Đề tài Công nghệ NG-SDH và thiết bị truyền dẫn quang OptiX OSN 3500

MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hiệu hình vẽ Tên hình vẽ Trang Hình 1.1 Cấu trúc ghép kênh SDH 3 Hình 1.2 Cấu trúc VC-11 và VC-12 5 Hình 1.3 Cấu trúc VC-2 5 Hình 1.4 Cấu trúc VC-3 5 Hình 1.5 Cấu trúc VC- 4 6 Hình 1.6 Cấu trúc TU-11 và TU-12 6 Hình 1.7 Cấu trúc TU-2 6 Hình 1.8 Cấu trúc TU-3 7 Hình 1.9 TUG-2 tạo thành từ 4 x TU-11 8 Hình 1.10 TUG-2 tạo thành từ 1xTU-2 8 Hình 1.11 TUG-2 tạo thành từ 3 x TU-12 9 Hình 1.12 TUG-3 tạo thành từ 7 x TUG-2 9 Hình 1.13 TU-3 ghép thành TUG-3 10 Hình 1.14 Ghép các TUG-3 được tạo thành từ 1 x TU-3 vào VC-4 10 Hình 1.15 Ghép các TUG-3 được tạo thành từ 7 x TUG-2 vào VC-4 11 Hình 1.16 Ghép các TUG-2 vào VC-3 11 Hình 1.17 Cấu trúc khung STM-1 13 Hình 1.18 Ghép VC-3 vào khung STM-1 14 Hình 1.19 Ghép VC-4 vào khung STM-1 15 Hình 1.20 Cấu trúc khung STM-N 15 Hình 1.21 Mơ hình xác định đường, đoạn và tuyến 16 Hình 1.22 Cấu trúc SOH của khung STM-1 17 Hình 1.23 Cấu trúc POH của VC-3 và VC-4 20 Hình 1.24 POH của VC-1x và VC-2 22 Hình 1.25 Cấu trúc byte V5 22 Hình 1.26 Cấu tạo của AU-4 PTR 24 Hình 1.27 Cấu trúc của các byte H1, H2, H3 24 Hình 1.28 Cấu tạo của TU-3 pointer 25 Hình 1.29 Cấu trúc của PTR TU-1x và TU-2 26 Hình 2.1 Mơ hình giao thức trong NG-SDH 29 Hình 2.2 Mơ hình mạng NG-SDH 30 Hình 2.3 Cấu trúc khung người sử dụng GFP 32 Hình 2.4 Cấu trúc khung điều khiển 33 Hình 2.5 Quan hệ giữa khung MAC Ethernet và khung GFP 34 Hình 2.6 Quan hệ giữa khung PPP/HDLC và khung GFP 35 Hình 2.7 Cấu trúc khung VC-4-Xc 36 Hình 2.8 Ghép chuỗi liền kề VC-4-4c trong khung STM-16 37 Hình 2.9 Ghép chuỗi ảo VC-4-7v 38 Hình 2.10 Phân phối của VC-4-4c 38 Hình 2.11 Minh họa việc khơi phục lại VC-4-4v 39 Hình 2.12 Quá trình phân phối và phục hồi VC-3-4v 40 Hình 2.13 Cấu trúc khung VC-3/4-Xv 40 Hình 2.14 Cấu trúc đa khung tổng VC-3/4-Xv 41 Hình 2.15 Cấu trúc đa khung VC-1/2-Xv 43 Hình 2.16 Chỉ thị thứ tự và đa khung trong chuỗi 32 bit (bit thứ 2 của byte K4) 44 Hình 2.17 Cấu trúc đa khung tổng VC-1/2-Xv 44 Hình 2.18 So sánh hai phương thức ghép chuỗi 45 Hình 2.19 Thêm hai thành viên mới 49 Hình 2.20 Xĩa thành viên 4 và 5 từ một VCG cĩ 6 thành viên 51 Hình 2.21 Xố thành viên cuối cùng trong VCG 52 Hình 2.22 Loại bỏ thành viên cuối cùng do sự cố mạng 53 Hình 3.1 Vị trí của thiết bị OptiX OSN 3500 trong mạng 56 Hình 3.2 Dung lượng truy nhập khi cấu hình hệ thống STM-16 57 Hình 3.3 Dung lượng truy nhập khi cấu hình hệ thống STM-64 57 Hình 3.4 Cấu trúc mạng chuỗi 62 Hình 3.5 Cấu hình mạng vịng 62 Hình 3.6 Sơ đồ mạng vịng 2f-MSP Ring STM-16 63 Hình 3.7 Hoạt động bình thường của 2f-MSP Ring 63 Hình 3.8 Hoạt động khi cĩ sự cố đứt cáp quang giữa NE A và NE B 63 Hình 3.9 Hoạt động bình thường của mạng 4f-MSP Ring 64 Hình 3.10 Hoạt động của 4f-MSP Ring khi hai sợi quang bị đứt 64 Hình 3.11 Hoạt động của 4f-MSP Ring khi cả 4 sợi quang bị đứt 64 Hình 3.12 Hoạt động bình thường của SNCP 65 Hình 3.13 Chuyển mạch bảo vệ SNCP khi đứt cáp quang giữa A và B 65 Hình 3.14 Cấu hình mạng vịng kết hợp mạng chuỗi 66 Hình 3.15 Cấu hình mạng vịng tiếp xúc 66 Hình 3.16 Cấu hình mạng vịng giao nhau 66 Hình 3.17 Cấu hình mạng kết nối nút kép DNI 67 Hình 3.18 Cấu hình mạng Hub của chuỗi và vịng 67 Hình 3.19 Cấu hình mạng mắt lưới 68 Hình 3.20 Cấu hình truyền dẫn trong suốt Ethernet điểm– điểm mạng chuỗi 68 Hình 3.21 Cấu hình hội tụ VLAN của dịch vụ Ethernet trong mạng chuỗi 69 Hình 3.22 Sơ đồ truyền dẫn trong suốt Ethernet điểm – điểm trong mạng ring 69 Hình 3.23 Cấu hình hội tụ VLAN của dịch vụ Ethernet trong mạng ring 70 Hình 3.24 Cấu hình chuyển mạch lớp 2 của dịch vụ Ethernet 71 Hình 3.25 Cấu hình mạng cây bắc cầu nhanh RSTP 72 Hình 3.26 Cấu hình mạng dịch vụ EPL/EVPL 72 Hình 3.27 Cấu hình dịch vụ EPLAN/EVPLAN 73 Hình 3.28 Kiến trúc hệ thống của OptiX OSN 3500 75 Hình 3.29 Các khe của OptiX OSN 3500 76 Hình 3.30 Sơ đồ khối của board SL16A 77 Hình 3.31 Sơ đồ khối của board PQ1 78 Hình 3.32 Sơ đồ khối của board EGS2 80 Hình 3.33 Sơ đồ khối nguyên lý board GSCC 82 Hình 3.34 Sơ đồ khối của board GXCS 84 Hình 3.35 Sơ đồ khối của board PIU 85 Hình 3.36 Sơ đồ khối của board AUX 86 Hình 3.37 Vị trí của OptiX iManager T2000 trong hệ thống quản lý mạng 87 Hình 3.38 Cấu hình OptiX iManager T2000 quản lý mạng truyền dẫn 88 Hình 4.1 Sơ đồ kết nối chuyển mạch HOST QUY NHƠN 90 Hình 4.2 Sơ đồ kết nối chuyển mạch HOST AN NHƠN 91 Hình 4.3 Sơ đồ kết nối chuyển mạch HOST HỒI NHƠN 92 Hình 4.4 Tính năng chuyển mạch bảo vệ đường PP Uniform 94 Hình 4.5 Hoạt động bình thường của cơ chế bảo vệ PP Uniform 94 Hình 4.6 Chuyển mạch bảo vệ PP khi đứt cáp quang giữa NE 1 và NE 4 94 Hình 4.7 Hoạt động bình thường và khi cĩ sự cố của cơ chế SNCP 95 Hình 4.8 Cấu trúc RING01 – STM16 OSN 3500 NG-SDH 96 Hình 4.9 Cấu trúc RING01 – STM4 OSN 2500 NG-SDH 96 Hình 4.10 Cấu trúc RING02 – STM4 OSN 2500 NG-SDH 97 Hình 4.11 Cấu trúc RING02 – STM16 OSN 3500 NG-SDH 97 Hình 4.12 Mơ hình GE IP-DSLAM 98 Hình 4.13 Mơ hình FE IP-DSLAM 98 DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 Các cấp tốc độ trong SDH 2 Bảng 2.1 Ghép chuỗi liền kề của VC-4-Xc 37 Bảng 2.2 Dung lượng của ghép chuỗi ảo SDH VC-n-Xv 37 Bảng 2.3 Dung lượng tải trọng của các VC-3/4-Xv 41 Bảng 2.4 Chỉ thị thứ tự và đa khung trong byte H4 42 Bảng 2.5 Dung lượng tải trọng của VC-1/2-Xv 43 Bảng 2.6 Các từ mã điều khiển 47 Bảng 3.1 Các loại giao tiếp dịch vụ của thiết bị OptiX OSN 3500 59 Bảng 3.2 Dung lượng kết nối chéo của thiết bị OptiX OSN 3500 59 Bảng 3.3 Dung lượng truy xuất tối đa của OptiX OSN 3500 60 Bảng 3.4 Bảo vệ mức thiết bị của OptiX OSN 3500 60 Bảng 3.5 Bảng chức năng các card của thiết bị OptiX OSN 3500 75 Bảng 3.6 Vị trí các board xử lý và board giao diện tương ứng 76 Bảng 3.7 Vị trí của các byte tương ứng trong khung SDH 82 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ADM Add/Drop Multiplexer Khối ghép/ xen rớt kênh AIS Alarm Indication Signal Tín hiệu chỉ thị cảnh báo AMI Alternate Mark Inversion Đảo dấu luân phiên APS Automatic Protection Switching Chuyển mạch bảo vệ tự động ATM Asynchronous Transfer Mode Kiểu truyền tải bất đồng bộ AU Administration Unit Đơn vị quản lý AUG Administration Unit Group Nhóm đơn vị quản lý CMI Coded Mark Inversion Đảo dấu mã CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra dư thừa chu kỳ DCC Data Communication Channels Kênh thông tin dữ liệu DCN Data Communication Network Mạng thông tin dữ liệu DCU Dispersion Compensation Unit Khối bù tán sắc DNI Dual Node Interconnection Kết nối nút kép DSP Digital Signal Processor Xử lý tín hiệu số DVB Dâata Video Broadcast DWDM Dense Wavelength Division Bộ ghép phân theo bước sóng Multiplexing mật độ cao DXC Digital Cross-Connect Kết nối chéo số ECC Embedded Control Channel Kênh điều khiển nhúng EMC Electro-Magnetic Compatibility Khả năng tương thích điện từ EMI Electro-Magnetic Interference Giao thoa điện từ EMS Electro-Magnetic Susceptibility Độ nhạy điện từ EPL Ethernet Private Line Đường dây riêng Ethernet EPLAN Ethernet Private LAN Mạng LAN riêng Ethernet ETSI European Telecommunications Hiệp hội tiêu chuẩn Viễn thông Standards Institute Châu Âu EVPL Ethernet Virtual Private Line Đường dây riêng ảo Ethernet EVPLAN Ethernet Virtual Private LAN Mạng riêng ảo Ethernet GFP Generic Framing Protocol Giao thức khung chung HDLC High level Data Link Control Điều khiển liên kết dữ liệu mức cao LAN Local Area Network Mạng vùng nội hạt LAPB Link Access Protocol-Balanced Giao thức truy suất liên kết cân bằng LAPS Link Access Procedure-SDH Thủ tục truy suất liên kết SDH LCAS Link capacity Adjustment Scheme Sơ đồ điều chỉnh dung lượng liên kết MAC Media Access Control Môi trường điều khiển truy suất MADM Multi Add/Drop Multiplexer Bộ đa ghép xen rớt kênh MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MSP Multiplex Section Protection Bảo vệ đoạn ghép kênh MSSP Multi-Service Switching Platform Nền tảng chuyển mạch đa dịch vụ NE Network Element Phần tử mạng NM Network Management Quản lý mạng NMS Network Management System Hệ thống quản lý mạng NNI Network Node Interface Giao tiếp nút mạng OADM Optical Add/drop Multiplexer Khối ghép xen rẽ quang OAM Operation Administration and Quản lý điều hành và bảo dưỡng Maintenance OSI Open Systems Interconnection Hệ thống kết nối mở OSN Optical Switch Node Nút chuyển mạch quang OSP OptiX Software Platform Nềng tảng phần mềm OptiX PDU Protocol Data Unit PDH Plesiochronous Digital Hierarchy Ghép kênh số cận đồng bộ PLL Phase-Locked Loop Vòng khoá pha POH Path Overhead Mào đầu đường dẫn PP Path Protection Bảo vệ đường dẫn PRC Primary reference clock Đồng hồ tham chiếu sơ cấp RDI Remote Defect Indication Chỉ thị dò tìm từ xa RSTP Rapid Span Tree Protocol Giao thức cây bắt cầu nhanh SAN Save Area Network SCC System Control & Communication Hệ thống điều khiển và thông tin SDH Synchronous Digital Hierarchy Ghép kênh đồng bộ số SEC SDH Equipment Clock Đồng hồ thiết bị SDH SNCP Sub-Network Connection Protection Bảo vệ kết nối mạng con SOH Section Overhead Phần mào đầu SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ SSM Synchronization Status Message Bản tin trạng thái đồng bộ SSU Synchronous Supply Unit Đơn vị cung cấp đồng bộ STM SDH Transport Module Modul truyền tải SDH SVC Switched Virtual Channel Kênh chuyển mạch ảo TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian TM Terminal Multiplexer Ghép kênh đầu cuối TMN Telecommunication Management Quản lý mạng viễn thông Network TPS Tributary Protection Switching Chuyển mạch bảo vệ luồng nhánh TUG Tributary Unit Group Nhóm đơn vị luồng nhánh VC Virtual Container Conntainer ảo VCAT Virtual Concatenation Kết nối ảo VLAN Virtual Local Area Network Mạng LAN ảo VP Virtual Path Đường dẫn ảo VPL Virtual Path Link Liên kết đường dẫn ảo VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng LỜI NĨI ĐẦU Trong đợt thực tập tốt nghiệp cuối khố, được sự giới thiệu của khoa Kỹ thuật và Cơng nghệ Trường Đại học Quy Nhơn em đã đến thực tập tại Trung tâm Viễn thơng Bình Định. Qua thời gian thực tập em cĩ dịp tìm hiểu về cơng nghệ NG-SDH và thiết bị truyền dẫn OptiX OSN 3500 ứng dụng cơng nghệ này. Từ đĩ em đã thấy được những ưu điểm nổi trội của OSN 3500 theo cơng nghệ NG-SDH như khả năng cung cấp đa dịch vụ với dung lượng lớn, linh hoạt và mềm dẽo trong kết nối mạng, sử dụng băng tần tiết kiệm và hiệu quả….Bên cạnh đĩ cịn đơn giản trong vận hành khai thác và bảo dưỡng. Vì vậy em quyết định nguyên cứu sâu hơn về NG-SDH cùng với thiết bị OSN 3500 để làm đề tài tốt nghiệp và được khoa giao đề tài “Cơng nghệ NG-SDH và thiết bị truyền dẫn quang OptiX OSN 3500 ”. Nội dung của đồ án gồm 5 chương : Chưong I Cơng nghệ phân cấp số đồng bộ SDH Chương II Phân cấp số đồng bộ thế hệ sau NG-SDH Chương III Thiết bị truyền dẫn quang OptiX OSN 3500 Chương IV Ứng dụng OSN 3500 tại Viễn Thơng Bình Định Chương V Kết luận chung Mặc dù đã cĩ nhiều cố gắn nhưng vì thời gian cũng như kiến thức của em cịn hạn chế nên đồ án này khơng thể tránh khỏi những thiếu sĩt. Em rất mong nhận được sự nhận xét và đánh giá của các thầy cơ. Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ThS.