Đồ án Kỹ thuật đồng bộ trong mạng quang SDH và ứng dụng trong thực tế

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: KỸ THUẬT ĐỒNG BỘ TRONG MẠNG QUANG SDH VÀ ỨNG DỤNG TRONG THỰC TẾ Giáo viên hướng dẫn : ThS Nguyễn Đình Luyện Sinh viên thực hiện : Nguyễn Quốc Cường Lớp : ĐTVT – K28-B Quy Nhơn, 6/2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: KỸ THUẬT ĐỒNG BỘ TRONG MẠNG QUANG SDH VÀ ỨNG DỤNG TRONG THỰC TẾ Giáo viên hướng dẫn : ThS Nguyễn Đình Luyện Sinh viên thực hiện : Nguyễn Quốc Cường Lớp : ĐTVT – K28-B Quy Nhơn, 6/2010 MỤC LỤC Trang THUẬT NGỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU LỜI MỞ ĐẦU THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AU-LOP Loss Of AU Pointer Mất con trỏ AU AU-NDF New Data Flat AU Pointer Cờ dữ liệu con trỏ AU-AIS Administration Unit AIS Quản lý con trỏ AU-PJE AU Pointer Justification Event Cân chỉnh con trỏ ADM Add Drop Multiplexer Bộ ghép xen rớt APS Automatic Protection Switching Tự động chuyển mạch bảo vệ BITS Building Integrated Timing Supply Nguồn cung cấp định thời tích hợp văn phòng DPRING Dedicated Protection Ring Mạng vòng bảo vệ toàn phần DXC Digital Cross Connection Bộ kết nối chéo số DCC Data Communication Channel Kênh thông tin dữ liệu DUS Don’t Use Synchronous Không dùng cho đồng bộ ITU-T International Telecom Union-Transmission Tổ chức viễn thông Thế Giới – Phần truyền dẫn LOF Loss Of Frame Mất khung MS-AIS Multiplexer Section – Alarm Indication Signal Chỉ dẫn cảnh báo vùng ghép MS-RDI Multiplexer Section – Remote Detect Indication Chỉ dẫn phát hiện đầu xa vùng ghép MS-REI Multiplexer Section – Remote Error Indication Chỉ dẫn phát hiện lỗi đầu xa vùng ghép MUX Multiplexer Bộ ghép kênh MSP Multiplex Section Protection Bảo vệ vùng ghép MTIE Max Time Interval Error Giá trị lớn nhất của hàm lỗi trong thời gian NE Network Element Thành phần mạng PLL Phase-Locked Loop Mạch khóa pha PDH Pleisynchronous Digital Hierachical Hệ phân cấp ghép kênh số cận đồng bộ PRC Primary Reference Clock Đồng hồ tham chiếu sơ cấp OAM&P Operation Administration Maintainment & Protecti Vận hành, quản lý, bảo dưỡng và dự phòng OOF Out Of Frame Ngoài khung RS-TIM Regeneration Section - Trace Identified Match Mất dấu nhận dạng vùng lặp REG Regenerator Bộ khuếch đại SDH Synchronous Digital Hierachical Hệ phân cấp ghép kênh số đồng bộ SOH Section OverHead Mào đầu SPRING Shared Protection Ring Mạng vòng bảo vệ chia sẻ SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ SSU Synchronous Supply Unit Đơn vị cung cấp đồng bộ SEC SDH Equipment Clock Đồng hồ thiết bị SDH SETS Synchronous Equipment Timing Supply Nguồn cung cấp định thời thiết bị đồng bộ SSM Synchonization Status Message Bản tin trạng thái đồng bộ STU Synchronization Trace Unkown Không biết dấu đồng bộ TIE Time Interval Error Hàm lỗi trong thời gian TDEV Time Deviration Sai khác pha được đo trong một khoảng thời gian TMN Telecommunication Management Network Thành phần quản lý mạng viễn thông UI Unit Interval Thời bit, khoảng thời gian truyền một bit VC Virtual Container Khung chứa ảo. DANH MỤC HÌNH VẼ Số hiệu Tên hình vẽ Trang 1.1 Truy nhập của SDH 3 1.2 Cấu trúc ghép kênh SDH 6 1.3 Cấu trúc VC-11 và VC-12 8 1.4 Cấu trúc VC-2 8 1.5 Cấu trúc VC-3 8 1.6 Cấu trúc VC-4 9 1.7 Cấu trúc TU-11 và TU-12 9 1.8 Cấu trúc TU-2 10 1.9 Cấu trúc TU-3 10 1.10 TUG-2 tạo thành từ 4 x TU-11 11 1.11 TUG-2 tạo thành từ 3 x TU-12 12 1.12 TUG-2 tạo thành từ TU2 12 1.13 TU-12 qua TUG-2 vào TUG-3 13 1.14 TU-3 ghép thành TUG-3 13 1.15 Cấu trúc khung STM-1 14 1.16 Cấu trúc con trỏ AU4 16 1.17 Từ mào vùng SOH 17 1.18 Cấu trúc khung truyền STM-N 20 1.19 Các vùng mạng của SDH 21 2.1 Mô hình bộ ghép kênh 22 2.2 Cấu hình ADM 23 2.3 Thiết bị kết nối chéo DXC 23 2.4 Cấu hình mạng điểm - điểm 23 2.5 Mô hình mạng truyền dẫn chuyển tiếp có ghép xen rớt kênh 24 2.6 Cấu hình mạng tập trung lưu lượng 24 2.7 Mô hình mạng SPRing 25 2.8 Mô hình mạng DPRing 25 2.9 Mạng vòng đơn hướng 29 2.10 Mạng vòng song hướng 29 3.1 Các trường hợp khác nhau về pha 33 3.2 Độ chênh lệch pha theo một hướng 34 3.3 Độ chênh lệch pha trên một hướng và hướng ngược lại 34 3.4 Độ tích lũy pha bị ảnh hưởng bởi độ chính xác và độ ổn định 34 3.5 Đo độ chính xác tần số 35 3.6 Giá trị MTIE theo khoảng thời gian quan sát 35 3.7 Chuyển tiếp pha 36 3.8 Độ tích lũy pha của các đồng hồ 38 3.9 Cấu trúc của SETS 39 3.10 Thành phần mạng dùng định thời ngoài 41 3.11 Thành phần mạng dùng định thời dường dây 41 3.12 Mô hình phân cấp đồng hồ mạng 42 3.13 Giới hạn phân bố đồng hồ trong chuỗi phân cấp 44 3.14 Phân bố định thời giữa các văn phòng 45 3.15 Truyền tín hiệu định thời và dữ liệu 46 3.16 Xảy ra nối vòng đồng bộ khi đứt cáp ở giữa nút 3 và 4 46 3.17 Vị trí của các byte S1 trong mào đầu 47 3.18 Cách truyền bản tin định thời trong mạng vòng 52 3.19 Cách truyền bản tin định thời trong mạng vòng khi có sự cố 53 3.20 Cách truyền bản tin đồng bộ trên mạng tuyến tính 54 3.21 Cách truyền bản tin đồng bộ trên mạng tuyến tính khi có sự cố 54 4.1 Tổ chức hệ thống FLX 150/600 57 4.2 Khuyến nghị ITU-T 57 4.3 Sơ đồ khối hệ thống FLX 150/600 59 4.4 Cấu hình mạng chuỗi 64 4.5 Sơ đồ mạng phân nhánh HUB 65 4.6 Sơ đồ khối TRM 66 4.7 Sơ đồ khối ADM 66 4.8 Cấu hình thiết bị REG 67 4.9 Sơ đồ khối của hệ thống đồng bộ chế độ 1 68 4.10 Sơ đồ khối của hệ thống đồng bộ chế độ 2 68 4.11 Cấu trúc ghép kênh đồng bộ 85 DANH MỤC BẢNG BIỂU Số hiệu Tên bảng Trang 1.1 Phân cấp trong đồng bộ SDH 4 1.2 Nhóm đơn vị nhánh 11 1.3 Chức năng của các byte mào đầu 19 2.1 Thứ tự ưu tiên chuyển mạch (4 bit đầu của byte K1) 27 2.2 Yêu cầu kênh chuyển mạch (bốn bit cuối của byte K1) 27 2.3 Chức năng của byte K2 28 2.4 Thứ tự ưu tiên chuyển mạch (bốn bit đầu của byte K1) 30 2.5 Chức năng của các bit trong byte K2 31 3.1 Độ chính xác và ổn định của các đồng hồ 38 3.2 Các trạng thái của bản tin đồng bộ 47 4.1 Ý nghĩa các LED mặt trước card PWRL-1 73 4.2 Ý nghĩa các LED mặt trước card SACL-1 75 4.3 Ý nghĩa các LED mặt trước card NML-1 78 4.4 Ý nghĩa các LED mặt trước card MPL-1 81 4.5 Ý nghĩa các LED mặt trước card TSCL-1 83 4.6 Ý nghĩa các LED mặt trước card CHPH-D12C 87 4.7 Ý nghĩa mặt trước card CHSD-1L1C 90 LỜI MỞ ĐẦU Mạng quang SDH ra đời là sự kết hợp của kỹ thuật ghép kênh đồng bộ số SDH và băng thông rộng của sợi quang. Mạng quang SDH tận dụng được ưu điểm mềm dẻo của kỹ thuật ghép kênh đồng bộ số và băng thông rộng của sợi quang nên được xem là kỹ thuật ghép kênh đồng bộ số băng rộng. Tốc độ truyền dẫn có thể lên đến hàng chục, hàng trăm Gb/s vì thế yêu cầu về tốc độ xử lý của các thiết bị trên mạng và vấn đề đồng bộ càng phải được quan tâm. Đồng bộ là phương thức giữ cho các thiết bị số trên mạng hoạt động theo cùng một tốc độ trung bình trên tất cả các giao diện. Nếu tốc độ ngõ vào và tốc độ ngõ ra không bằng nhau thì một phần thông tin sẽ bị mất, do đó vấn đề đồng bộ là chìa khoá quan trọng để đạt được chất lượng dịch vụ như mong muốn. Hầu hết các thiết bị số trên mạng như bộ ghép/tách kênh, bộ ghép xen/rớt, bộ kết nối chéo số đều cần phải được đồng bộ. Một đồng hồ mạng tại nút phát sẽ điều khiển các bit, khe thời gian và khung truyền đi từ nút đó. Một đồng hồ mạng tại nút thu sẽ điều khiển tốc độ đọc thông tin từ tín hiệu thu được. Mục tiêu của việc đồng bộ mạng là giữ cho các đồng hồ này được đồng nhịp để phía thu khôi phục đúng tín hiệu số. Vậy làm thế nào để các thiết bị trên mạng hoạt động cùng một tốc độ trung bình và duy trì được tốc độ này? Mục đích của đề tài là tìm hiểu về mô hình phân cấp đồng bộ, các cách để truyền tín hiệu đồng bộ trong mạng và duy trì được đồng bộ kể cả trong trường hợp mạng có sự cố. Đề tài còn giới thiệu khái quát về thiết bị truyền dẫn quang FLX 150/600 được sử dụng trong mạng quang SDH. Nội dung đồ án này trình bày chi tiết về kỹ thuật đồng bộ trong mạng quang SDH và ứng dụng trong thực tế. Nội dung đồ án chia làm 4 chương: Chương 1: Kỹ thuật ghép kênh đồng bộ SDH Chương 2: Mạng quang đồng bộ SDH Chương 3: Đồng bộ trong mạng quang SDH Chương 4: Giới thiệu thiết bị truyền dẫn quang FLX 150/600 Đồ án đã đi sâu phân tích từng thành phần của các kỹ thuật, tổng hợp các lý thuyết và các bài báo cáo khoa học về đề tài liên quan. Trong quá trình làm đồ án không thể tranh khỏi sai sót, em mong nhận được sự giúp đỡ của các thầy cô. Em xin chân thành cảm ơn thầy NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN đã giúp đỡ hướng dẫn em hoàn thành đồ án này. Em xin cảm ơn các thầy cô trong khoa đã hỗ trợ em hoàn thành đồ án này. Xin cảm ơn các anh chị, các bạn đã giúp đỡ động viên cổ vũ để hoàn thành đồ án này. Sinh viên thực hiện Nguyễn Quốc Cường CHƯƠNG 1 KỸ THUẬT GHÉP KÊNH ĐỒNG BỘ SDH 1.1. Sự ra đời của SDH Trong những năm 1980 do hệ thống chuyển mạch số ngày càng tăng nhiều, thiết bị truyền dẫn số được dùng nhiều và nhu cầu thiết lập ISDN ngày càng lớn,việc đồng bộ hóa mạng lưới đã trở nên quan trọng. Mặc khác, nhờ vào tiến bộ công nghệ tin học trong các thiết bị truyền dẫn, các bộ nối chéo thực hiện hoàn toàn bằng điện tử. Tại đây tốc độ thấp có thể nối lẫn với tín hiệu tốc độ cao. Công nghệ truyền dẫn theo phân cấp đồng bộ SDH (Sychronous Digital Hierachy) ra đời dựa vào kỹ thuật SONET (Synchronous Optical Network) mạng quang đồng bộ, nguyên lý ghép kênh SDH xen kẽ từng byte. Dữ liệu được bố trí vào các container và được gắn các từ mào đặt trưng và đưa tới một tiêu chuẩn quốc tế chung. Như vậy có nhiều nguyên nhân dẫn đến sự ra đời của kỹ thuật truyền dẫn SDH. SDH 1,544Mbit/s 2,048Mbit/s 6,312Mbit/s 34Mbit/s 140Mbit/s 45Mbit/s Trước hết cần phải có thiết bị truyền dẫn với các kênh dung lượng lớn, đáp ứng được yêu cầu đòi hỏi của khách hàng. Trong kỹ thuật PDH, các luồng số cơ sở ở các tốc độ thấp sẽ được ghép để tạo nên các luồng có tốc độ cao hơn, các tốc độ chưa có giao tiếp tương thích sẽ bị mất trong quá trình xử lý. Chi phí cho biến đổi giữa các bậc khác nhau rất lớn và hệ thống không tương thích là điều không thể chấp nhận được. Hình 1.1: Truy nhập của SDH Do đó kỹ thuật truyền dẫn SDH được xem là một hệ thống tạo bởi sự kết hợp được nhiều tín hiệu nhánh có tốc độ khác nhau (1,544Mbit/s; 2,048Mbit/s; 6,312Mbit/s; 34Mbit/s; 45Mbit/s; 140Mbit/s) trong một tín hiệu đơn có tốc độ cao, có phân cấp tiêu chuẩn hoá quốc tế bởi sự nhân kênh số có đồng bộ trực tiếp. 1.2. Vai trò của SDH Kỹ thuật ghép kênh cấp đồng bộ số ra đời để nâng cao tốc độ truyền dẫn cũng như chất lượng của thông tin được truyền đi. So với kỹ thuật ghép kênh số cấp cận đồng bộ do hoạt động dựa trên cận đồng bộ về tín hiệu đồng hồ nên bị giới hạn về tốc độ truyền dẫn, kỹ thuật ghép kênh số đồng bộ ra đời đã giải quyết được một phần bài toán về tốc độ và chất lượng thông tin truyền đi. Kỹ thuật ghép kênh đồng bộ số SDH (Synchronous Digital Hierachical) cho phép ghép được các luồng số tốc độ thấp cận đồng bộ. Cấu trúc khung được thiết kế vừa tích hợp lưu lượng và thông tin quản lý nên người quản lý và vận hành mạng có thể dựa vào các byte trong khung để giám sát và vận hành hiệu quả. SDH cho phép hoạt động ở nhiều tốc độ khác nhau, từ tốc độ cơ bản là 155,52 Mb/s đến hàng chục Gb/s. Để đạt được tốc độ cao như vậy thì kênh truyền dẫn cần phải có một băng thông rất lớn mới có thể đáp ứng được. Do đó, SDH đã ra đời cùng với ứng dụng truyền dẫn trên sợi quang tạo thành mạng quang SDH. 1.3. Phân cấp SDH Bảng 1.1: Phân cấp trong đồng bộ SDH Các cấp truyền dẫn Tốc độ truyền dẫn Các 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 (Electric-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-16 288.320Mbit/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 9.953.280Mbit/s (10Gbit/s) 4032 luồng 2Mbit/s hoặc 192 luồng 34Mbit/s hoặc 192 luồng 45Mbit/s hoặc 64 luồng 140Mbit/s Quang (Optical) 1.4. 