Kỹ thuật truyền dẫn SDH

tạp và cứng nhắc của hệ thống truyền dẫn dựa trên tiêu chuẩn PDH không thể đáp ứng được các yêu cầu này. Như vậy, xuất phát từ nhu cầu thực tế, tiêu chuẩn của các hệ thống truyền dẫn mới dựa trên các công nghệ tiên tiến nhất đã được hình thành. Đó là tiêu chuẩn phân cấp số đồng bộ SDH. Kỹ thuật truyền dẫn SDP có rất nhiều ưu thế so với PDH trước đó. Nó làm quá trình ghép kênh đơn giản hơn, linh hoạt hơn, giảm đáng kể thiết bị trên mạng. Nó được nghiên cứu là để cung cấp các giao diện tốc độ lớn cho các dịch vụ tương lai, trong khi đó nó hoàn toàn tương thích với hầu hết mọi dao diện SDH đang tồn tại. Nó tạo ra khả năng quản lý tập trung như mạng truyền dẫn thống nhất. Làm thay đổi hoàn toàn với quan niệm truyền dẫn trước đó vốn chỉ là hệ thống hoàn toàn độc lập với nhau. Hiện nay việc lựa chọn kỹ thuật truyền dẫn SDH làm cơ sở cho mạng viễn thông hiện tại trong tương lai là hướng phát triển đúng đắn. Rất nhiều nước đã lựa chọn giải pháp này, đối với mạng viễn thông quốc gia Việt Nam, việc chuyển đổi từ PDH sang SDH là hoàn toàn đúng đắn, đóng vai trò quyết định trong quá trình hiện đại hoá mạng lưới viễn thông quốc gia. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng vì thời gian có hạn và mức độ hiểu biết chưa sâu nên bản đồ án của em còn rất nhiều sai sót, vì vậy em rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trần Anh Vũ, và các thầy cô trong khoa điện tử viễn thông đã giúp em hoàn thành bản đồ án này. Chương I: giới thiệu Kỹ THUậT SDH 1.1. Kỹ thuật PDH. 1.1.1. Phân cấp số cận đồng bộ PDH. Kỹ thuật phân cấp số cận đồng bộ PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) là quá trình ghép kênh một số luồng đơn lẻ có tốc độ thấp để tạo thành một luồng có tốc độ cao hơn. Trong hệ thống PDH người ta sử dụng các bit đồng chỉnh (justification Bit) để bù sự sai khác về pha và tần số giữa các luồng đầu vào. Các bít đồng chỉnh này sẽ được tách ra ở phía thu để tạo lại thông tin gốc. Hiện nay trên thế giới tồn tại ba tiêu chuẩn ghép kênh đồng bộ như hình sau: 32.064 97.728 1.544 44.736 6.312 2.048 8.448 34.368 139.264 274.176 564.992 397.200 JAPANAPAN USA EUROPE G753 x4 G742 G752 G752 G751 G751 G755 G752 G757 x4 x4 x4 x4 x4 x3 x3 x3 x5 x6 x7 Cấu trúc khung không được định nghĩa trong Khuyến nghị của CCITT. khuyến nghị của CCITT Hình 1.1: Các tiêu chuẩn phân cấp cận đồng bộ PDH. Ghép kênh PDH. Theo tiêu chuẩn của châu Âu các máy ghép kênh bậc cao (từ bậc hai trở lên) được ghép từ bốn luồng nhánh (Tributary) tốc độ thấp thành một luồng tổng (Aggregate) tốc độ cao. Các luồng nhánh được ghép chung vào luồng tổng theo quy tắc ghép xen bit. Các luồng nhánh này có thể có tốc độ khác nhau và được đồng bộ theo phương pháp chèn dương. Nguyên lý ghép xen bit và chèn dương: Tr 1 A B C D Tr 2 E F G H Bit giả Tr 3 I J K L A E I M B F N C Tr 4 M N O P Nguyên lý ghép kênh của máy ghép kênh bậc hai, bậc ba bậc bốn dựa trên cơ sở khuyến nghị G.742 và G. 751 của CCITT. Các khung chèn của luồng 8 M,34 M được chia thành bốn khối. Từ đồng bộ khung và từ nghiệp vụ khung là 1111010000DN.Bộ ba bit JS ở các khối 2,3,4,mang thông tin về chỉ thị chèn thông báo cho phía thu. Khung chèn của luồng 140M được chia thành sáu khối. Từ đồng bộ khung và từ nghiệp vụ khung 111110100000DNY1Y2 (Y1,Y2: Có thể được sử dụng để truyền dữ liệu dị bộ bổ sung). Bộ 5 bit JS ở các khối 2,3,4,5,6, mang thông tin về chỉ thị chèn thông báo cho phía thu. Quyết định về chèn ở phía thu được thực hiện theo nguyên tắc đa số , nghĩa là nếu số các số 1 trong bộ 3 bit hay bộ 5 bit JS nói trên thì chiếm đa số thì số chèn. Khối cuối cùng của khung có 4 bit JT (bit 5 đến bit 8 ). Nếu có yêu cầu chèn thì sẽ có một bit giả được đặt vào một trong số các vị trí từ bit JT 5 á8. Tuỳ thuộc vào bit chèn cho luồng nhánh 1,2,3,4,.