Đào Minh Hưng đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em hồn thành Đồ án Tốt nghiệp này. Quy Nhơn ngày 05/06/2010 Sinh viên Nguyễn Xuân Bảo CHƯƠNG I CƠNG NGHỆ PHÂN CẤP SỐ ĐỒNG BỘ SDH 1.1 Giới thiệu về SDH SDH được hình thành và phát triển dựa trên cơ sở các tiêu chuẩn của mạng thơng tin quang đồng bộ SONET. Do hệ thống chuyển mạch số tăng ngày càng nhiều, thiết bị truyền dẫn số được dùng nhiều và nhu cầu thiết lập ISDN ngày càng lớn, việc đồng bộ hĩa mạng lưới đã trở nên quan trọng. Mặt khác, nhờ vào tiến bộ cơng nghệ tin học trong các thiết bị truyền dẫn, các bộ nối chéo thực hiện hồn tồn bằng điện tử. Tại đây dữ liệu tốc độ thấp cĩ thể nối lẫn với dữ liệu tốc độ cao. Tương ứng, cơng nghệ truyền dẫn phân cấp số đồng bộ SDH (Synchronous Digital Hierachy) ra đời và đưa tới một tiêu chuẩn quốc tế chung. Năm 1988, các tiêu chuẩn của SDH như tốc độ bit, kích cỡ khung tín hiệu, cấu trúc bộ ghép, trình tự sắp xếp các luồng nhánh… đã được ITU-T ban hành. Các luồng nhánh PDH đầu vào thiết bị ghép SDH được ITU-T chấp nhận gồm cĩ: Theo tiêu chuẩn châu Âu: 2,048 Mbit/s; 8,448 Mbit/s; 34,368 Mbit/s và 139,264 Mbit/s. Theo tiêu chuẩn Bắc Mỹ: 1,544 Mbit/s; 6,312 Mbit/s và 44,376 Mbit/s. 1.2 Các cấp tốc độ truyền dẫn trong SDH Cấp tốc độ Tốc độ Số luồng PDH tạo thành Giao diện STM-1 155.520Mbit/s (155Mbit/s) 63 luồng 2Mbit/s hoặc 3 luồng 34Mbit/s hoặc 3 luồng 45Mbit/s hoặc 1 luồng 140Mbit/s Điện - Quang (Electrical-Optical) STM-4 622.080Mbit/s (622Mbit/s) 252 luồng 2Mbit/s hoặc 12 luồng 34Mbit/s hoặc 12 luồng 45Mbit/s hoặc 4 luồng 140Mbit/s Quang (Optical) STM-16 2488.320Mbit/s (2.5Gbit/s) 1008 luồng 2Mbit/s hoặc 48 luồng 34Mbit/s hoặc 48 luồng 45Mbit/s hoặc 16 luồng 140Mbit/s Quang (Optical) STM-64 9953.280Mbit/s (10Gbit/s) 4032 luồng 2Mbit/s hoặc 192 luồng 34Mbit/s hoặc 192 luồng 45Mbit/s hoặc 64 luồng 140Mbit/s Quang (Optical) Bảng 1.1 Các cấp tốc độ trong SDH 1.3 Đặc điểm của SDH Kỹ thuật phân kênh đơn giản do nhân kênh theo kiểu đồng bộ, theo kiểu xen byte lần lượt, điều này dẫn đến độ tin cậy của hệ thống được nâng cao. Cĩ thể truy xuất được trực tiếp các luồng nhánh tốc độ thấp mà khơng cần phải qua bước xử lý các tín hiệu trung gian. Do đĩ, thiết bị xen rẽ đơn giản hơn, dẫn đến chi phí giảm, hệ thống cĩ tính linh hoạt cao. Khả năng OAM (Operation Administration Maintenance) được nâng cao, SDH đảm bảo khả năng quản lý vận hành trong mạng một cách linh hoạt, hiệu quả do hệ thống đã dành sẵn gần 5% băng thơng cho quản lý vận hành và bảo trì. SDH cĩ thể chuyển tải tất cả các loại tín hiệu trên các mạng hiện hành tức là nĩ cĩ thể bao phủ tất cả các mạng cung cấp dịch vụ. Dễ dàng từng bước chuyển tiếp lên tốc độ bit cao hơn trong tương lai để đáp ứng nhu cầu truyền dẫn của các mạng viễn thơng trọng điểm: Mạng trục chính quốc gia, mạng nội hạt và đường dây thuê bao đối với dịch vụ băng thơng rộng. Đồng hồ của các thiết bị được khống chế trong phương thức đồng bộ hố trên tồn mạng. Nhân kênh các tín hiệu nhánh theo kiểu đồng bộ. Cĩ cấu trúc khung đồng nhất thay đổi linh hoạt, phù hợp với tín hiệu nhánh vào. Nhân kênh theo nguyên lý xen byte lần lượt. Đồng bộ theo nguyên lý xen byte. Truy xuất trực tiếp từ tín hiệu bậc cao. 1.4 Cấu trúc ghép kênh SDH STM-1 AUG AU-4 VC-4 C-4 TUG-3 TU-3 VC-3 C-3 AU-3 VC-3 C-2 C-12 C-11 VC-2 VC-12 VC-11 TU-2 TU-12 TU-11 TUG-2 45 Mbit/s 6.312Mbit/s 2.048 Mbit/s 1.544 Mbit/s x4 x1 x7 x7 x3 x3 Gắn/tách SOH Xử lý con trỏ Gắn/tách POH Xử lý con trỏ Gắn/tách POH Xử lý con trỏ Sắp xếp Ghép kênh Cân bằng tốc độ (đồng bộ con trỏ) x3 34 Mbit/s 140Mbit/s Hình 1.1 Cấu trúc ghép kênh SDH 1.5 Các khối chức năng của bộ ghép kênh Tín hiệu luồng nhánh PDH đưa đến thiết bị ghép SDH trong khoảng thời gian 125μs được chứa trong một khung cĩ dung lượng nhất định và gắn nhãn chỉ rõ trong khung chứa loại tín hiệu luồng nhánh nào, khung như vậy gọi là container ảo. Cĩ hai loại container ảo là container ảo mức thấp VC-11, VC-12, VC-2 và cotainer ảo mức cao VC-3, VC-4. C-n chỉ làm chức năng sắp xếp tín hiệu PDH và hiệu chỉnh để bù lại sự lệch pha giữa hệ thống SDH và tín hiệu PDH, các container gồm cĩ: Các byte thơng tin. Các bit hoặc byte chèn cố định trong khung, khơng mang nội dung dữ liệu mà chỉ sử dụng để tương thích về pha với tốc độ bit của container cao hơn. Các byte chèn khơng cố định nhằm làm cân bằng chính xác về tốc độ giữa tín hiệu PDH và container của nĩ. Các byte này cĩ thể đơn thuần là byte chèn khơng mang thơng tin mà cũng cĩ thể là byte chèn mang thơng tin luồng số. Các byte điều khiển được chèn vào để khai báo cho hướng thu biết được byte chèn cố định là byte thơng tin hay chỉ là byte chèn khơng mang thơng tin. 1.5.1 Các gĩi Container ảo VC-n Mỗi gĩi ảo là một cấu trúc thơng tin dùng để trao đổi thơng tin ở các mức truyền dẫn trong SDH. Nĩ bao gồm một trường tin (Payload) và các thơng tin mào đầu đường (POH) được tổ chức trong một cấu trúc khối với độ dài là 125ms hay 500ms. Thơng tin nhận dạng đầu khung VC-n được cung cấp bởi lớp phục vụ mạng. Cĩ hai loại gĩi ảo VC được định nghĩa như sau: VC-n cấp thấp VC-n ( n = 11,12,2) gồm một gĩi C-n (n = 11,12,2) và mào đầu đường cấp tương đương. Là các VC được ghép vào một VC lớn hơn, được xem là LO-VC ( Low- priority VC ) khi ghép vào VC-4. VC-n cấp cao VC-n (n = 3,4) gồm một gĩi C-n (n = 3,4) hoặc một tập hợp nhĩm khối nhánh (TUG-2 hoặc TUG-3) cộng thêm mào đầu đường cấp tương đương. Là các VC được ghép trực tiếp vào tải trọng (Payload) của khung STM-1 như VC-4. Trong trường hợp VC-3 được ghép trực tiếp vào STM-1 thì VC-3 cũng được xem như là HO-VC (High- priority). POH chứa các thơng tin hỗ trợ giám sát sự vận chuyển các container từ điểm phát đến điểm nhận. Nĩ được thêm vào đầu đường dẫn khi VC được tạo ra và chỉ được đọc cuối đường dẫn khi VC bị xĩa. 1.5.2 Cấu trúc các VC VC-11 Gồm 25 byte cộng với 1 byte POH, sắp xếp trên 3 cột x 9 hàng được dùng để truyền dẫn tín hiệu 1.544Mbit/s theo tiêu chuẩn bắc Mỹ. VC-12 Gồm 34 byte cộng với 1 byte POH, sắp xếp trên 4 cột x 9 hàng được dùng để truyền dẫn tín hiệu 2.048Mbit/s theo chuẩn Châu Âu. 1byte POH 4 VC-12 C-12 9 3 VC-11 9 1byte POH C-11 Hình 1.2 Cấu trúc VC-11 và VC-12 VC-2 Bao gồm 106 byte dữ liệu cộng với 1 byte POH dùng để tương thích với luồng 6.312Mbit/s, sắp xếp trên 12 cột x 9 hàng. C-2 9 12 1 byte POH Hình 1.3 Cấu trúc VC-2 VC-3 Gồm 756 byte dữ và 9 byte POH sắp xếp thành 85 cột x 9 hàng. C-3 85 9 9 byte POH J1 B3 C2 G1 F2 H4 Z3 Z4 Z5 Hình 1.4 Cấu trúc VC-3 VC-4 Gồm 2340 byte dữ liệu và 9 byte POH sắp xếp thành 261 cột x 9 hàng. 261 9 9 byte POH C-4 Hình 1.5 Cấu trúc VC- 4 1.5.3 Đơn vị nhánh TU-n TU = VC (LO -VC) + PTR Trước khi sắp xếp vào khung STM-1, các VC bậc thấp sẽ được ghép vào một VC bậc cao hơn. Mối liên quan về pha giữa các VC được thể hiện thơng qua khái niệm con trỏ (PTR). Đồng thời nĩ cũng thơng báo sự bắt đầu của VC đĩ. PTR được ghép thêm tại một vị trí cố định trong VC và tạo ra các TU tương ứng như sau: TU-1x (TU-11 và TU-12) TU-1x = VC-1x + 1 byte PTR TU-12 TU-11 1byte PTR 4 3 9 9 VC-12 1byte PTR VC-11 Là các TU tạo thành từ các VC-1x (VC-11, VC-12 ) kết hợp với 1 byte PTR. Hình 1.6 Cấu trúc TU-11 và TU-12 TU-2 TU-2 = VC-2 + 1 byte PTR Là TU được tạo thành từ VC- 2 kết hợp với 1 byte PTR. VC-2 12 9 1byte PTR Hình 1.7 Cấu trúc TU-2 TU-3 TU-3 = VC-3 + 3 byte PTR Việc truyền dẫn các byte PTR sẽ xảy ra lần lượt, cứ mỗi khung 125ms sẽ cĩ một byte PTR. Byte PTR này sẽ được gắn vào vị trí cố định trong khung cấp cao hơn là ( VC-4). Như vậy tổng cộng sẽ cĩ 3 byte PTR cho 3 khung 125ms. Cịn byte thứ tư của đa khung 500ms cũng mang 1 byte PTR, nhưng byte này chưa được quy định chức năng và hiện nay dùng để dự phịng. Kích thước của TU-3 và vị trí của các byte PTR như hình 1.8. Ngồi ra cĩ thể ghép 3 VC-3 vào khung VC-4 theo nguyên lý ghép xen byte, sau đĩ chúng được phát đi trong khung AU-4, trong quá trình truyền dẫn đĩ cĩ 2 cấp PTR được ghép vào để thực hiện nhiệm vụ sau: - PTR AU-4 trong thành phần SOH chỉ thị vị trí của VC-4 trong khung STM-1. 3 PTR TU-3 ( mỗi byte PTR TU-3 được gắn vào trong VC-4 để thơng báo vị trí của mỗi VC-3). Cấu thành từ một ngăn chứa ảo VC-n và một con trỏ (PTR), nĩ cho phép kết hợp giữa mức đường cấp thấp và mức đường cấp cao. 86 3 byte PTR VC-3 9 Hình 1.8 Cấu trúc TU-3 Con trỏ PTR đơn vị nhánh cho phép hệ thống SDH điều chỉnh sự sai lệch về pha giữa VC bậc thấp và tiêu đề POH của VC bậc cao kế tiếp chứa chúng. 1.5.4 Nhĩm đơn vị nhánh TUG Sắp xếp các tín hiệu khối nhánh thành tín hiệu số cĩ tốc độ cao hơn, chuyển đến các VC bậc cao hơn. TUG-2 Một TUG-2 cĩ thể được hình thành bởi 3 cách sau: TUG-2 = 4 x TU-11 4 x TU-11 tạo thành 1 TUG-2 theo nguyên lý ghép xen byte như hình 1.9. Bốn byte đầu tiên của hàng thứ nhất là byte PTR, các byte sau là các byte dữ liệu. TU - 11 TU-11 .................. 12 9 1byte PTR TU - 11 3 TU - 11 3 3 TU - 11 3 Hình 1.9 TUG-2 tạo thành từ 4 x TU-11 TUG-2 tạo bởi 1 TU-2: Mỗi TU-2 cĩ kích thước tương ứng 1 TUG-2, ghép TU-2 vào TUG-2 như hình 1.10. 12 1 byte PTR 9 Hình 1.10 TUG-2 tạo thành từ 1xTU-2 TUG-2 = 3 x TU-12 3 x TU-12 cũng theo nguyên lý ghép xen byte tạo thành 1 TUG-2 như hình 1.11. Ba byte đầu tiên của hàng thứ nhất là các byte PTR, các byte sau đĩ là các byte dữ liệu. 12 TU-12 .................. TU - 12 4 TU - 12 1byte PTR 4 TU - 12 4 9 Hình 1.11 TUG-2 tạo thành từ 3 x TU-12 TUG-3 Một TUG-3 cĩ thể được hình thành bởi 2 cách sau: TUG-3 = 7 TUG-2 Cột đầu tiên chứa 3 byte PTR NPI (Null PTR Indication), và 6 byte chèn cố định (Fixed Stuff Byte). Cột thứ 2 chứa 9 byte chèn cố định. Các PTR NPI gọi là PTR chỉ thị khơng giá trị, chúng khơng mang ý nghĩa nào mà chỉ mang các mẫu bit cố định. 86 Các bit chèn cố định Con trỏ (PTR) TUG -2 12 9 · · · NPI 9 21 # 1 # 7 ………………………. …………………………. Hình 1.12 TUG-3 tạo thành từ 7 x TUG-2 TUG-3 = 1 TU-3 Cột đầu tiên chứa 3 byte PTR và 6 byte chèn cố định 86 9 TU-3 ......................... TUG-3 ......................... 6 byte chèn cố định 3 byte PTR Hình 1.13 TU-3 ghép thành TUG-3 1.5.5 Ghép TUG -3 vào VC-4 Ghép các TUG-3 được tạo thành từ 1 x TU-3 vào VC-4 VC-4 = 3 x TUG-3 + 18 byte chèn cố định như hình 1.14 Ghép các TUG-3 được tạo thành từ 7 x TUG-2 vào VC-4 VC-4 = 3 x TUG-3 + 18 byte chèn cố định như hình 1.15 Các bit chèn cố định 261 = (86 x 3) + 2 cột chèn +1 POH P O H 261 9 3 x TU-3 9 86 Con trỏ PTR TUG-3 VC-4 Hình 1.14 Ghép các TUG-3 được tạo thành từ 1 x TU-3 vào VC-4 21 N P I 9 N P I N P I 86 P O H N P I N P I N P I 21 x 3 = 63 9 261 261 = (86 x 3 ) + 2 cột chèn +1 POH TUG-3 VC-4 Hình 1.15 Ghép các TUG-3 được tạo thành từ 7 x TUG-2 vào VC-4 Ba khung được TUG-3 ghép vào khung VC-4. Vì 3 khung TUG-3 chỉ cĩ 258 cột, nên trong khối VC-4 chèn thêm 18 byte cố định (2 cột ) vào cột thứ hai và thứ ba, ghép 9 byte VC-4 POH tạo thành khung VC-4 cĩ 261 cột × 9 hàng. 1.5.6 Ghép TUG-2 vào VC-3 85 = (12 x 7 ) + 1 POH Con trỏ PTR 12 12 9 9 ……………… P O H ……. 21 = 3 x 7 TUG-2 VC-3 7 x TUG-2 Hình 1.16 Ghép các TUG-2 vào VC-3 Ghép các TUG-2 được tạo thành từ 3 x TU-12 vào VC-3 như hình 1.16. Bảy khung TUG-2 được ghép vào khung VC-3. Bảy khung TUG-2 cĩ 84 cột (12 x 7), cùng với 1 cột POH tạo nên khung VC-3 cĩ 85 cột x 9 hàng. Số byte PTR của mỗi TUG-2 là 3 nên khi ghép vào khung VC-3 tạo thành 21 byte PTR. 1.5.7 Đơn vị quản lý AU-N Là một cấu trúc thơng tin cung cấp khả năng làm tương hợp giữa mức đường cấp cao với mức đoạn. Nĩ bao gồm một trường tin (gĩi ảo cấp cao) và một con trỏ (PTR) khối quản lý. Gồm 2 loại: AU-3 và AU-4 AU-N = VC (HO-VC) + PTR Trong trường hợp này, các giá trị của con trỏ AU (AU PTR) được gắn trong khung STM-1 để ghi lại mối quan hệ về pha giữa khung truyền dẫn và các VC tương ứng. Các byte AU PTR được gắn khơng cố định vào 9 byte đầu tiên của hàng thứ tư trong khung STM-1, chúng cĩ chức năng đánh dấu AU ( tuy nhiên các AU-PTR của AU-3 và của AU-4 là khác nhau). Con trỏ AU-N cho phép hệ thống SDH điều chỉnh sự sai lệch về pha giữa đầu khung tin tương ứng VC-n (n = 3, 4) với đầu khung STM. Vị trí của con trỏ này là trong khung STM. Các AU-N cĩ thể được cấu thành như sau: AU-3 = 1 x VC-3 + PTR AU-4 = 1 x VC-4 + PTR 1.5.8 Nhĩm đơn vị quản lý AUG Gồm nhiều AU được nhân kênh theo phương thức xen byte lần lượt. Trong AUG chỉ gồm tồn AU-3 hoặc tồn AU-4. 1.6 Cấu trúc khung STM-1 STM-1 = AUG + SOH (RSOH + MSOH ) : Gồm 9 hàng và 270 cột, truyền dẫn lần lượt các byte từ trái sang phải và từ trên xuống dưới, cấu trúc khung STM-1 gồm 3 phần chính. RSOH AU- PTR MSOH PAYLOAD 3 1 5 Frame = 2430 bytes (125ms) 9 bytes 261 bytes 270 byte Hình 1.17 Cấu trúc khung STM-1 Phần mào đầu SOH Gồm phần quản lý đoạn lặp ( RSOH ) chiếm 9 byte đầu tiên của các hàng từ 1 đến 3 và phần quản lý đoạn ghép kênh ( MSOH ) chiếm 9 byte đầu tiên của hàng thứ 5 đến 9. Con trỏ (PTR) AU Chiếm 9 byte đầu tiên của hàng thứ 4. Trường tin (Payload) Cĩ 9 hàng và 261 cột dùng truyền tin SDH. + Chiều dài cả khung là 125ms. Tốc độ của STM-1 là: ((9 hàng x 270 cột) x 8 bit) / 125ms = 155.520Mbps. + Tốc độ của mỗi ơ là: 155.520Mbps / (270 x 9) = 64Kbps. 1.6.1 Ghép VC-3 vào STM-1 STM -1 = 1 x AUG AUG = 3 x AU-3 + 6 cột chèn (6 x 9 = 54 byte) AU-3 = VC-3 + AU3- PTR Các VC-3 qua khối AU-3 được bổ sung phần con trỏ AU3-PTR. Ba khung AU-3 được ghép vào AUG, số cột của 3 khung AU-3 là 85 x 3 = 255 cột, cộng với 6 cột chèn cố định (6 x 9 = 54 byte) tại 6 cột đầu tiên tạo thành AUG cĩ 261 cột. 261 cột này được ghép vào phần Payload của khung STM-1. Ba AU3-PTR ghép thành 3 x AU3-PTR, đươc ghép vào phần AU-PTR của khung STM-1. 