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. Có thể truy xuất được trực tiếp các luồng nhánh tốc độ thấp mà không cần phải qua bước xử lý các tín hiệu trung gian. Do đó, thiết bị xen rẽ đơn giản hơn, dẫn đến chi phí giảm, hệ thống có tính linh hoạt cao. Khả năng OAM (Operation Administration Maintenance) được nâng cao SDH đảm bảo khả năng quản lý vận hành trong mạng linh hoạt một cách hiệu quả do hệ thống đã dành sẵn gần 5% băng thông cho quản lý vận hành và bảo trì. SDH có thể chuyển tải tất cả các loại tín hiệu nhánh trên các mạng hiện hành tức là nó có 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 thông trọng điểm: mạng trục chính quốc gia, mạng nội hạt và đường dây thuê bao đối với dịch vụ băng thông. Đồng hồ của các thiết bị được khống chế trong phương thức đồng bộ hoá trên toàn mạng. Nhân kênh các tín hiệu nhánh theo kiểu đồng bộ. Có 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. 1.5. Cấu trúc khung SDH Ghép kênh đồng bộ số SDH có thể được ghép từ các luồng số cận đồng bộ. Trong quá trình ghép để điều chỉnh sự tương thích về tốc độ các luồng số vào và các đơn vị chứa thì một số bit và byte chèn cố định và cơ hội sẽ được dùng. Đơn vị luồng số cơ bản của SDH là khung STM-1 tốc độ 155,52 Mb/s. Từ STM-1 có thể ghép thành các khung STM-N có tốc độ cao hơn. Hình 1.2: Cấu trúc ghép kênh SDH 1.6. Các khối chức năng của bộ ghép kênh Các ngăn chứa container ký hiệu là C-n chứa các byte thuộc một trong các tín hiệu PDH. C-n (n = 1,2,…) là các container để đưa tín hiệu vào, đây là phần tử cơ bản có kích thước đủ để chứa các byte tải trọng (Payload) thuộc một trong các luồng số cận đồng bộ. 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 có: Các byte thông tin. Các bit hoặc byte chèn cố định trong khung, không 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 không cố định nhằm làm cân bằng chính xác về tốc độ giữa tín hiệu PDH và container của nó. Các byte này có thể đơn thuần là byte chèn không mang thông tin mà cũng có thể là byte chèn mang thông tin luồng số. Các byte điều khiển được chèn vào để khai báo cho hướng thu biết được byte chèn cố định là byte thông tin hay chỉ là byte chèn không mang thông tin. 1.6.1. Các gói Container ảo VC-n Mỗi gói ảo là một cấu trúc thông tin dùng để trao đổi thông tin ở mức truyền dẫn trong SDH. Nó bao gồm một trường tin (Payload) và các thông tin mào đầu đường (POH) được tổ chức trong một cấu trúc khối với độ dài là 125ms hay 500ms. Thông tin nhận dạng đầu khung VC-n được cung cấp bởi lớp phục vụ mạng, có hai loại gói ảo VC được định nghĩa như sau: VC-n cấp thấp: VC-n ( n = 1,2) gồm một gói C-n (n = 1,2) và mào đầu đường cấp tương đương, là các VC được ghép vào một VC lớn hơn (VC-11, VC-12, VC-2, VC-3) được xem là LO-VC khi ghép vào VC-4. VC-n cấp cao: VC-n (n = 3,4) gồm một gói C-n (n = 3,4) hoặc một tập hợp nhóm khối nhánh (TUG-2 hoặc TUG-3) cộng thêm mào đầu đường cấp tương ứng 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 STM-1 thì VC-3 cũng được xem như là HO-VC. POH chứa các thông tin hỗ trợ giám sát sự vận chuyển các container từ điểm phát đến điểm nhận. Nó được thêm vào đầu đường dẫn khi VC được tạo ra và chỉ được đọc cuối đường dẫn khi VC bị xóa. 1.6.2. 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-11 3 9 1byte POH VC-12 9 C-12 C-11 1byte POH 4 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 2,048 Mbit/s theo chuẩn Châu Âu. Hình 1.3: 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 6,312 Mbit/s, sắp xếp trên 12 cột x 9 hàng. C-2 12 9 1byte POH Hình 1.4: Cấu trúc VC-2 VC-3: Gồm 756 byte dữ liệu cộng thêm 9 byte POH sắp xếp thành 85 cột x 9 hàng. C-3 85 cột 9 9 byte POH J1 B3 C2 G1 F2 H4 Z3 Z4 Z5 Hình 1.5: Cấu trúc VC-3 C-4 261 cột 9 9 byte POH J1 B3 C2 G1 F2 H4 Z3 Z4 Z5 VC-4: Gồm 2340 byte dữ liệu cộng thêm 9 byte POH sắp xếp thành 261 cột x 9 hàng. Hình 1.6: Cấu trúc VC-4 1.6.3. 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 thông qua khái niệm con trỏ (PTR). Đồng thời nó cũng thông báo sự bắt đầu của VC đó. 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 4 3 9 1byte PTR 9 VC-12 ……. TU-11 1byte PTR TU-12 VC-11 ……. Là các TU được tạo thành từ các VC-1x (VC-11 và VC-12) kết hợp với byte PTR. Hình 1.7: Cấu trúc TU-11 và TU-12 TU-2: TU-2 = VC-2 + 1 byte PTR VC-2 ………. 12 9 1byte PTR Việc truyền dẫn các byte PTR sẽ xảy ra lần lượt, cứ mỗi khung 125ms sẽ có một byte PTR. Byte PTR này sẽ được gắn vào vị trí cố định trong khung cấp cao hơn là VC-3 hoặc VC-4. Như vậy tổng cộng sẽ có 3 byte PTR cho 3 khung 125ms. Còn 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 phòng. Hình 1.8: Cấu trúc TU-2 TU-3: TU-3 = VC-3 + 3 byte PTR Kích thước của TU-3 và vị trí của các byte PTR như Hình 1.9. Ngoài ra có thể ghép 3 VC-3 vào khung VC-4 theo nguyên lý ghép xen byte, sau đó chúng được phát đi trong khung AU-4, trong quá trình truyền dẫn đó có 2 cấp 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 PTR 3 byte được gắn vào trong VC-4 để thông báo vị trí của mỗi VC-3). Cấu thành từ một ngăn chứa ảo VC-n và một con trỏ (PTR), nó cho phép kết hợp giữa mức đường cấp thấp và mức đường cấp cao. VC-3 ……… 86 9 3 byte PTR 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. Hình 1.9: Cấu trúc TU-3 1.6.4. Nhóm đơn vị nhánh TUG Sắp xếp các tín hiệu khối nhánh thành tín hiệu số có tốc độ cao hơn, chuyển đến các VC bậc cao hơn. Có hai loại TUG: TUG-2 và TUG-3 có các thông số sau: Bảng 1.2: Nhóm đơn vị nhánh Các loại TUG TUG-2 TUG-3 Kích thước 108 Byte 774 Byte Tốc độ 6,912Mbit/s 49,536Mbit/s TUG-2: Một TUG-2 có 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 1.10. Bốn byte đầu tiên của hàng thứ nhất là byte PTR, các byte sau là các byte dữ liệu. TUG-2 = 3 x TU-12 TU - 11 TUG -2 .................. 12 9 TU - 11 TU - 11 TU - 11 3 1byte PTR 3 3 3 Hình 1.10: TUG-2 tạo thành từ 4 x TU-11 3 x TU-12 cũng theo nguyên lý ghép xen byte tạo thành 1 TUG-2 như là các PTR, các byte sau đó là các byte dữ liệu, theo Hình 1.11. Tương tự như trường hợp trên, 3 byte đầu tiên của hàng đầu tiên. TU - 12 TUG -2 .................. 12 9 TU - 12 TU - 12 4 1byte PTR 4 4 Hình 1.11: TUG-2 tạo thành từ 3 x TU-12 TUG-2 tạo bởi TU-2: Mỗi TU-2 có kích thước tương ứng 1 TUG-2, việc ghép TU-2 vào TUG-2 như sau: 12 TUG-2 = 1´ TU-2 9 1byte PTR Hình 1.12: TUG-2 tạo thành từ TU2 Cột đầu tiên chứa 3 byte PTR NPI (Null PTR Indication), và 6 byte chèn cố định (Fixed Stuff Byte). Các PTR NPI gọi là PTR chỉ thị không giá trị, chúng không mang ý nghĩa nào mà chỉ mang các mẫu bit cố định. TUG-3: 7 TUG-2 = TUG-3 hoặc TU-3 = TUG-3 TU - 12 # 1 9 12 TU - 12 TU - 12 TUG-2 # 7 9 # 1 # 2 # 3 4 86 · · · NPI 9 21 Các bit chèn cố định Con trỏ (PTR) # 2 TU-12 Hình 1.13: TU-12 qua TUG-2 vào TUG-3 TUG-3: TU-3 = TUG-3 86 TUG-3 ......................... 9 6 byte chèn cố định TU-3 ......................... Hình 1.14: TU-3 ghép thành TUG-3 1.6.5. Đơn vị quản lý AU-N Là một cấu trúc thông tin cung cấp khả năng làm tương hợp giữa mức đường cấp cao với mức đoạn. Nó bao gồm một trường tin (gói 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 không cố định vào 9 byte đầu tiên của hàng thứ tư trong khung STM-1, chúng có 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 có thể được cấu thành như sau: AU-3 = 1 x VC-3 + PTR AU-4 = 1 x VC-4 + PTR 1.6.6. Nhóm đơn vị quản lý AUG Gồm nhiều AU được nhân kênh theo phương thức xen byte lần lượt. Trong AUG chỉ gồm toàn AU-3 hoặc toàn AU-4. 1.7. Cấu trúc khung STM-1 Khung STM-1 gồm có 2430 byte được xếp thành 270 cột và 9 hàng. Thời gian truyền mỗi khung STM-1 là 125 µs và tốc độ là 155,52 Mb/s. Cấu trúc của khung STM-1 gồm ba khối cơ bản: khối tải dữ liệu chính payload, khối con trỏ PTR và khối từ mào vùng SOH. Hình 1.15: Cấu trúc khung STM-1 Các byte trong khung STM-1 được truyền đi theo từng hàng, bắt đầu từ hàng một cột một. Như vậy, cứ sau khi truyền đi 9 byte SOH thì truyền được 261 byte dữ liệu, ngoại trừ ở hàng thứ tư, truyền đi 9 byte con trỏ AU4 thay vì 9 byte mào đầu SOH. 1.7.1. Khối tải dữ liệu chính payload Các luồng số cấp PDH từ 2 Mb/s đến 140 Mb/s được chuyển vào vùng tải dữ liệu payload có kích thước (9x261) byte. Để thích ứng tốc độ giữa các luồng số PDH và khung STM-1 thì các bit chèn cố định (chỉ là các bit chèn) và các bit chèn cơ hội (có thể là bit chèn hoặc là bit dữ liệu) sẽ được dùng để chèn vào ở từng cấp ghép khác nhau. 1.7.2. Khối con trỏ PTR Không phải lúc nào dữ liệu cũng được đưa vào ở đầu khung STM-1 nên sự chênh lệch pha giữa dữ liệu tải vào và khung STM-1 cần một đơn vị ghi lại. Đơn vị đó được gọi là con trỏ. Vị trí của các luồng số khi chuyển vào khung STM-1 sẽ được con trỏ ghi nhận chính xác. Vì vậy, khi đọc được nội dung con trỏ, việc truy xuất đến các luồng riêng lẻ là có thể mà không cần phải phân kênh hoàn toàn tín hiệu STM-1 đó. Giá trị của con trỏ sẽ thay đổi khi xảy ra quá trình cân chỉnh. Cân chỉnh là quá trình điều chỉnh sự thay đổi pha và tốc độ bit bằng cách chèn âm, chèn không và chèn dương. Chèn dương: các bit tải vào khung quá chậm so với bit được chuyển đi nên phải chèn bit giả vào để giữ sự tương thích tốc độ. Do đó, giá trị con trỏ tăng lên một so với trước đó. Chèn âm: các bit tải vào khung quá nhanh so với bit được chuyển đi nên sẽ có bit không được chuyển đi kịp và cần một vị trí để cất chúng vào (vì các bit này là bit dữ liệu không thể bỏ được), các bit đó sẽ được chuyển vào các byte trong con trỏ. Do đó, giá trị của con trỏ giảm đi một. Chèn không: không xảy ra việc chèn nào cả. Có ba con trỏ, mỗi con trỏ có kích thước 3 byte và nằm ở vị trí cố định 9 byte đầu tiên của hàng thứ tư trong khung STM-1. Có các loại con trỏ là AU (AU4 và AU3), TU3 ngoài ra còn có con trỏ TU1x, TU2 ghi lại sự chênh lệch pha giữa dữ liệu tải vào và các luồng số phụ cấp thấp trong quá trình ghép thành khung STM-1. Để hiểu rõ hơn về vai trò của con trỏ, luận văn xin trình bày cấu trúc con trỏ AU4. Loại con trỏ AU4 có cấu trúc chung như sau: H1 Y Y H2 “1” “1” H3 H3 H3 Hình 1.16:Cấu trúc con trỏ AU4 Con trỏ AU4 ghi lại địa chỉ của byte đầu tiên của VC4 trong khung STM-1. Con trỏ AU4 có chín byte, gồm ba con trỏ H1, H2, H3 mỗi con trỏ có ba byte và có vai trò, giá trị khác nhau. Y: 1001SS11 “1”: 11111111 H1: NNNNSSID H2: IDIDIDID H3: chứa giá trị chèn âm. NNNN là bốn bit cờ NDF, bình thường có giá trị 0110, hai bit ID của byte H1 và tám bit ID của byte H2 là mười bit đánh địa chỉ con trỏ. Trong con trỏ AU4, một giá trị của con trỏ sẽ là địa chỉ của ba byte liên tiếp trong khung STM-1. Mười bit ID này sẽ thay đổi giá trị của nó khi xảy ra cân chỉnh. Các bit I sẽ được đảo giá trị nếu xảy ra cân chỉnh dương con trỏ, đảo các bit D nếu xảy ra cân chỉnh âm con trỏ. SS là hai bit chỉ loại con trỏ, SS=10 là con trỏ AU4, AU3, TU3. 