đồ án : được tính chất quan trọng của mạng truyền tải quang

Đồ án tốt nghiệp Mục lục
MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MỤC HÌNH VẼ iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU iv
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT iv
LỜI NÓI ĐẦU vii
CHƯƠNG I: TÌM HIỂU CHUNG VỀ MẠNG
TRUYỀN TẢI QUANG viii
1.1 Giới thiệu viii
1.2 Các lớp quang ix
1.3 Từ mã FEC trong mạng truyền tải quang xi
1.4 Cấu trúc khung trong mạng truyền tải quang xiii
1.4.1 Khối tải tin quang OPU-k xiii
1.4.2 Khối dữ liệu quang ODU-k xiii
1.4.3 Khối truyền tải quang OTU-k xvi
1.4.4 Lớp kênh quang xviii
1.4.5 Sóng mang kênh quang (OCC) và nhóm kênh quang (OCG) xix
1.4.6 Mào đầu không liên kết xx
1.4.7 Sắp xếp các khung GFP vào khung OPU-k xxi
1.5 Mạng truyền tải quang và công nghệ ghép kênh phân chia theo bước sóng xxi
1.6 Quản lý mạng truyền tải quang xxiii
CHƯƠNG II: KIẾN TRÚC MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG xxiv
2.1 Cấu trúc lớp mạng truyền tải quang xxiv
2.2 Lớp kênh quang xxvi
2.2.1 Đường liên kết kênh quang xxvi
2.2.2 Phần tử truyền tải OCh xxvii
2.3 Lớp đoạn ghép kênh quang xxvii
2.3.1 Đường liên kết đoạn ghép kênh quang xxviii
2.3.2 Các phần tử truyền tải quang xxix
2.4 Lớp mạng đoạn truyền dẫn quang xxix

2.4.1 Đầu cuối đường liên kết đoạn truyền dẫn quang xxx
2.4.2 Các phần tử truyền tải OTS xxxi
2.5 Liên kết client/server xxxi
2.5.1 Đáp ứng OCh/client xxxi
2.5.2 Đáp ứng OMS/OCh xxxii
2.5.3 Đáp ứng OTS/OMS xxxiii
2.6 Cấu trúc liên kết mạng quang xxxiii
2.6.1 Các đường liên kết và các kết nối đơn hướng và song hướng xxxiii
2.6.2 Các đường liên kết và các kết nối điểm-đa điểm xxxiii
CHƯƠNG III: CẤU TRÚC GHÉP KÊNH CỦA MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
xxxiv
3.1 Cấu trúc tín hiệu cơ bản xxxiv
3.1.1 Cấu trúc con OCh xxxiv
3.1.2 Cấu trúc chức năng đầy đủ OTM-n.m xxxv
3.1.3 Cấu trúc chức năng rút gọn OTM-nr.m và OTM-0.m xxxv
Lê Phương Trình – D04VT1
i
Đồ án tốt nghiệp Mục lục
3.2 Cấu trúc thông tin cho giao diện OTN xxxv
3.3 Các nguyên lý ghép kênh/ánh xạ và tốc độ bit xxxviii
3.3.1 Ánh xạ xxxix
3.3.2 Ghép kênh phân chia bước sóng xxxix
3.3.3 Các tốc độ bit và dung lượng xxxix
3.3.4 Ghép kênh phân chia thời gian ODUk xli
3.4 Cấu trúc module truyền tải quang xliii
3.4.1 OTM với chức năng rút gọn ( OTM-0.m, OTM-nr.m) xliii
3.4.1.1 OTM-0.m xliii
3.4.1.2 Module truyền tải quang OTM-16r.m xliv
3.4.2 OTM với chức năng đầy đủ (OTM-n.m) xlvi
CHƯƠNG 4 CÁC GIAO DIỆN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG xlviii

4.1 Các giao diện liên miền đa kênh xlviii
4.2 Các giao diện liên miền đơn kênh li
4.3 Tính tương thích ngang liv
4.4 Các tham số cho hệ thống liên miền đơn kênh và đa kênh lv
4.4.1 Các thông tin chung về các tham số lvii
4.4.1.1 Số kênh lớn nhất lvii
4.4.1.2 Mã hóa tốc độ bit/đường dây của các tín hiệu nhánh quang lviii
4.4.1.3 Tỉ số lỗi bit lớn nhất lviii
4.4.1.4 Kiểu sợi lviii
4.4.2 Giao diện tại các điểm MPI-SM hoặc MPI-S lviii
4.4.2.1 Nguồn đầu ra trung bình lớn nhất và nhỏ nhất lviii
4.4.2.2 Nguồn đầu ra tổng trung bình lớn nhất lviii
4.4.2.3 Tần số trung tâm lix
4.4.2.4 Khoảng cách kênh lix
4.4.2.5 Độ sai lệch tần số trung tâm lớn nhất lix
4.4.2.6 Dải bước sóng hoạt động lix
4.4.2.7 Kiểu nguồn lix
4.4.2.8 Chu trình làm việc lớn nhất và nhỏ nhất lix
4.4.2.9 Độ rộng RMS lớn nhất lx
4.4.2.10 Độ rộng lớn nhất -20dB lx
4.4.2.12 Tỷ số loại bỏ side mode nhỏ nhất lx
4.4.2.13 Tỷ số tắt dần nhỏ nhất lx
4.4.2.14 Giản đồ mắt cho các tín hiệu phát quang NRZ lxi
4.4.2.15 Giản đồ mắt cho các tín hiệu phát quang lxii
4.4.3 Một đường liên kết quang từ điểm MPI-SM đến MPI-RM hoặc MPI-S đến
MPI-R lxiii
4.4.3.1 Độ suy giảm lớn nhất lxiii
4.4.3.2 Độ suy giảm nhỏ nhất lxiv
4.4.3.3 Tán sắc lớn nhất lxiv
4.4.3.4 Sai lệch tán sắc lớn nhất lxiv