85 P OH AU- 3 VC-3 AUG STM-1 261 AU3-PTR 9 AU3-PTR AU3-PTR VC-3 85 9 261 9 3 x AU3-PTR 3 x VC-3 ……………………….. Các bit chèn cố định RSOH AU- PTR MSOH PAYLOAD 3 1 5 270 9 Hình 1.18 Ghép VC-3 vào khung STM-1 1.6.2 Ghép VC-4 vào khung STM-1 STM-1 = 1 x AUG = 1 x AU- 4 AU- 4 = 1 x VC- 4 + AU- PTR 261 AUG =AU- 4 RSOH AU- PTR MSOH PAYLOAD 3 1 5 270 261 AU4-PTR 9 P OH VC-4 VC-4 STM-1 9 9 Hình 1.19 Ghép VC-4 vào khung STM-1 VC-4 qua khối AU-4 được bổ sung phần con trỏ AU4-PTR. Sau khi qua khối AUG phần VC-4 được ghép vào phần Payload, AU4-PTR được ghép vào phần AU-PTR của khung STM-1. 1.7 Cấu trúc khung STM-N Ghép xen kẽ từng byte SOH PTR Payload SOH N 9 N´261 N´ 9 Payload Payload SOH PTR SOH SOH SOH PTR SOH PTR SOH STM-1 # 2 STM-1 # 1 125 ms 125 ms 125 ms 261 9 9 Payload STM-1 # N Hình 1.20 Cấu trúc khung STM-N Khung STM-N ( N= 4,16..) được ghép từ N STM-1 theo phương pháp ghép xen byte. Tốc độ bit của khung STM-N được tính là bội số tốc độ bit của STM-1: Nx155.520Mpbs. Trường Payload của khung STM-N gồm N trường Payload STM-1, tương tự phần AU-PTR của STM-N cũng được ghép bởi N các con trỏ AU-PTR của các khung STM-1. 1.8 Khái niệm tuyến (Path), đoạn (Section) và đường (Line) Mạng truyền dẫn SDH cĩ thể xem như là một mạng lưới liên kết các điểm (node ) lại với nhau mà trong đĩ các node là các điểm đặt thiết bị xử lý SDH. Hình 1.21 Mơ hình xác định đường, đoạn và tuyến Đoạn (section) Cĩ hai loại đoạn, đĩ là đoạn ghép (MS ) và đoạn lặp (RS ). Đoạn ghép là mơi trường truyền dẫn giữa hai trạm ghép kênh kế tiếp nhau, trong đĩ một trạm tạo ra tín hiệu STM-N và trạm kia kết cuối tín hiệu STM-N này. Đoạn lặp là bộ phận truyền dẫn giữa hai trạm lặp kế tiếp nhau, hoặc giữa trạm lặp và trạm ghép kênh kế tiếp. Tuyến (Path) Tuyến là bộ phận truyền dẫn được tính từ điểm nhập vào một tín hiệu được hình thành bởi container ảo (VC) đến điểm tách ra chính tín hiệu ấy. Cĩ hai loại tuyến, đĩ là tuyến mức thấp liên quan đến tín hiệu VC-11, VC-12, VC-2 và tuyến mức cao liên quan đến tín hiệu VC-3 và VC-4. Đường (Line) Là tập hợp tất cả các tuyến của hệ thống để truyền dẫn thơng suốt tín hiệu STM-N. 1.8.1 Cấu trúc SOH ( Section Overhead ) của STM-1 9 RSOH A1 A1 A1 A2 A2 A2 C1 B1 E1 F1 D1 D2 D3 PTR AU MSOH S1 Z1 Z1 Z2 Z2 M1 E2 9 B2 B2 B2 K1 K2 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 Dành cho các tiêu chuẩn quốc gia SOH được xử lý tại tất cả các trạm truyền dẫn vì nĩ cĩ chứa các thơng tin cần thiết cho bảo trì, bảo dưỡng trên đoạn mà SOH đĩ cĩ liên quan đến. Trong trường hợp ghép khung STM-N thì SOH gồm các byte SOH được ghép xen kẽ từ các byte SOH của các STM-1 riêng lẽ. Hình 1.22 Cấu trúc SOH của khung STM-1 Phần mào đầu đoạn lặp RSOH ( Regenerator Section Overhead ) gồm 3 hàng đầu tiên trong cấu trúc của SOH. Các byte RSOH được sử dụng cho cơng việc giám sát, điều khiển trên đoạn lặp. Các byte này được xử lý tại các trạm lặp và nếu cần thì cĩ thể được chuyển đi tiếp đến các trạm khác. Do đĩ ngay cả trạm lặp cũng phải được đồng bộ với mạng. Phần mào đầu đoạn ghép MSOH ( Multiplex Section Overhead ) gồm 5 hàng cuối trong cấu trúc của SOH. Các byte MSOH chỉ cĩ tác dụng giữa các trạm xen/ rẽ với nhau mà khơng cĩ tác dụng với các trạm lặp. Ở mạng truyền dẫn SDH vai trị của đoạn ghép kênh đặc biệt quan trọng. Tại đây, mạng thực hiện chuyển mạch bảo vệ chống lại sự cố thiết bị hoặc giảm cấp chất lượng tín hiệu do thiết bị cũng như đường truyền. Chuyển mạch bảo vệ thực hiện đưa MSOH vào luồng số tới điểm mà nĩ thu lại. Khi xảy ra sự cố (hoặc giảm chất lượng) mạng SDH sẽ chuyển mạch các VC liên quan đến mạch truyền dẫn ghép kênh dự phịng. Trường hợp này gọi là bảo vệ phân đoạn ghép kênh MSP (Multiplexr Protection Section). Mạch dự phịng gọi là kênh bảo vệ, nĩ bao gồm mơi trường truyền dẫn, các trạm lặp (nếu cần) và thiết bị đầu cuối đoạn truyền dẫn ghép kênh. Vì quá trình chuyển mạch được thực hiện ở thiết bị đầu cuối đường truyền nên nĩ được gọi là chuyển mạch bảo vệ đường truyền (Line Protection). Chức năng các byte trong SOH A1 và A2 : Là các byte đồng bộ khung. A1=1111 0110 ; A2= 0010 1000. Byte J0(C1) : Định vị khung STM-1 trong khung STM-N (N= 4, 16, 64). Nếu khơng sử dụng cho chức năng này thì cĩ thể sử dụng để định tuyến đoạn lặp. Các byte từ D1 - D12: Là các kênh thơng tin số liệu DCC (Data Communication Channel). - Các byte từ D1 đến D3: Là các kênh truyền dẫn số liệu từ trạm lặp đến trạm quản lý, cĩ tốc độ bit là 192 kbit/s (64 kbit/s × 3). - Các byte từ D4 đến D12: Là các kênh truyền dẫn số liệu từ trạm ghép kênh đến trạm quản lý, cĩ tốc độ bit 576 kbit/s (64 kbit/s x 9). Các kênh data này chỉ được trang bị trong STM-1 thứ nhất của mỗi STM-N. Các byte E1 và E2 : Là các kênh dành cho thơng tin nghiệp vụ dưới dạng tín hiệu thoại. Tốc độ kênh truyền do mỗi byte cung cấp là 64Kbit/s đúng bằng tốc độ kênh thoại cơ sở. Các byte E1 và E2 chỉ được gắn trong STM-1 thứ nhất trong STM-N. E1 cung cấp kênh thoại giữa các trạm lặp và các trạm ghép kênh tương ứng. E2 cung cấp kênh thoại giữa các trạm ghép kênh. Kênh điều khiển F1: Kênh này sử dụng để truyền thơng tin trong việc bảo dưỡng các trạm ( tức là kênh truyền dữ liệu giữa các máy tính PC ). Byte F1 chỉ được gắn trong STM-1 thứ nhất trong STM-N. Byte kiểm tra chẵn lẻ, chèn B1 (BIP-8) : Byte B1 truyền mã kiểm tra chẵn lẽ (parity code), phương pháp này được thực hiện bởi các trạm lặp và các trạm xen/rớt để giám sát lỗi đường truyền, được gọi là BIP-8 (8 bits-Byte-Interleaved Parity check). Chỉ được gắn trong STM-1 thứ nhất trong STM-N. Các byte kiểm tra chẵn lẻ, chèn B2 (BIP-24) : Ba byte B2 được dùng để giám sát lỗi bit của các trạm đầu cuối xen/rớt. Cơ chế hoạt động của nĩ giống như BIP-8. Trong một khung STM-N cĩ N x 3 Byte B2 được truyền, nếu cĩ nhiều hơn một STM-1 được ghép trong khung STM-N, thì BIP-24 cĩ thể được dùng cho mỗi STM-1 riêng lẻ, cĩ nghĩa là tất cả các byte B2 trong STM-N đều được sử dụng. Các kênh chuyển mạch bảo vệ tự động (APS), byte (K1, K2) Byte K1 và các bit từ 1 ÷ 5 của byte K2 được sử dụng cho chuyển mạch bảo vệ tự động sang đường dự phịng trong hệ thống hai hướng 1+1 giữa hai đoạn ghép kênh. Các bit 6, 7, 8 của byte K2 sẽ được thiết lập là 111 khi nhận được tín hiệu cảnh báo đường Path AIS (Alarm Indication Signal) hay sự cố tín hiệu ở đoạn ghép kênh. Các bit 6, 7, 8 của byte K2 được thiết lập 110 khi cĩ cảnh báo lỗi ghép kênh trạm xa MS FERF (Multiplexer Section Far End Receive Fail). Phía thu tách bit này và nhận tín hiệu cảnh báo. K1 và K2 chỉ được bố trí trong STM-1 thứ nhất của khung STM-N. Chỉ thị trạng thái đồng bộ byte S1 (b5 ÷ b8) : Các bit từ 5 ÷ 8 của byte S1 được dùng để thơng báo trạng thái đồng bộ chỉ được bố trí trong STM-1 thứ nhất của khung STM-N. Các byte dự phịng (2 byte Z1 và 2 byte Z2) : Các byte này chưa cĩ chức năng và sẽ được dùng trong tương lai. Byte M1: Byte báo lỗi khối đầu xa trên trạm ghép kênh MS FEBE (Multiplex Section Far End Block Error ). Bằng việc đánh giá 3 byte B2 ( BIP-24), M1 chứa số lượng mã kiểm tra các khối bị lỗi phía xa, thơng báo về hướng phát biết số lượng mã kiểm tra chẵn lẽ bị sai.Tất cả các giá trị trên được biểu thị bởi 8 bit của byte M1. 1.8.2 Cấu trúc POH (Path Overhead ) POH được ghép ở cấp độ VC và chỉ được xử lý khi giao tiếp với các luồng cận đồng bộ hoặc được xử lý bởi các trạm truyền dẫn để thực hiện việc tách ghép các VC. Tại các trạm truyền dẫn, các POH cĩ thể khơng cần phải giải ghép khỏi các VC. Tuỳ theo phân cấp của VC mà POH được phân chia ra hai kiểu đĩ là POH bậc cao và POH bậc thấp. 1 cột 9 hàng POH của VC-3 và POH của VC-4 Hình 1.23 Cấu trúc POH của VC-3 và VC-4 Chức năng của các byte Byte J1: Nhận dạng đường truyền VC-3 hoặc VC-4 Mỗi đường truyền được gắn một nhãn, cĩ nhiệm vụ thơng báo đường mà dữ liệu sẽ được truyền đến. Ngồi ra byte này cịn cĩ chức năng định vị cho con trỏ ( PTR) để chỉ ra điểm bắt đầu của các VC-3 và VC-4 trong STM-1. Byte B3 : BIP-8 của VC-4 Byte này được sử dụng để tính tốn và giám sát lỗi đường truyền tại các trạm đầu cuối. Sự kiểm tra đồng đẳng tại giai đoạn này được tiến hành trên tồn bộ VC, sau đĩ lưu trữ và truyền trên byte B3 của VC tiếp theo. Byte C2 : Nhãn tín hiệu Được sử dụng để chỉ thị thành phần và cách sắp xếp tải trọng trong khung VC-3/VC-4. Byte G1 : Chỉ thị lỗi đầu xa Byte G1 được sử dụng để chuyển tải thơng báo về trạng thái và chất lượng cuối tuyến (đầu vào trạm đầu xa) tới trạm gốc. Chức năng các bit của G1 được quy định như sau: Bit 1 đến bit 4 chỉ thị lỗi đầu xa khi kiểm tra byte B3. Chín giá trị đầu của 4 bit chỉ thị từ khơng cĩ lỗi (0000) đến 8 lỗi (1000). Bảy giá trị cuối của 4 bit chỉ thị đầu xa khơng cĩ lỗi. Các bit b5, b6, b7 chỉ thị đầu xa khơng hồn hảo, mất tín hiệu VC-3/ VC-4, mất khung. Khi xảy ra các sự cố đĩ thì cài đặt b5 b6 b7 = 101 và chuyển về trạm gốc. Byte F2 : Kênh điều hành mạng Byte F2 được dùng như một kênh trao đổi thơng tin giữa các người khai thác mạng tức là trao đổi dữ liệu giữa hai máy tính. Byte H4 : Số thứ tự khung trong đa khung Cĩ chức năng chỉ thị số thứ tự của khung trong trường hợp dữ liệu thơng tin được bố trí trong đa khung gồm nhiều container cấp thấp ( như TU-12). Byte Z3,Z4,Z5 : Là các byte dự phịng, hiện nay chưa sử dụng. POH của VC-1x và POH của VC-2 Cĩ 4 byte POH trong đa khung 500ms của VC-1x và VC-2 như hình 1.23. Byte V5 : Thực hiện chức năng như sau: Giám sát lỗi bit. Làm nhãn tín hiệu. Chỉ thị trạng thái đường của VC-1x hoặc VC-2. 125ms 125ms 125ms 125ms V5 J2 Z6 Z7 Hình 1.24 POH của VC-1x và VC-2 Cấu trúc byte V5 như hình sau Nhãn tín hiệu PATH FEBE Khơng sử dụng Cảnh báo từ xa L3 L2 L1 1 2 3 4 5 6 7 8 BIP-2 Hình 1.25 Cấu trúc byte V5 BIP-2 : Các bit 1 và 2 Được sử dụng như là các bit giám sát lỗi trong VC-1x và VC-2. Tất cả các bit trong đa khung đều cĩ tác động đến BIP-2 ngoại trừ con trỏ TU-1x và TU-2. Việc kiểm tra đồng đẳng được tiến hành trong tồn VC-n. Sau đĩ được lưu trữ lại rồi truyền trong VC-n kế tiếp. Bit thứ 3 FEBE (Far End Block Error ) Nếu cĩ lỗi được phát hiện bởi BIP-2. Khi trạm xa cĩ lỗi thì nĩ cĩ giá trị (1). Khi trạm xa khơng cĩ lỗi thì nĩ cĩ giá trị (0). Bit này sẽ được truyền về trạm phát nơi bắt đầu của đường dẫn VC-1x hay VC-2. Bit 5 ÷7 (L1, L2 và L3) : Các bit 5, 6 và 7 được dùng làm nhãn tín hiệu. Bit 8: Là bit chỉ cảnh báo đầu xa. Bình thường cĩ giá trị bằng (0). Cĩ giá trị (1) khi xuất hiện cảnh báo AIS hoặc mất tín hiệu đầu thu. Chỉ thị được cài trong POH phát ngược lại về hướng trạm xuất phát. Nhãn đường dẫn J2 Mỗi đường truyền được gắn một nhãn, cĩ nhiệm vụ thơng báo đường mà dữ liệu sẽ được truyền đến. Ngồi ra byte này cịn cĩ chức năng định vị cho PTR để chỉ ra điểm bắt đầu của VC-11 hay VC-12. Các byte dự trữ Z6, Z7 : Là 2 byte dự trữ chưa dùng. 1.9 Con trỏ PTR Do các tín hiệu nhánh từ PDH trong các VC cĩ tốc độ khác với tốc độ của khung tín hiệu SDH nên phải dùng con trỏ để chỉ ra mối quan hệ về pha và về tốc độ giữa các VC và khung SDH. Các byte con trỏ được đặt ở một số byte cố định trong khung SDH và chứa địa chỉ byte đầu tiên của các VC, tức là byte đầu tiên của POH ( byte J1). Kỹ thuật con trỏ cho phép các tín hiệu nhánh PDH trong VC ghép vào khung bậc cao hơn mà khơng cần sử dụng bộ nhớ đệm phức tạp làm trễ tín hiệu. Tại đầu thu, thơng qua việc phân tích giá trị con trỏ AU cĩ thể truy nhập tức thời đến VC bậc cao. Tương tự, thơng qua việc phân tích giá trị con trỏ TU cĩ thể truy nhập tức thời đến VC bậc thấp. Vì vậy hệ thống SDH cho phép ghép ( hoặc tách) các tín hiệu nhánh riêng bậc thấp vào ( hoặc ra khỏi ) các tín hiệu bậc cao một cách trực tiếp mà khơng cần phải qua các cấp tách/ ghép trung gian. Cĩ ba loại con trỏ: Con trỏ khối quản lý AU-4 và AU-3 ,con trỏ khối nhánh mức cao TU-3, và con trỏ khối nhánh mức thấp TU-1x và TU-2. Con trỏ AU-PTR được sử dụng để đồng chỉnh vị trí khung VC-3 hoặc VC-4 trong khung AUG thơng qua việc chỉ thị địa chỉ byte J1 của VC-3 hoặc VC-4 trong khung AUG. Con trỏ TU-3 cĩ chức năng đồng chỉnh vị trí các khung VC-3 trong khung VC-4 thơng qua việc chỉ thị địa chỉ byte J1 của VC-3 trong khung VC-4. Con trỏ TU-1x và TU-2 cĩ chức năng đồng chỉnh vị trí khung VC-1x và VC-2 trong đa khung TUG-2 thơng qua việc chỉ thị địa chỉ byte V5 của đa khung VC trong đa khung TUG-2. 