1.7.3. Khối từ mào vùng SOH Khối SOH gồm (8x9) byte (chín byte đầu tiên ở đầu mỗi hàng, trừ hàng thứ tư), các byte này dành cho việc đồng bộ khung, giám sát, bảo dưỡng và điều khiển. Khối SOH được chia thành hai phần: - Đoạn mào đầu vùng lặp RSOH: ba hàng đầu - Đoạn mào đầu vùng ghép kênh MSOH: năm hàng cuối Cấu trúc vùng từ mào SOH như sau: A1 A1 A1 A2 A2 A2 J0 B1 E1 F1 D1 D2 D3 AU4-PTR B2 B2 B2 K1 K2 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 S1 Z1 Z1 Z2 Z2 M1 E2 Hình 1.17: Từ mào vùng SOH Chức năng của các byte từ mào trong vùng RSOH: - Ba byte A1 và ba byte A2 dùng để đồng bộ khung, A1=11110110 (F6), A2=00101000 (28). Trong STM-N tất cả các STM-1 đều có các byte này. - Byte J0 nhận dạng vị trí của STM-1 trong STM-N nên trong STM-N mỗi STM-1 đều có byte J0. - Byte B1 có chức năng giám sát vùng lặp. Byte B1 chứa một byte BIP-8 được tạo dựa trên tất cả các bit trong khung STM-N trước quá trình ngẫu nhiên hoá. Byte B1 của khung STM-N ở thời điểm hiện tại sẽ chứa giá trị BIP-8 của khung STM-N liền trước đó. Trong STM-N chỉ có byte B1 của STM-1 đầu tiên được dùng để kiểm tra lỗi bit của tín hiệu STM-N. BIP-8 được đánh giá và tạo lại trong mỗi bộ ghép kênh và bộ lặp. - Byte E1 cung cấp kênh nghiệp vụ nội bộ giữa các bộ lặp và được dùng cho thông tin thoại. Kênh nghiệp vụ E1 chỉ có trong STM-1 đầu tiên của khung STM-N. - Byte F1 là kênh sử dụng dành cho nhân viên điều hành mạng, giống như byte E1 thì F1 cũng chỉ có trong STM-1 đầu tiên trong khung STM-N. - Ba byte D1, D2, D3 dành cho việc truyền dữ liệu giám sát và điều khiển trong vùng lặp, có tốc độ tổng cộng là 192 kb/s. Các byte này chỉ có trong STM-1 đầu tiên của STM-N. Chức năng của các byte trong vùng MSOH: - Ba byte B2 có chức năng giám sát vùng ghép kênh. Trong STM-1, ba byte B2 chứa từ mã BIP-24 được tạo ra trên tất cả các bit trong khung STM-1 ngoại trừ ba hàng đầu tiên của từ mào SOH (các byte RSOH) trước khi ngẫu nhiên hoá. Các byte B2 chứa giá trị BIP-24 của khung STM-1 liền trước đó. Trong STM-N, BIP-Nx24 được tạo ra thay vì BIP-24 nghĩa là BIP-24 được tạo ra trên các STM-1 riêng lẻ. Các byte B2 không bị thay đổi thông tin khi qua các bộ lặp. - Byte K1 và K2 dùng cho báo hiệu tự động chuyển mạch bảovệ APS (Automatic Protection Switching). Ba bit cuối của byte K2 (tức là bit 6, 7 và 8) được thiết lập lên 111 cho tín hiệu chỉ định cảnh báo AIS (Alarm Indication Signal). Khi đầu thu nhận được tín hiệu AIS nghĩa là ở đầu phát báo hiệu cảnh báo. Khi nhận được tín hiệu AIS hoặc không nhận được tín hiệu luồng số, bộ ghép kênh phát MSRDI về hướng ngược lại, ba bit cuối của byte K2 sẽ là 110. Byte K1 và K2 chỉ có trong STM-1 đầu tiên trong khung STM-N. Chức năng cụ thể của các K1 và K2 được trình bày trong chương hai. - Chín byte từ D4 đến D12 dành cho việc truyền dữ liệu giám sát và điều khiển trong vùng ghép, có tốc độ tổng cộng là 576 kb/s. Trong STM-N, các byte này chỉ được truyền trong STM-1 đầu tiên. - Byte S1 cho biết chất lượng đồng bộ. Byte này nhằm chỉ định tín hiệu STM-1 ở ngõ vào mang xung đồng hồ đồng bộ thu được từ đồng hồ chính của mạng. Các bit từ 5 đến 8 chỉ trạng thái đồng bộ của hệ thống. Byte S1 chỉ có trong STM-1 đầu tiên của khung STM-N. - Byte M1 chứa chỉ số lỗi được phát hiện bởi mã BIP-24 (ba byte B2) trong cả 8 bit. Byte M1 chỉ được định nghĩa trong STM-1 và STM-4. - Byte E2 cung cấp kênh nghiệp vụ nội bộ giữa các bộ ghép kênh và được dùng cho thông tin thoại. Kênh nghiệp vụ E2 chỉ được xác định trong STM-1 đầu tiên của khung STM-N. - Các byte còn lại được dùng cho cấp quốc gia hoặc dự phòng cho tương lai chưa được định nghĩa. Tổng kết chức năng của các byte mào đầu trong bảng: Bảng 1.3: Chức năng của các byte mào đầu SDH Byte mào đầu Vùng lặp Ngoài khung OOF A1,A2 Mất khung LOF A1,A2 Giám sát vùng lặp B1 Mất dấu nhận dạng STM-1 J0 Vùng ghép Chỉ định cảnh báo vùng ghép MS-AIS K2 Chỉ định phát hiện đầu xa vùng ghép MS-RDI K2 Chỉ định phát hiện lỗi đầu xa MS-REI M1 Giám sát vùng ghép B2 Đơn vị quản lý Mất con trỏ AU-LOP H1,H2 Cân chỉnh con trỏ AU-PJE H1,H2 Cờ dữ liệu con trỏ AU-NDF H1,H2 1.8. Cấu trúc khung STM-N Cấu trúc khung STM-N cũng tương tự như cấu trúc khung STM-1, chỉ khác nhau là khung STM-N có kích thước là Nx(9x270) byte. Như vậy, thời gian cho mỗi khung STM-N vẫn là 125µs. Khung STM-N cũng có các byte SOH, byte PTR và vùng tải dữ liệu được tạo bằng cách ghép xen kẽ từng byte SOH, PTR và byte dữ liệu của các khung STM cấp thấp hơn. Khung STM-N được tạo theo nguyên lý ghép kênh là NxSTM-1 sẽ cho khung STM-N. Nếu ghép MxSTM-N vào khung sẽ cho khung STM(MxN). Hình 1.18: Cấu trúc khung truyền STM-N 1.9. Phân vùng trong SDH Các vùng trong mạng SDH gồm vùng ghép, vùng lặp. Hình 1.19: Các vùng mạng của SDH. 1.9.1. Vùng ghép Trong SDH, vùng ghép bao gồm các phương tiện truyền dẫn, các thiết bị liên quan giữa hai đầu cuối với nhau. Vùng ghép kênh có ý nghĩa đặc biệt quan trọng vì ở đó mạng SDH có thể thi hành các chức năng khác nhau (kiểm tra lỗi đường truyền bằng ba byte B2, chuyển mạch bảo vệ bằng byte K1 và K2…) trong các trường hợp khác nhau như hư hỏng thiết bị hay giảm chất lượng đường truyền. Các byte mang chức năng bảo vệ có trong từ mào vùng ghép kênh MSOH được gắn vào luồng tín hiệu và truyền đến đầu cuối khác. 1.9.2. Vùng lặp Vùng lặp bao gồm các phương tiện truyền dẫn, các thiết bị liên quan giữa một phần tử mạng và một bộ lặp hoặc giữa hai bộ lặp với nhau. Các thiết bị liên quan gồm các thiết bị giao tiếp quang, các thiết bị xử lý để tạo ra và phát đi hay thu về và xử lý các từ mào vùng lặp RSOH. 1.10. Kết luận chương Kỹ thuật ghép kênh đồng bộ SDH ra đời đã giải quyết được vấn đề về tốc độ truyền dẫn cũng như chất lượng của thông tin được truyền đi. Kỹ thuật này đáp ứng được nhu cầu truyền dẫn của các mạng viễn thông trọng điểm: mạng trục chính quốc gia, mạng nội hạt và đường dây thuê bao đối với dịch vụ băng thông. SDH ra đời cùng với ứng dụng truyền dẫn trên sợi quang tạo thành mạng quang SDH. Chương sau sẽ trình bày về mạng quang đồng bộ SDH. CHƯƠNG 2 MẠNG QUANG ĐỒNG BỘ SDH 2.1. Các thành phần trong mạng SDH Các thành phần trong mạng quang đồng bộ SDH đóng vai trò ghép tách lưu lượng ở nhiều tốc độ khác nhau từ đường truyền quang vào thiết bị và ngược lại từ thiết bị vào đường truyền quang. Các thành phần này gồm bộ ghép kênh, bộ ghép xen/rớt, bộ kết nối chéo số, bộ khuếch đại … 2.1.1. Bộ ghép kênh Bộ ghép kênh MUX (MUltipleXer) được dùng để ghép các luồng tín hiệu cấp cận đồng bộ và đồng bộ riêng rẽ thành một luồng tín hiệu duy nhất. Hình 2.1: Mô hình bộ ghép kênh 2.1.2. Bộ ghép xen/rớt Các tín hiệu cận đồng bộ và tín hiệu đồng bộ tốc độ thấp hơn được tách ra và xen vào bộ ghép xen/rớt ADM (Add and Drop Multiplexer) để đạt được tín hiệu SDH có tốc độ cao hơn. Các bộ rớt/xen kênh ADM có hai điểm truy xuất STM-N. Nó có thể lấy ra (rớt) các tín hiệu từ khung STM-N ở ngõ vào và xen các tín hiệu khác vào khung STM-N ở ngõ ra. Phần lưu lượng còn lại vẫn tiếp tục được chuyển đi trong mạng. ADM rất hữu ích trong các cấu trúc mạng vòng, tạo các đường bảo vệ trong vòng trong trường hợp xảy ra sự cố. Hình 2.2: Cấu hình ADM 2.1.3. Bộ kết nối chéo số Kết nối chéo số DXC (Digital Cross Connection) là phần mở rộng của bộ ghép kênh có rớt và xen kênh. Nó cho phép ánh xạ các luồng nhánh PDH vào các VC. DXC rất hữu ích trong cấu trúc mạng mắt lưới. Hình 2.3: Thiết bị kết nối chéo DXC 2.1.4. Quản lý thành phần mạng Các thành phần mạng được quản lý tại chỗ hoặc từ xa thông qua phần mềm, đây là một trong những đặc điểm nổi bật của SDH. Chức năng của thành phần quản lý TMN (Telecommunication Management Network) gồm vận hành, quản lý, bảo dưỡng và dự phòng được gọi là OAM&P (Operation Administration Maintainment & Protection). 2.2. Các cấu hình mạng SDH 2.2.1. Mạng điểm-điểm Trên cấu hình mạng điểm-điểm đơn giản chỉ có các thiết bị ghép kênh để truyền lưu lượng cho nhau. Cấu hình này được dùng cho các tuyến có khoảng cách ngắn. Khi có sự cố xảy ra như đứt cáp thì mạng gần như bị cách ly hoàn toàn nên thường được triển khai ở cấu hình bảo vệ 1+1. MUX MUX Hình 2.4: Cấu hình mạng điểm - điểm 2.2.2. Mạng tuyến tính Trên mạng quang SDH dạng tuyến tính ngoài bộ ghép kênh còn có thêm các thành phần mạng chức năng khuếch đại và ghép xen/rớt. Cấu hình này được dùng cho các tuyến lưu lượng cao như quốc gia hay liên tỉnh. Khi xảy ra sự cố trên một đoạn ghép hay đoạn lặp thì mạng cũng bị cách ly nên cần cấu hình bảo vệ 1+1 trên toàn mạng. MUX REG ADM MUX Hình 2.5: Mô hình mạng truyền dẫn chuyển tiếp có ghép xen rớt kênh 2.2.3. Mạng Hub tập trung lưu lượng Mạng này được dùng để tập trung lưu lượng từ những nút mạng nhỏ về một nút mạng trung tâm nên vai trò cũng như độ ổn định của thiết bị trung tâm rất lớn. Thiết bị trung tâm có thể là bộ ghép xen/rớt hoặc bộ kết nối chéo. Hình 2.6: Cấu hình mạng tập trung lưu lượng 2.2.4. Mạng vòng Thiết bị mạng được sử dụng phổ biến trên mạng vòng là bộ ghép xen/rớt, cho phép ghép và tách các luồng số tốc độ thấp vào mạng mà không làm ảnh hưởng đến mạng. Mạng vòng có khả năng bảo vệ lớn, khi một sự cố xảy ra trên đường truyền thì chức năng chuyển mạch bảo vệ của thiết bị cho phép lưu lượng trên mạng được truyền theo hướng còn lại, đảm bảo mạng luôn được thông suốt. SPRING (Shared Protection Ring): Một nửa khe thời gian trên cả hai hướng của tuyến truyền dẫn sẽ được dùng để truyền dữ liệu, một nửa khe thời gian còn lại được dùng cho dự phòng. Hình 2.7: Mô hình mạng SPRing DPRING (Dedicated Protection Ring): Toàn bộ dữ liệu trên hai hướng của tuyến truyền dẫn được bảo vệ 100%. Hình 2.8: Mô hình mạng DPRing 2.2.5. Cấu hình bảo vệ mạng 2.2.5.1. Cấu hình bảo vệ 1+1 và N+1 của mạng tuyến tính Một số khái niệm: Cầu nối (bridge) là chức năng mà đầu cuối này phát lưu lượng trên cả kênh làm việc và kênh dự phòng, có cầu nối dạng cố định và tạm thời. Yêu cầu cầu nối: một bản tin sẽ được gởi từ đầu cuối này đến đầu cuối kia để yêu cầu thực hiện chức năng cầu nối trên kênh làm việc và dự phòng. Loại cấu hình bảo vệ 1+1: tín hiệu quang ở đầu cuối này sẽ được cấu hình dạng cầu nối cho cả kênh làm việc và kênh dự phòng như vậy thì tín hiệu quang sẽ được truyền hai lần đến đầu thu bên kia. Ở đầu thu, tín hiệu trên hai kênh làm việc và dự phòng được giám sát riêng và đầu thu sẽ chọn tín hiệu trên kênh làm việc hoặc kênh dự phòng. Cấu hình 1+1 được dùng để bảo vệ vùng có lưu lượng lớn hay quan trọng thường là vùng ghép nên được gọi là bảo vệ vùng ghép MSP (Multiplex Section Protection). Kênh tự động chuyển mạch bảo vệ APS (Automatic Protection Switching) trên byte K1 và K2 sẽ được dùng để thông tin giữa hai đầu cuối trên cả hai kênh làm việc và dự phòng. Loại cấu hình 1:1 cũng được dùng để bảo vệ nhưng kênh dự phòng được dùng để truyền thêm lưu lượng phụ lúc rỗi. Loại cấu hình bảo vệ 1:n có n kênh làm việc (n có thể lên tới 14) cùng chia sẻ một kênh bảo vệ. Thông tin giữa hai đầu cuối cũng được quản lý qua kênh APS. Kênh dự phòng được dùng qua cầu nối bằng phần mềm để dự phòng cho một trong n kênh làm việc. Kênh dự phòng có thể dùng để tải lưu lượng phụ khi các kênh làm việc đang hoạt động tốt. Bảng 2.1: Thứ tự ưu tiên chuyển mạch (4 bit đầu của byte K1) Bit Điều kiện hoặc yêu cầu 1 2 3 4 1 1 1 1 Khóa phần bảo vệ (lockout),ưu tiên cao 1 1 1 0 Chuyển mạch cưỡng bức (forced) 1 1 0 1 Sự cố tín hiệu (Signal Fail),ưu tiên cao 1 1 0 0 Sự cố tín hiệu,ưu tiên thấp 1 0 1 1 Suy giảm tín hiệu (Signal Degrade),ưu tiên cao 1 0 1 0 Suy giảm tín hiệu,ưu tiên thấp 1 0 0 1 Không sử dụng 1 0 0 0 Chuyển mạch nhân công (manual) 0 1 1 1 Không sử dụng 0 1 1 0 Thời gian chờ khôi phục (Wait-to-restore) 0 1 0 1 Không sử dụng 0 1 0 0 Hoạt động thử 0 0 1 1 Không sử dụng 0 0 1 0 Yêu cầu chuyển lại 0 0 0 1 Không chuyển trả lại 0 0 0 0 Không yêu cầu Bảng 2.2: Yêu cầu kênh chuyển mạch (bốn bit cuối của byte K1) Bit Kênh số Yêu cầu chuyển mạch 1 2 3 4 1 1 1 1 15 Kênh mang lưu lượng phụ chỉ dùng cho 1:n 1 1 0 1 Đến 0 0 0 1 14 … 1 Kênh làm việc 0 0 0 0 0 Kênh chạy không Bảng 2.3: Chức năng của byte K2 Bit Chức năng Các bit từ 1 đến 4 Chỉ dẫn số kênh mà có thể dùng cầu nối,gồm có 16 kênh:1111 là kênh mang lưu lượng phụ (dùng cho 1:n),0000 là kênh chạy không,còn các kênh 0001 đến 1110 là kênh làm việc. Bit 5 Cấu trúc chuyển mạch MSP:0 cho cấu trúc 1+1 và 1 cho cấu trúc 1:n Các bit từ 6 đến 8 111: AIS cho vùng ghép 110: RDI cho vùng ghép 101: chuyển mạch song hướng 100: chuyển mạch đơn hướng 011 đến 000: dùng cho tương lai 2.2.5.2. Các cấu hình bảo vệ của mạng vòng Mạng vòng đơn hướng Trên mạng vòng đơn hướng, lưu lượng chỉ truyền theo một hướng ở trạng thái bình thường. Như ở hình sau, ta thấy nếu từ C muốn truyền lưu lượng sang A thì truyền theo hướng C → B → A (trên hình vẽ là đường x), còn từ A muốn truyền lưu lượng sang C thì truyền theo hướng A → D → C (trên hình vẽ là đường y). Khi mạng có lỗi xảy ra giữa thành phần mạng A và B thì đường y không bị ảnh hưởng bởi lỗi này nên từ A lưu lượng có thể truyền sang C theo hướng bình thường. Từ C truyền lưu lượng sang A bị gián đoạn nên hệ thống phải chuyển mạch sang một đường khác. Những thành phần mạng khác (C và D) sẽ chuyển mạch để tải lưu lượng này. Tại A sẽ gởi yêu cầu tạo cầu nối đến C, khi đó lưu lượng từ C mà muốn truyền sang A thì sẽ đi theo hai đường: đường làm việc C → B → A và đường dự phòng C→ D → A (theo đường x). Hình 2.9: Mạng vòng đơn hướng Mạng vòng hai hướng Trên mạng vòng này, kết nối giữa các thành phần mạng là song hướng. Ở trạng thái bình thường, khi từ C muốn truyền lưu lượng sang A thì theo hướng C → B → A, từ A muốn truyền lưu lượng sang C thì sẽ theo hướng A → B → C (theo đường x). Khi mạng xảy ra sự cố giữa thành phần mạng A và B, từ C muốn truyền lưu lượng sang A thì sẽ truyền lưu lượng đến B, tại B lưu lượng sẽ được chuyển mạch sang đường dự phòng để truyền đến A. Như