Để thực hiện chèn người ta sử dụng các bộ nhớ đệm đàn hồi ES (Elastic Story). 1.1.3. Chức năng Xen – Rẽ luồng PDH. Để thực hiện các chức năng này người ta sử dụng các bộ ghép – phân kênh Back to Back, các bộ ghép kênh cấp 2, cấp 3 , cấp 4 như hình sau: 4 D M E 3 D M E 4 D M E 3 D M E 2 D M E 2 D M E 4 3 2 Level 1 2 3 4 34Mbit/s 8Mbit/s 2Mbit/s 8Mbit/s 34Mbit/s 140M 140M Luồng Luồng Rẽ ra xen vào Hình 1.2. Chức năng xen rẽ luồng PDH. 1.1.4.Nhược điểm của PDH: - Mạng PDH chủ yếu đáp ứng dịch vụ điện thoại. Đối với dịch vụ phi thoại mới, yêu cầu dung lượng lớn như: truyền dữ liệu, truyền hình, mạng ISDN... thì mạng PDH khó có thể thực hiện được. - Mạng PDH không linh hoạt trong việc kết nối các luồng tín hiệu: Ví dụ, khi có nhu cầu rẽ luồng có dung lượng thấp (2Mbit/s) từ một luồng có dung lượng lớn hơn (140Mbit/s), thì việc phân kênh phải qua các cấp trung gian để hạ tốc độ từ cao xuống thấp tương ứng, cũng như việc ghép luồng cũng phải trải qua từ cấp thấp đến cấp cao để đạt được tốc độ yêu cầu. - Các thông tin bảo trì không liên tiếp với toàn tuyến mà chỉ đối với từng đoạn tuyến đơn lẻ. Thủ tục bảo trì toàn tuyến rất phức tạp. - Khả năng quản lý và giám sát của mạng PDH kém vì trong khung tín hiệu của các bộ ghép PDH không đủ các byte nghiệp vụ để cung cấp cho điều khiển, quản lý, giám sát và bảo dưỡng hệ thống. -Tốc độ bit của PDH được tiêu chuẩn hoá là 140Mbit/s, trong khi đó các tuyến viễn thông quốc tế đòi hỏi phải cung cấp các tốc độ cao hơn cho các dịch vụ băng thông rộng. -Hệ thống thiết bị không đồng nhất, chưa có tiêu chuẩn riêng cho thiết bị đường dây, các nhà sản xuất chỉ có tiêu chuẩn riêng cho thiết bị của mình. 1.2. Kỹ thuật truyền dẫn số đồng bộ SDH: 1.2.1. Khái niệm SDH. SDH (Synchronous Digital Hierarchy: Phân cấp số đồng bộ). Là hệ thống truyền dẫn mà tín hiệu ở tất cả các cấp đều được đồng bộ bởi cùng một đồng bộ trung tâm. Hệ thống phân cấp đồng bộ số SDH là một mạng truyền dẫn có khả năng kết hợp được tất cả các thiết bị truyền dẫn có tốc độ khác nhau trong hệ thống PDH như là: 1.5; 2; 6; 34; 45; 140 Mbit/s hình1.3 chỉ ra việc truy cập của SDH. SDH 1.5Mbit/s 1.5Mbit/s 2Mbit/s 6.332Mbit/s 6.332Mbit/s 34Mbit/s 34Mbit/s 45Mbit/s 45Mbit/s 140Mbit/s 140Mbit/s Hình 1.3. Truy nhập mạng truyền dẫn SDH. Thiết bị SDH chỉ có thể truyền các luồng tín hiệu trên đi vào mạng truyền dẫn SDH mà không thể phân kênh chúng. Điều này có nghĩa là khi một luồng tín hiệu 140Mbit/s đi vào SDH thì ta không thể tách 1 luồng 2 Mbit/s trực tiếp từ luồng 140 Mbit/s này. Để thực hiện chức năng này, tín hiệu 140 Mbit/s cần phải được cung cấp các thiết bị 4DME, 3DME và 2DME (Digital Multiplexing Equiment) tương ứng để tách luồng tín hiệu 2Mbit/s.Dưới đây là các khuyến nghị của hệ thống phân cấp số đồng bộ SDH xây dựng theo các chuẩn do CCITT (Consultative Committee on International Telegraphy on Telephony (now renamed ITU-T)) đề xuất: G.702: Tốc độ bit của các cấp truyền dẫn số. G.703: Các đặc tính vật lý / diện của các giao diện số. G.707: Định nghiã các mức SDH chuẩn. G708: Cấu tạo, nguyên lý tạo thành khung cơ bản SDH và giao diện tại nút mạng. G.709: Cấu trúc ghép kênh SDH. G.781: Khuyến nghị liên quan đến thiết bị ghép kênh SDH. G.782: Các đặc điểm chung của thiết bị ghép kênh SDH. G.783: Đặc điểm của các khối chức năng trong thiết bị ghép kênh SDH. G784: Quản lý mạng SDH. G.sdxc1: Khuyến nghị liên quan đến nối chéo luồng. G.sdxc2: Đặc điểm chung của bộ nối chéo luồng SDH. Gsdxc3: Đặc tính của các khối chức năng của bộ nối chéo luồng SDH. G.803: Cấu trúc mạng truyền dẫn SDH. G.825: Điều khiển độ jitter và wander trong mạng SDH. G.957: Giao diện quang cho thiết bị và hệ thống SDH. G.958: Các hệ thống truyền dẫn SDH sử dụng sợi quang. G.sna1: Cấu trúc mạng truyền dẫn SDH. G.sna2: Truyền dữ liệu trên mạng SDH. G.81s: Đồng bộ và đồng hồ của SDH. 1.2.2. Ghép kênh SDH. Phân cấp đồng bộ số SDH dựa trên 2 tiêu chuẩn luồng số cơ bản: Bắc Mĩ 1.544Mbit/s (1.5Mbit/s). Châu Âu 2.048Mbit/s (2 Mbit/s). Việc ghép kênh đồng bộ được thực hiện theo nguyên lý byte xen byte. Do đó khi tách luồng phải tách các byte dùng cho các mục đích khác ra khỏi luồng số chính: (luồng thông tin) Các chức năng nối chéo và xen rẽ luồng có thể thực hiện trực tiếp mà không cần qua nhiều cấp ghép kênh. 1.2.3.Các đặc điểm của SDH. A. Ưu điểm và nhược điểm. 1.Ưu điểm: SDH làm đơn giản hoá mạng lưới nhờ việc tách ghép luồng trực tiếp và nối chéo luồng bằng phần mềm. Mạng SDH tương thích được với tất cả các tín hiệu PDH. Tốc độ bit trên 140Mbit/s lần đầu tiên được chuẩn hoá trên phạm vi toàn thế giới. Việc truyền dẫn tín hiệu quang được tiêu chuẩn hoá tương thích với các thiết bị với các nhà sản xuất. Cấu trúc hình khối: Tốc độ bit 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. Do đó việc tách – ghép luồng thông tin trở nên dễ dàng. Có trang bị kênh riêng cho giám sát, quản lý, đo thử hoặc điều khiển sử dụng trong việc quản lý mạng. Tất cả các tín hiệu PDH có tốc độ từ 140Mbit/s trở xuống đều được ghép vào khung truyền dẫn cấp thấp STM-1 có tốc độ là 155Mbit/s. 2.Nhược điểm; Kỹ thuật phức tạp hơn do phải ghi lại sự tương quan về pha giữa tín hiệu luồng và các Overhead. Do xuất phát từ Mỹ cho nên tiêu chuẩn tín hiệu không đảm bảo phù hợp với hệ thống tín hiệu theo tiêu chuẩn của hiệp hội bưu điện và điện báo Châu Âu CEPT (Confrence of European Post and Telegraphs). Vì vậy khi ghép luồng cần một số giao tiếp khác nhau. Việc sắp xếp theo nguyên lý byte xen byte làm tăng độ dị pha (jitter) so với nguyên lý bit xen bit của PDH. Đồng hồ phải được cung cấp từ ngoài vào. Thiếu tín hiệu ghép trung gian 8Mbit/s. Luồng STM-1 chứa tới 63 luồng 2Mbit/s, do đó sẽ thừa dung lượng khi sử dụng mạng SDH ở những nơi dung lượng nhỏ . B.Cấp truyền dẫn trong SDH. Các cấp truyền dẫn trong SDH gọi là các module truyền dẫn STM (Synchronous Transfer Mode ) Được trình bày như bảng sau: Cấu trúc khung Tốc độ bít Dung lượng Giao diện STM-1 155.520Mbit/s 63 kênh 2Mbit/s 3 kênh 34Mbit/s 3 kênh 45Mbit/s hoặc 1 kênh 140Mbit/s Điện/quang thiết bị đầu cuối. Chú ý: SMA-1 có cả giao diện điện/quang trong khi SL chỉ có giao diện điện. STM-4 622.080Mbit/s 252 kênh 2Mbit/s 12 kênh 34Mbit/s 12 kênh 45Mbit/s hoặc 4 kênh 140Mbit/s Quang STM-16 2448.320 Mbit/s 1008 kênh 2Mbit/s 48 kênh 34Mbit/s 48 kênh 45Mbit/s hoặc16 kênh140Mbit/ Quang STM-64 9.953.280Mbit/s 4032 luồng 2 Mbit/s hoặc luồng 34Mbit/s hoặc 192 luồng 45 Mbit/s hoặc 64 luồng 140Mbit/s. Quang Bảng 1.1. Các đơn vị truyền dẫn STM-N.. 1.3. Sự khác nhau giữa kỹ thuật PDH và SDH: PDH SDH Bộ dao động nội dao động tự do. Bộ dao động nội được điều khiển đồng bộ với đồng hồ ngoài. Ghép kênh không đồng bộ. Ghép kênh đồng bộ. Có cấu trúc khung đặc trưng cho mỗi cấp. Có cấu trúc khung không đồng nhất. Ghép luồng theo nguyên lý ghép xen bit. Ghép