1.9.1 Con trỏ AU-3 và AU-4 9 Byte H1 Y Y H2 ‘1’ ‘1’ H3 H3H3 H3 Cấu tạo của AU-PTR như sau Hình 1.26 Cấu tạo của AU-4 PTR + Byte Y = 1001 SS11 + Byte ‘1’ = 1111 1111 + Các byte H1, H2, H3 là các byte đặc trưng cho hoạt động của con trỏ, giá trị của AU-PTR và quá trình đồng chỉnh phụ thuộc vào các byte này. Cấu tạo các byte H1, H2, H3 như sau Cờ dữ liệu Dạng AU N N N N S S I D I D I D I D I D . . . H1 H2 3 x H3 Giá trị con trỏ Các byte đồng chỉnh âm Hình 1.27 Cấu trúc của các byte H1, H2, H3 Ý nghĩa các bit Bit 1 đến bit 4 (bit N ) trong con trỏ mang NDF ( New data flag), cho phép giá trị con trỏ thay đổi nếu sự thay đổi đĩ là do tải trọng thay đổi. Hoạt động bình thường được chỉ thị bởi từ mã 0110 trong 4 bit N. Cờ số liệu mới NDF được chỉ thị bởi đảo giá trị 4 bit N thành 1001. NDF được diễn giải là cĩ khả năng khi cĩ tối thiểu 3 bit phù hợp với mẫu 1001. NDF được diễn giải là khơng cĩ khả năng khi cĩ tối thiểu 3 bit phù hợp với mẫu 0110. Hai bit SS là 2 bit chỉ thị loại con trỏ (AU-3 PTR, AU-4 PTR đều cĩ SS = 10). Ba byte H3 : Bình thường 3 byte H3 khơng mang thơng tin, khi chèn âm các byte H3 bị xố để ghép vào đĩ 3 byte tải trọng của các luồng nhánh. Các bit D (Decrement) là giảm và các bit I (Increment) là tăng: Là các bit chứa giá trị PTR, nĩ được tạo bởi 2 bit cuối cùng của byte H1 và 8 bit của byte H2 (các bit từ 7 đến 16) 10 bit giá trị PTR này gồm 5 bit I và 5 bit D được sử dụng để chỉ ra byte đầu tiên của VC-4. Do được mã hố 10 bit cho nên nĩ cĩ thể tạo ra 210 = 1024 giá trị. Mặc khác trong VC-4 lại cĩ tới 261 x 9 = 2349 byte. Vì vậy để cĩ thể đánh số được tất cả các byte, người ta đặt cứ 3 byte liên tiếp nhau thành 1 nhĩm tương ứng với một giá trị của PTR. Do đĩ số nhĩm trong VC-4 là 2349: 3 = 783 nhĩm. Tương ứng với số nhĩm này giá trị PTR cũng được đánh số từ 0 cho đến 782, bắt đầu từ byte đầu tiên. Thơng báo đồng chỉnh âm khi 5 bit D bị đảo ngược trạng thái và địa chỉ sẽ bị giảm trong con trỏ AU-4 kế tiếp (địa chỉ -1). Thơng báo đồng chỉnh dương khi 5 bit I bị đảo ngược trạng thái và địa chỉ sẽ tăng trong con trỏ AU-4 kế tiếp (địa chỉ +1). 1.9.2 Các con trỏ TU-PTR TU PTR được sắp xếp theo 2 loại là: TU-3, TU-1x PTR và TU-2 PTR. TU-3 PTR TU-3 TUG-3 VC-4 AU-4 AUG-4 STM-1 x1 x3 x1 TU-3 PTR gồm 3 byte được xếp trong cột đầu tiên của khung STM-1 từ TU-3 như hình sau: TU-3 PTR chỉ ra địa chỉ của các VC-3 trong khung VC-4. Trong cấu hình này 3 TU-3 PTR và một số byte xen vào cố định trong khung VC-4. Vì vậy các vị trí đĩ khơng cần đánh địa chỉ. Thang giá trị TU-3 PTR từ 0 đến 764. Cấu trúc của TU-3: H1 H1 H1 Con trỏ VC-3 thứ nhất Con trỏ VC-3 thứ hai . Con trỏ VC-3 thứ ba H2 H2 H2 H3 H3 H3 H1 H1 H1 Hình 1.28 Cấu tạo của TU-3 pointer TU-1x PTR và TU-2 PTR Chức năng của TU-1x và TU-2 PTR là để đồng chỉnh các VC-1x và VC-2 vào khung truyền dẫn cấp cao hơn (VC-3 hoặc VC-4) cả về tốc độ lẫn về pha. Đồng thời chỉ ra vị trí bắt đầu các container thơng qua POH. N N N N S S I D I D I D I D I D . . . V1 V2 V3 Cấu trúc của TU-PTR gồm các byte V1, V2 và V3 tương đương với H1, H2 và H3 của các con trỏ AU-3 và AU-4. Hình 1.29 Cấu trúc của PTR TU-1x và TU-2 Ý nghĩa các bit Bit 1 đến bit 4 là các bit N mang NDF là cờ dữ liệu mới để thơng báo cĩ dữ liệu mới vào. NDF cĩ các trạng thái sau : Năm bit D đảo giá trị khi chèn âm và 5 bit I đảo giá trị khi chèn dương. Hai bit S (Style) là các bit thơng báo loại TU. 1.10 Kết luận Qua nguyên cứu cho thấy cơng nghệ SDH đã khắc phục được những nhược điểm của PDH, mang lại nhiều lợi ích to lớn cho các nhà cung cấp mạng: Tốc độ truyền dẫn cao: Tốc độ truyền dẫn cĩ thể đạt tới 10Gbit/s, do đĩ 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 số tốc độ thấp vào luồng số tốc độ cao, và cũng như lấy các luồng số tốc độ thấp hơn ra khỏi các luồng số tốc độ cao hơn. Độ tin cậy cao: Mạng SDH hiện đại cĩ nhiều cơ chế bảo vệ và dự phịng khác nhau. Lỗi một phần tử trong mạng khơng thể gây lỗi tồn bộ hệ thống. Khả năng đáp ứng cao và dung lượng phù hợp: Với SDH, nhà cung cấp dễ dàng và nhanh chĩng đáp ứng yêu cầu của khách hàng. Các phần tử mạng được quản lý và điều khiển từ trung tâm. Kết nối dễ dàng với các hệ thống khác: Giao diện SDH được tiêu chuẩn hĩa tồn cầu, cĩ thể kết hợp nhiều phần tử khác nhau trong cùng một mạng và tương tác với các mạng khác dễ dàng. CHƯƠNG II PHÂN CẤP SỐ ĐỒNG BỘ THẾ HỆ SAU NG−SDH 2.1 Giới thiệu về NG-SDH Cơng nghệ SDH được xây dựng trên cơ sở hệ thống phân cấp ghép kênh số đồng bộ phân chia theo thời gian (TDM) với cấu trúc ghép kênh STM-N cho phép cung cấp các giao diện truyền dẫn với tốc độ từ vài Mbps tới vài Gbps. Đặc tính ghép kênh TDM và phân cấp ghép kênh đồng bộ của cơng nghệ SDH cho phép cung cấp các kênh truyền dẫn cĩ băng thơng cố định và cĩ độ tin cậy cao với việc áp dụng các cơ chế phục hồi và bảo vệ, cơ chế quản lý hệ thống theo cấu trúc mạng phù hợp và đã được chuẩn hĩa bởi các tiêu chuẩn của ITU-T. Tuy nhiên hiện nay yêu cầu đặt ra đối với mạng đã hồn tồn thay đổi khi các dịch vụ truyền tải dữ liệu ngày càng tăng. Điều đĩ cĩ nghĩa là trong tương lai, hệ thống SDH truyền thống khơng thể đáp ứng được nhu cầu gia tăng của các dịch vụ số liệu nữa. SDH thế hệ tiếp theo (NG-SDH) là một cơ chế truyền tải cho phép tồn tại đồng thời các dịch vụ truyền thống và các dịch vụ mới trên cùng một mạng mà khơng làm ảnh hưởng lẫn nhau. Các giao thức quan trọng được sử dụng trong SDH thế hệ tiếp theo phục vụ cho việc truyền tải số liệu qua mạng SDH bao gồm: Thủ tục đĩng khung chung (GFP), kết chuỗi ảo (VCAT) và cơ chế điều chỉnh dung lượng liên kết (LCAS), tất cả đều đã được ITU-T tiêu chuẩn hĩa. Các cơng nghệ này cho phép kết hợp một cách hiệu quả nhiều giao diện số liệu khác nhau vào trong SDH. Điều quan trọng nhất là NG-SDH cĩ thể thực hiện việc phân bổ băng thơng mà khơng làm ảnh hưởng tới lưu lượng hiện tại. Ngồi ra, SDH thế hệ tiếp theo cịn cĩ khả năng cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) thích hợp cho các dịch vụ mới và khả năng truyền tải đồng thời nhiều loại dịch vụ khác nhau trong cùng một mơi trường, cho phép các nhà khai thác cung cấp nhiều dịch vụ chuyển tải dữ liệu để tăng hiệu quả của các trạm SDH đã lắp đặt bằng cách thêm vào các nút biên MSSP. Nghĩa là khơng cần lắp đặt một mạng chồng lấp hoặc thay đổi tất cả các nút hay sợi quang. Cắt giảm được chi phí trên 1 bit lưu chuyển, thu hút nhiều khách hàng mới và giữ được những dịch vụ kế thừa. Hình 2.1 Mơ hình giao thức trong NG-SDH 2.2 Sự kế thừa SDH của NG-SDH NG-SDH được phát triển dựa trên cơ sở hạ tầng vốn cĩ của SDH, trên cơ sở các trạm SDH đã lắp đặt NG-SDH bổ sung thêm các nút biên MSSP. Với một tập các giao thức mới được cài đặt trong các MSSP cho phép kết hợp các giao tiếp dữ liệu như Ethernet, MPLS hoặc RPR… mà khơng cần bỏ các giao tiếp SDH/PDH . Các nút này được kết nối với các thiết bị cũ đang chạy trên mạng. Sự phát triển SDH lên NG-SDH trước hết là mong muốn tìm ra một phương thức truyền dữ liệu đơn giản cĩ khả năng thích ứng với bất kỳ giao thức dữ liệu gĩi nào và thứ hai là cách sử dụng băng thơng hiệu quả. Nghĩa là cần một lớp giao thức thích ứng và một cơ chế sắp xếp mới để điều khiển việc sử dụng băng thơng. Cơ chế đĩ phải thực hiện được tất cả những điều này và giữ được việc truyền tải SDH tin cậy và sự quản lý tập trung. Để làm được điều này NG-SDH đã bổ sung một số giao thức trên các nút MSSP mới được đặt ở các biên của mạng. Hình 2.2 Mơ hình mạng NG-SDH Giao thức đĩng khung chung (GFP) Được định nghĩa trong khuyến nghị G.7041 ITU-T. Đây là một giao thức ghép bất kỳ dịch vụ liên kết dữ liệu nào gồm Ethernet, quảng bá video số (DVB) và các mạng vùng lưu trữ (SAN). GFP được so sánh với các thủ tục đĩng khung khác như gĩi qua SDH hay X.86 là cĩ mào đầu nhỏ đáp ứng yêu cầu phân tích, xử lý ít hơn. Ghép chuỗi ảo (VCAT) Được định nghĩa trong khuyến nghị G.707 ITU-T, tạo ra các ống lưu lượng cĩ kích thước biết trước, đáp ứng sự linh hoạt và khả năng lớn với sự kế thừa các cơng nghệ trong SDH. Cơ chế điều chỉnh dung lượng liên kết (LCAS) Được định nghĩa trong khuyến nghị G.7042 ITU-T, phân phối hoặc tập hợp các đơn vị băng thơng phù hợp với các yêu cầu truyền tải dữ liệu hoặc để bổ sung sự co giãn giữa hai điểm truyền tải. 2.3 Giao thức đĩng khung chung GFP GFP quy định một cơ chế chung để thích ứng các tín hiệu khách hàng lớp cao với mạng truyền tải đồng bộ. Các tín hiệu khách hàng cĩ thể ở dạng khối số liệu giao thức PDU (như IP/PPP hay Ethernet MAC), mã khối (như kênh sợi quang hay ESCON) hoặc luồng số cĩ tốc độ bit cố định. Để thực thi quá trình đĩng gĩi thì cần phải nhận hồn tất gĩi client nhưng thủ tục này làm tăng độ trễ, vì vậy GFP khơng thích hợp cho các giao thức nhạy thời gian. GFP bao gồm cả phần chung và phần đặc trưng cho từng loại tín hiệu khách hàng. Phần chung của GFP áp dụng cho tất cả các loại lưu lượng. Hiện nay cĩ hai chế độ thích ứng tín hiệu khách hàng được định nghĩa cho GFP. Chế độ thích ứng với tín hiệu dạng PDU được gọi là GFP sắp xếp khung (GFP-F). Chế độ thích ứng với tín hiệu cĩ dạng mã khối được gọi là GFP trong suốt (GFP-T). 2.3.1 Phần chung của GEP Cĩ 2 loại khung GFP được định nghĩa: Khung khách hàng GFP và khung điều khiển GFP. GFP cũng hỗ trợ một cơ chế phần mở rộng đầu đề tải trọng linh động để dễ dàng cho việc thích ứng của GFP với các cơ chế truyền tải thay đổi khác nhau. Khung người sử dụng GFP PLI: chỉ thị kích cỡ PDU cHEC: kiểm tra lỗi đầu đề chính PTI: chỉ thị kiểu tải trọng 000: số liệu khách hàng 100: quản lý khách hàng PFI: chỉ thị FSC tải trọng 1: cĩ FCS 0: khơng FCS kiểu EXI: chỉ thị đầu đề mở rộng 0000: Null 0001: Chuỗi 0010: Vịng UPI: chỉ thị tải trọng người sử dụng tHEC: HEC trường kiểu EXI: chỉ thị đầu đề mở rộng eHEC: HEC mở rộng Tải trọng: chứa khung PDU pFCS: FCS tải trọng PLI cHEC (CRC-16) PTI PFI kiểu EXI UPI tHEC (CRC-16) EXI eHEC (CRC-16) TẢI TRỌNG pFCS (CRC-32) Đầu đề chính Đầu đề tải trọng Đầu đề mở rộng (tùy chọn) TẢI TRỌNG Tổng kiểm tra (tùy chọn) 4 byte 4 byte 0- 60 byte n byte 0-4 byte Thứ tự truyền bit Hình 2.3 Cấu trúc khung người sử dụng GFP Vùng đầu đề chính Vùng đầu đề chính cĩ kích thước cố định là 4 byte bao gồm trường chỉ thị độ dài PDU (Indecator Length Payload-PLI) và trường kiểm tra lỗi đầu đề chính cHEC. Hai byte trường PLI chỉ thị số byte trong vùng tải trọng, kích thước tối đa của vùng tải trọng là 65535 byte (216-1). Hai byte trường kiểm tra lỗi chứa chuỗi CRC-16 cĩ nhiệm vụ bảo vệ tính nguyên vẹn nội dung của phần đầu đề chính thơng qua khả năng sửa lỗi đơn bit và phát hiện lỗi đa bit. Chuỗi cHEC được tính trên tất cả các byte cịn lại của phần đầu đề chính. Vùng tải trọng Vùng tải trọng bao gồm tất cả các byte trong khung GFP sau phần đầu đề chính. Kích thước của vùng tải trọng thay đổi trong khoảng từ 4 đến 65535 byte. Vùng tải trọng thường bao gồm hai thành phần: Trường đầu đề tải trọng và trường tải trọng, trường FCS tải trọng chỉ là tuỳ chọn. Vùng đầu đề tải trọng Đầu đề tải trọng cĩ kích thước thay đổi từ 4 đến 64 byte hỗ trợ các thủ tục quản lý tuyến số liệu cho các tín hiệu khách hàng lớp cao. Vùng này bao gồm hai trường chính: Trường kiểu (4 byte gồm cả tHEC) và phần đầu đề mở rộng cĩ kích thước thay đổi. Sự cĩ mặt cũng như khuơn dạng của phần đầu đề mở rộng và FCS tải trọng được chỉ thị bởi trường kiểu. Trường kiểu bao gồm các trường sau : PTI (3 bit), PFI (1bit), kiểu EXI (4 bit) và UPI (1 byte). Đầu đề mở rộng Là một trường dài từ 0 đến 60 byte (gồm eHEC) hỗ trợ các đầu đề liên kết dữ liệu đặc trưng cơng nghệ, ví dụ như nhận dạng liên kết ảo, các địa chỉ nguồn và đích, số port, loại dịch vụ…Trường kiểm tra lỗi đầu đề mở rộng (eHEC): CRC-16 bảo vệ tính tồn vẹn nội dung của phần đầu đề mở rộng. Trường tổng kiểm tra pFCS (Payload Frame Check Sequence ) cĩ 4 byte, tuỳ chọn, chứa mã sửa lỗi CRC-32 bảo vệ nội dung của trường thơng tin tải trọng GFP. Khung điều khiển Các giá trị của PLI từ 0 đến 3 được sử dụng trong các khung điều khiển. Trong đĩ giá trị PLI = 0 tương ứng với khung rỗng. Khung rỗng là khung điều khiển đặc biệt gồm cĩ 4 byte chứa đầu đề chính với các trường PLI và cHEC được thiết lập bằng 0. Khung rỗng khơng cĩ vùng tải trọng, được sử dụng như một khung lọc giúp cho máy phát thích ứng luồng byte GFP với bất kỳ một mơi trường truyền tải nào. PLI = 0 khung rỗng PLI = 1 hoặc 2 hoặc 3 0x0000 Đầu đề CRC-16 PLI Đầu đề CRC-16 Bản tin OA&M (48 bit) CRC-16 tải trọng Hình 2.4 Cấu trúc khung điều khiển 2.3.2 Phần đặc trưng tải