vậy, lưu lượng sẽ được truyền theo hướng: C → B → C → D → A. Hình 2.10: Mạng vòng song hướng Trên mạng vòng, chức năng APS được thực hiện khi xảy ra sự cố trên hệ thống, trình tự thông tin xử lý lỗi được truyền trong byte K1 và K2. Bảng 2.4: Thứ tự ưu tiên chuyển mạch (bốn bit đầu của byte K1) Bit Điều kiện hoặc yêu cầu 1 2 3 4 1 1 1 1 Khóa phần bảo vệ hay mất tính hiệu 1 1 1 0 Chuyển mạch cưởng bức trên tuyến 1 1 0 1 Chuyển mạch cưởng bức trên mạng vòng 1 1 0 0 Mất tín hiệu (tuyến) 1 0 1 1 Mất tín hiệu (mạng vòng) 1 0 1 0 Suy giảm tín hiệu(dự phòng) 1 0 0 1 Suy giảm tín hiệu(tuyến) 1 0 0 0 Suy giảm tín hiệu (mạng vòng) 0 1 1 1 Chuyển mạch nhân công (tuyến) 0 1 1 0 Chuyển mạch nhân công(mạng vòng) 0 1 0 1 Thời gian chờ khôi phục(wait-to-restore) 0 1 0 0 Hoạt động thử(tuyến) 0 0 1 1 Hoạt động thử (mạng vòng) 0 0 1 0 Yêu cầu chuyển lại (tuyến) 0 0 0 1 Yêu cầu chuyển lại (mạng vòng) 0 0 0 0 Không yêu cầu Các bit từ năm đến tám của byte K1 được dùng để chỉ số nhận dạng của nút đích (thông thường là số nhận dạng của nút kế bên). Các bit từ một đến bốn của byte K2 được dùng để chỉ số nhận dạng của nút nguồn (là số nhận dạng của chính nó), bit năm được dùng để chỉ chuyển mạch sang đường dài hay đường ngắn. Các bit sáu, bảy và tám sẽ được dùng để chỉ trạng thái. Bảng 2.5: Chức năng của các bit trong byte K2 Bit Điều kiện hoặc yêu cầu 6 7 8 1 1 1 AIS cho tuyến 1 1 0 RDI cho tuyến 1 0 1 Dùng cho tương lai 1 0 0 Dùng cho tương lai 0 1 1 Lưu lượng phụ trên kênh dự phòng 0 1 0 Cầu nối và chuyển mạch 0 0 1 Cầu nối 0 0 0 Không sử dụng 2.3. Kết luận chương Chương này đã trình bày cơ bản mạng quang SDH về các thành phần trong mạng cũng như về các cấu hình của mạng quang SDH. Mạng quang SDH mang lại nhều lợi ích to lớn cho nhà cung cấp mạng như: Khả năng đáp ứng cao và dung lượng phù hợp; độ tin cậy cao; làm nền tảng của nhiều dịch vụ tương lai; kết nối dễ dàng với các hệ thống khác. CHƯƠNG 3 ĐỒNG BỘ TRONG MẠNG QUANG SDH 3.1. Tín Hiệu Đồng Bộ 3.1.1. Vai trò của đồng bộ Đồng bộ là phương thức giữ cho các thiết bị số trên mạng hoạt động theo cùng một tốc độ trung bình trên tất cả các giao diện. Nếu tốc độ ngõ vào và tốc độ ngõ ra không bằng nhau thì một phần thông tin sẽ bị mất, do đó vấn đề đồng bộ là chìa khoá quan trọng để đạt được chất lượng dịch vụ như mong muốn. Hầu hết các thiết bị số trên mạng như bộ ghép/tách kênh, bộ ghép xen/rớt, bộ kết nối chéo số đều cần phải được đồng bộ. Một đồng hồ mạng tại nút phát sẽ điều khiển các bit, khe thời gian và khung truyền đi từ nút đó. Một đồng hồ mạng tại nút thu sẽ điều khiển tốc độ đọc thông tin từ tín hiệu thu được. Mục tiêu của việc đồng bộ mạng là giữ cho các đồng hồ này được đồng nhịp để phía thu khôi phục đúng tín hiệu số. Có nhiều cách để đồng bộ trong mạng như dựa vào tín hiệu đồng hồ nội bộ, tín hiệu đồng hồ ngoài, tín hiệu đồng hồ được tách từ tín hiệu thu … Các hiện tượng ảnh hưởng đến chất lượng đồng bộ là jitter, wander, slip. 3.1.2. Các phương thức đồng bộ trong viễn thông Các phương pháp đồng bộ viễn thông bao gồm: cận đồng bộ, phân cấp nguồn-thu, đồng bộ lẫn nhau, xung nhồi và con trỏ. - Cận đồng bộ: mỗi nút mạng thu một tín hiệu tham chiếu định thời từ những nguồn định thời khác nhau nên giới hạn tốc độ truyền dẫn. - Phân cấp chủ-tớ: nguồn tham chiếu cơ bản ở nút chủ tạo ra một tín hiệu định thời tham chiếu để chia sẻ và phân phối. Hai điểm chính trong cấu hình này là những đồng hồ thu tái tạo lại tín hiệu định thời tham chiếu và những đường truyền số để truyền tín hiệu định thời qua mạng. - Đồng bộ lẫn nhau: thông tin của đồng hồ được chia sẻ giữa các nút với nhau trong toàn mạng. Mỗi đồng hồ phát và thu tín hiệu định thời tham chiếu đến từ tất cả các đồng hồ khác trong mạng. Đồng bộ mạng được xác định bằng trung bình các tín hiệu đồng bộ thu được từ tất cả các nút trong mạng. Theo nguyên lý, chế độ này có thể cung cấp các tín hiệu đồng bộ đồng nhất tới mỗi nút, tuy nhiên theo thực tế thì đồng bộ có thể thay đổi bất thường bởi vì các đồng hồ có thể không hoàn hảo hoặc không hoàn hảo trong quá trình truyền tín hiệu đồng bộ. - Xung nhồi: được dùng để truyền chuỗi tín hiệu bất đồng bộ có tốc độ cao hơn tốc độ của DS1/E1. Kỹ thuật này, các bit giả được chèn vào chuỗi bit ghép, nó làm tăng tốc độ của những đồng hồ nội bộ. Do đó, tốc độ ra của bộ ghép phải cao hơn tốc độ tổng của các luồng tín hiệu đến. - Con trỏ: được sử dụng trong SDH và SONET để truyền phần payload mà có thể không đồng bộ với đồng hồ của thiết bị SDH/SONET. Những con trỏ được sử dụng để ghi nhận vị trí bắt đầu khung truyền trong payload. Khác nhau về tần số giữa những thành phần mạng hoặc giữa payload và thiết bị SDH/SONET được khắc phục bằng cách điều chỉnh giá trị của con trỏ. Phương pháp này không cần đồng bộ payload theo thiết bị mà thiết bị phải được đồng bộ để những điều chỉnh của con trỏ được tối thiểu. Có nhiều phương pháp đồng bộ trong viễn thông, mỗi phương pháp có những đặc điểm riêng nên tùy vào tốc độ truyền dẫn và cấu hình mạng mà các phương pháp đó được sử dụng cho phù hợp. Các thông số Khi so sánh pha hai tín hiệu với nhau sẽ có ba trường hợp có thể xảy ra như sau: Đúng pha Thay đổi pha Chênh lệch pha Hình 3.1: Các trường hợp khác nhau về pha Khi truyền tín hiệu đi, do các ảnh hưởng bên ngoài và bản thân thiết bị thì pha giữa tín hiệu danh định (một tín hiệu chuẩn) và tín hiệu truyền đi sẽ có một độ chênh lệch và độ chênh lệch đó sẽ được tích lũy dần, dẫn đến một vấn đề cần quan tâm đó là độ chính xác và độ ổn định tần số của thiết bị. Độ tích lũy pha liên tục trên một hướng là một chỉ số của độ chênh lệch tần số và tốc độ thay đổi pha sẽ xác định độ lớn của giá trị chênh lệch tần số đó, đây cơ sở để xác định độ chính xác của tần số. Hình 3.2: Độ chênh lệch pha theo một hướng Hình 3.3: Độ chênh lệch pha trên một hướng và hướng ngược lại Độ tích lũy pha trên một hướng so với độ tích lũy pha trên hướng ngược lại là một chỉ số của độ ổn định tần số. Hình 3.4: Độ tích lũy pha bị ảnh hưởng bởi độ chính xác và độ ổn định Để xác định độ chính xác tần số,cần đo độ chênh lệch pha trong một khoảng thời gian và lấy giá trị trung bình trong khoảng thời gian đó. Hình 3.5: Đo độ chính xác tần số Đo độ chính xác tần số được xác định trong một khoảng thời gian đo, giá trị chênh lệch pha trong từng khoảng thời gian quan sát ngắn được gọi là hàm lỗi trong thời gian TIE(Time Interval Error). Độ ổn định tần số sẽ là giá trị TIE lớn nhất trong suốt thời gian đo được gọi là MTIE (Max Time Interval Error), đơn vị tính là nano giây hoặc độ trung bình của TIE trong những khoảng thời gian đo khác nhau được gọi là TDEV (Time Deviation ) đơn vị tính là nano giây. Hình 3.6: Giá trị MTIE theo khoảng thời gian quan sát Tần số không ổn định sẽ gây ra trôi pha (wander) và rung pha (jitter). Độ chênh lệch pha giữa tín hiệu đo và tín hiệu danh định mà lớn hơn 10 Hz thì được gọi là jitter, nếu như độ chênh lệch này nhỏ hơn 10 Hz thì được gọi là wander. Jitter thường được đo trong một khoảng thời gian ngắn, có thể đo theo biên độ UI (Unit Interval) hoặc đo theo tần số Hz. Nguyên nhân gây jitter do mạch điều chỉnh khôi phục định thời trong bộ khuếch đại, quá trình bỏ chèn các bit nhồi trong bộ giải ghép. Jitter lớn có thể gây ra lỗi bit vì thiết bị số không thể lấy đúng mẫu tín hiệu đến, gây ra tràn (overflow) hoặc trong (underflow) bộ đệm. Wander thường được đo trong một khoảng thời gian dài, cũng có thể đo theo biên độ UI (Unit Interval) hoặc theo tần số Hz. Nguyên nhân gây wander do sự trôi pha khi nhiệt độ thay đổi, do các quá trình đồng bộ lại các đồng hồ. Wander ở tín hiệu định thời tham chiếu ở ngõ vào có thể ảnh hưởng đến đồng hồ ở chế độ lưu giữ khi nó mất tất cả các tín hiệu tham chiếu. Độ ổn định tần số còn thể hiện ở độ chuyển tiếp pha. Chuyển tiếp pha là sự trượt pha lớn trong một khoảng thời gian rất ngắn. Nguyên nhân do điều chỉnh con trỏ, chuyển tiếp pha gây ra lỗi bit, ảnh hưởng đến đồng hồ ở chế độ lưu giữ. Hình 3.7: Chuyển tiếp pha 3.2. Các Loại Đồng Hồ Một mô hình đồng hồ phân cấp được xây dựng, một đồng hồ tham chiếu sơ cấp được dùng để phân bố đồng bộ tới các thiết bị. Mô hình này gồm bốn cấp đồng hồ, cấp cao nhất là đồng hồ tham chiếu sơ cấp và cấp thấp nhất là đồng hồ của thiết bị người dùng. Hiển nhiên, thiết bị đồng bộ trên mạng SDH chỉ dùng đồng hồ từ cấp ba trở lên. Các đồng hồ cấp thấp hơn sẽ nhận tín hiệu định thời từ các đồng hồ cấp cao hơn hoặc bằng và phải duy trì được sai số phù hợp khi mất tất cả tín hiệu tham chiếu đồng bộ. Hai thông số đánh giá đồng hồ đó là độ chính xác và độ ổn định tần số. 3.2.1. PRC PRC (Primary Reference Clock): đồng hồ chuẩn sơ cấp yêu cầu độ chính xác và độ ổn định rất cao để làm đồng hồ chủ của mạng. Loại đồng hồ làm PRC là một đồng hồ riêng biệt không có bất kỳ tín hiệu vào nào, thường là các loại đồng hồ nguyên tử hoặc các đồng hồ dao động với sai số tuyệt đối nhỏ hơn 1x10-11. Với độ chính xác như vậy, đồng hồ PRC cung cấp chuỗi bit định thời sẽ không gây ra trượt khung trong ít nhất vài tháng. Các loại đồng hồ được dùng làm PRC là đồng hồ nguyên tử Cesium - được xem là đồng hồ cấp một có chất lượng cao nhất; đồng hồ Rubidium được điều khiển bằng các thông tin định thời thu từ hệ thống định vị toàn cầu GPS. Các quy định về jitter và wander của đồng hồ PRC được quy định theo chuẩn của ITU-T G.811. 3.2.2. SSU Đồng hồ cấp hai SSU (Synchronous Supply Unit) là đồng hồ có nhiệm vụ nhận các ngõ vào đồng bộ khác nhau, lựa chọn một trong các tín hiệu tham chiếu đồng bộ đó để tái tạo và phân bố cho toàn mạng. Tín hiệu định thời được khôi phục bằng vòng khóa pha PLL. Đồng hồ cấp hai được xem như một nút mạng đồng bộ. Có hai loại SSU là SSU chuyển tiếp và SSU nội bộ. SSU được xác định trong chuẩn G.812, yêu cầu độ chính xác là 1,6 x 10-8 và các giá trị giới hạn wander và jitter của SSU. 3.2.3. Đồng hồ của thiết bị SDH Đồng hồ của thiết bị mạng SEC (SDH Equipment Clock) thực hiện các chức năng nhận tín hiệu tham chiếu đồng bộ từ các nguồn đồng bộ vào khác nhau, lựa chọn một trong các nguồn đó để tái tạo tín hiệu đồng bộ từ tín hiệu tham chiếu. Tín hiệu định thời được tái tạo bằng vòng khóa pha. Trường hợp mất tất cả các nguồn đồng bộ thì thiết bị mạng sẽ sử dụng nguồn đồng hồ nội riêng của mình. Đồng hồ SEC yêu cầu độ chính xác nhỏ hơn 4,6x10-6 cho phép trượt một khung trong bảy giờ. Các yêu cầu về jitter và wander của SEC được quy định ở chuẩn G.813. Bảng 3.1: Độ chính xác và ổn định của các đồng hồ Loại đồng hồ Độ chính xác Độ ổn định PRC 1 x 10-11 Không dùng SSU loại 1 Không dùng 1 x 10-10/ngày SSU loại 2 1,6 x 10-8 2,7 x 10-9/ngày SSU loại 3 4,6 x 10-6 1,2 x 10-8/ngày SEC 4,6 x 10-6 2 x 10-6/ngày Hình 3.8: Độ tích lũy pha của các đồng hồ 3.2.4. Bộ tạo định thời trong thiết bị đồng bộ SETS (Synchronous Equipment Timing Supply) Trong thiết bị SDH được hỗ trợ một đồng hồ cung cấp tín hiệu định thời cho thiết bị hoạt động với bộ dao động nội sai số ± 4,6 ppm trong chế độ tự do và ± 0,37 ppm trong chế độ lưu giữ. Đồng bộ là phần quan trọng của các thiết bị SDH. Các thành phần mạng SDH được thiết kế với độ thực thi và ổn định cao. Mỗi thành phần mạng có thể cung cấp chế độ hoạt động tự do từ bộ dao động nội, chế độ tín hiệu định thời tách từ tín hiệu quang đến và chế độ định thời ngoài lấy từ mạng đồng bộ số qua giao diện E1. - T0: Tín hiệu tham chiếu định thời bên trong phần tử mạng - T1: Tín hiệu định thời thu được từ ngõ vào STM-N (lấy từ đường dây) - T2: Tín hiệu định thời thu được từ ngõ vào E1 (lấy từ luồng) - T3: Tín hiệu định thời thu được từ ngõ vào đồng bộ E1 (đồng bộ ngoài) - T4: Ngõ ra của tín hiệu định thời (để cung cấp cho thiết bị khác). Hình 3.9: Cấu trúc của SETS Tất cả các tín hiệu định thời đến được đưa đến SETS, SETS sẽ chọn ra tín hiệu định thời có dấu đồng bộ cao nhất để đưa đến mạch PLL để khôi phục xung đồng hồ và được dùng làm đồng hồ trung tâm cho thiết bị và đồng bộ cho tín hiệu SDH đi ra. SETS cung cấp tín hiệu đồng bộ cho mọi khối trong phần tử mạng đồng thời có có khả năng cung cấp cho thiết bị khác, thông qua ngõ giao tiếp T4. 