luồng theo nguyên lý ghép xen byte. Đồng bộ theo nguyên lý nhồi dương xen bit. Đồng bộ theo nguyên lý nhồi dương/âm/Zero xen byte. Truy xuất luồng riêng lẻ sau khi giải ghép đến cấp tương ứng. Truy xuất trực tiếp từ luồng tốc độ cao hơn. BảNG 1.2. So sánh PDH & SDH (Hình 1.4.) So sánh bộ phối luồng PDH với SDH ta thấy khi phối luồng, tín hiệu PDH phải chuyển các tín hiệu cấp cao ( 140Mbit/s, 34Mbit/s, 8Mbit/s) xuống tín hiệu cơ sở 2Mbit/s sau đó mới thực hiện phối ghép các luồng được. Trong khi đó, tín hiệu SDH có thể phối luồng trực tiếp tất cả các tín hiệu PDH & SDH Có tốc độ khác nhau. 140M 1 O L T E O L T E O L T E 140M O L T E O L T E O L T E 140M 140M 8M 34M 4 1 16 2M . . . 140 M 8 M 34 M 8M 1 4 2M 2M 64 1 4 1 8 Nối chéo số cận đồng bộ Nối chéo số đồng bộ I F U I F U I F U I F U I F U I F U I F U STM-1 140M 2M STM-1 STM-1 OLTE: Optical Line Terminal Equiment - Thiết bị đầu cuối. IFU: Interface Unit - Khối giao diện Hình 1.4. So sánh khối luồng PDH & SDH. Chương II: Quá trình tạo khung truyền dẫn SDH C-3 TU-2 VC-2 TU-12 VC-12 TU-11 VC-11 C-4 TU-3 VC-3 TUG-2 VC-4 TUG-3 VC-3 AU-3 AU-4 AUG STM-1 (SONET) (SONET) (SONET) (ETSI) (ETSI) (ETSI) (ETSI) 44,736 Mb/s 139,264 Mb/s 34,368 Mb/s MMmmMMb/s 6,312 Mb/s 2,048 Mb/s 1.544 Mb/s x7 x7 x3 x3 x3 x1 x3 x4 xN Xử lý con trỏ Xử lý con trỏ Tách ghép POH Tách ghép POH Tách ghép SOH Ghép kênh Sắp xếp Hiệu chỉnh (ETSI) x1 C-2 C-12 C-11 2.1.Khung truyền dẫn SDH. Hình 2.1. Cấu trúc ghép kênh SDH. Qúa trình ghép luồng tạo khung STM-1 được vẽ trong ( hình 2.1), ta thấy quá trình hình thành khung truyền dẫn STM-1 qua các cấp độ ghép từ trên xuống dưới. Điều quan trọng là kỹ thuật tạo luồng cấp cao khác hẳn với kỹ thuật tạo luồng của PDH. ý nghĩa các chữ viết tắt tạm dịch như sau: C-n : Container cấp n Khối luồng cấp n. VC-n : Virtual Container cấp n Container ảo cấp n. TU-n : Tributary Unit cấp n Đơn vị luồng cấp n. TUG-n: Tributary Unit Group cấp n Nhóm đơn vị luồng cấp n. AU : Administrative Unit Đơn vị quản lý . AUG : Administrative Unit Group Nhóm đơn vị quản lý. POH : Path Overhead Mào đầu đường. SOH : Section Overhead Mào đầu đoạn. PTR : Pointer Con trỏ. STM : Synchronous Transfer Mode Đơn vị truyền dẫn đồng bộ. RSOH :Regeration Section Overhead Mào đầu trạm lặp. MSOH : Multiplex Section Overhead Mào đầu đoạn ghép kênh. Định nghĩa các khái niệm: Cn là các container (ngăn chứa) để đưa tín hiệu vào, đây là phần tử cơ bản có kích thước đủ để chứa các byte tải tin (payload) thuộc một trong các luồng cận đồng bộ, nó cung có khả năng chứa tín hiệu băng rộng mà hiện nay chưa quy định. - Cn gồm :C11 , C12 , C2 , C3 , C4 - VCn : Virtual container (Container ảo) VCn là sự kết hợp của container Cn với POH (Path OverHead: phần mào đầu đường) để tạo thành một khung hoàn chỉnh truyền đến đầu thu, chức năng của POH là mạng thông tin hỗ trợ, giám sát và bảo trì đường truyền đồng thời thông báo vị trí mới mà container này sẽ truyền đến. Có hai loại VC: +) VCn cấp thấp (LO – VC) Các LO- VC có thể là: VC-11 ; VC -12 VC -2 ; VC -3 +) VCn cấp cao (HO- VC) Tất cả các container được truyền trực tiếp trong khung STM-1 được gọi là container cấp cao. VC-4 là HO- VC, khi VC3 truyền trực tiếp vào khung STM -1 thì VC3 cũng được gọi là HO - VC - TU - n (Tributary Unit: Đơn vị luồng) Với n là cấp của VC nằm trong TU. TU bao gồm một VC cộng với một con trỏ khối nhánh, con trỏ khối nhánh này cho phép hệ thống SDH điều chỉnh sự sai lệch về pha giữa các VC bậc thấp đối với POH của VC ở mức độ cao hơn chứa chúng. Trong ứng dụng (chẳng