trọng cho GFP sắp xếp khung (GFP-F ) Tải trọng MAC Ethernet Quan hệ giữa khung MAC Ethernet và khung GFP được minh hoạ trong hình sau : Đầu đề Địa chỉ đích (DA) Bắt đầu ranh giới khung Địa chỉ nguồn (SA) Độ dài/kiểu Dữ liệu khách hàng (MAC) Đệm FSC PLI cHEC Kiểu tHEC Đầu đề mở rộng GFP TẢI TRỌNG GFP Khung MAC Ethernet byte Khung GFP Hình 2.5 Quan hệ giữa khung MAC Ethernet và khung GFP Mỗi khối số liệu giao thức (PDU) lớp cao được sắp xếp vào một PDU GFP. Đặc biệt, các ranh giới của PDU GFP được đồng bộ với các ranh giới của các PDU lớp cao đã được đĩng khung. Tồn bộ các byte MAC Ethernet từ phần địa chỉ đích đến FCS được đặt vào vùng tải trọng GFP. Đồng bộ byte và nhận biết các bit trong byte được duy trì. Tải trọng IP/PPP Trước tiên các PDU được đĩng gĩi vào trong một khung kiểu HDLC, tiếp theo mỗi PDU PPP/HDLC được sắp xếp vào một PDU GFP. Các ranh giới của PDU GFP được đồng bộ với các ranh giới của các PDU PPP/HDLC lớp cao. Tất cả các byte từ khung PPP/HDLC đặt vào trong vùng tải trọng của khung GFP. Việc đồng bộ byte và nhận dạng bit trong các byte cũng được duy trì. Quan hệ giữa khung PPP/HDLC và khung GFP được minh họa trong hình sau : Địa chỉ Cờ Điều khiển Kiểu PPP Thơng tin PPP Đệm FSC PLI cHEC Kiểu tHEC Đầu đề mở rộng GFP TẢI TRỌNG GFP Khung PPP/HDLC byte Khung GFP Hình 2.6 Quan hệ giữa khung PPP/HDLC và khung GFP 2.3.3 Phần đặc trưng tải trọng cho GFP trong suốt ( GFP-T ) GFP trong suốt (GFP-T) là một giao thức độc lập, phương thức đĩng gĩi mà tất cả các từ mã được giải mã và sắp xếp vào các khung GFP cĩ chiều dài cố định. Các khung được truyền ngay lập tức mà khơng phải chờ gĩi dữ liệu client được nhận hồn tất. Vì vậy, nĩ cũng là cơ chế truyền tải lớp 1 bởi vì tất cả các ký tự client được chuyển đến đầu cuối một cách độc lập khơng cĩ vấn đề gì nếu đĩ là thơng tin, header, điều khiển, hoặc bất kỳ loại mào đầu nào. GFP-T thì rất tốt cho các giao thức nhạy độ trễ, SAN. Bởi vì, khơng cần xử lý khung client hoặc đợi khung đến khi hồn tất. Lợi thế này được khắc chế bởi sự hiệu quả do nút MSSP nguồn vẫn phát lưu lượng khi khơng cĩ dữ liệu nhận từ client. 2.4 Ghép chuỗi ( Concatenation ) Ghép chuỗi là một quá trình tập hợp băng thơng của X container (C-i) vào một container lớn hơn. Băng thơng lớn hơn nên sẽ tốt cho việc truyền các tải trọng (payload) lớn, yêu cầu một container lớn hơn VC-4, nhưng nĩ cũng cĩ khả năng ghép chuỗi các container dung lượng thấp như VC-11, VC-12 hay VC-2. Cĩ hai phương thức ghép chuỗi: Ghép chuỗi liền kề (CCAT) Tạo ra container lớn, khơng thể chia nhỏ ra trong suốt quá trình truyền. Mỗi NE phải cĩ một cotainer chức năng. Ghép chuỗi ảo (VCAT) Truyền các VC riêng biệt và kết hợp chúng lại ở điểm cuối đường truyền. Chức năng ghép chỉ được cần đến ở cuối đường truyền. Ghép chuỗi liền kề (CCAT) địi hỏi được cung cấp bởi tất cả các node. Ghép chuỗi ảo (VCAT) phân phối băng thơng hiệu quả hơn và cĩ thể được cung cấp bởi sự thiết lập kế thừa. 2.4.1 Kết chuỗi liền kề của VC-4 Kết chuỗi liền kề được thực hiện với các container ảo mức 4: VC-4-Xc, X = 4, 16, 64, 128... VC-4-Xc được tạo thành bởi phương pháp ghép xen byte của X VC-4 riêng biệt kề nhau. 261*X 9 J1 B3 C2 G1 F2 H4 Z3 Z4 Z5 C-4-Xc Chèn cố định X-1 1 260*X Hình 2.7 Cấu trúc khung VC-4-Xc VC-4-Xc được truyền tải trong X khối quản lý mức 4 (AU-4) liền kề của khung STM-N. Cột đầu tiên của VC-4-Xc luơn luơn nằm trong khối AU-4 thứ nhất. Con trỏ của AU-4 thứ nhất chỉ thị vị trí của byte J1 của của VC-4-Xc. Các con trỏ của các khối AU-4 thứ 2 tới thứ X được thiết lập để chỉ thị tải trọng kết chuỗi (hai byte H1 và H2 cĩ giá trị 1001SS1111111111). Việc hiệu chỉnh con trỏ được thực hiện chung cho cả X AU-4 kết chuỗi và khi chèn sử dụng X×3 byte. Hình 2.8 Ghép chuỗi liền kề VC-4-4c trong khung STM-16. SDH X Dung lượng Đồng chỉnh Truyền tải VC-4 1 149.760 Kbit/s 3 byte STM-1 VC-4-4c 4 599.040 Kbit/s 12 byte STM-4 VC-4-16c 16 2.396.160 Kbit/s 48 byte STM-16 VC-4-64c 64 9.583.640 Kbit/s 192 byte STM-64 VC-4-128c 128 38.338.560Kbit/s 768 byte STM-128 Bảng 2.1 Ghép chuỗi liền kề của VC-4-Xc 2.4.2 Ghép chuỗi ảo VCAT Ghép chuỗi ảo (VC-n-Xv) là một giải pháp cho phép tăng băng thơng trên một đơn vị VC-n. Ở nút nguồn MSSP VCAT tạo ra một tải trọng tương đương với X lần đơn vị VC-n. Mỗi container được sắp xếp riêng vào X VC-n để tạo thành VC-n-Xv. Việc thiết lập X container được hiểu là một nhĩm container ảo (VCG) và mỗi VC là một phần tử của VCG. Tất cả các phần tử VC được gởi một cách độc lập đến nút đích MSSP. Ở đích đến, tất cả VC-n được sắp xếp theo chỉ số được cấp bởi byte H4 hoặc byte V5, sau cùng là phân phối đến client. Bảng 2.2 Dung lượng của ghép chuỗi ảo SDH VC-n-Xv. SDH Dung lượng riêng X Dung lượng ảo VC-11 1.600 Kbit/s 1 ÷ 64 1.600 ÷ 102.400 Kbit/s VC-12 2.176 Kbit/s 1 ÷ 64 2.176 ÷ 139.264 Kbit/s VC-2 6.784 Kbit/s 1 ÷ 64 6.784 ÷ 434.176 Kbit/s VC-3 48.384 Kbit/s 1 ÷ 256 48.384 ÷ 12.386 Kbit/s VC-4 149.760 Kbit/s 1 ÷ 256 149.760 ÷ 38.338.560 Kbit/s Mỗi VC-n của VC-n-Xv được truyền tải riêng biệt qua mạng. Do đường đi của các VC-n khác nhau dẫn đến trễ đường truyền khác nhau giữa các VC-n và do đĩ thứ tự của các VC-n sẽ thay đổi. Tại trạm đích, các VC-n phải được bù trễ, sắp xếp và tập hợp để khơi phục lại khối tải trọng ban đầu. Quá trình xử lý tại trạm đích phải bù được khoảng trễ tối thiểu là 125 μs. Hình 2.9 Ghép chuỗi ảo VC-4-7v Vì những container riêng biệt được truyền theo những đường khác nhau trên mạng nên nếu một kết nối hoặc một nút bị hỏng thì chỉ một phần kết nối bị ảnh hưởng. Đây cũng là phương pháp cung cấp một dịch vụ cĩ khả năng phục hồi. Phân phối và phục hồi tải trọng Phân phối tải trọng chính là phân phối tải trọng của container liền kề VC-n-Xc. Một số thứ tự duy nhất SQ (Sequence Number) được gán vào mỗi VC-n thành viên của VCG bởi NMS (Network Management System). SQ xác định thứ tự mà các VC-n được phân phối, giá trị được gán cho SQ trong một VCG kích thước X sẽ từ 0 tới (X-1). Hình 2.10 Phân phối của VC-4-4c Các VC-n trong VCG sẽ được phân phối vào các đường truyền khác nhau dẫn đến độ trễ đường truyền khác nhau giữa các VC-n. Do đĩ, thứ tự của các VC-n khi đến đích sẽ thay đổi. Tại trạm đích, các VC-n này phải được bù trễ trước khi khơi phục lại VC-n-Xv. Để phát hiện được độ trễ, chỉ thị đa khung MFI (Multi-Frame Indicator) được định nghĩa. Tại phía phát, MFI của tất cả thành viên thuộc một VCG đều bằng nhau và tăng sau mỗi khung. Tại phía thu, MFI được sử dụng để tập hợp lại tải trọng cho tất cả các thành viên trong nhĩm. Độ trễ cĩ thể được xác định bằng cách so sánh các giá trị MFI tại phía thu. Quá trình xử lý tại trạm đích phải bù được khoảng trễ tối thiểu 125 μs. MFI được xem là một bộ đếm và bắt đầu lại bằng ‘0’ nếu nĩ bị tràn. Tại trạm đích, các VC-n phải được bù trễ, sắp xếp và tập hợp lại để khơi phục khối VC-n-Xc như trước khi phân phối tải trọng. Hình 2.11 Minh họa việc khơi phục lại VC-4-4v (a) Các thành viên của VCG khi đến phía đích cĩ độ trễ khác nhau. (b) Các thành viên sau khi qua các bộ đệm bù trễ sử dụng thơng tin MFI. (c) C-n-4c sau khi xếp thứ tự, sử dụng thơng tin SQ. Hình 2.12 Quá trình phân phối và phục hồi VC-3-4v VCAT của VC-3/4 Một khối VC-n-Xv (n = 3,4) cung cấp một vùng tải trọng cĩ dung lượng bằng X lần C-n. Các container được sắp xếp riêng vào X VC-n để tạo thành VC-3/4-Xv. Mỗi VC-n cĩ mào đầu tuyến riêng. Byte H4 của VC-3/4 được sử dụng để chỉ thị thứ tự (SQ) và chỉ thị đa khung (MFI) cho các VC-n. Cấu trúc khung VC-3/4-Xv được minh họa bằng hình sau: 125µs 125µs 125µs Hình 2.13 Cấu trúc khung VC-3/4-Xv Bảng 2.3 Dung lượng tải trọng của các VC-3/4-Xv VC-n-Xv (X = 1…256) VC-n Dung lượng tải trọng VC-4-Xv VC-3-Xv VC-4 VC-3 X*149.760 Kbit/s X*48.384 Kbit/s Chỉ thị thứ tự và đa khung VC-3/4-Xv Để phục vụ cho việc bù trễ ở trạm đích, trạm nguồn sắp xếp các VC-n lại thành đa khung. Byte H4 được sử dụng để chỉ thị thứ tự (SQ) và chỉ thị đa khung (MFI) cho các VC-n. Một đa khung tổng 512 ms được sử dụng để bù trễ trong khoảng từ 125 μs đến 256 μs. Đa khung tổng gồm 256 đa khung và mỗi đa khung gồm 16 khung. Hình 2.14 Cấu trúc đa khung tổng VC-3/4-Xv Chỉ thị đa khung được chia làm hai phần : Phần thứ nhất sử dụng 4 bit (bit 5 đến bit 8) của byte H4 để chỉ thị đa khung (MFI-1). MFI-1 tăng một đơn vị sau mỗi khung và cĩ giá trị từ 0 đến 15. Phần thứ hai là chỉ thị đa khung 8-bit (MFI-2) sử dụng các bit từ 1 đến 4 của byte H4 thuộc khung 0 (bit 1-4 của MFI-2 ) và thuộc khung 1 (bit 5-8 của MFI-2). MFI-2 tăng một đơn vị sau mỗi 16 khung (1 đa khung) và cĩ giá trị trong khoảng từ 0 đến 255. Kết quả là đa khung tổng cĩ 4096 khung, dài 512 ms như hình 2.14. Việc nhận dạng mỗi VC-3/4 trong VC-3/4-Xv được thực hiện nhờ các bit chỉ thị thứ tự (SQ) như minh họa trong hình 2.14. Mỗi VC-3/4 của một VC-3/4-Xv cĩ một số thứ tự cố định duy nhất nằm trong khoảng từ 0 đến X-1. VC-3/4 truyền tải trong khe thời gian thứ nhất của VC-3/4-Xc cĩ số thứ tự 0, VC-3/4 truyền tải trong khe thời gian thứ hai của VC-3/4-Xc cĩ số thứ tự 1… VC-3/4 truyền tải trong khe thời gian thứ X của VC-3/4-Xc cĩ số thứ tự (X-1). Bảng 2.4 Chỉ thị thứ tự và đa khung trong byte H4 Số thứ tự 8-bit (cho giá trị của X trong khoảng từ 0 đến 256) được truyền tải trong các bit 1 đến 4 của các byte H4, sử dụng khung 14 (bit 1-4 của SQ) và khung 15 (bit 5-8 của SQ) như bảng 2.4. VCAT của VC-1/2 Tương tự VC-3/4-Xv, một khối VC-n-Xv (n = 1,2) cung cấp một vùng tải trọng cĩ dung lượng bằng X lần C-n. Các contaier được sắp xếp riêng vào X VC-n để tạo thành VC-1/2-Xv, mỗi VC-n cĩ mào đầu tuyến riêng. Byte K4 được sử dụng để chỉ thị thứ tự (SQ) và chỉ thị đa khung (MFI) cho các VC-n. Cấu trúc VC-1/2-Xv được mơ tả trong hình sau : 500µs 500µs 500µs Hình 2.15 Cấu trúc đa khung VC-1/2-Xv Vì khơng thể sắp xếp nhiều hơn 63 VC-11 hoặc VC-12 vào một VC-4 do đĩ trường SQ bị giới hạn giá trị từ 0 đến 62 nên chỉ cần 6 bit . Bảng 2.5 Dung lượng tải trọng của VC-1/2-Xv Chỉ thị thứ tự và đa khung VC-1/2-Xv Bit thứ 2 của byte K4 của VC-1/2 POH được sử dụng để mang thơng tin về thứ tự VC-1/2 và thứ tự khung. Một chuỗi gồm 32 bit nối tiếp (hình thành từ 32 đa khung, mỗi đa khung cĩ 4 khung) được sắp xếp như hình 2.16. Chuỗi bit này được lặp lại sau mỗi 16 ms (32 bit x 500 μs/bit) hay sau mỗi 128 khung. R: Các bit dự trữ Hình 2.16 Chỉ thị thứ tự và đa khung trong chuỗi 32 bit (bit thứ 2 của byte K4) Cấu trúc của đa khung gồm các trường sau: Từ bit thứ 1 đến thứ 5 là trường đếm khung, bit thứ 6 ÷ 11 là các bit chỉ thị thứ tự, 21 bit cịn lại được dùng để dự trữ cho tương lai và được thiết lập tồn bộ là bit "0". Năm bit đếm khung cho phép xác định độ lệch trễ lên tới 512 ms, bằng 32 lần độ dài của đa khung (32 x 16 ms = 512 ms). MFI là một bộ đếm khung, tăng lên một sau mỗi khung. Các bit chỉ thị thứ tự (SQ) giúp nhận dạng thứ tự của mỗi VC-1/2 trong VC-1/2-Xc. Mỗi VC-1/2 của một VC-1/2-Xv cĩ một số thứ tự cố định duy nhất nằm trong khoảng từ 0 đến (X-1). VC-1/2 truyền tải khe thời gian thứ nhất của VC-1/2-Xc cĩ số thứ tự 0, VC-1/2 truyền tải khe thời gian thứ hai của VC-1/2-Xc cĩ số thứ tự 1… VC-1/2 truyền tải khe thời gian thứ X của VC-1/2-Xc cĩ số thứ tự (X-1).