3.3. Các chế độ hoạt động của Đồng Hồ 3.3.1. Khóa đồng bộ Chế độ khóa đồng bộ được xác lập khi SETS nhận được tín hiệu định thời từ đồng hồ có cấp cao hơn. Khi đó, SETS sẽ trích tín hiệu đồng bộ này ở ngõ ra. 3.3.2. Lưu giữ Trong trường hợp tham chiếu đồng bộ bị mất mà không có dự phòng, SETS sẽ chuyển sang chế độ lưu giữ và tiếp tục cung cấp định thời cho thiết bị, sử dụng nguồn dao động nội để đảm bảo tần số hoạt động này được tốt nhất có thể. Có hai nguyên nhân chính ảnh hưởng đến chất lượng của đồng hồ ở chế độ lưu giữ là độ chính xác và độ ổn định. 3.3.3. Chạy tự do Khi đồng hồ ở chế độ lưu giữ không thể tiếp tục cung cấp định thời ở tần số lưu giữ được nữa thì nó sẽ chuyển sang chế độ tự do. Trong chế độ tự do sẽ không có chế độ chuyển mạch nào được thực hiện. SETS trích ra một tín hiệu lấy từ dao động thạch anh. Chỉ một thành phần mạng trong mạng con được hoạt động trong chế độ tự do, tất cả các thành phần mạng khác trong mạng sẽ nhận tín hiệu định thời đó để hoạt động trong chế độ định thời đường dây để tránh cân chỉnh con trỏ. Một tín hiệu định thời ra có thể được tách ra từ đường truyền tốc độ STM-N vì thế sẽ không ảnh hưởng đến ghép kênh và xử lý con trỏ. Ngõ ra định thời này có thể được ngắt hoặc STM-N sẽ thông báo trạng thái qua bản tin đồng bộ. 3.4. Các tín hiệu định thời 3.4.1. Chế độ định thời ngoài (external timing) Chế độ định thời ngoài, SETS có thể nhận hai tín hiệu tham chiếu E1 từ đồng hồ phân cấp ba hoặc cao hơn. Những luồng E1 tham chiếu này đồng bộ cho những thành phần mạng SDH và những thành phần mạng nội bộ khác hoạt động cùng nguồn đồng hồ. Tín hiệu E1 này có thể được khôi phục với độ jitter nhỏ bằng PLL (Phase-Locked Loop). Chế độ định thời ngoài thường được dùng cho các thành phần mạng đặt trong văn phòng và chỉ cần một thiết bị trong mạng dùng định thời ngoài, các thành phần mạng khác sẽ được cung cấp định thời bằng chế độ định thời đường dây. Trên Hình 3.10 các đường liền là định thời sơ cấp, đường gạch nối là định thời thứ cấp. Hình 3.10: Thành phần mạng dùng định thời ngoài 3.4.2. Chế độ định thời đường dây (line timing) Trong chế độ định thời đường dây, SETS trích ra tín hiệu định thời từ tín hiệu đường truyền quang tốc độ cao. PLL được dùng để giảm hiện tượng jitter. Khi cung cấp chế độ chuyển mạch tự động, nếu một STM-N tham chiếu bị mất, SETS sẽ chuyển mạch sang nguồn tham chiếu kia mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng đồng bộ. Nếu tất cả các tín hiệu định thời STM-N đều bị mất thì SETS sẽ chuyển sang chế độ lưu giữ và sẽ chuyển lại bình thường khi tín hiệu tham chiếu đường dây có lại. Chế độ này có thể dùng cho các thành phần mạng ở xa. Hình 3.11: Thành phần mạng dùng định thời dường dây 3.4.3. Chế độ lưu giữ (Holdover mode) Trong trường hợp tham chiếu đồng bộ bị mất mà không có dự phòng, SETS sẽ chuyển sang chế độ lưu giữ và tiếp tục cung cấp định thời hệ thống. Lúc này,SETS sẽ hoạt động với tần số ổn định sau cùng, sử dụng nguồn dao động nội để đảm bảo tần số hoạt động này được tốt. 3.4.4. Chế độ tự do (free-running) SETS sẽ chuyển sang chế độ tự do khi mất tất cả tín hiệu định thời và không thể duy trì hoạt động ở chế độ lưu giữ. Khi đó, SETS sẽ hoạt động dựa vào tần số mà bộ dao động thạch anh cung cấp. 3.4.5. Chế độ định thời trong suốt Chế độ định thời trong suốt chỉ dùng cho các thiết bị không cần tín hiệu định thời mà vẫn hoạt động tốt được. Trên mạng SDH chỉ có bộ khuếch đại không cần tín hiệu định thời. 3.5. Phân bố đồng bộ mạng 3.5.1. Mô hình phân bố Trong mạng SDH, đồng bộ được phân bố theo mô hình sau: Hình 3.12: Mô hình phân cấp đồng hồ mạng Trong mô hình này, tín hiệu đồng bộ được phân bố đến tất cả các trạm của mạng theo cấu trúc hình cây. Mô hình phân bố đồng bộ phải thỏa mãn rằng các đồng hồ cấp thấp sẽ nhận thông tin đồng bộ từ các đồng hồ cấp cao hơn hoặc bằng và tránh nối vòng đồng bộ. Nối vòng đồng bộ xảy ra khi tín hiệu đồng bộ ở ngõ ra được dùng để làm tín hiệu đồng bộ ở ngõ vào của chính nó. Các thành phần mạng được đồng bộ từ những nút mạng đồng bộ gần nhất. Thiết bị có thể không nhận tín hiệu đồng bộ ngoài mà có thể nhận từ tín hiệu đường dây được tách ra từ lưu lượng. Do mỗi đồng hồ có một giá trị độ chính xác và độ ổn định riêng nên khi truyền tín hiệu định thời từ các đồng hồ cho nhau (luôn đảm bảo thứ tự phân cấp) các giá trị này cũng sẽ tích lũy dần. Trong quá trình hoạt động, các nguồn định thời sẽ có các gián đoạn ngắn có thể do điều kiện khách quan bên ngoài hoặc do bản thân thiết bị. Khi tín hiệu tham chiếu được khôi phục hoặc sự gián đoạn kéo dài thì sẽ tạo ra tín hiệu tham chiếu mới và tín hiệu tham chiếu này sẽ có một sai khác về thời gian so với tín hiệu tham chiếu của thiết bị đang hoạt động. Sai số này được gọi là hàm lỗi thời gian. Hàm lỗi thời gian sẽ tích lũy như là sự trôi ngẫu nhiên trong tín hiệu đồng bộ của đồng hồ thu. Ngoài sự trôi ngẫu nhiên, các sự gián đoạn còn có thể gây ra sự dịch chuyển tần số giữa đồng hồ thu và đồng hồ nguồn. Đó là độ lệch trong bộ so pha của đồng hồ thu khi tín hiệu tham chiếu được khôi phục. Độ lệch này sẽ tích lũy qua chuỗi đồng hồ thu và sẽ gây dịch chuyển tần số giữa tất cả các đồng hồ trong chuỗi đồng bộ. Do đó, số lượng các đồng hồ trong chuỗi phân cấp sẽ được giới hạn. Số lượng SSU tối đa trong chuỗi không được lớn hơn 10, số lượng SEC tối đa giữa PRC và SSU hoặc giữa hai SSU không được quá 20 và tổng số lượng SEC trong chuỗi không quá 60 theo khuyến nghị G.803. Hình 3.13: Giới hạn phân bố đồng hồ trong chuỗi phân cấp 3.5.2. Phân bố đồng bộ trong mạng 3.5.2.1. BITS Trong các văn phòng thường dùng một thiết bị đồng bộ tích hợp BITS (Building Integrated Timing Supply). BITS là một đồng hồ có chất lượng cao nên được dùng để đồng bộ cho tất cả các thành phần mạng trong văn phòng. Những yêu cầu về cấp đồng hồ của BITS được xác định dựa vào những yêu cầu về khả năng thực thi và kích thước của văn phòng. Đồng hồ cấp hai và cấp chuyển tiếp được dùng cho các văn phòng lớn, còn các đồng hồ cấp ba hay nội bộ được dùng cho các văn phòng nhỏ hơn. Đồng hồ BITS phải là đồng hồ có chất lượng tốt nhất trong chế độ lưu giữ và vững chắc nhất. BITS sẽ cung cấp định thời cho các thiết bị khác trong văn phòng bằng đường truyền tốc độ E1. 3.5.2.2. Phân bố đồng hồ giữa các văn phòng Hình 3.14: Phân bố định thời giữa các văn phòng Trong mạng SDH, giữa các văn phòng để tiết kiệm chi phí vì đường truyền đồng bộ E1 khá đắc nên các thành phần mạng giữa các văn phòng thường được đồng bộ bằng định thời đường dây. SDH có thể cải thiện chất lượng định thời trong mạng liên văn phòng bằng cách tách định thời E1 từ các đường truyền quang tốc độ cao (một dạng của định thời ngoài). Luồng E1 này được cung cấp cho đồng hồ BITS, đồng hồ BITS sẽ cung cấp tuần tự cho các thiết bị mạng SDH và các thiết bị khác trong văn phòng. Nếu không có BITS thì định thời E1 sẽ được dùng để định thời trực tiếp cho các thiết bị. Các thành phần mạng có thể cung cấp định thời E1 cho nhiều mô hình mạng như tuyến tính, vòng. Phân bố định thời qua STM-N, tín hiệu đường truyền STM-N sẽ tiện lợi hơn là ghép E1 này vào payload của khung STM-1 vì nó đòi hỏi phần cơ khí tách ghép luồng đồng bộ này phức tạp hơn. Phân bố định thời trên mạng phải đảm bảo rằng các đồng hồ cấp thấp chỉ nhận định thời từ đồng hồ cấp cao hơn hoặc bằng cấp với nó và không nối vòng đồng bộ. Trên Hình 3.15 là một mạng vòng hai hướng có bốn nút mạng. Thành phần mạng tại nút 1 được định thời ngoài từ một nguồn định thời cấp hai, đây là cấp đồng hồ cao nhất trong các đồng hồ trên mạng nên sẽ là đồng hồ chủ. Tại ba nút còn lại trên mạng vòng được định thời đường dây thông qua các luồng STM-N từ nút 1. Thông tin định thời được gởi chung với dữ liệu nên chiều truyền tín hiệu định thời sẽ cùng chiều với chiều truyền dữ liệu. Tại một nút mạng sẽ nhận hai dấu đồng bộ cấp hai từ tín hiệu định thời đường dây trên hai hướng và cũng truyền tín hiệu định thời đường dây đi theo hai hướng. Hình 3.15: Truyền tín hiệu định thời và dữ liệu Như vậy, tại nút 3 sẽ nhận tín hiệu định thời đường dây từ nút 2 và nút 4. Giả sử đứt cáp trên chiều truyền ngược chiều kim đồng hồ từ nút 4 đến nút 3 Hình 3.16 nên dữ liệu và cả tín hiệu định thời đường dây từ nút 4 cho nút 3 bị gián đoạn. Tại nút 3 chỉ còn nhận tín hiệu định thời từ nút 2. Tín hiệu định thời này được dùng để truyền cho nút 4 theo chiều cùng chiều kim đồng hồ và cũng được truyền cho nút 2 theo chiều ngược chiều kim đồng hồ. Tín hiệu định thời này được nhận từ nút 2 lại được truyền tới nút 2 nên gây nối vòng đồng bộ trên mạng. Hình 3.16: Xảy ra nối vòng đồng bộ khi đứt cáp ở giữa nút 3 và 4 Để tránh nối vòng đồng bộ và duy trì đồng bộ tốt nhất trên mạng thì bản tin trạng thái đồng bộ được dùng để chỉ ra trạng thái của các tín hiệu định thời trên thiết bị. Nếu tại một nút mạng nhận được hai tín hiệu định thời cùng cấp nhau thì sẽ ưu tiên chọn tín hiệu định thời đang hoạt động. 3.6. Bản tin đồng bộ Bản tin đồng bộ được truyền trên bốn bit 5, 6, 7 và 8 của byte S1 trong phần mào đầu vùng ghép của STM-1 đầu tiên trong STM-N. Thông tin trong byte S1 này các bộ khuếch đại không đọc được nên các bộ khuếch đại không biết được trạng thái đồng bộ do đó mà các bộ khuếch đại có thể dùng định thời trong suốt. A1 A1 A1 A2 A2 A2 J0 B1 E1 F1 D1 D2 D3 AU4-PTR B2 B2 B2 K1 K2 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 S1 Z1 Z1 Z2 Z2 M1 E2 Hình 3.17: Vị trí của các byte S1 trong mào đầu Bảng 3.2: Các trạng thái của bản tin đồng bộ Bit 5 dến 8 của S1 Cấp chất lượng Mô tả 0000 0 Không biết dấu đồng bộ STU 0001 1 Dành cho tương lai 0010 2 G.811 (ST1) 0011 3 Dành cho tương lai 0100 4 G.812 chuyển tiếp (ST2) 0101 5 Dành cho tương lai 0110 6 Dành cho tương lai 0111 7 Dành cho tương lai 1000 8 G.812 nội bộ (ST2) 1001 9 Dành cho tương lai 1010 10 Dành cho tương lai 1011 11 SETS (ST3) 1100 12 Dành cho tương lai 1101 13 Dành cho tương lai 1110 14 Dành cho tương lai 1111 15 Không sử dụng DUS Thành phần mạng SDH cung cấp một bản tin đồng bộ để đảm bảo chắc toàn bộ mạng được đồng bộ trong điều kiện bình thường và cả không bình thường. Sử dụng bản tin đồng bộ có thể truyền thông tin về chất lượng và độ ổn định của nguồn đồng bộ hiện tại từ một thành phần mạng đến một thành phần mạng kế nó. Bản tin này cho phép thành phần mạng ở ngoài cùng (dùng định thời đường truyền, tách từ STM-N) tự động thay đổi tham chiếu định thời để luôn giữ định thời chất lượng cao nhất và tránh nối vòng đồng bộ. Bản tin này cũng cho các thành phần mạng thông tin đến đồng hồ BITS khi định thời E1 giảm chất lượng và không còn được dùng làm tham chiếu. Bản tin đồng bộ được chia thành hai loại: toàn vẹn định thời E1 và tự động cấu hình lại đồng bộ. Ngõ ra định thời E1 được sử dụng như một tham chiếu đồng bộ tới đồng hồ BITS. Tham chiếu đồng bộ được lấy ra từ truyền dẫn sẽ được đồng bộ với một tham chiếu định thời đang được sử dụng. Như vậy, định thời từ đồng hồ BITS trong văn phòng chính sẽ được phân bố tới văn phòng kế tiếp dùng truyền dẫn SDH giữa hai văn phòng này. BITS có thể đồng bộ từ đồng hồ phân cấp ba hoặc cao hơn. Các thành phần mạng SDH có SETS có thể đồng bộ tới đồng hồ có độ chính xác là 4,6 ppm (đồng hồ phân cấp ba) hay tốt hơn. Phân cấp đồng hồ đồng bộ yêu cầu rằng những đồng hồ bằng cấp hoặc cao hơn có thể đồng bộ cho các đồng hồ khác. Như vậy, phân cấp định thời được giữ dưới tất cả các điều kiện xấu. Trong điều kiện tốt bình thường, các thành phần mạng SDH sẽ không truyền nguồn định thời nội của chúng nhưng sẽ truyền thông tin về chất lượng định thời tham chiếu. Khi có điều kiện xấu xảy ra cho tất cả các tham chiếu E1 lấy ra từ thành phần mạng được đưa tới BITS ở văn phòng chính thì các BITS sẽ chuyển sang chế độ lưu giữ, độ chính xác phụ thuộc vào đồng hồ nội của nó. Vì đồng hồ nội của BITS là ngang hoặc cao hơn cấp của đồng hồ SETS nên thành phần mạng SDH sẽ sử dụng tham chiếu này để đồng bộ tất cả các tín hiệu truyền dẫn ra ngoài. 