hạn khi sắp xếp đông bộ các kênh 64Kbit/s) các VC bậc thấp có pha cố định đối với VC bậc cao hơn thì POH của VC -1 và con trỏ TU - 1 không còn hiệu lực. TUG- n: Tributary Unit Group (Nhóm đơn vị luồng) TUG bao gồm một nhóm các TU ghép lại với nhau, phần tử này sắp xếp tín hiệu các khối nhánh thành luồng số có tốc độ cao hơn và chuyển đến các VC bậc cao hơn. - POINTER: Có nhiệm vụ tương hợp các luồng tín hiệu có thời gian định thời khác nhau, điều khiển ghép luồng đưa lên luồng số có tốc độ cao hơn. -AU-n: Administrative Unit (Đơn vị quản lý) AU: Là đơn vị quản lý ghép các VC với các con trỏ. Chức năng của AU và TU có các điểm tương tự nhau nhưng có điểm khác nhau là: AU: là tập hợp các luồng số có thể được nối chéo trong mạng lưới và có thể truyền đưa giữa các STM –1. TU: Là một đơn vị khung không thể truyền dẫn giữa các STM-1 nếu không có cấp AU. STM: Gồm có con trỏ AU và từ mào đầu đoạn SOH thông báo đoạn tuyến được truyền đưa. SOH: Là từ mào đầu dùng để quản lý trạm lặp. MSOH: Là từ mào đầu để quản lý trạm ghép phân kênh. Khung truyền dẫn cấp 1 (cấp thấp nhất ) trong hệ thống phân cấp đồng bộ số SDH được gọi là STM-1( Synchronous Transfer Mode level1). Khung STM-1 được chia làm 3 phần như sau: + Phần mào đầu SOH (Section Overhead): Phần này được chia làm hai phần nhỏ: + Phần mào đầu trạm lặp RSOH (Regeneration SOH): là phần chứa các thông tin giám sát và điều khiển trên trạm lặp. + Phần thông tin mào đầu ghép kênh MSOH (Multiplex SOH): Là phần lưu giữ các thông tin ghép kênh giữa các trạm, truyền các cảnh báo. - Phần con trỏ AU: 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 trường tin: là phần mang các thông tin chính cần truyền dẫn 2.2.Các phần tử tạo thành khung truyền dẫn SDH: 2.2.1.Container. Container C là đơn vị truyền dẫn nhỏ nhất trong khung truyền dẫn và là nơi để sắp xếp các luồng tín hiệu cấp thấp như là 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 (Synchronous Optical Network) &SDH như bảng sau: Các cấp tín hiệu Kiểu container Tốc độ truyền Tín hiệu mức 1 C - 11 C - 12 1.544Mbit/s 2.048Mbit/s Tín hiệu mức 2 C - 2 6.312Mbit/s Tín hiệu mức 3 C - 3 34.368Mbit/s 44.736Mbit/s Tín hiệu mức 4 C - 4 139.246Mbit/s Bảng 2.1. Các loại Container. Các tín hiệu được ghép vào khung theo nguyên lý ghép xen byte hoặc xen bit (đối với các tín hiệu cận đồng bộ). Tín hiệu trong các Container gồm có: - Các luồng dữ liệu (ví dụ như các luồng PDH). - Các bit hoặc byte nhồi cố định trong khung: chúng không mạng nội dung dữ liệu mà chỉ sử dụng để tương thích giữa các tốc độ bit của tín hiêụ PDH với tốc độ bit của Container cấp cao hơn. - Ngoài ra còn có các byte nhồi không cố định nhằm đặt được sự đồng chỉnh một cách chính xác. Khi cần thiết các byte này cũng được sử dụng cho các byte dữ liệu. Trong trường hợp này, trong khung còn có các bit điều khiển nhồi. Các bit điều khiển nhồi này sẽ thông báo cho phía thu biết các byte nhồi không cố định là byte dữ liệu hay byte nhồi thuần tuý. Cấu trúc của Container C tuỳ theo cấp ghép kênh và kích thước của luồng dữ liệu vào. 2.2.2. Container ảo VC (Virtual Container ) VC = POH + C Một VC là sự kết hợp của từ mào đầu đường POH và một container C để tạo thành một khung hoàn chỉnh truyền đến đầu thu. Chức năng của POH này 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 tứng với các Container nhưng được chia làm hai cấp như sau: Tất cả các Container được ghép trong một Conbtainer lớn hơn thì được gọi là các Container cấp thấp LO (Low Order Container), tương ứng sẽ có các Container cấp thấp