(Hình 2.17). Hình 2.17 Cấu trúc đa khung tổng VC-1/2-Xv 2.4.3 So sánh ghép chuỗi ảo và ghép chuỗi liền kề Sự khác nhau giữa hai phương thức kết chuỗi đĩ là cách truyền tải các VC giữa các đầu cuối (hình 2.18). Ngồi ra, phương thức kết chuỗi ảo cũng cho hiệu suất truyền dẫn cao hơn so với phương thức kết chuỗi liền kề. Kết chuỗi ảo chia nhỏ khối tải trọng cần truyền và sắp xếp vào các VC-n riêng, các VC-n được truyền đi và được tái kết hợp tại điểm cuối của tuyến truyền dẫn. Chính vì vậy, phương thức kết chuỗi ảo chỉ yêu cầu chức năng kết chuỗi tại thiết bị đầu cuối của tuyến. Trong khi đĩ, kết chuỗi liền kề yêu cầu chức năng kết chuỗi tại mọi phần tử mạng. Hình 2.18 So sánh hai phương thức ghép chuỗi 2.5 Cơ chế điều chỉnh dung lượng liên kết LCAS Kỹ thuật kết chuỗi tải được thực hiện để tạo nên những tải cĩ dung lượng khác nhau. Mặc dù một số lượng tải kết chuỗi cĩ thể đã được xác định trước cho phần lớn ứng dụng nhưng thực tế chúng ta cũng cần phân phối linh hoạt một số tải cho một vài ứng dụng cụ thể. Hơn nữa, nếu một VC-n thuộc VCG bị lỗi, tồn bộ VCG sẽ bị lỗi. LCAS (Link Capacity Adjustment Scheme) được thiết kế để giải quyết vấn đề này. LCAS là phần mở rộng của VCAT được định nghĩa bởi ITU-T khuyến nghị G.7042. LCAS là một giao thức báo hiệu thực hiện trao đổi bản tin giữa hai điểm kết cuối VC-n để xác định số lượng tải kết chuỗi. Ứng với yêu cầu của người sử dụng, số lượng tải kết chuỗi cĩ thể tăng/giảm phù hợp với lưu lượng trao đổi. Đặc tính này rất hữu dụng với nhà khai thác để thích ứng băng tần giữa các bộ định tuyến thay đổi theo thời gian, theo mùa...Ngồi ra, LCAS cịn cung cấp khả năng tạm thời loại bỏ thành viên khi bị lỗi. 2.5.1 Gĩi điều khiển Cơ chế hoạt động của LCAS dựa trên việc trao đổi gĩi điều khiển giữa máy phát và máy thu. Mỗi gĩi điều khiển sẽ mơ tả trạng thái của tuyến trong gĩi điều khiển kế tiếp. Những thay đổi này được truyền tới phía thu để máy thu cĩ thể chuyển tới cấu hình mới ngay khi nhận được nĩ. Những gĩi điều khiển được gởi liên tục, ngay cả khi khơng cĩ thay đổi trong thơng tin mà nĩ chứa. Gĩi điều khiển gồm một loạt các trường dành cho những chức năng định trước và chứa thơng tin truyền từ máy phát đến máy thu cũng như thơng tin từ máy thu đến máy phát. Trong hướng đi gồm các trường Trường chỉ thị đa khung (MFI – Multi Frame Indicator). Trường chỉ thị số thứ tự (SQ – Sequence Number). Trường điều khiển (CTRL - Control). Bit nhận dạng nhĩm (GID - Group Identification). Trong hướng về gồm các trường Trường trạng thái thành viên (MST – Member Status). Bit xác nhận thay đổi thứ tự ( RS-Ack : Re-Sequence Acknowledge). Chú ý: Các gĩi điều khiển của tất cả thành viên thuộc một VCG chứa MST và RS-Ack giống nhau. Ở cả hai hướng gồm các trường - Trường CRC. - Những bit dự trữ khơng sử dụng được thiết lập bằng ‘0’. Ý nghĩa của các trường trong gĩi điều khiển Trường chỉ thị đa khung MFI Ở phía phát, MFI của tất cả các thành viên trong nhĩm kết chuỗi ảo (VCG) đều bằng nhau và tăng sau mỗi khung. Ở phía thu, MFI được sử dụng để đồng bộ và tập hợp lại tải trọng cho tất cả các thành viên trong nhĩm. MFI được sử dụng để xác định sự khác nhau về độ trễ lan truyền của các thành viên riêng lẻ thuộc cùng một nhĩm do quá trình định tuyến khác nhau thơng qua mạng. Trường chỉ thị thứ tự SQ Trường SQ chứa số thứ tự đã được gán cho một thành viên xác định. Mỗi thành viên trong cùng một VCG được gán một số thứ tự duy nhất bằng quá trình LCAS tại phía nguồn, khác với VCAT SQ được cung cấp bởi NMS. Trường điều khiển CTRL Trường điều khiển được sử dụng để truyền tải thơng tin từ phía phát tới phía thu. Ngồi mục đích đồng bộ giữa hai phía, nĩ cịn cung cấp trạng thái của mỗi thành viên trong nhĩm ( xem bảng 2.7). Tại thời điểm bắt đầu của một VCG, tất cả các thành viên sẽ phát CTRL = IDLE. Giá trị Mã Ý nghĩa 0000 FIXED Băng thơng cố định và khơng sử dụng LCAS 0001 ADD Thành viên chuẩn bị được thêm vào VCG 0010 NORM Truyền tải bình thường 0011 EOS Thành viên cĩ số thứ tự cao nhất và truyền bình thường 1111 IDLE Thành viên này khơng thuộc nhĩm hoặc sắp bị loại bỏ 0101 DNU Khơng sử dụng (tải trọng), phía thu nhận biết lỗi Bảng 2.6 Các từ mã điều khiển Bit chỉ thị nhĩm GID Bit chỉ thị nhĩm GID được sử dụng để nhận dạng VCG. Trong các khung cĩ cùng MFI, bit GID của tất cả các thành viên thuộc cùng VCG cĩ cùng giá trị. Bit GID là phương tiện để phía thu kiểm tra xem tất cả các thành viên đến cĩ hình thành cùng từ một trạm phát hay khơng. Nội dung của bit GID là giả ngẫu nhiên sử dụng mẫu 215-1. Trường CRC Trường CRC được sử dụng để bảo vệ mỗi gĩi điều khiển. Sau khi thu được, mỗi gĩi điều khiển đều được kiểm tra CRC. Nếu kiểm tra CRC khơng phát hiện lỗi, gĩi sẽ được sử dụng, ngược lại sẽ bị loại bỏ. Trường trạng thái thành viên MST Trường trạng thái thành viên được gửi từ phía thu tới phía phát (hướng lên) chứa thơng tin về trạng thái của tất cả các thành viên của một VCG. MST sử dụng một bit với hai trạng thái: OK = 0 và FAIL = 1. Khi bắt đầu một VCG, tất cả các thành viên gửi MST = FAIL, Các thành viên tại phía đích mà khơng phải là thành viên của một VCG (IDLE) được thiết lập trạng thái FAIL. Bit xác nhận thay đổi thứ tự RS-Ack Bất kỳ một thay đổi nào được phát hiện tại phía thu liên quan đến số thứ tự của các thành viên đều được ghi nhận và gửi về phía phát thơng qua đảo bit RS-Ack nhằm thơng báo chấp nhận thay đổi. Bit RS-Ack chỉ cĩ thể thay đổi sau khi đã đánh giá trạng thái của tất cả các thành viên. Việc đảo bit RS-Ack sẽ cơng nhận giá trị của MST trong đa khung trước. Phía phát cĩ thể sử dụng việc đảo bit như là dấu hiệu cho phép thay đổi từ phía thu và nĩ sẽ chấp nhận thơng tin MST mới. 2.5.2 Các chức năng chính của LCAS Thêm thành viên (tăng dung lượng) Khi một thành viên được thêm vào, nĩ sẽ luơn được chỉ định số thứ tự lớn hơn số thứ tự cao nhất hiện tại (trong từ mã CTRL cĩ chỉ thị EOS). Để thơng báo cho phía nguồn biết sắp thêm thành viên, NMS gởi lệnh ADD. Sau lệnh ADD, thành viên đầu tiên phúc đáp MST = OK sẽ được chỉ định số thứ tự cao nhất (tiếp theo số thứ tự cao nhất hiện tại) và thay đổi từ mã CTRL thành EOS, đồng thời thành viên cao nhất hiện tại cũng thay đổi CTRL của nĩ thành NORM. Trong trường hợp thêm nhiều thành viên và nhận được đồng thời nhiều thành viên cĩ phúc đáp MST = OK, việc chỉ định số thứ tự được thực hiện một cách tùy ý, miễn là chúng tạo thành một dãy x số thứ tự tiếp theo số thứ tự cao nhất hiện tại. Từ mã CTRL của thành viên cao nhất hiện tại sẽ chuyển từ EOS thành NORM, đồng thời từ mã CTRL của thành viên mới cao nhất được thay đổi thành EOS, CTRL của tất cả các thành viên mới cịn lại được thiết lập bằng NORM. Chú ý là khi CTRL = EOS/NORM cùng với giá trị SQ được gởi đi bởi thành viên mới được thêm vào, quá trình LCAS phía nguồn sẽ ngưng đánh giá thơng tin MST cho tới khi phía đích thơng báo về sự thay đổi trong SQ bởi bit đảo RS-Ack. NMS LCAS Mem n-1 (EOS) Mem n (mới) Mem n +1 (mới) Lệnh ADD CTRL = ADD CTRL = ADD MST = OK MST = OK CTRL = NORM CTRL = NORM CTRL = EOS CTRL = EOS Bước cuối cùng của quá trình thêm thành viên là gửi đi NORM hoặc EOS trong từ mã điều khiển của gĩi điều khiển cho thành viên đĩ. Khung container đầu tiên chứa số liệu tải trọng cho thành viên mới sẽ là khung container ngay sau bit cuối cùng của khung chứa bản tin NORM/EOS. Hình 2.19 Thêm hai thành viên mới Quá trình này được thực hiện như sau: NMS đưa ra yêu cầu ADD. Sau đĩ nguồn sẽ gởi 2 bản tin CTRL chứa yêu cầu ADD đến đích. - Đích sẽ kiểm tra băng tần hiện cĩ cho mỗi thành viên mới. Kết quả sẽ độc lập cho từng thành viên. Bản tin MST chứa xác nhận OK sẽ được gởi trở lại nguồn. - Khi nhận được mỗi bản tin MST chứa xác nhận OK thì nguồn sẽ yêu cầu đích quay lại trạng thái NORM và thơng báo rằng thành viên mới hiện đã nằm cuối chuỗi của luồng VCAT. Xĩa thành viên ( giảm dung lượng ) Nếu thành viên bị xĩa cĩ số SQ cao nhất trong VCG và CTRL = EOS, thành viên cĩ số SQ cao thứ hai sẽ đổi mã CTRL = EOS đồng thời gĩi điều khiển của thành viên bị xĩa sẽ gởi mã IDLE. Nếu thành viên bị xĩa cĩ số SQ cao nhất trong VCG và CTRL =DNU, số thứ tự và trường CTRL của những thành viên khác trong nhĩm khơng thay đổi. Nếu thành viên bị xĩa khơng cĩ số SQ cao nhất, thì các thành viên khác cĩ số SQ trong khoảng từ thành viên bị xĩa tới số SQ cao nhất sẽ cập nhật số SQ trong các gĩi điều khiển của chúng đồng thời mã CTRL của thành viên bị xĩa bị đổi từ mã NORM/DNU thành IDLE. Chú ý rằng khi CTRL = IDLE được gởi cùng với sự thay đổi SQ, quá trình LCAS phía nguồn sẽ ngưng đánh giá thơng tin MST cho tới khi phía đích thơng báo về sự thay đổi trong SQ bởi bit đảo RS-Ack. Sau khi quá trình phía đích đã phát hiện và xử lý loại bỏ thành viên, thành viên cĩ thể bị xĩa tại phía đích. Khi thành viên bị xĩa gửi đi từ mã điều khiển IDLE, khung container cuối cùng của thành viên này cịn chứa số liệu tải trọng là khung chứa bit cuối cùng của gĩi điều khiển. Mơ tả quá trình xĩa thành viên thứ 4 và 5 từ một VCG cĩ 6 thành viên Quá trình này được thực hiện như sau: - NMS đưa ra yêu cầu xĩa. - Sau đĩ nguồn gởi một bản tin đến đích để thơng báo cho thành viên cuối cùng (Mem 6 ) rằng hiện nĩ đang nằm ở cuối của VCG gồm 4 thành viên ( SQ = 3). - Bên cạnh đĩ nguồn cịn gởi 2 bản tin CTRL với chỉ thị IDLE và SQ của 2 thành viên sẽ bị xĩa đến đích. - Sau đĩ, đích sẽ gởi một cách độc lập cho từng thành viên rằng thành viên đĩ đã bị loại qua bản tin MST cĩ chỉ thị FAIL. - Cuối cùng, Rs-Ask chỉ thị rằng đã sắp xếp lại vị trí của các thành viên trong VCG. CTRL = EOS SQ = 3 NMS LCAS Mem 4 Mem 5 Mem 6 (EOS ) Lệnh REMOVE CTRL = IDLE SQ = 3 CTRL = IDLE SQ = 4 MST = FAIL Đảo bit RS-Ack MST = FAIL Đảo bit RS-Ack Hình 2.20 Xĩa thành viên 4 và 5 từ một VCG cĩ 6 thành viên Mơ tả quá trình xố thành viên cuối cùng trong một VCG Quá trình này được thực hiện như sau: NMS đưa ra yêu cầu xĩa. - Tiếp theo nguồn sẽ gởi một bản tin CTRL với chỉ thị EOS đến đích để thơng báo cho thành viên thứ 2 kể từ cuối lên biết rằng hiện nĩ đang là thành viên cuối cùng của VCG. - Sau đĩ, nguồn sẽ gởi bản tin CTRL với chỉ thị IDLE và SQ của thành viên cuối cùng đến đích. - Cuối cùng, đích sẽ thơng báo thành viên cuối cùng bị xĩa bằng bản tin MST=FAIL. NMS LCAS Mem n-1 Mem n Lệnh REMOVE CTRL = EOS CTRL = IDLE SQ = n-1 MST = FAIL Hình 2.21 Xố thành viên cuối cùng trong VCG Tạm loại bỏ thành viên ( giảm dung lượng ) Khi tại phía thu phát hiện ra một thành viên phát NORM hoặc EOS bị sự cố trong mạng, phía thu sẽ gửi đi MST = FAIL cho thành viên đĩ. Sau đĩ phía phát sẽ thay thế điều kiện NORM/EOS bằng DNU và thành viên ngay trước đĩ sẽ gửi đi EOS trong trường CTRL. Bước cuối cùng trong quá trình loại bỏ tạm thời một thành viên là loại bỏ vùng tải trọng của thành viên đĩ khỏi VCG. Khung container cuối cùng chứa tải trọng của thành viên bị loại bỏ là khung chứa bit cuối cùng của gĩi điều khiển chứa từ mã DNU. Khung tiếp theo khung cuối cùng sẽ chứa tồn bit ‘0’ trong vùng tải trọng. Hình 2.22 minh họa quá trình loại bỏ thành viên cuối cùng do lỗi sử dụng lệnh DNU. Khi phía thu phát hiện nguyên nhân gây sự cố đã được xĩa bỏ, nĩ sẽ gửi MST = OK cho thành viên đĩ. Phía phát sẽ thay thế điều kiện DNU bằng NORM/EOS và thành viên ngay trước đĩ sẽ gửi đi NORM trong trường CTRL. Bước cuối cùng khi khơi phục lại một thành viên đã bị loại bỏ tạm thời là bắt đầu sử dụng lại vùng tải trọng của thành viên đĩ. Khung container đầu tiên chứa số liệu tải trọng cho thành viên này là khung ngay sau khung chứa bit cuối cùng của gĩi điều khiển cĩ từ mã NORM/EOS đầu tiên cho thành viên đĩ. NMS LCAS Mem n-1 Mem n CTRL = EOS MST = FAIL CTRL = DNU Trạng thái lỗi Hình 2.22 Loại bỏ thành viên cuối cùng do sự cố mạng Quá trình này được thực hiện như sau: Bản tin MST= FAIL từ đích gởi đến nguồn để thơng báo sự cố. Nguồn gởi thơng tin này đến NMS qua bản tin trạng thái lỗi. Bản tin CTRL = DNU từ nguồn gởi đến đích để thơng báo với đích rằng khơng sử dựng thành viên bị lỗi nữa. Bản tin CTRL = EOS thơng báo thành viên n-1 là thành viên cuối cùng của VCG. 2.6 Những ưu điểm và hạn chế của NG-SDH Ưu điểm của NG-SDH Các kênh VCAT được định tuyến độc lập thơng qua mạng SDH và sau đĩ được nhĩm lại tại nút đích, do vậy loại trừ được việc tắc nghẽn và sử dụng hiệu quả băng thơng. Phương pháp ghép nối liền kề truyền thống theo các bước cố định, trong khi VCAT cho phép băng thơng thay đổi phù hợp với sự tăng giảm nhỏ của nhu cầu. Dựa trên tốc độ dữ liệu mong muốn, các kênh VCAT cĩ thể thay đổi để phù hợp với băng thơng sử dụng và tránh được sự lãng phí băng thơng. Chỉ cĩ các nút nguồn và đích cần nhận ra VCAT, các nút cịn lại của mạng SDH khơng cần biết về các nhĩm ghép nối ảo này. Do đĩ VCAT được truyền thẳng trong mạng SDH và làm việc trên các mạng cĩ sẵn. Trong các nhĩm VCAT, mỗi kênh cĩ thể được định tuyến khác nhau trên mạng, nếu một kênh cĩ sự cố, các kênh khác vẫn làm việc bình thường. Do đĩ nếu một liên kết bị sự cố thì chỉ cĩ một kênh nhánh trong nhĩm VCAT bị mất nhưng liên kết dữ liệu vẫn tiếp tục cung cấp dịch vụ với băng thơng bị giảm xuống. Thủ tục tạo khung chung ( GFP) làm thích ứng một luồng dữ liệu trên nền một khung đến luồng dữ liệu định hướng byte bằng cách sắp xếp các dịch vụ khác nhau vào một khung mục đích chung sau đĩ khung này được sắp xếp vào trong các khung SDH. Cấu trúc khung này cĩ ưu điểm hơn ở việc phát hiện và sửa lỗi, cung cấp hiệu quả, sử dụng băng thơng lớn hơn so với các thủ tục đĩng gĩi truyền thống. Các dịch vụ được sắp xếp qua GFP-F dùng số lượng overhead ít nhất để đảm bảo hiệu quả