3.6.1. Các trạng thái đồng bộ 3.6.1.1. Bản tin đồng bộ không có giá trị Bản tin đồng bộ có thể không có giá trị trên mỗi giao diện STM-N, bản tin “không sử dụng” được truyền trên bit 5 đến 8. Bản tin này được truyền đi để chỉ rằng định thời của nó không được dùng cho đồng bộ, ví dụ như truyền ở hướng ngược lại hướng truyền đồng bộ đường dây. 3.6.1.2. Đồng bộ ngoài với sync out Khi thành phần mạng được cấu hình cho đồng bộ ngoài và ngõ ra E1 của nó được cung cấp cho chế độ “sync out” thì bản tin “không sử dụng” được gởi tới giao diện STM-N cho thành phần mạng đã gởi E1 đồng bộ. 3.6.1.3. Bản tin không biết dấu đồng bộ STU Bản tin “không biết dấu đồng bộ” được gởi trên tất cả các giao diện STM-N khác. Bản tin này có chất lượng cao hơn chất lượng của tín hiệu định thời từ SETS. Bản tin “không biết dấu đồng bộ” được gởi khi thành phần mạng nhận được tín hiệu đồng bộ mà không có bản tin về trạng thái đồng bộ như tín hiệu định thời ngoài 2,048 MHz. 3.6.1.4. SETS chạy tự do và lưu giữ Khi sử dụng SETS, nếu các thành phần mạng được cấu hình cho chế độ chạy tự do hay chế độ lưu giữ thì bản tin dấu đồng bộ cấp ba sẽ được gởi trên tất cả giao diện STM-N. 3.6.1.5. Định thời đường dây Khi thành phần mạng được cấu hình cho định thời đường dây, bản tin “không sử dụng” được gởi cho các giao diện STM-N về hướng ngược lại với hướng truyền định thời đường dây. 3.6.1.6. Tự động cấu hình lại đồng bộ Trong tự động cấu hình đồng bộ lại, thành phần mạng của SDH sẽ thu và so sánh những bản tin đồng bộ đến trên giao diện STM-N ở chế độ định thời đường dây để chọn ra tham chiếu đồng bộ chất lượng cao nhất trong các tham chiếu đó. Nếu mức chất lượng thu được giống như tham chiếu định thời có sẵn thì tham chiếu định thời ở đường dây đang hoạt động sẽ được ưu tiên. Tự động cấu hình đồng bộ lại sẽ không ảnh hưởng đến chuyển mạch bảo vệ đường truyền STM-N. Thành phần mạng của SDH có thể được lựa chọn để xác định tham chiếu định thời có sẵn nào là tốt nhất cho mình và chuyển sang dùng tham chiếu đó nên hoạt động đồng bộ được giữ tốt. Chuyển mạch định thời tham chiếu và bản tin đồng bộ sẽ tránh được nối vòng đồng bộ trong mạng. 3.6.2. Ví dụ Trong phần này, luận văn sẽ trình bày một số ví dụ chi tiết về cách truyền bản tin đồng bộ qua mạng và tự động khôi phục đồng bộ khi bị đứt cáp. Qua ví dụ này, có thể mở rộng cho những mô hình mạng khác lớn hơn về kích thước, vị trí hư hỏng … 3.6.2.1. Mạng vòng Trên Hình 3.18 là một mạng vòng song hướng có sáu nút mạng. Nút 1 được đồng bộ ngoài, có dấu đồng bộ cấp một ST1, các nút còn lại dùng định thời đường dây từ tín hiệu đường truyền STM-N. Nút 1 truyền tín hiệu định thời dấu đồng bộ cấp một cho nút 2 thông qua bản tin đồng bộ “ST1”. Tín hiệu định thời này được đưa đến SETS, SETS nhận thấy tín hiệu định thời có dấu đồng bộ cấp một cao hơn chất lượng của tín hiệu định thời cấp ba của nó nên dùng tín hiệu định thời này cho đồng bộ thiết bị và gởi bản tin “DUS” trên byte S1 trong khung tín hiệu STM-N tới nút 1. Nút 2 sẽ gởi tín hiệu định thời dấu đồng bộ cấp một này cho nút 3 bằng bản tin “ST1”. Tín hiệu định thời này được đưa đến SETS, SETS sẽ chọn tín hiệu định thời này và bản tin “DUS” sẽ được gởi trên byte S1 trong khung tín hiệu STM-N tới nút 2. Tương tự, nút 3 sẽ gởi tín hiệu định thời dấu đồng bộ cấp một cho nút 4 qua bản tin “ST1”. Tín hiệu định thời này được đưa đến SETS, SETS sẽ dùng tín hiệu định thời này và gởi bản tin “DUS” trên byte S1 trong khung tín hiệu STM-N tới nút 3. Nút 1 cũng gởi tín hiệu định thời dấu đồng bộ cấp một cho nút 6 bằng bản tin “ST1”. Tín hiệu định thời này được đưa đến SETS, SETS sẽ dùng tín hiệu định thời này và bản tin “DUS” được gởi trên byte S1 trong khung tín hiệu STM-N tới nút 1. Tương tự, nút 6 sẽ gởi tín hiệu định thời dấu đồng bộ cấp một cho nút 5 qua bản tin “ST1”. Tín hiệu định thời này được đưa đến SETS, SETS sẽ dùng tín hiệu định thời này và gởi bản tin “DUS” trên byte S1 trong khung tín hiệu STM-N tới nút 6. Hình 3.18: Cách truyền bản tin định thời trong mạng vòng Nút 5 sẽ ruyền tín hiệu định thời mang dấu đồng bộ cấp một qua định thời đường dây tới nút 4 mà nút 4 đang cũng dùng tín hiệu định thời đường dây mang dấu đồng bộ cấp một. Tín hiệu định thời này được đưa đến SETS của nút 4 mà SETS đang chọn tín hiệu định thời mang dấu đồng bộ cấp một từ nút 3 để cung cấp cho thiết bị. Hai tín hiệu này đều cùng cấp như nhau nên SETS sẽ ưu tiên chọn tín hiệu định thời đường dây được gởi từ nút 3 cho thiết bị mạng tại nút 4. Giả sử cáp giữa nút 1 và nút 2 bị đứt như Hình 3.19. Như vậy thì thông tin định thời từ nút 1 gởi cho nút 2 bị gián đoạn. Tại nút 2, SETS sẽ chọn tín hiệu định thời nội là tín hiệu định thời cấp ba để đưa tới thiết bị mạng tại nút 2. Bản tin định thời “ST3” được gởi tới nút 3 qua tín hiệu STM-N. Sau khi nhận tín hiệu định thời cấp ba từ nút 2, để đảm bảo điều chỉnh con trỏ ở mức thấp nhất thì SETS ở nút 3 sẽ chọn tín hiệu định thời tới để hoạt động và gởi bản tin “ST3” tới nút 4, cũng gởi bản tin “DUS” cho nút 2 . Hình 3.19: Cách truyền bản tin định thời trong mạng vòng khi có sự cố Nút 4 nhận được bản tin “ST3” từ nút 3 và cũng nhận bản tin “ST1” từ nút 5 tới. SETS ở nút 4 so sánh độ chính xác của các đồng hồ chủ qua các tín hiệu định thời và sẽ chọn tín hiệu định thời mang dấu đồng bộ cấp một cho thiết bị. Thiết bị mạng tại nút 4 cũng sẽ gởi bản tin “ST1” cho nút 3 qua STM-N. Nút 3 nhận được bản tin “ST1” sẽ chuyển sang dùng tín hiệu định thời đường dây đến từ nút 4, gởi bản tin “DUS” cho nút 4 và bản tin “ST1” cho nút 2. Nút 2 nhận được bản tin “ST1” biết tín hiệu định thời đường dây từ nút 3 có chất lượng cao hơn tín hiệu định thời cấp ba của SETS nên chuyển sang dùng tín hiệu định thời đường dây cấp một từ nút 3. Như vậy, đồng bộ trong mạng vòng luôn được giữ. 3.6.2.2. Mạng tuyến tính Trên mạng tuyến tính, cách truyền tín hiệu định thời cũng tương tự như trên mạng vòng. Hình 3.20: Cách truyền bản tin đồng bộ trên mạng tuyến tính Hình 3.21: Cách truyền bản tin đồng bộ trên mạng tuyến tính khi có sự cố Nói chung quy luật chọn tín hiệu định thời của các SETS như sau: - Nếu tại nút chủ dùng tín hiệu định thời cấp một hoặc cấp hai thì các nút còn lại trên mạng có tín hiệu định thời cấp ba sẽ được truyền định thời đường dây có dấu định thời giống nút chủ. - SETS thu được bản tin đồng bộ cấp cao sẽ truyền bản tin “DUS” cho hướng ngược lại. - SETS thu được bản tin đồng bộ cấp thấp hơn cấp của tín hiệu định thời nội thì nó sẽ truyền tín hiệu định thời nội. 3.7. Kết luận chương Đồng bộ giữ cho các thiết bị số trên mạng hoạt động theo cùng một tốc độ trung bình trên tất cả các giao diện. Có nhiều cách để đồng bộ trong mạng như dựa vào tín hiệu đồng hồ nội bộ, tín hiệu đồng hồ ngoài, tín hiệu đồng hồ được tách từ tín hiệu thu…Việc đồng bộ mạng là giữ cho các đồng hồ này được đồng nhịp để phía thu khôi phục đúng tín hiệu số. CHƯƠNG 4 GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ TRUYỀN DẪN QUANG FLX 150/600 Hệ thống thông tin viễn thông trên thế giới phát triển nhánh chóng để kịp trả lời các nhu cầu khách hàng bằng sự tăng lên băng rộng, cung cấp các dịch vụ linh hoạt và đảm bảo mạng thực hiện. Làm đảm bảo yêu cầu người vận hành là nâng cấp các mạng bằng sự phát triển cơ bản các hệ thống truyền dẫn dựa trên kỹ thuật SDH. Các hệ thống này đem lại việc quản lý linh hoạt điều khiển mạng khá lớn và thực hiện việc giám sát hoạt động dễ dàng và đặc biệt là các đặt tính bảo vệ được nâng cấp . Điều này diễn tả trong FLX150/600, cái mà có thể được dùng từ sự sử dụng tới việc kết nối chéo dễ dàng. Đây là một sản phẩm cơ bản duy nhất trên một Shelf nền, cái mà có thể cấu hình như một thiết bị đang dùng từ STM-1 đến STM-4. Sự phát triển và dụng cụ kỹ thuật SDH trong các mạng đã được công nhận bằng sự hoạt động chính trong hệ thống viễn thông, cũng chính là chìa khoá chính để cạnh tranh trong tương lai. Một chiến lược phát triển mạng toàn cầu có sự cân nhắc, thiết kế đặc tính từng vùng trong mạng viễn thông và lắp đặt các “ ốc đảo “ SDH trong mạng địa phương phục vụ vùng này. Các vùng này có thể được xem xét nếu SDH ủng hộ và có một cân nhắc cân đối cao của sự bắt đầu lưu thoại và đầu cuối trong vùng giống nhau. Mặc khác sự yêu cầu này của khách hàng tăng lên.Vì thế thiết bị truyền dẫn đồng bộ là đòi hỏi với dung lượng vận chuyển thay đổi các tốc độ truyền dẫn cận đồng bộ và đồng bộ một cách hài hoà trong một cỡ khung SDH, với tất cả mạng giám sát và thực hiện điều khiển hệ thống bằng quản lý . Kỹ thuật xây dựng FLX150/600, có miêu tả và giải thích hệ thống kiến thức, chức năng xây dựng quản lý và thay đổi cho phép ứng dụng trong mạng. FLX150/600 là một trong họ FLX được tạo ra từ hãng Fujitsu. Hệ thống FLX150/600 bao gồm : FLX150/600 NMS NE Máy tính cá nhân (PC)* Trạm làm việc (WS)* FLER FLEXR Plus* FLX-LS (SFL-1) Các loại card trong plug-in Khung giá máy (RACK-ET)* Shelf quạt (SFF-1) Phần cứng Phần mềm Thành phần mạng (NE), bảo dưỡng, giám sát và quản lý các NEs. Mỗi NE giao tiếp với SDH, PDH, NMS và giao diện cảnh báo. Hình 4.1: Tổ chức hệ thống FLX 150/600 Các chuẩn SDH Kiến trúc Thiết bị G.707. Tốc độ bit G.708. Giao tiếp mạng G.809. Cấu trúc ghép kênh G.803. Kiến trúc mạng truyền G.81s. Đồng hồ G.813. 2,048Mbit trược và trôi G.826. Đối tượng và các thông số lỗi G.781 Cấu trúc G.782 Các loại và các đặc tính chung G.783 Các đặc tính G.784 Quản lý G.825 Rung pha và trôi pha G.925 Giao tiếp quang G.958 Hệ thống truyền dẫn số Hình 4.2: Khuyến nghị ITU-T 4.1. Mô tả hệ thống 4.1.1. Đặc điểm của hệ thống * Tính tương thích của hệ thống: FLX150/600 được chế tạo dựa trên chuẩn ITU-T (Hình 4.2). * Kết hợp các sheft đơn: Chỉ một FLX –LS có thể cung cấp cho tất cả các cấu hình thiết bị TRM, ADM, REG và cả truyền dẫn quang STM-1 và STM-4. * Kết hợp giao diện luồng: FLX150/600 cho phép gồm các giao tiếp luồng cận đồng bộ PDH như: 2,048Mb/s; 34,368Mb/s hay 139,264Mb/s và giao tiếp luồng STM-1 SDH. * Cơ chế bảo vệ có độ tin cậy cao: FLX150/600 là hệ thống có độ tin cậy cao dựa trên cấu trúc. - Bảo vệ đoạn ghép kênh. - Chuyển mạch bảo vệ đường dẫn (PPS). - Khối bảo vệ card. * Nâng cấp các dịch vụ: FLX 150/600 có khả năng nâng cấp các dịch vụ từ STM-1 đến STM-4 và làm thay đổi cấu hình thiết bị bên ngoài làm cản trở. * Hoạt động quản lý bảo dưỡng và dự phòng: FLX 150/600 có thể hoạt động bảo dưỡng, cảnh báo tại chỗ hay từ xa thông qua giao tiếp quản lý mạng (NMI) hay kênh thông tin quản lý mạng (DCCs). 4.1.2. Giới thiệu sơ đồ khối tổng thể thiết bị FLX 150/600 Các khối trong hệ thống FLX 150/600 được chia thành 4 phần chính : 4.1.2.1. Nhóm chung Đây là phần chung mà tất cả các cấu hình thiết bị đều có. Trên giá FLX -LS, phần này có các ký hiệu sau: SACL, NML, MPL, TSCL(1), TSCL(2): NML MPL PWRL(1) TSCL(1) C2(2) TSCL(2) C2(2) PWRL(2) Cảnh báo quản lý nghiệp vụ Giao tiếp PC Đồng bộ ngoài CHSD CHSD TSCL(2) (1/2) TSCL(1) (1/2) CHSD CHSD 2-1 2-2 1-1 1-2 CH CH CH CH CH CH 3 4 5 6 7 8 139,264Mb/ x(1+1,1+0) STM1E x (1+1,1+0) STM-10 x (1+1) STM-40 x (1+1) 2,048Mb/s x 63(1:3), 34,368Mb/sx5(1+0) 34,368Mb/sx3(1+1) 139x5(1+0),139,264Mb/sx3(1+1) STM-1E/o x 5(1+0),STM1E/o x 3(1+1) STM-10 x (1+1) STM-40 x (1+1) Hình 4.3: Sơ đồ khối hệ thống FLX 150/600 4.1.2.2. Phần giao diện tổng hợp. Phần giao diện tổng hợp là phần giao diện quang gồm có 4 khe trên giá FLX-LS, 4 khe này được đánh số như sau CH1-1,CH1-2 (Nhóm 1) CH2-1,CH2-2 (Nhóm 2), các khe này sử dụng các luồng tín hiệu 139,264 Mb/s, STM-1, STM-4. Các thiết bị ADM trong mạng chuỗi, nhóm 1 và nhóm 2 được sử dụng cho các cấu hình dự phòng 1+1 nếu cả hai khe của một nhóm điều có card. Nếu mỗi nhóm có một khe có card thì không có chức năng dự phòng 1+1. Các thiết bị ADM trong mạng vòng sử dụng hai khe CH1-2 và CH2-2 hoặc CH1-1 và CH2-1. Các khe CH2-1 và CH2-2 cũng có thể sử dụng lập cấu hình một dự phòng 1+1 cho giao diện nhánh. 