LOVC (Low Order Virtual Container) đó là VC - 11,VC - 12,VC - 2. Tất cả các Container truyền trực tiếp trong khung STM-1 gọi là các Container cấp cao HO (High Order Container). Tương ứng có các Container cấp cao là VC –4. Trong trường hợp VC-3 được truyền trực tiếp vào khung STM –1 thì VC-3 cũng được coi là Container ảo cấp cao HOVC (High Order Virtual Container). Cấu trúc các VC VC-11: VC-11 gồm 25 bit dữ liệu cộng với 1 byte POH , xắp sếp trên 3 cột dọc 9 byte ( hình 2.2.). Được dùng để truyền dẫn tín hiệu 1.5 Mbit/s theo tiêu chuẩn của Mỹ. VC-12: POH 3 POH 4 VC-11 VC- 12 9 C-11 9 C-12 Hình 2.2. Cấu trúc VC-11 và VC-12 VC-12 bao gồm 34 byte dữ liệu cộng với 1 byte POH, sắp xếp trên 4 cột dọc 9 byte (hình 2.2). Được sử dụng để tương thích với tín hiệu 2Mbit/s theo tiêu chuẩn 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 từng bit nhưng không nhận dạng được khung . 3. Tín hiệu 2Mbit/s đồng bộ byte (byte Synchronous): cho phép giám sát và nhận dạng tất cả các bit dữ liệu. VC –2. VC-2 bao gồm 106 byte dữ liệu cộng với 1byte POH dùng để tương thích với luồng 6.312Mbit/s theo tiêu chuẩn của hiệp hội bưu điện và điện báo châu âu, sắp xếp trên 12 cột 9 byte. POH 12 . VC-2 C-2 9 Hình 2.3 Cấu trúc VC-2. VC-3 VC-3 gồm 756 byte dữ liệu cộng với 9 byte POH sắp xếp trên 85 cột như hình vẽ .Mỗi byte POH thực hiện một chức năng riêng. 9byte POH 84 J1 B3 C2 VC-3 G1 C-3 9 F2 H4 Z3 Z4 Z5 Hình 2.4.Cấu trúc VC-3 2.2.3. Đơn vị luồng TU (Tributary Unit): TU = VC + Pointer Trước khi sắp xếp vào khung STM-1, của VC cấp thấp sẽ được ghép vào một VC cấp cao hơn. Mối liên quan về pha giữa các VC được thể hiện thông qua các khái niệm con trỏ. Đồng thời nó cũng thông báo sự bắt đầu của các VC đó. Con trỏ được ghép thêm tại một vị trí cố định trong VC và tạo ra các TU tương ứng sau: TU - 1X : ( TU – 11 và TU – 12) TU – 1X = VC – 1X + 1 byte PTR Là các TU được tao thành từ VC - 1X ( VC –11 và VC –12 ) kết hợp với 1 byte PTR ( Con trỏ ). 3 4 TU-11 VC –11 9 TU-12 VC- 12 Hình 2.5. Cấu trúc TU-11 và TU -12 TU-2 TU-2 = VC- 2 + 1 byte PTR Việc truyền dẫn các byte con trỏ sẽ xẩy ra lần lượt, cứ mỗi khung 125ms sẽ có một byte con trỏ. Byte con trỏ này sẽ được gắn vào một vị trí cố định trong khung cấp cao hơn (VC-3 hoặc VC-4 ) như vậy sẽ có 3 byte con trỏ cho 3 khung 125ms. Còn byte thứ 4 của đa khung 500m/s cũng mang một byte con trỏ, nhưng byte này chưa được qui định rõ chức năng và hiện nay dùng để dự phòng. Pointer 12 TU-2 VC-2 9 Hình 2.6. Cấu trúc TU-2 TU-3: TU-3 = VC-3 + 3byte PTR Kích thức của TU-3 và vị trí của các byte con trỏ như hình vẽ 3byte PTR 85 TU-3 VC-3 9 Hình 2.7 Cấu trúc TU-3. Ngoài ra có thể ghép 3 VC-3 vào 1 khung VC-4 theo nguyên lý ghép xen byte.Sau đó,chúng được phát đi trong khung AU-4.Trong quá trình truyền dẫn đó có 2 cấp con trỏ được ghép vào để thực hiện các nhiệm vụ sau: + Con trỏ AU-4 trong thành phần SOH chỉ thị vị trí của VC-4 trong khung STM-1. + 3 Con trỏ TU-3 (mỗi con trỏ 3byte được gắn vào trong VC-4 để thông báo vị trí của mỗi VC-3). 2.2.4. Nhóm đơn vị luồng TUG (Tributary Unit Group) TUG là một nhóm đơn vị luồng được ghép lại với nhau theo phương thức byte xen byte. Có 2 loại TUG là TUG-2 và TUG-3 có các thông số như bảng sau: Các loại TUG TUG-2 TUG-3 Kích thước 108byte 774byte Tốc độ 6.912 Mbit/s 49.536Mbit/s Bảng 2.2. Các loại TUG. TUG-2 1. TUG-2 có thể được hình thành bởi 3 cách sau: a. TUG-2 = 4 x TU-11 9 999 TU-11 TU-11 TU-11 TU-11 TUG - 2 9 999 3 Hình 2.8. Cấu trúc TUG-2 tạo thành từ 4 x TU-11. 