sử dụng băng thơng tốt nhất, độ ưu tiên của các dịch vụ này khi được xắp xếp qua GFP-T là nhanh, truyền tải hiệu quả dữ liệu. GFP hỗ trợ đa dịch vụ và cĩ tính mềm dẻo vì vậy nĩ cĩ thể dùng trong việc tổ hợp với đầu cuối mạng truyền dẫn quang. Cơ chế điều chỉnh dung lượng liên kết LCAS cho phép thiết bị phía phát thay đổi linh hoạt số các container trong một nhĩm được ghép nối để đáp ứng với sự thay đổi thời gian thực trong yêu cầu sử dụng băng thơng. Sự tăng giảm băng thơng truyền cĩ thể đạt được mà khơng ảnh hưởng đến dịch vụ. Số các phần tử của một nhĩm VCAT cĩ thể được tăng lên và giảm xuống mà khơng bị mất khung. Khi một sự cố được phát hiện ở một kênh thành phần, thơng lượng sẽ thấp hơn mà khơng xảy ra việc mất hồn tồn lưu lượng. Hạn chế của NG-SDH Hạn chế của VCAT Về lý thuyết, cĩ hai hạn chế: Thứ nhất là cĩ sự giới hạn các kênh thành phần trong một nhĩm VCAT được xác định bởi SQ ở byte H4 ( K4) trong POH của SDH. Đối với đường dẫn bậc cao (VC-3, VC-4) SQ cĩ 8 bit xác định được tối đa là 256 phần tử của một nhĩm VCAT, đối với đường dẫn bậc thấp (VC-12) SQ cĩ 6 bit xác định được tối đa 64 phần tử trong một nhĩm VCAT. Vấn đề thứ hai là giới hạn của độ trễ đường dẫn khác nhau cực đại do MFI xác định cũng nằm trong byte đa khung H4 ( K4) của POH cho cả hai đường dẫn bậc cao và đường dẫn bậc thấp cho phép trễ khác nhau tối đa của các phần tử cùng một nhĩm VCAT là 256µs. Hạn chế về mặt thực tế: Do khĩ khăn kỹ thuật của việc tích hợp nhiều bộ đệm trên một vi mạch VCAT, trễ đường dẫn khác nhau cung cấp bởi vi mạch này là rất nhỏ, điển hình khoảng ±25µs hoặc nhỏ hơn . Do đĩ các nhà cung cấp thiết bị phải dùng bộ nhớ ngồi và để tốc độ truyền của bộ nhớ ngồi đủ nhanh chỉ cĩ thể sử dụng SRAM. So sánh với DRAM và SDRAM, SRAM cĩ dung lượng ít hơn và đắt hơn, do đĩ giá thành thiết bị sẽ cao hơn. Hạn chế của GFP Trong khung GFP, cĩ tuỳ chọn header mở rộng là trường 1 byte gọi là nhận dạng kênh CID (Channel Indentifier), nút mạng phía thu cĩ thể dùng CID để nhận dạng giao diện Ethernet đích, do vậy cĩ thể nhiều giao diện Ethernet tại nút phía nguồn chia sẻ cùng một kênh VCAT. Ghép kênh GFP cĩ hạn chế: Lưu lượng từ các giao diện tại nút nguồn mà chia sẻ cùng một kênh VCAT phải đến chung một nút phía thu. Nghĩa là chỉ khi nhiều khách hàng cùng một nơi và lưu lượng của họ đến cùng một đích thì việc sử dụng GFP mới cĩ hiệu quả. 2.7 Kết luận Với sự phát triển liên tục của ngành viễn thơng, điều luơn được các nhà cung cấp mạng quan tâm là làm thế nào để đáp ứng các yêu cầu của khách hàng nhưng vẫn khơng vượt giới hạn tài chính. SDH thế hệ sau khơng chỉ hiệu quả về mặt kinh tế mà cịn làm tăng khả năng và dung lượng của các mạng truyền thống lên các cấp độ cao hơn hẳn các cơng nghệ khác. Việc tích hợp cơng nghệ SDH thế hệ sau vào mạng SDH truyền thống cĩ ý nghĩa lớn trong việc gia tăng thơng lượng, chất lượng, và khả năng dịch vụ cĩ thể đạt được miễn là việc kiểm tra, giám sát luơn được thực hiện để bảo đảm cơng nghệ mới và cơng nghệ sẵn cĩ kết hợp hồn hảo khi đáp ứng nhu cầu về băng thơng rộng ngày càng tăng. CHƯƠNG III THIẾT BỊ TRUYỀN DẪN QUANG OPTIX OSN 3500 3.1 Giới thiệu chung về thiết bị OptiX OSN 3500 OSN 3500 là thiết bị truyền dẫn thuộc dịng sản phẩm cơng nghệ NG-SDH OSN series được phát triển bởi hãng Huawei. Dựa trên một nền tản chung, OSN series cĩ khả năng cung cấp các dịch vụ SDH/PDH, Ethernet, ATM, tích hợp WDM và giải pháp truyền dẫn dịch vụ SAN. OSN 3500 được sử dụng tại lớp hội tụ và đường trục của mạng MAN. Tại đường trục OSN 3500 được sử dụng như các thiết bị đa ghép kênh xen rẽ ( MADM) linh hoạt trong liên kết mạng, truyền tải lưu lượng thoại và số liệu trên cùng một nền tảng. Tại lớp 2 OSN 3500 cung cấp chuyển mạch Ethernet và hỗ trợ cơng nghệ mạng riêng ảo (VPN ), đảm bảo truyền dẫn dịch vụ IP và các dịch vụ tiện ích băng thơng rộng. Bênh cạnh đĩ cịn tiết kiệm chi phí đầu tư khi xây dựng mạng với các thiết bị truyền dẫn khác thuộc họ OSN. Hình 3.1 Vị trí của thiết bị OptiX OSN 3500 trong mạng OptiX OSN 3500 sử dụng một nền tảng quản lý mạng hợp nhất để cung cấp sự hoạt động, quản lý và bảo dưỡng tập trung (OA&M) để đạt được một cấu hình dịch vụ tự động và lưu lốt, đảm bảo sự hoạt động của thiết bị trên tồn mạng. 3.2 Các chức năng của OptiX OSN 3500 3.2.1 Cấu hình mềm dẽo để trở thành STM-16 hoặc STM-64 Thiết bị OptiX OSN 3500 cĩ thể được cấu hình thành STM-16 tại lớp hội tụ hoặc thành STM-64 tại lớp trục. Và hệ thống STM-16 này cĩ thể được nâng cấp dễ dàng để trở thành một STM-64. Hình 3.2 Dung lượng truy nhập khi cấu hình hệ thống STM-16 Hình 3.3 Dung lượng truy nhập khi cấu hình hệ thống STM-64 3.2.2 Khả năng cung cấp đa dịch vụ dung lượng lớn Bênh cạnh các dịch vụ truyền thống, thiết bị OptiX OSN 3500 cịn tích hợp truy xuất Ethernet vào trong cùng nền tảng SDH như truyền tải lưu lượng thoại. Ethernet over SDH cho phép các nhà cung cấp dịch vụ tăng thêm dịch vụ TDM bằng cách thêm vào dịch vụ Ethernet và cho phép cung cấp lưu lượng dữ liệu thơng qua các thiết bị hiện tại. OptiX OSN 3500 cĩ khả năng : Hỗ trợ lưu lượng Ethernet với tốc độ 10M/100M/1000M. Hỗ trợ các giao thức đĩng gĩi : Điều khiển liên kết dữ liệu mức cao (HDLC), giao thức truy nhập liên kết SDH (LAPS) và giao thức khung chung (GFP). Hỗ trợ chuyển mạch lớp 2 và khả năng phân loại lưu lượng Ethernet được định nghĩa trong tiêu chuẩn IEEE 802.1Q. Hỗ trợ truyền dẫn trong suốt và hội tụ của lưu lượng Ethernet. Hỗ trợ phương thức điều chỉnh dung lượng liên kết (LCAS), đạt được khả năng điều chỉnh động của băng thơng truyền dẫn và bảo vệ của nhĩm ghép nối. Hỗ trợ chức năng mạng riêng ảo VPN lớp 2 và sắp thành từng lớp VPN chức năng và cung cấp những dịch vụ như EPL (đường dây riêng Ethernet), EVPL (đường dây riêng ảo Ethernet), EPLn/EPLAN (mạng LAN riêng Ethernet) và EVPLn/EVPLAN (mạng LAN riêng ảo Ethernet). 3.2.3 Các giao tiếp OptiX OSN 3500 cung cấp các giao tiếp PDH, giao tiếp Ethernet, giao tiếp đồng bộ, giao tiếp cảnh báo và giao tiếp quản lý. Giao tiếp SDH Giao tiếp STM-1 điện Giao tiếp STM-1 quang: 1-1, S1-1.1,L1-1.1 và Ve-1.2 Giao tiếp STM-4 quang: I-4, S-4.1, L-4.1, L-4.2 and Ve-4.2 Giao tiếp STM-16 quang: I-16, S-16.1, L-16.1, L-16.2, L-16.2Je, V-16.2Je, U-16.2Je. Giao tiếp STM-64 quang: I-64.2, S-64.2b, Le-64.2b, Ls-64.2.1, V-64.2 Giao tiếp PDH Giao tiếp điện E1, T1, E3, DS3 và E4. Giao tiếp Ethernet 10Base-T, 100Base-T, 1000Base-SX, 1000Base-LX Giao tiếp đồng bộ 2,048Mbit/s, (75W và 120W), 2,048 Mhz (75W và 120W). Giao tiếp cảnh báo 16 giao tiếp ngõ vào, 4 giao tiếp ngõ ra. Giao tiếp ngõ vào chỉ thị cảnh báo khung. 4 giao tiếp cảnh báo khung ngõ ra. Giao tiếp quản lý Giao tiếp bảo dưỡng từ xa DCE. 04 giao tiếp dữ liệu nối tiếp cho truyền dẫn trong suốt 01 giao tiếp đường dẫn dữ liệu trực tiếp 64 kbit/s 01 giao tiếp quản lý mạng Ethernet NM 01 giao tiếp điều hành nối tiếp F&f Giao tiếp nghiệp vụ 01 giao tiếp điện thoại nghiệp vụ 02 giao tiếp node mạng SDH dung lượng thoại Bảng 3.1 Các loại giao tiếp dịch vụ của thiết bị OptiX OSN 3500 3.2.4 Dung lượng kết nối chéo Thiết bị OptiX OSN 3500 cung cấp 3 loại card kết nối chéo và đồng bộ: Card đồng bộ và kết nối chéo tổng GXCSA và card đồng bộ và kết nối chéo mở rộng EXCSA/B. Loại card Khả năng kết nối chéo mức cao Khả năng kết nối chéo mức thấp Khả năng mở rộng subrack GXCSA 35G 5G 0G EXCSA 60G 5G(cĩ thể mở rở rộng lên 20 G) 0G EXCSB 58,7G 5G(cĩ thể mở rở rộng lên 20 G) 1,25G Bảng 3.2 Dung lượng kết nối chéo của thiết bị OptiX OSN 3500 3.2.5 Dung lượng truy xuất dịch vụ OptiX OSN 3500 cĩ khả năng truy xuất nhiều dung lượng dich vụ khác nhau Loại dịch vụ Số cổng truy xuất tối đa của 1 subrack đơn Dịch vụ kết nối chuẩn STM-64 4 Dịch vụ kết nối chuẩn STM-16 8 Dịch vụ kết nối chuẩn STM-4 46 Dịch vụ STM-1 quang 92 Dịch vụ STM-1 điện 78 Dịch vụ E4 32 Dịch vụ E3/DS3 48 Dịch vụ E1/T1 504 Dịch vụ FE 92 Dịch vụ GE 30 Bảng 3.3 Dung lượng truy xuất tối đa của OptiX OSN 3500 3.2.6 Bảo vệ mức thiết bị OptiX OSN 3500 sử dụng cơ chế chuyển mạch bảo vệ luồng nhánh TPS: M:N và M+N. Các mục được bảo vệ Cấu hình bảo vệ Card xử lý E1/T1 1:N (N≤8) TPS Card xử lý E3/DS3 1:N (N≤3) TPS Card xử lý E4/STM-11 1:N (N≤3) TPS Đơn vị SCC 1+1 bảo vệ khơi phục dữ liệu nĩng Đơn vị định thời và kết nối chéo 1+1 bảo vệ khơi phục dữ liệu nĩng Card giao tiếp nguồn -48 1+1 bảo vệ khơi phục dữ liệu nĩng Card cung cấp nguồn 3,3 V 1:N bảo vệ dự phịng nĩng trung tâm Bảng 3.4 Bảo vệ mức thiết bị của OptiX OSN 3500 Kiểu M:N (với M=1): Là kiểu chuyển mạch bảo vệ TPS phục hồi. Khi một trong 8 card làm việc bị hỏng, board đấu chéo sẽ ra lệnh chuyển mạch luồng nhánh TPS để điều khiển board giao tiếp D12S chuyển mạch từ board bị lỗi sang board bảo vệ. Như thế, luồng nhánh đã được bảo vệ. Khi sự cố thiết bị đã được khắc phục thì sau thời gian phục hồi tính năng chuyển mạch bảo vệ sẽ trả lại trạng thái cấu hình ban đầu của thiết bị. Kiểu M+N ( với M=1 và N=1): Đây là kiểu dự phịng nĩng, chuyển mạch bảo vệ khơng phục hồi. Nếu cĩ sự cố xảy ra thì tính năng chuyển mạch bảo vệ này sẽ khơng phục hồi lại trạng thái cấu hình thiết bị ban đầu. Nĩ được áp dụng cho các board SL16, SL4, GXCSA, PIU, GSCC. 3.3 Cấu hình mạng Là một hệ thống MADM, OptiX OSN 3500 cĩ khả năng cung cấp dung lượng xử lý cho trên 40 kênh điều khiển nhúng ( Embedded Control Channel – ECC ), đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của mạng phức tạp. OSN 3500 cĩ thể thực hiện được mạng chuỗi hoặc mạng vịng tại bất kỳ các mức STM-1, STM-4, STM-16 hoặc STM-64 và một số mạng phức tạp khác như mạng vịng tiếp xúc, mạng vịng đan xen, vịng kết hợp chuỗi, mạng liên kết các điểm và hub. Để bảo vệ các mức mạng, OSN 3500 hỗ trợ 4 sợi quang hoặc 2 sợi quang bảo vệ đoạn ghép ring (Multiplex Section Protection – MSP ring), MSP tuyến tính và bảo vệ kết nối mạng con ( SNCP). Loại cấu hình và mode bảo vệ của mạng truyền dẫn quang sẽ được xác định bằng cấu trúc đường dây thực tế, loại dịch vụ, lưu lượng và các yêu cầu bảo vệ để bảo vệ tối đa thơng qua sơ đồ mạng và các cài đặt dữ liệu. 3.3.1 Cấu hình mạng của các dịch vụ cơ bản Cấu hình mạng tuyến tính và mạng vịng là 2 cấu hình mạng cơ bản. Từ các mạng cơ bản này suy ra các mạng như mạng vịng đan xen, mạng vịng tiếp xúc… 3.3.1a Cấu hình mạng chuỗi Mạng này được sử dụng cho các trạm gần kề nhau hoặc khơng sử dụng được mạng vịng. Trong mạng chuỗi, các trạm được kết nối với nhau thành một đường với 2 trạm đầu cuối để hở. Cơ chế bảo vệ bao gồm các kiểu khơng bảo vệ, bảo vệ 1+1, 1:1 hoặc 1:N tự khơi phục. Tùy vào yêu cầu thực tế và sử dụng băng thơng mà chúng ta cấu hình các kiểu bảo vệ khác nhau và như vậy cấu hình thiết bị tương ứng cũng đi theo. TM ADM Hình 3.4 Cấu trúc mạng chuỗi 3.3.1b Cấu hình mạng vịng Mạng vịng là mạng nền tảng cung cấp khả năng tự khơi phục để đảm bảo cho cơng tác hoạt động và bảo dưỡng của thiết bị. Mạng này được sử dụng rộng rãi nhất do tính ổn định cao. Hình 3.5 Cấu hình mạng vịng Cơ chế bảo vệ và cấu hình trạm NE của mạng vịng Cấu hình mạng vịng cung cấp 3 cơ chế bảo vệ đĩ là mạng vịng bảo vệ 2 hướng 2 sợi MSP, mạng vịng bảo vệ 2 hướng 4 sợi MSP và bảo vệ kết nối mạng con SNCP. Mạng vịng bảo vệ 2 hướng 2 sợi MSP Được ứng dụng khi giao diện luồng (dịch vụ) được phân nhánh. Nếu các luồng chỉ phát giữa các điểm kế cận thì khả năng dịch vụ đạt được là STM-N x K/2 ( với K là số điểm trong mạng) hầu hết trong ring. Tín hiệu được truyền một hướng trên kênh hoạt động, khi cĩ sự cố giữa NE A và NE B, 2f-MSPRing chuyển các kênh đang hoạt động ở mỗi hướng từ VC-4#1 ~ VC-4#8 sang các kênh bảo vệ từ VC-4#9 ~ VC-4#16. Trong đĩ, NE A và NE B thực hiện chuyển mạch và bắt cầu, các node C và D sẽ thực hiện đấu thẳng cho các kênh bảo vệ. Vì vậy, NE A và NE B được bảo vệ chia sẻ đoạn ghép kênh hai sợi quang. STM-16 STM-16 Hình 3.6 Sơ đồ mạng vịng 2f-MSP Ring STM-16 Hình 3.7 Hoạt động bình thường của 2f-MSP Ring Hình 3.8 Hoạt động khi cĩ sự cố đứt cáp quang giữa NE A và NE B Mạng vịng bảo vệ 2 hướng 4 sợi MSP Được ứng dụng đối với các dịch vụ phân tán. Nếu dịch vụ chỉ là thu phát ở 2 trạm kế cận thì khả năng dịch vụ cĩ thể đạt được là STM-N x K tại hầu hết trong mạng. Bốn sợi quang trong mạng vịng bao gồm 2 cặp cho các card giao tiếp quang tại mỗi trạm và 2 cặp quang trên đường dây. Mạng vịng 4 sợi 2 hướng MSP hỗ trợ chuyển mạch vịng và chuyển mạch bắc cầu, nếu cả hai đường làm