4.1.2.3. Phần giao diện nhánh. Phần giao diện nhánh có 6 khe trên FLX-LS: CH3,CH4 (Nhóm 3), CH5,CH6 (Nhóm 5), CH7 và CH8 (Nhóm 7). Các khe này dùng cho giao diện 2M, 34M, 140M và STM-1. Đối với các giao diện 34M, 140M, STM-1. Nhóm 3, nhóm 5 được sử dụng cho cấu hình 1+1 hoặc như 1 giao diện độc lập. Nhóm 7 sử dụng cho cấu hình 1+1. Đối với giao diện 2M, khe số 4 đến khe số 8 được sử dụng theo cấu hình dự phòng 1:3 hoặc không dự phòng. Số luồng 2M có thể đạt tới 63 luồng. * Chú ý : Các nhóm thuộc giao diện tổng hợp và giao diện nhánh có thể sử dụng hết vị trí các khe hoặc không tuỳ thuộc vào cấu hình mạng và nhu cầu sử dụng của nhà khai thác. Trong mỗi nhóm sử dụng lại có thể sử dụng một trong hai khe hoặc cả hai khe tuỳ theo nhu cầu bảo vệ mạng hoặc nhu cầu phân luồng theo nhiều hướng. Trong mạng vòng, hai nhóm 1 và 2 chỉ sử dụng hai cặp khe 1-1 và 2-1 hoặc 1-2 và 2-2 vì mạng có chức năng dự phòng PPS. 4.1.2.4 Vị trí và chức năng các card trong hệ thống FLX 150/600. STT Loại card Vị trí vật lý Chức năng 1 PWRL Khe 16 và 17 với ký hiệu khe PWRL(1) và PWRL (2) Cấp nguồn: chuyển đổi điện áp -48V hoặc -60V thành các điện áp thứ cấp +5V; -5,2V; +12V; +3,3Vdc 2 SACL Khe số 1 kí hiệu SACL Khối cảnh báo: chỉ thị cảnh báo thiết bị ra các LED và đưa cảnh báo ra thiết bị cảnh báo ngoài. -Thu thập và điều khiển cảnh báo quản lý trạm. -Chức năng nghiệp vụ. -Giao diện thoại nghiệp vụ 4W VF. -Kênh dữ liệu 64 bit/s 3 NML Khe số 2 kí hiệu NML Giao diện quản lý mạng: -Cung cấp giao diện X.25 để nối tới hệ thống quản lý mạng NMS. -Cung cấp giao diện X.24 để nối trực tiếp với hệ thống quản lý. -Báo hiệu bằng LED khi có truy nhập. 4 MPL Khe số 3 kí hiệu MPL Vi xử lý: -Thu nhập các cảnh báo, trạng thái, thông tin chất lượng tín hiệu 5 CHSD Khe 4, 5, 6, 7 với các kí hiệu 1-1, 1-2, 2-1, 2-2 cho giao diện tổng hợp khe 10, 11, 12, 13, 14, 15 với kí hiệu 3, 4, 5, 6, 7, 8, cho giao diện nhánh Giao diện quang SDH: -Chèn và tách phần SOH. -Kênh truyền số liệu DCC. -Dự phòng PPS trong mạng vòng. 6 TSCL Khe 8, 9 với kí hiệu TSCL(1) và TSCL(2). Chuyển mạch luồng và điều khiển thời gian: -Đấu nối chéo các mức VC-12, VC- 3,VC- 4. -Chức năng đồng bộ. 7 CHPD Khe 10, 11, 12, 13, 14, 15 với kí hiệu 3, 4, 5, 6, 7, 8. Giao diện PDH: -Cung cấp các luồng tín hiệu PDH:2,048Mbit/s, 34,368Mbit/s; 139,264Mbit/s. - Ghép kênh theo cấu trúc SDH. - Giao diện với TSCL qua AU-4 - Chức năng PPS trong mạng vòng Ring 8 CHSW Khe 15, Kí hiệu 8 Điều khiển chuyển mạch luồng trong cấu hình dự phòng 1: n 4.1.3. Chỉ tiêu kỹ thuật thiết bị FLX 150/600 Model FLX 150/600 Đặc tính hệ thống Dung lượng truyền dẫn STM-1 line: 1890 VF kênh hoặc tương đương STM-4 line: 7560 VF kênh hoặc tương đương Hệ số bảo vệ 1+1 MSP STM-1 line và giao tiếp luồng 1:N (N<=3) luồng 2M/1,5M 1+1 cho tất cả lưu thoại khác ảnh hưởng các đơn vị Số luồng 63x1,5M or 2Mx34M or45,4x140M or STM-1(không dự phòng), 3x140M or STM-1(dự phòng) hoặc sự kết hợp. Giao tiếp đường dây STM-1: ITU-T S1.1, L1.1 and L1.2 STM-4: ITU-T S4.1, L4.1 and L4.2 Tốc độ STM-1: 155,52Mbit/s STM-4: 622,08Mbit/s Phương pháp điều chế PCM-IM Mã đường dây Đổi tần số NRZ Qui định đổi nguồn Giải điện áp vào(hoạt động bình thường) - 48V to -75V(-48V bình thường) hoặc -20 V to -27V(-24V bình thường) Sự xây dựng cơ khí Kích thước Shelf 600(H) x 450(W) x 280(D)mm ETS -300-194-4 Môi trường hoạt động Giải nhiệt độ 00C - 450C(bình thường), -400C - 650C(kéo dài) Độ ẩm 95% at 250C Các đặc tính chính CM lưu thoại linh hoạt Chọn lựa Đấu nối chéo đầy đủ Thay đổi khe thời gian (TSI ) Đấu nối đường luồng Sắp xếp khe thời gian (TSA) Mode chuyển giao Phát thanh tin tức dừng lại Đồng bộ hóa Chọn đủ nguồn thích hợp , ITU-T G.811 and G.783 Giao tiếp nghiệp vụ Orderwire:2W VF, 4W VF, 64Kbit/s kênh sử dụng Housekeeping Giao tiếp quản lý mạng Quản lý cục bộ : V.24/FLEXRTRM Operator Terminal Trung tâm quản lý: X.25/LAN/TMN tiêu chuẩn FLEXR PlusTm with sofofftwave download capability. 4.1.4. Các cấu hình mạng sử dụng thiết bị FLX150/600 4.1.4.1. Mạng điểm nối điểm FLX 150/600 được dùng như hai thiết bị đầu cuối (TRM) liên kết với nhau. Tại mỗi trạm FLX 150/600 cung cấp chức năng ghép tách các luồng dữ liệu 2,048Mb/s; 34,368Mb/s; 139,264Mb/s; STM-1 từ STM-1 hoặc STM-4. 4.1.4.2. Mạng chuỗi FLX 150/600 TRM FLX 150/600 ADM FLX 150/600 REG FLX 150/600 REG FLX 150/600 REG 3 x STM-1 3 x STM-1 Mạng này có từ 3 thiết bị trở lên được nối liên tiếp với nhau trong đó hai trạm ở 2 đầu có cấu hình (TRM) còn các trạm ở giữa có cấu hình phép tách ADM hoặc tái tạo tín hiệu REG. Hình 4.4: Cấu hình mạng chuỗi Các thiết bị trung gian có cấu trúc xen rẽ ADM cung cấp các luồng dữ liệu tốc độ thấp (các tín hiệu ở mức VC) trong STM-1 hoặc STM-4. Các thiết bị tái tạo tín hiệu REG sẽ cho phép truy nhập vào phần RSOH để giám sát và điều khiển mạng. 4.1.4.3. Mạng vòng Mạng này các nút mạng được liên kết với nhau theo một vòng khép kín. Tại mỗi nút mạng, FLX 150/600 là thiết bị xen rẽ ADM, cho phép các nhà khai thác truy nhập tới luồng tốc độ thấp (tức là các mức VC ) trong tín hiệu STM-1/4. Mạng này có chức năng bảo vệ luồng nhánh (PPS). Trong mạng này, FLX 150/600 phát tín hiệu theo cả hai hướng. Tại phía thu, FLX 150/600 sẽ lựa chọn một trong hai tín hiệu thu được có chất lượng cao nhất, dựa trên cơ chế kiểm tra lỗi và các thông tin cảnh báo của tín hiệu thu được. Bằng việc thiết lập hai tuyến truyền dẫn riêng biệt với cùng một tín hiệu, mạng vòng có khả năng bảo vệ rất cao (chức năng bảo vệ PPS). 4.1.4.4. Mạng phân nhánh HUB Đây là mạng có cấu hình điểm tới đa điểm. Tại trạm nút là một ADM, cung cấp các tín hiệu STM-1 tới các trạm khác. FLX 150/600 TRM FLX 150/600 ADM FLX 150/600 TRM FLX 150/600 TRM FLX 150/600 TRM FLX 150/600 TRM STM 1/4 STM 1/4 STM -1 STM -1 STM -1 2,048Mb/s 34,368Mb/s 139,264Mb/s STM-1 2,048Mb/s 34,368Mb/s 139,264Mb/s STM-1 2,048Mb/s 34,368Mb/s 139,264Mb/s STM-1 2,048Mb/s 34,368Mb/s 139,264Mb/s STM-1 2,048Mb/s 34,368Mb/s 139,264Mb/s STM-1 Hình 4.5: Sơ đồ mạng phân nhánh HUB 4.1.5. Các cấu hình hệ thống FLX150/600 FLX150/600 cung cấp 3 loại cấu hình thiết bị : - Đầu cuối TRM - Xen rẽ ADM - Lặp REG 4.1.5.1. Thiết bị đầu cuối Thiết bị đầu cuối được sử dụng trong cấu hình mạng điểm nối điểm hoặc mạng chuỗi. Nó thực hiện việc ghép các tín hiệu luồng nhánh thành một tín hiệu tổng hợp AGGR STM-1 hoặc STM-4. STM-1(1+1) 21 21 1x34,368Mb/s 42x2,048Mb/s 1: 2 1-2 CHPD CHPD CHPD CHPD CHPD CHSW - D3 -D3(P) -D12 -D12 -D12(P) -D1 TSCL(2) (1/2) TSCL(1) (1/2) 3 4 5 6 7 8 1-1 CHSD-1 CHSD-1 2-1 2-2 TSCL(1) (2/2) TSCL(2) (2/2) Cảnh báo quản lý nghiệp vụ Giao tiếp PC Đồng bộ ngoài SACL NML MPL PWRL(1) PWRL(2) Nguồn Hình 4.6: Sơ đồ khối TRM 4.1.5.2. Thiết bị xen rẽ ADM 21 21 21 63 x 2,048Mbit/s 1: 3 STM-1(1+1) TSCL(1) (2/2) TSCL(2) (2/2) Cảnh báo quản lý nghiệp vụ Giao tiếp PC Đồng bộ ngoài SACL NML MPL PWRL(1) PWRL(2) Nguồn 1-2 CH CHPD CHPD CHPD CHPD CHSW -D12 (p) -D12 -D12 -D12(P) -D1 TSCL(2) (1/2) TSCL(1) (1/2) 3 4 5 6 7 8 1-1 CHSD-1 CHSD-1 2-1 2-2 CHSD-1 CHSD-1 STM-1(1+1) Trong cấu hình mạng chuỗi, mạng vòng, và mạng HUB, thiết bị FLX150/600 trung gian được sắp xếp thành cấu hình xen rẽ ADM. Thiết bị ADM có nhiệm vụ tách các tín hiệu từ tín hiệu STM-N xuống giao diện nhánh và ghép các tín hiệu luồng nhánh lên tín hiệu tổng STM-N hoặc cho tín hiệu chạy thẳng qua mà không tách ghép xuống trạm. Ngoài ra ADM còn có chức năng đấu nối chéo. Tín hiệu STM-N có cấu hình dự phòng1+1 hoặc 1+0 tuỳ nhà khai thác . Hình 4.7: Sơ đồ khối ADM 4.1.5.3. Cấu hình lặp REG Khi đường truyền quá dài, thiết bị FLX150/600 có cấu hình ADM hay TRM không thể truyền tín hiệu với chất lượng tốt.Vì thế để đảm bảo tốt người ta xen vào giữa tuyến thiết bị FLX150/600 có cấu hình lặp REG. REG Cấu hình thiết bị lặp chỉ có ở giao diện STM-4 . Giao diện tổng hợp Giao diện tổng hợp Hình 4.8: Cấu hình thiết bị REG Sơ đồ khối REG cũng tương tự như ADM, nhưng giao diện tổng hợp STM-4 (CHSD-4R) và phần giao diện nhánh không có. 4.2. Các chức năng của hệ thống FLX 150/600 4.2.1. Chức năng đồng bộ mạng Tất cả các tri thức hiết bị trên mạng SDH được đồng bộ dựa trên một đồng hồ chủ. Đồng hồ chủ này được phân bố theo các luồng tín hiệu SDH, PDH và các bộ phát tín hiệu đồng bộ ngoài tới tất cả các thiết bị trên mạng. Khi mạng hoạt động dựa trên cùng một đồng hồ, mạng cần phải định tuyến đa hướng để tránh những sự cố. Do đó, mạng SDH phải có chức năng chọn các tín hiệu đồng hồ từ nhiều nguồn và lựa chọn nguồn đồng bộ có chất lượng tốt nhất. 4.2.1.1. Nguồn đồng bộ FLX-150/600 có thể trích nguồn đồng bộ từ các nguồn khác nhau và đồng hồ thiết bị đồng bộ với tín hiệu này. FLX-150/600 có thể lấy các tín hiệu đồng bộ từ các nguồn sau: + Đầu vào luồng nhánh 2,048Mb/s (lựa chọn các kênh CH1,CH4,CH7 ở các card) + Đầu vào AGGR STM-N (tất cả các giao diện) + Các đồng hồ ngoài 2,048MHz (2 kênh làm việc và bảo vệ) + Đồng hồ nội bộ 2,048MHz + 4,6ppm (sử dụng khi bảo dưỡng) 4.2.1.2. Lựa chọn nguồn đồng bộ FLX 150/600 có hai chế độ chọn nguồn đồng bộ thời gian:chế độ 1và chế độ 2 * Chế độ 1: Chế độ này cho phép lựa chọn ba trong số các nguồn đồng bộ và có thể chỉ định mức độ ưu tiên từng nguồn. FLX 150/600 tự động chọn nguồn đồng bộ trong ba nguồn có chất lượng cao nhất để làm nguồn đồng bộ cho thiết bị. EC Lựa chọn các nguồn đồng bộ 2,048Mbit/s CLK ngoài ~ ~ Bộ dao động nội Ở chế độ này, đầu ra EC có thể thiết lập là có hoặc không có tín hiệu đồng bộ, trong khi đó, nguồn LC tự động đặt là không có tín hiệu đồng bộ. Hình 4.9: Sơ đồ khối của hệ thống đồng bộ chế độ 1 * Chế độ 2: Khi cần thiết phải dùng SSU tái tạo lại tín hiệu đồng bộ thì FLX-150/600 hoạt động ở chế độ 2. Chế độ 2 cho phép nhà khai thác chọn ba nguồn đầu vào STM-N và đặt ưu tiên cho chúng. FLX-150/600 tự động chọn một trong ba nguồn có chất lượng cao nhất và đưa ra dạng LC tới SSU, sau đó SSU tái tạo lại tín hiệu, FLX-150/600 tự động lựa chọn hai trong số các nguồn này tự đồng bộ với nguồn có chất lượng cao nhất gọi là đồng hồ thiết bị. SSU Lựa chọn các nguồn đồng bộ STM-N STM-N STM-N SSU nguồn đồng bộ CLK ngoài Đầu ra LC ~ ~ Bộ dao động ngoài EC Hình 4.10: Sơ đồ khối của hệ thống đồng bộ chế độ 2 4.2.1.3. Chuyển đổi nguồn đồng bộ FLX-150/600 có hai chế độ chuyển đổi nguồn đồng bộ hoạt động ở chế độ 1 và chế độ 2: Chế độ tự động và chế độ nhân công. * Chế độ tự động: FLX-150/600 tự động chọn nguồn đồng bộ có chất lượng cao nhất trong số ba nguồn đã lựa chọn, nguồn đồng bộ được lựa chọn dựa trên hai thông số sau: + Độ ưu tiên: Các nguồn đồng bộ được nhà khai thác gán số ưu tiên từ 1 đến 3 + Chất lượng: Tín hiệu STM-N :được đánh giá bởi byte SSMB (byte chỉ thị chất lượng tín hiệu thu);Các tín hiệu khác : chất lượng được chỉ định bởi nhà khai thác. * Chế độ nhân công: Chế độ này chỉ sử dụng trong trường hợp bảo dưỡng. 4.2.2. Chức năng dự phòng Hệ thống FLX-150/600 có ba chức năng dự phòng, ba chức năng dự phòng này làm cho hệ thống có độ tin cậy cao : - Dự phòng phân đoạn ghép kênh MSP - Dự phòng luồng PPS - Dự phòng card 4.2.2.1. Dự phòng phân đoạn ghép kênh MSP Chế độ dự phòng này được sử dụng trong mạng điểm nối điểm và mang tuyến tính. Nếu có sự cố xảy ra trên giao diện quang, chức năng MSP sẽ tự động chuyển luồng tín hiệu tổng hợp từ đường làm việc sang đường dự phòng. Chức năng này của hệ thống FLX-150/600 là tùy chọn. 4.2.2.2. Dự phòng luồng VC(PPS) Chế độ dự phòng luồng VC (container ảo) có sẵn trong mạng Ring. Chức năng này sẽ tự động chuyển luồng làm việc sang luồng dự phòng tại các mức VC (VC-4,VC-3,VC-12). 4.2.2.3. Dự phòng card Cơ chế dự phòng card của FLX-150/600 là tùy chọn mỗi loại card trong thiết bị FLX-150/600 có chức năng tự phát hiện lỗi và tự chuyển sang card dự phòng. 4.2.3. Chức năng giám sát chất lượng thông tin FLX 150/600 có chức năng giám sát chất lượng thông tin để quản lý và khai thác mạng. Chức năng này sử dụng cho cả tín hiệu xen rẽ và đi thẳng . - Các tín hiệu xen rẽ trạm : tín hiệu này đại diện cho tất cả các loại giao diện SDH và PDH, bộ ghép kênh (MS) và các tín hiệu luồng VC rẽ xuống tại trạm . - Tín hiệu đi thẳng : tín hiệu này đại diện cho các luồng VC đi thẳng mà không rẽ xuống trạm. Các tín hiệu đi thẳng này được kiểm tra riêng. Việc kiểm tra nhiều lần một lúc là không cho phép . 