12 4 x TU-11 tạo thành 1 TUG-2 theo nguyên lý ghép xen byte như (hình 2.8). 4byte đầu tiên của hàng thứ nhất là các byte con trỏ, các byte sau là các byte dữ liệu. TUG-2 = 3x TU-12 3x TU-12 cũng sắp xếp theo nguyên lý xen byte để tạo thành 1TUG-2 như hình (2.9) .Tương tự như trường hợp trên, 3byte đầu của 3 hàng đầu của hàng đầu tiên là các byte con trỏ, các byte sau đó là các byte dữ liệu. 9 999 TUG - 2 9 999 TU-12 TU-12 TU-12 4 12 Hình 2.9. Cấu trúc TUG-2 tạo thành từ 3 x TU-12. Có 2 cách để bố trí VC-12 vào trong TUG-2 Kiểu Động ( Floating Mode ) cho phép các VC gắn vào khung TUG tại một vị trí nào đó và sử dụng con trỏ để liên kết VC để chỉ thị điểm bắt đầu của VC trong TUG-2.Vị trí của con trỏ sẽ được gắn cố định trong TUG tương ứng với vị trí của VC. Kiểu chốt ( Locked Mode) thì ngược lại, về nguyên tắc các VC sẽ được gắn vào vị trí cố định trong TUG-2 và do đó không cần sử dụng con trỏ của TU như trong kiểu động. c. TUG-2 tạo bởi TU-2 Mỗi TU-2 có kích thước tương ứng một TUG-2, việc ghép TU-2 vào TUG-2 như sau: TU - 2 12 TUG - 2 9 Con trỏ 12 TUG - 2 Hình 2.10. TUG-2 tạo thành TUG-2. 1. TUG-3. TUG-3 có kích thước 9x86byte, có thể tạo bởi: 7 TUG-2 = TUG-3 1 TU-3 = TUG-3 a. TUG-3 tạo thành từ 1x TU-3 Nếu TUG-3 tạo thành từ 1 x TU-3 thì cột đầu tiên bao gồm 3byteTU-3 con trỏ và 6 byte còn lại là các byte nhồi cố định. 86 TUG - 3 TU - 3 9 6 byte nhồi cố định Hình 2.11.TU-3 ghép thành TUG-3 b. TUG-3 tạo thành từ 7xTUG-2. TUG-3 tạo thành từ 7x TUG-2 (các TUG-2 này được cấu thành từ các TU-12) theo nguyên tắc ghép xen byte. Trong trường hợp này các con trỏ trong TUG-3 không có chức năng định vị trạm đến các luồng tín hiệu. Lúc này các byte con trỏ riêng lẻ định vị địa chỉ của các VC-1 X và VC-2 sẽ là các con trỏ nằm trong TUG-2. Các byte này được sắp xếp trong hàng đầu tiên của cột TUG tương ứng. Các TU-2 được bố trí theo kiểu cố định vàoTUG-3. Cột đầu tiên chứa 3byte con trỏ NPI ( Null Pointer Indication) và 6 byte nhồi cố định (Fixed Stuff Bytes). Các con trỏ NPI gọi là con trỏ chỉ thị không gía trị chúng không mang ý nghiã nào cả mà chỉ mang các mẩu byte cố định TUG - 3 TUG-2 (1) TUG-2 (2) TUG-2 (7) 3xTU –12 4 Byte con trỏ Byte NPI 9 Byte nhồi cố định 12 9 86 Hình 2.12. Ghép 7 x TUG-2 thành TUG-3. Chú ý: J1 B3 C2 G1 F2 H4 Z3 Z4 Z5 3x TUG-3 được ghép vào VC-4 theo trình tự cột thứ nhất là 9byte VC-4 POH, cột thứ 2 và 3 chứa các byte nhồi cố định. Quá trình ghép đó được mô tả như hình sau: F I X E D STUFF F I X E D STUFF 1 2 3 4 261 VC - 4 C -- 4 TUG-3 TUG-3 TUG3 (1) (2) (3) Hình 2.13. Ghép 3x TUG-3 vào VC-4 2.2.5. Đơn vị quản lý AU (Administration Unit) Gồm 2 loại AU-3 và AU-4, nguyên lý tạo thành: AU-3 = VC+ PTR. Trong trường hợp này, các giá trị của con trỏ AU được gắn trong khung STM-1 để ghi lại mối quan hệ giữa khung truyền dẫn và các VC tương ứng. Các byte AU con trỏ này được gắn không cố định vào 9 byte đầu tiên của hàng thứ 4 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 = 1x VC-3 AU-4 = 1x VC-4 AU-4 =3x VC-3 ( trường hợp này không có trong hệ ETSI ). ETSI: European Telecommunications Standard Institute 1. AU-3 tạo thành từ 1xVC-3 Một VC-3 được thiết kế để truyền đẫn tín hiệu 45Mbit/s hoặc 34Mbitt/s PDH.Cấu trúc của AU-3 bao gồm: (9x87)byte + 3byte PTR trong đó có 18byte nhồi cố định được bố trí như hình vẽ: J1 B3 C2 G1 F2 H4 Z3 Z4 Z5 C - 3 85 9 POH VC - 3 C -- 3 VC - 3 J1 B3 C2 G1 F2 H4 Z3 Z4 Z5 F I X E D S T U F F POH F I X E D S T U F F 1 29 30 57 58 85 3 Byte Pointer 87 C -- 3 Hình 2.14. AU –3 tạo bởi VC -3 2.AU-4 tạo thành từ 1x VC-4 AU-4 có kích thước : ( 9x 261 ) byte + 9byte PTR Tương ứng với khung STM-1, được cấu thành từ container C-4 có kích thước: ( 9x 260 ) byte + 9byte POH AU - 4 J1 B3 C2 G1 F2 H4 Z3 Z4 Z5 C - 4 VC-4 POH AU-4PTR C -- 3 Hình 2.15. Cấu trúc AU-4 tạo từ VC-4. 