việc và đường bảo vệ giữa 2 trạm bị lỗi thì chuyển mạch vịng được kích hoạt, nếu chỉ một đường làm việc bị lỗi thì chuyển mạch bắc cầu được kích hoạt. Chuyển mạch bắc cầu sử dụng cấu hình chuyển mạch đoạn ghép kênh chuỗi 1:1 giữa 2 trạm. Hình 3.9 Hoạt động bình thường của mạng 4f-MSP Ring Hình 3.10 Hoạt động của 4f-MSP Ring khi hai sợi quang bị đứt Hình 3.11 Hoạt động của 4f-MSP Ring khi cả 4 sợi quang bị đứt Bảo vệ kết nối mạng con SNCP Khi đường kết nối làm việc của một mạng con bị lỗi hoặc mạng con làm việc ở một mức thấp thì sẽ được thay thế sang một đường kết nối dự phịng. SNCP thường sử dụng cho mạng vịng. Nĩ khơng cần hỗ trợ chuyển mạch bảo vệ tự động APS nên cơ chế này chuyển mạch nhanh và mềm dẻo. Ngồi ra SNCP cịn được ứng dụng cho mạng vịng kết hợp chuỗi, vịng tiếp xúc, vịng đan xen và DNI. Cơ chế làm việc của SNCP Tín hiệu truyền đồng thời theo hai hướng, đầu thu chọn tín hiệu tốt hơn để nhận. Khi mất tín hiệu (SF) hoặc tín hiệu bị giáng cấp (SD) thì đầu thu sẽ thực hiện chuyển mạch bảo vệ nút, sẽ thu hướng ngược lại. Thời gian khơi phục lại sau khi xử lý sự cố là từ 5 ÷ 10 phút. Hình 3.12 Hoạt động bình thường của SNCP Hình 3.13 Chuyển mạch bảo vệ SNCP khi đứt cáp quang giữa A và B 3.3.1c Cấu hình mạng vịng kết hợp chuỗi Cấu hình này được áp dụng để kết hợp một mạng vịng đơn với một mạng tuyến tính đơn hoặc một mạng vịng đơn với nhiều mạng tuyến tính giao nhau tại một điểm hoặc hai mạng vịng với một mạng tuyến tính. MADM Hình 3.14 Cấu hình mạng vịng kết hợp mạng chuỗi Cấu hình mạng vịng ring kết hợp mạng tuyến tính đều sử dụng được các cơ chế bảo vệ của mạng tuyến tính và mạng vịng, tùy thuộc vào cấu hình mạng khác nhau mà cĩ các kiểu bảo vệ khác nhau. 3.3.1d Cấu hình mạng vịng tiếp xúc Hình 3.15 Cấu hình mạng vịng tiếp xúc Trong cấu hình mạng vịng tiếp xúc cĩ các vịng tiếp xúc với nhau tại một điểm chung. Cĩ hai cấu hình bao gồm ring MSP tiếp xúc ring SNCP và ring SNCP tiếp xúc ring SNCP. 3.3.1e Cấu hình mạng vịng giao nhau Hình 3.16 Cấu hình mạng vịng giao nhau Trong cấu hình của mạng vịng giao nhau cĩ ít nhất 2 ring đan xen với nhau tại 2 điểm. Cĩ 2 cấu hình bao gồm ring SNCP đan xen với ring SNCP và ring SNCP đan xen với ring MSP. 3.3.1f Cấu hình mạng kết nối nút kép DNI Hình 3.17 Cấu hình mạng kết nối nút kép DNI Mạng kết nối nút kép (DNI) tăng cường sự tin cậy của mạng, đặc biệt là sự tin cậy của những dịch vụ giữa những vịng. 3.3.1g Cấu hình mạng Hub của chuỗi và vịng Thơng thường mỗi mạng hub đều cĩ một nút trung tâm cĩ nhiệm vụ truyền tải và định tuyến các dịch vụ ở bất kỳ 2 nút ngồi nào trừ chính nĩ. Nút trung tâm cĩ thể quản lý nguồn băng thơng một cách linh động để tiết kiệm đầu tư và chi phí khai thác. Tuy nhiên nút trung tâm là cổ chai của tồn bộ mạng nên đây là điểm yếu của mạng này. Hình 3.18 Cấu hình mạng Hub của chuỗi và vịng 3.3.1h Cấu hình mạng mắt lưới Trong mạng mắt lưới, cĩ nhiều nút được kết nối lẫn nhau bằng những đường đi trực tiếp, vì vậy nĩ khơng cĩ vấn đề cổ chai. Nếu thiết bị bị lỗi, dịch vụ được chuyển sang đường dự phịng. Cĩ vài đường đi được định tuyến sẵn sàng giữa hai nút vì vậy mà cải thiện sự tin cậy về truyền dẫn. Mạng mắt lưới được ứng dụng cho những khu vực cĩ lưu lượng lớn. Tuy nhiên mạng này yêu cầu mức độ phức tạp cao, khĩ quản lý và chi phí rất cao. Hình 3.19 Cấu hình mạng mắt lưới 3.3.2 Cấu hình mạng đối với dịch vụ Ethernet Với khả năng truy nhập của dịch vụ Ethernet tích hợp trên nền tảng SDH, OptiX OSN 3500 cĩ thể truyền cả dịch vụ thoại và dịch vụ dữ liệu. Hỗ trợ hội tụ dịch vụ và dịch vụ chuyển mạch lớp 2, cũng như chức năng VLAN được chỉ rõ trong tiêu chuẩn IEEE 802.1Q. Ngồi ra, OptiX OSN 3500 cịn hỗ trợ dịch vụ VPN lớp 2. Với định dạng khung đặc biệt, OptiX OSN 3500 cĩ thể được triển khai trong những lĩnh vực như MPLS, VLAN và MPLS VPN lớp 2. Thỏa mãn yêu cầu người sử dụng cho một mạng và đường dây riêng. 3.3.2a Truyền dẫn trong suốt Ethernet điểm–điểm trong mạng chuỗi Hình 3.20 Cấu hình truyền dẫn trong suốt Ethernet điểm– điểm mạng chuỗi OptiX OSN 3500 cĩ thể được triển khai trong mạng tuyến tính cho việc truyền dẫn trong suốt từ điểm tới điểm của dịch vụ Ethernet. Trong hình 3.20, dịch vụ A được phát từ cổng 1 của NE1 đến cổng 1 của NE3 thơng qua trung kế A. Dịch vụ B được phát từ cổng 2 của NE1 đến cổng 1 của NE2 thơng qua trung kế B. Dịch vụ A và B cĩ thể dùng cổng FE hoặc GE. 3.3.2b Dịch vụ hội tụ VLAN của dịch vụ Ethernet trong mạng chuỗi Hình 3.21 Cấu hình hội tụ VLAN của dịch vụ Ethernet trong mạng chuỗi Hỗ trợ chức năng VLAN được chỉ rõ ở tiêu chuẩn IEEE802.1Q, OptiX OSN 3500 cung cấp dịch vụ mạng riêng ảo. Nĩ thực hiện phân loại lưu lượng để các dịch vụ tương ứng đến cổng Ethernet và ID VLAN. Cĩ 8 ưu tiên trong tiêu chuẩn IEEE802.1P được cài đặt tùy theo kết quả phân loại lưu lương. OptiX OSN 3500 cách ly các dịch vụ của người sử dụng khác thơng qua mạng VLAN để đảm bảo cho mục đích bảo mật. Như trong hình 3.21, VLAN 1 và VLAN 2 của cơng ty A chia sẽ trung kế 1 với VLAN 2 cơng ty B và dịch vụ trên VLAN 1 của cơng ty B được phát thơng qua trung kế 2. 3.3.2c Truyền dẫn trong suốt của dịch vụ Ethernet điểm – điểm trong mạng ring Hình 3.22 Sơ đồ truyền dẫn trong suốt Ethernet điểm – điểm trong mạng ring Trong ứng dụng mạng ring, dịch vụ Ethernet được cung cấp với một sơ đồ bảo vệ ring tự khơi phục (SHR) SDH hồn hảo, nên việc truyền dẫn đảm bảo tin cậy. Trong hình 3.22, các dịch vụ Ethernet ở những nút khác nhau được phát đến nút đích thơng qua các trung kế VC tương ứng với chúng. 3.3.2d Hội tụ VLAN của dịch vụ Ethernet trong mạng ring Dịch vụ Ethernet được truy nhập tại những nút khác cĩ thể được hội tụ tại một nút và gởi đến một cổng trung tâm theo yêu cầu truyền dẫn. Như trong hình 3.23, phân loại luồng được thực hiện tùy theo dịch vụ Ethernet để đến các cổng và ID của VLAN để phân biệt các VLAN khác nhau của cơng ty A và B tương ứng. Cĩ 8 ưu tiên trong tiêu chuẩn IEEE802.1P được cài đặt tùy theo kết quả phân loại lưu lượng. OptiX OSN 3500 cách ly các dịch vụ của người sử dụng khác thơng qua mạng VLAN để đảm bảo cho mục đích bảo mật. Trong hình 3.23, VLAN 1, VLAN 2, VLAN 3 của cơng ty A lần lượt chia sẽ trung kế VC của VLAN 1, VLAN 2, VLAN 3 của cơng ty B. Tất các các dịch vụ của cơng ty A được hội tụ tại NE1 và ngõ ra qua giao tiếp FE/GE đến lanswitch để xử lý. Hình 3.23 Cấu hình hội tụ VLAN của dịch vụ Ethernet trong mạng ring 3.3.2e Chuyển mạch lớp 2 của dịch vụ Ethernet OptiX OSN 3500 hỗ trợ chuyển mạch lớp 2 truy xuất dữ liệu Ethernet được truyền tùy thuộc vào địa chỉ MAC đích của chúng. Trong hình 3.24 các VLAN tương ứng được kết nối đến 4 nút. Dịch vụ Ethernet giữa các nút khơng phải cài đặt theo kiểu điểm – điểm. Ví dụ người sử dụng của cơng ty A kết nối đến NE 3 muốn thơng tin đến các người sử dụng khác của cơng ty A tại 3 NE cịn lại nhưng luồng trực tiếp khơng được định nghĩa. Chức năng chuyển mạch lớp 2 Ethernet được cung cấp để giải quyết vấn đề này. Bảng chuyển hĩa địa chỉ MAC Ethernet được hình thành trong hệ thống đến NE 3. Với chức năng tự cập nhật của hệ thống, bảng này được cập nhật theo chu kỳ. Sau đĩ tùy thuộc địa chỉ đích của chúng, dữ liệu của cơng ty A và B truy xuất tại NE 3 sẽ được truyền tải đến đích của chúng thơng qua sự kiểm tra của bảng chuyển hĩa và lựa chọn trung kế VC tương ứng hoặc chia sẻ trên cùng một trung kế VC. Bằng cách này, cấu hình hệ thống được đơn giản đáng kể và băng thơng được cải thiện, cơng tác bảo dưỡng và quản lý trở nên tiện lợi, đơn giản. Hình 3.24 Cấu hình chuyển mạch lớp 2 của dịch vụ Ethernet 3.3.2f Giao thức cây bắc cầu nhanh RSTP Khi được triển khai trong mạng ring, OptiX OSN 3500 cĩ thể tự động khởi động giao thức cây bắc cầu nhanh và chỉnh sửa hợp lý tơpơ mạng để tránh mạng nhiễu loạn. Hình 3.25 trình bày một định dạng topo hợp lý. Hình 3.25 Cấu hình mạng cây bắc cầu nhanh RSTP 3.3.2g Dịch vụ EPL/EVPL OptiX OSN 3500 chấp nhận kiểu martini để xây dựng L2 VPN MPLS và cung cấp dịch vụ EPL/EVPL. Hệ thống sẽ kiểm tra thơng qua bảng cổng và ID VLAN và thêm vào nhãn bên ngồi (Tunnel) và nhãn bên trong (VC) để cĩ thể truy xuất các khung Ethernet. Sự truyền tải dữ liệu trong mạng được dựa vào nhãn bên ngồi, và chúng sẽ được loại bỏ tại thiết bị định tuyến người sử dụng tại bước cuối. Sau đĩ, dữ liệu sẽ truyền tới thiết bị cạnh người sử dụng, tại đây dữ liệu sẽ được truyền đến cổng tương ứng tùy thuộc vào nhãn bên trong. OptiX OSN 3500 hợp nhất chức năng của thiết bị P và thiết bị PE. Hình 3.26 Cấu hình mạng dịch vụ EPL/EVPL 3.3.2h Dịch vụ EPLAN/EVPLAN OSN 3500 chấp nhận kiểu martini để cung cấp EPLAN/EVPLAN và thực hiện kết nối đa điểm - đa điểm của các nhà sử dụng. Từ gĩc nhìn của người sử dụng, mạng EPLAN/EVPLAN là một Vlan lớn, nơi dịch vụ người dùng cĩ thể được hội tụ. Như trong hình 3.27, khi đưa khung người sử dụng (với địa chỉ nguồn là MAC H và địa chỉ đích là MAC A, B hoặc C) vào thiết bị PE, hệ thống sẽ kiểm tra bảng chuyển hĩa lớp 2 và gắn nhãn bên trong (nhãn VC) để đưa chúng vào khung. Sau đĩ, khung được truyền đến để ống tương ứng, nơi mà nĩ được gắn với nhãn bên ngồi (nhãn Tunnel) và đường dẫn chuyển mạch nhãn khác được cài đặt tùy theo địa chỉ khác. Khung Ethernet sẽ tách nhãn tunnel ra khỏi thiết bị P và được truyền đến thiết bị PE tương ứng, ở đĩ nhãn VC cũng được tách ra. Sau cùng khung Ethernet sẽ truyền đến cổng ngõ ra tương ứng phụ thuộc vào bảng chuyển hĩa lớp 2. Hình 3.27 Cấu hình dịch vụ EPLAN/EVPLAN 3.4 Cấu trúc phần cứng của OptiX OSN 3500 3.4.1 Kiến trúc hệ thống của OptiX OSN 3500 Với khối ma trận đấu nối chéo như là một lõi, thiết bị Optix OSN 3500 bao gồm khối giao tiếp, khối ma trận đấu nối chéo SDH, khối đồng bộ, khối SCC, khối xử lý mào đầu và khối giao tiếp phụ trợ. Kiến trúc hệ thống của thiết bị Optix OSN 3500 được trình bày trong hình 3.28 với các chức năng của từng card cụ thể được trình bày trong bảng 3.5. Đơn vị Loại card Chức năng Đơn vị giao tiếp Đơn vị giao tiếp SDH Card xử lý SDH SL64, SL16, LQ4, SLD4, SL4, LQ1, SL1, SEP1 - Truy xuất và xử lý các tín hiệu quang STM-1, STM-4, STM-16, STM-64 và các tín hiệu kết nối STM-4c, STM-16c, STM-64c. - Truy xuất và xử lý các tín hiệu điện STM-1 và cung cấp các tín hiệu điện với TPS. Card khuếch đại cơng suất quang BA2, BPA Card bù tán sắc DCU Card giao tiếp SDH EU08,OU08,EU04 Card giao tiếp PDH Card xử lý PDH SPQ4,PD3,PL3,PQ1, PQM Truy xuất và xử lý các tín hiệu điện PDH E1/T1, E3/DS3, E4 và cung cấp chúng với TPS. Card giao tiếp PDH MU04,D34S,C34S,D75S,D12S,D12B Card rẽ mạch và chuyển mạch giao tiếp PDH TSB8, TSB4 Card giao tiếp Ethernet Card giao tiếp quang 2 cổng GE EGS2 - Truy xuất và xử lý các tín hiệu quang GE 1000Base-SX/LX - Truy xuất và xử lý các tín hiệu điện 10Base-T, 100Base-TX Card giao tiếp FE EFS0 Card giao tiếp 4 cổng FE EFS4 Card giao tiếp 8 cổng FE EFS8 Đơn vị ma trận kết nối chéo SDH GXCS, EXCS Thực hiện kết nối chéo giữa tín hiệu SDH và PDH và cung cấp tín hiệu định thời đến thiết bị. Đơn vị định thời đồng bộ Đơn vị SCC SCC Cung cấp giao tiếp để kết nối thiết bị với hệ thống NM và xử lý tín hiệu SDH Đơn vị xử lý phần mào đầu Đơn vị nguồn đầu vào PIU Truy xuất nguồn cung cấp và bảo vệ thiết bị khi nguồn bị sai Card giao tiếp phụ trợ cho hệ thống AUX Hệ thống cung cấp các giao tiếp bảo dưỡng khác nhau. VD như giao tiếp RS232 và điện thoại giao tiếp nghiệp vụ, Đơn vị giải nhiệt PAN Dùng để giải nhiệt tồn bộ thiết bị Bảng 3.5 Bảng chức năng các card của thiết bị OptiX OSN 3500 Hình 3.28 Kiến trúc hệ thống của OptiX OSN 3500 3.4.2 Cấu trúc các khe vật lý của OptiX OSN 3500 Khung của thiết bị OptiX OSN 3500 cĩ 2 lớp như hình 3.29. Lớp trên cĩ 16 khe cho các board giao diện, lớp dưới cĩ 18 khe trong đĩ cĩ 15 khe cho các board xử lý. - Các board giao diện: Gắn ở các khe 19- 26, và 29- 36. - Các board xử lý: Gắn ở các khe 1- 8, và 11- 17. - Các board khác: + Board XCS : Khe 9- 10. + Board GSCC: Khe 17- 18. + Board giao diện nguồn: Khe 27- 28. + Board giao diên phụ: Khe 37. Hình 3.29 Các khe của OptiX OSN 3500 Mối quan hệ giữa các khe của các board xử lý và các khe của các board giao diện được thể hiện trong bảng sau: Khe các board xử lý Khe các board giao diện tương ứng Khe các board xử lý Khe các board giao diện tương ứng Khe 2 Khe 19, 20 Khe 3 Khe 21, 22 Khe 4 Khe 23, 24 Khe 5 Khe 25, 26 Khe 13 Khe 29, 30 Khe 14 Khe 31, 32 Khe 15 Khe 33, 3