4.2.4. Chức năng nâng cấp hệ thống khi hệ thống đang trong trạng thái làm việc FLX150/600 có thể nâng cấp từ STM-1 lên STM-4 và khả năng thay đổi cấu hình thiết bị mà không bị gián đoạn thông tin . Để nâng cấp khi đang trạng thái làm việc thì thiết bị phải thiết lập ở chế độ (UPGRADE) và thiết bị phải có chức năng bảo vệ MSP hoặc PPS. Sau đó thay thế giao diện STM-1 bằng giao diện STM-4 Có hai phương thức nâng cấp mạng : -Nâng cấp mạng trong trạng thái làm việc với chức năng dự phòng MSP -Nâng cấp mạng trong trạng thái làm việc với chức năng dự phòng PPS 4.2.5. Chức năng đấu nối chéo, xen rẽ FLX150/600 cung cấp chức năng đấu nối chéo, cho phép nối một đầu vào của một cổng tới một cổng bất kỳ không phân biệt giữa giao diện AGGR và giao diện nhánh TRIB. 4.2.6. Các chức năng dịch vụ tiện ích FLX150/600 cung cấp các chức năng tiện ích tuỳ chọn cho người sử dụng, tuỳ thuộc loại card SACL. Đó là các chức năng : - Thoại nghiệp vụ - Các cảnh báo quản lý trạm HK - Các cảnh báo chung - Các kênh dành cho người sử dụng. 4.2.7. Chức năng tự động ngắt nguồn LASER(ALS) Khi sợi quang bị gián đoạn, thiết bị FLX 150/600 tự động ngắt nguồn LASER. Chức năng này nhằm bảo vệ cho người bảo dưỡng đường cáp quang nhất là mắt và da. 4.2.8. Chức năng quản lý luồng FLX 150/600có chức năng chỉ định dấu hiệu luồng và gán nhãn cho luồng -Dấu của luồng : chức năng này nhằm kiểm tra một luồng thu được tại một trạm có đúng hay không . -Nhãn tín hiệu : Chức năng này cũng nhằm kiểm tra xem tín hiệu thu được có đúng hay không. Chức năng này sẽ đặt một mã chỉ thị cấu trúc ghép kênh vào byte mào đầu C2 hoặc V5 của các luồng VC-N Tại trạm sẽ so sánh tín hiệu thu được có giá trị như giá trị mong muốn hay không, nếu không sẽ phát sinh một cảnh báo. Nhãn luồng có thể được kiểm tra tại trạm trung gian mà tín hiệu chuyển đến. 4.3. Giới thiệu các card trong Plug-in của thiết bị FLX 150/600 4.3.1. Card nguồn PWRL-1 Card này có chức năng chuyển đổi nguồn -48V hoặc -60Vdc nhận được từ PWR DIS thành các mức nguồn khác nhau theo yêu cầu từng card trong thiết bị. Các mức nguồn này không phụ thuộc vào điện áp cung cấp bởi PWR DIS (-48Vdc đến -75Vdc) FLX 150/600 sử dụng hai card nguồn PWRL-1 riêng biệt hoạt động đồng thời để dự phòng. * Các chức năng của card PWRL-1 Chuyển đổi một chiều DC/DC: trong card nguồn PWRL-1 có một bộ chuyển đổi DC/DC để chuyển đổi điện áp đầu vào -48Vdc hoặc -60Vdc thành các điện áp ra +5Vdc; -5,2Vdc; +3,3Vdc và 13Vdc các điện áp này đưa đến từng card tuỳ theo nhu cầu cung cấp điện áp cho từng card. Giám sát điện áp ngõ vào ra: card nguồn PWRL -1 có chức năng cho phép kiểm tra độ ổn định và an toàn của điện áp đầu ra. Nếu có một sự cố bất thường ở điện áp đầu ra, PWRL-1 sẽ ngắt tất cả các điện áp đầu ra, đồng thời tạo một cảnh báo báo hiệu sự bất thường đó.Có thể kiểm tra điện áp đầu vào tại điểm kiểm tra ở mặt trước card PWRL-1 nhưng chú ý rằng điện áp được luôn nhỏ hơn điện áp thực tế vì card có điện trở nội. Đầu vào của mạch: card nguồn PWRL-1 có thể tiếp nhận 2 loại điện áp đầu vào danh định -48Vdc và -60Vdc. Giải điện áp đầu vào cho phép trong giải từ -40,8Vdc đến -75Vdc.Để tránh các dòng sét hoặc nhiều có thể phát sinh trong trạm nguồn, đầu vào card có một công tắc không cầu chì NFB và một bộ lọc đầu vào. Lưu trữ các dữ liệu vật lý: PWRL-1 có thể lưu trữ các dữ liệu vật lý của chính nó. Dữ liệu này không thể thay đổi được. Card PWRL-1 không có các nút gạt và các thông số thiết lặp cấu hình. * Mô tả mặt trước PWRL-1 Trên mặt trước của card có một LED chỉ thị cảnh báo có ký hiệu UNIT/RC, một công tắc NEB để dự phòng nguồn, một điểm kiểm tra điện áp đầu vào. LED chỉ thị cảnh báo có hai trạng thái cảnh báo như sau: Bảng 4.1: Ý nghĩa các LED mặt trước card PWRL-1 Tên LED Màu LED Tình trạng UNIT/RCI Đỏ -Có một lỗi xảy ra trong card -Đang thực hiện thử LED Nhấp nháy đỏ -Có chỉ thị thay card từ trung tâm 4.3.2. Card cảnh báo nghiệp vụ Card SACL-1 cung cấp các giao diện cảnh báo và giao diện nghiệp vụ: SACL-1 giúp người vận hành bảo dưỡng bằng những thông tin cảnh báo chỉ thị trên LED đồng thời cũng báo cho trung tâm thiết lập cài đặt những thông tin cảnh báo đầu ra, những chức năng bảo dưỡng đang hoạt động. SACL-1 cung cấp các giao diện nghiệp vụ, giúp những người khai thác bảo dưỡng liên lạc giữa các trạm với nhau. Có các giao diện nghiệp vụ 2w và 4w. SACL-1 cũng cung cấp chức năng quản lý, cảnh báo trạm (Houekeeping). * Các chức năng của card SACL-1 Hiển thị các cảnh báo tín hiệu: dưới sự điều khiển của card MPL, card SACL-1 hiển thị tất cả các cảnh báo thông tin cảnh báo và trạng thái thiết bị ra LED. Đồng thời nó cũng đưa ra các tín hiệu cảnh báo tới các thiết bị cảnh báo ngoài như RAD (Rack Alarm Bus). SACL-1 đưa ra 4 cấp cảnh báo từ khẩn cấp đến nhắc nhở: CR (Critical), MJ (Major), MN (Minor), WR (Warning). SACL-1 có chứ năng ngắt cảnh báo (ACO) để dập cảnh báo chuông. Một vài cảnh báo như là PWR FAIL và công suất quang được truyền ngoài phạm vi ảnh hưởng đến sự phục vụ. Khi ấn nút ACO, hoặc bằng tín hiệu ACO thông qua RAD thì bộ phận này ngừng chuông từ bộ phận cảnh báo bằng âm thanh. SACL-1 cũng trang bị một nút nhấn để kiểm tra các đèn LED trên các bộ phận được cắm trên shelf. Chức năng truyền thông nghiệp vụ SACL-1 có chức năng dùng SDH để truyền thông tin giữa những người bảo trì: bộ phận này mang giao tiếp 2 dây và 4 dây. Giao tiếp 2 dây có thể tương thích với các điện thoại bình thường. Giao diện 4 dây sử dụng để nối nghiệp vụ của FLX 150/600 với các thiết bị nghiệp vụ ngoài hoặc nối giữa các mạng với nhau lại (nối thông qua giao diện PDH mà không qua giao diện STM-1). Trong một mạng có thể sử dụng 20 phần tử mạng NE cho giao diện nhánh hoặc nối liên kết các thiết bị với nhau. Trong các NE có thể có 6 trạm liên lạc đồng thời với nhau. Chất lượng nghiệp vụ không được đảm bảo khi vượt quá 6 trạm liên lạc với nhau. Có 2 cách gọi nghiệp vụ: + Gọi lẻ từng trạm tức là gọi từ trạm chủ đến một trạm riêng lẻ. + Gọi theo nhóm tức là gọi từ trạm chủ đến nhiều đối tượng trong tất cả các trạm. Giao diện quản lý trạm (housekeeping) SACL-1 có chức năng phân tích và kiểm tra cảnh báo từ bên ngoài đưa vào. Ví dụ: một cảnh báo từ bên ngoài (báo cháy nguồn...) đưa vào thiết bị làm sáng LED. FLX 150/600 cũng có thể đưa các cảnh báo thiết bị bên ngoài. Thiết bị có 16 cổng đưa cảnh báo ngoài vào và 4 cổng đưa cảnh báo ra. Giao diện byte mào đầu SACL-1 có giao diện với tín hiệu STM-N (N=1,4) các tín hiệu nghiệp vụ, các tín hiệu dữ liệu dự phòng card. Card cũng có chứ năng điều khiển tín hiệu nghiệp vụ chuyển qua card. Giao diện với MPL SACL-1 có giao diện giữa chức năng cảnh báo thiết bị và chức năng điều khiển cảnh báo của card MPL. Lưu trữ dữ liệu vật lý của card SACL-1 có chức năng tự ghi lại dữ liệu vật lý của chính nó. Dữ liệu này không thể thay đổi được. SACL-1 không có các nút gạt để thiết lập các thông số. * Mô tả mặt trước card Trên card có 8 LED cảnh báo, một nút cắt cảnh báo, một nút thử LED các đèn LED và các nút này được bố trí ở mặt trước card. Ý nghĩa cảnh báo các LED này được mô tả như dưới đây. Bảng 4.2: Ý nghĩa các LED mặt trước card SACL-1 Tên LED Chỉ thị Ý nghĩa UNIT/ CRI Sáng đỏ Có lỗi xảy ra trong card Nhấp nháy đỏ Có chỉ thị thay card từ trung tâm Sáng xanh Có card lắp không đúng vị trí thiết lập card không thành công Sáng vàng Thử đèn CR/MJ/RCI Sáng đỏ Có lỗi nghiêm trọng trong thiết bị,có chỉ thị thay card từ trung tâm thử đèn MN/WR Sáng đỏ Có cảnh báo mức thấp xảy ra trong thiết bị thử đèn CARD OUT Sáng đỏ Mất card ở khe đã khai báo cấu hình.Sáng đỏ khi cả 4 mức độ cảnh báo được thiết lập Sáng xanh Mất card ở khe đã khai báo cấu hình sáng xanh khi thiết lập không cảnh báo hoặc không thông báo. Sáng vàng Thử đèn MAINT Sáng xanh Đang thực hiện chức năng bảo dưỡng , đang thực hiện điều khiển cảnh báo quản lý thử đèn. ACO Sáng xanh Thực hiện chức năng cắt cảnh bảo thử đèn MISC Sáng đỏ Xuất hiện cảnh báo quản lý thử đèn. CALL Sáng xanh Thử đèn Nhấp nháy xanh Khi quay số nghiệp vụ, khi đàm thoại đèn sẽ tắt. 4.3.3. Card quản lý mạng NML-1 Card này có một giao diện truyền trong quản lý mạng NMS. NML-1 có kênh DCC để truyền dữ liệu quản lý, điều hành mạng giữa các nút mạng, có một giao diện RS-232 để kết nối trực tiếp tới phần mềm FLEXR. NML-1 cũng có một giao diện X.25 để kết nối tới mạng chuyển mạch gói PSN. Qua đó phần mềm quản lý mạng FLEXR Plus có thể truy nhập tới các thiết bị FLX 150/600. NML-1 có một bộ nhớ để lưu trữ truy nhập từ FLEXR hoặc FLEXR Plus. * Các chức năng của card NML-1 Giao diện nội bộ NML-1 có giao diện RS-232 cho phép kết nối trực tiếp tới thiết bị nội hạt. Card có nhiệm vụ chuyển đổi mức tín hiệu thu được là FLEXR sau đó NML-1 gửi dữ liệu đã chuyển đổi tới card MPL của thiết bị đã định địa chỉ. Địa chỉ dữ liệu này được NML-1 định tuyến thông qua card CHSD. NML-1 cũng thu dữ liệu từ MPL hoặc từ CHSD và gửi lại những dữ liệu thích hợp tới FLEXR. Giao diện X.25 NML-1 có một giao diện X.25 cho phép thiết bị FLX 150/600 có thể kết nối tới mạng chuyển mạch gói PSN. Thông qua mạng chuyển mạch gói, phần mềm FLEXR và FLEXR Plus có thể truy nhập tới bất kỳ nút mạng FLX 150/600 nào trên mạng. NML-1 có nhiệm vụ chuyển đổi mức tín hiệu thu được từ FLEXR qua giao diện X.25 và giao thức LAPB thành tín hiệu có mức thích hợp, sau đó NML-1 sẽ gửi dữ liệu này tới card MPL có địa chỉ đã được định trước. Địa chỉ dữ liệu này được NML-1 định tuyến qua card CHSD. Card NML-1 cũng thu những tín hiệu từ MPL hoặc CHSD, qua sử lý giao thức, gửi qua mạng PSN. Kênh DCC NML-1 nhận dữ liệu từ DCC của card CHSD theo dạng giao thức LAPD và kết thúc giao thức này. Sau đó NML-1 sẽ gửi dữ liệu này tới MPL. NML-1 cũng nhận dữ liệu tương ứng từ MPL, xử lý giao thức và gửi dữ liệu này tới CHSD. Truyền tải thông lệnh Ngôn ngữ giao thức 1 (TL1) là ngôn ngữ giữa người và máy của ITU-T để chuyển tải dữ liệu NMS giữa FLEXR hoặc FLEXR Plus và card NML. NML-1 biên dịch thông lệnh TL1 thành dữ liệu có thể được xử lý bởi card MPL và ngược lại. Kết nối lưng đối lưng NML-1 cho phép kết nối theo dạng lưng đối lưng sử dụng connector X.25 trên phần giao diện trạm SIA. Khi đó không cần thiết kết nối tới kênh DCC của giao diện STM-N. Truy nhập bộ lưu trữ dữ liệu NML-1 có bộ lưu trữ số liệu của FLEXR và FLEXR Plus truy nhập tới FLX 150/600 . Dữ liệu này vẫn còn ngay cả khi nguồn bị ngắt. Lưu trữ các dữ liệu vật lý NML-1 lưu trữ các dữ liệu vật lý của chính nó. Dữ liệu này không thể thay đổi được. * Mô tả mặt trước card NML-1 Mặt trước card NMl-1 có 3 đèn LED và một cổng dành cho nhà sản xuất truy nhập, bảo dưỡng . Các đèn LED sáng, nhấp nháy đỏ, sáng xanh hoặc vàng tùy thuộc từng điều kiện cảnh báo riêng. Bảng 4.3: Ý nghĩa các LED mặt trước card NML-1 Tên LED Chỉ thị Ý nghĩa UNI/RCI Sáng đỏ Một lỗi xảy ra trong card. Tổng số các lệnh trong bộ nhớ vượt quá ngưỡng. Tổng số file truy nhập trong bộ nhớ vượt quá ngưỡng. Thử đèn. Nhấp nháy xanh Một Card không đúng vị trí. Thiết lập card không thành công. Sáng vàng Thử đèn. Nhấp nháy đỏ Chỉ thị thay card từ trung tâm. LINE Sáng đỏ Một lỗi xảy ra trên kênh DCC. Thử đèn. ACS Sáng xanh Hệ thống FLEXR đang truy nhập vào thiết bị. Sáng xanh Thử đèn. 4.3.4. Card vi xử lý MPL-1 MPL-1 thực hiện các lệnh thiết lập hệ thống và giám sát từ FLEXR và FLEXR Plus thông qua Card NML tới tất cả các Card trong hệ thống FLX 150/600. MPL-1 lựa chọn và phân loại các cảnh báo của hệ thống, đưa các cảnh báo này ra ngoài thông qua card SACL hoặc đưa thông báo tới FLEXR thông qua card NML. thực hiện kiểm tra các dữ liệu của các card, các tính toán cần thiết trên dữ liệu này và gửi các kết quả đó theo một chu kỳ nhất định tới FLEXR hoặc FLEXR Plus. Trong hệ thống có cấu hình dự phòng quang 1+1, MPL-1 giữ tín hiệu điều khiển tới card CHSD và TSCL để chuyển đổi card dự phòng. MPL-1 cũng lưu trữ các dữ liệu vật lý và bảo dưỡng của tất cả các card trong hệ thống FLX 150/600. * Các chức năng của card MPL-1. Chức năng hiển thị cảnh báo. MPL-1 thực hiện việc hiển thị tất cả các cảnh báo của các card trong hệ thống FLX 150/600. Khi có một cảnh báo xuất hiện trong hệ thống, card MPL-1 sẽ gửi các thông tin cảnh báo này tới các LED chỉ thị cảnh báo trên card SACL, đồng thời cũng truyền những cảnh báo này tới FLEXR hoặc FLEXR Plus thông qua NML. Chức năng kiểm tra chất lượng tín hiệu. Với chu kỳ xác định, MPL-1 lựa chọn những dữ liệu từ tất cả các card trong hệ thống, phân tích và truyền tới FLEXR hoăc FLE