2.2.6. Nhóm đơn vị quản lý AUG (Administrative Unit Group) AUG được tạo bởi 1xAU-4 hoặc 3x AU-3 , sắp xếp theo nguyên lý ghép xen byte. AUG có cấu trúc khung giống STM-1 khi chưa có phần mào đầu SOH. 2.2.7. Khung STM-1 (Synchronous Transfer Mode level-1) 270 9 261 RSOH AU-PTR 9 Trường tin STM-1 chu kỳ là MSOH 125ms Hình 2.16. Khung truyền dẫn STM-1 Khung STM - 1 bao gồm một AU-4 hoặc một nhóm AU-3 cùng với SOH (Section Overhead: phần mào đầu đoạn). Cấu trúc khung STM-1 gồm 9 hàng, mỗi hàng 270 bytes (270 cột ) được truyền theo nguyên tắc từ trái qua phải, từ trên xuống dưới ở mỗi byte thì bit có ý nghĩa lớn nhất được truyền đi đầu tiên. 9 bytes đầu tiên trong một hàng dành cho thông tin quản lý và được dùng cho bản thân hệ thống SDH. Các bytes này được chia làm 3 phần: - Thông tin quản lý lặp (RSOH: Regenerator SOH) gồm 3 hàng x 9 bytes. - Thông tin quản lý ghép kênh (MSOH: Mutiplex SOH) gồm 5 hàng x 9 bytes. - Các bytes ở hàng thứ 4 được dành cho AU- 4PTR gồm 1 hàng x 9 bytes. Trong cấu trúc ghép ESTI, các bytes này chứa một số con trỏ. 261 bytes còn lại ở mỗi hàng dùng để truyền tải tín hiệu SDH. Tuy nhiên, một số bytes của phần này còn được dùng cho thông tin quản lý thêm vào. Tốc độ bit của STM- 1: Tần số của khung là: 8Khz (độ dài khung là 125ms = thời gian truyền của 1 khung) Vậy tốc độ bit là: 2430 x 8bit/125ms =155.520 Mbit/s Dung lượng của phần trường tin trong STM- 1: 63 luồng 2Mbit/s hoặc 3 luồng 34/45Mbit/s hoặc 1 luồng 140Mbit/s. Các luồng 34/45Mbit/s hoặc 2Mbit/s có thể được tổ hợp trong 1 trường tin. Trong SDH một luồng 34/45 Mbit/s chiếm tương đương với dung lượng của 21 luồng 2 Mbit/s. Khung STM-1 có thể tạo bởi các AU-3 hoặc AU-4. a.STM-1 tạo bởi 3x AU-3 3xAU-3 được ghép theo nguyên lý byte xen byte vào khung STM-1 như (hình 2.14). Mỗi AU-3 có 3byte con trỏ có chức năng xác định vị trí cho VC-3 bằng cách chỉ thị byte đầu tiên của POH trong VC-3 tương ứng và được xếp ở 9byte đầu tiên ở hàng đầu tiên .Các byte nhồi cố định được sắp làm 2 cột và bố trí vào các vị trí như (hình 2.17). 270 MSOH 9 RSOH Hình 2.17. Ghép byte xen byte 3 AUG-3 vào STM-1. b. STM-1 tạo bởi 1 x AU-4. Việc bố trí VC-4 vào STM-1 cũng tương tự như bố trí VC-2 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 là byte H-1 và byte H-2.Còn byte H-3 là byte nhồi chỉ dùng trong trường hợp cần thiết. RSOH AU-4PTR MSOH J1 B3 C2 G1 F2 H4 Z3 Z4 Z5 C - 4 AU-4PTR VC-4 POH 261 9 Hình 2.18. STM –1 tạo bởi VC-4 270 Bảng 2.3. Tổng kết kích thước và tốc độ các khung Container(C) Kích thước(byte) Tốc độ bit(Mbits/s) Virtual container(VC) Kích thước(byte) Tốc độ bit(Mbits/s) Tributary Unit(TU) Kích thước(byte) Tốc độ bit(Mbits/s) Tributary Unit Group(TU) Kích thước(byte) Tốc độ bit(Mbits/s) Administrative Unit (AU) Kích thước(byte) Tốc độ bit(Mbits/s) Administrative Unit Group(TU) Kích thước(byte) Tốc độ bit(Mbits/s) C-11 25 1.600 C-12 34 2.176 C-2 106 6.784 C-3 756 48.384 C-4 2340 149.760 VC-11 26 1.664 TU-11 27 1.728 VC-12 35 2.240 VC-2 107 6.848 VC-3 765 48.960 VC-4 2349 150.336 TU-12 36 2.304 TU-2 108 6.912 TU-3 768 49.152 TUG-2 108 6.912 TUG-3 774 49.536 AU-3 786 50.304 AU-4 2538 150.912 AUG-4 2538 150.912 2.2.8. Cấu trúc khung STM - N: Tạo khung STM theo nguyên lý ghép xen byte như sau: Bộ ghép STM-1 #1 STM-1 #2 STM-1 #3 ._.