ. Đặc biệt công nghệ SDH cho phép tạo nên cấu trúc mạng vòng, đảm bảo độ tin cậy an toàn mạng lưới mà công nghệ PDH trước đây không làm được. Việc sử dụng con trỏ cùng với việc ghép xen byte ở SDH cho phép các thiết bị ghép kênh SDH dễ dàng tìm lại các luồng nhánh để thực hiện xen rẽ chúng. Trong khi đó PDH thực hiện điều này rất khó khăn. Ở PDH để xen, rẽ các máy ghép kênh phải thực hiện phân luồng (Demux) và ghép luồng (Mux) rất phức tạp và tốn kém. Hiện nay mạng viễn thông Việt Nam đã đưa kỹ thuật SDH vào sử dụng để khai thác hết tính năng ưu việt của mọi loại hình dịch vụ và quản lý mạng viễn thông được tốt. Việc trang bị kiến thức để làm chủ thiết bị và làm chủ mạng lưới là rất cần thiết. Sau một thời gian nghiên cứu, được sự giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Vũ Sơn và toàn thể các thầy cô Khoa Công nghệ Điện tử - Viễn thông Viện Đại học Mở Hà Nội. Tôi đã tóm tắt sơ lược về công nghệ SDH và mạng truyền dẫn quang trong ngành viễn thông Việt Nam. Do kiến thức còn nhiều hạn chế, tôi rất mong được sự đóng góp của các thầy cô giáo cùng các bạn đồng nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Vũ Sơn và các thầy cô giáo khoa Công nghệ Điện tử - thông tin Viện Đại học Mở Hà Nội đã giúp tôi hoàn thành đồ án này. Hà Nội, ngày tháng năm 2010 Sinh viên Vũ Trường Giang CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PDH VÀ 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._.