4.4.3.5 Suy hao phản xạ quang nhỏ nhất tại MPI-SM hoặc MPI-S lxv
4.4.3.6 Phản xạ rời rạc lớn nhất giữa MPI-SM và MPI-RM hoặc MPI-S và
MPI-R lxvi
4.4.3.7 Độ trễ nhóm vi sai lớn nhất lxvii
Lê Phương Trình – D04VT1
ii
Đồ án tốt nghiệp Mục lục
4.4.4 Giao diện tại điểm MPI-RM hoặc MPI-R lxvii
4.4.4.1 Công suất kênh đầu vào trung bình lớn nhất lxvii
4.4.3 Công suất đầu vào tổng trung bình lxvii
4.4.4.4 Vi sai công suất kênh lớn nhất lxvii
4.4.4.5 Đường quang penalty lớn nhất lxviii
4.4.4.6 Độ nhạy tương đương nhỏ nhất lxix
4.4.4.7 Độ phản xạ lớn nhất của các phần tử quang lxix
4.4.4.8 Độ nhạy nhỏ nhất lxix
CHƯƠNG 5 MỘT SỐ ĐIỂM NỔI BẬT CỦA MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG.lxx
5.1 Sửa lỗi hướng thuận lxxi
5.1.1 Mô tả lý thuyết lxxii
5.1.1.2 Độ lợi mã hóa lxxiv
5.1.2.1 Xác định Độ lợi mã hóa theo tham số Q lxxiv
5.1.2.2 Khuyếch đại mã hóa được xác định qua Eb/N0 lxxv
5.1.2.3 Khuyếch đại được xác định theo OSNR lxxvi
5.3 Truyền tải thông suốt của các tín hiệu client lxxx
5.4 Mở rộng quy mô chuyển mạch lxxx
KẾT LUẬN lxxxii
TÀI LIỆU THAM KHẢO lxxxiii
Lê Phương Trình – D04VT1
iii
Đồ án tốt nghiệp Mục lục
DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG BIỂU
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt
3R Retiming, Reshaping and
Reamplifying
Định thời, tái tạo và
khuếch đại
Lê Phương Trình – D04VT1
iv
Đồ án tốt nghiệp Mục lục
ATM Asynchronous Transport Mode Chế độ truyền tải không
đồng bộ
BER Bit Error Ratio Tỷ lệ lỗi bit
DWDM Differential Wavelength
Division Multiplexer
Ghép kênh chia bước
sóng vi sai
EDC
Error Detect Check Phát hiện sửa lỗi
FAS
Frame Alignment Signal Tín hiệu đồng chỉnh khung
FEC
Forward Error Correction Sửa lỗi hướng thuận
FR
Frame Relay Chuyển tiếp khung
GCC
General Communication Channel Kênh truyền dẫn chung
GFP
Generic Frame Procedure Thủ tục đóng khung chung
HO

Hold Off Hold Off
IP
Internet Protocol Giao thức Internet
IrDI
Inter Domain Interface Giao diện liên miền
LAN
Local Area Network Mạng cục bộ
MFAS
Multiframe Alignment Signal Tín hiệu đồng chỉnh đa khung
MPI
Multile Protocol Interface Giao diện đa giao thức
NE
Network Element Phần tử mạng
OA
Optical Amplifier Khuếch đại quang
OADM
Optical Add Drop Multiplexer Bộ xen tách quang
OA&M
Operatons Administration and
Managemnet
Hoạt động, quản lý và bảo dưỡng
OCC
Optical Channel Carrier Sóng mang kênh quang
OCCo
Optical Channel Carrier Overhead Mào đầu sóng mang kênh quang
OCCp
Optical Channel Carrier Payload Mào đầu sóng mang kênh quang
OCG
Optical Channel Group Nhóm kênh quang
OCG-nr

Optical Channel Group reduced Nhóm kênh quang chức năng rút gọn
OCh
Optical Channel Kênh quang
Lê Phương Trình – D04VT1
v
Đồ án tốt nghiệp Mục lục
OCh-OH Optical Channel- Ovehead Mào đầu kênh quang
OCh-PE Optical Channel- Payload
Evolope
Tải tin kênh quang mở rộng
ODU Opical Data Unit Khối dữ liệu quang
OMS
Optical Multiplexer Section Đoạn ghép kênh quang
OMS_LC OMS- Link Connection Kết nối liên kết OMS
OMS_NC OMS- Network Connection Kết nối mạng OMS
OMU Optical Multiplex Unit Khối ghép quang
ONT Optical Network Termination Đầu cuối mạng quang
OOS Optical Output Signal Tín hiệu đầu ra quang
OPU Optical Payload Unit Khối tải tin quang
OSC
Optical Supervision Chanel Kênh giám sát quang
OSNR Optical Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu trên tạp âm quang
OTM Optical Transport Module Chế độ truyền tải quang
OTN Optical Transport Network Mạng truyền tải quang
OTS Optical Transport Section Đoạn truyền tải quang
OTS_SNC OTS _ Subnetwork Connection Kết nối mạng con OTS
OTS OH Optical Transport Section
Overhead
Mào đầu đoạn truyền tải quang
OTU Optical Transport Unit Khối truyền tải quang

PDH
Plesiochronous Digital Hierarchy Phân cấp cận đồng bộ
PTI
Payload Type Identifier Nhận dạng kiểu tải tin
RS
Reed- Solomon Reed- Solomon
SDH
Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộ
Lê Phương Trình – D04VT1
vi
Đồ án tốt nghiệp Mục lục
SN
Signal Networking Tín hiệu mạng
SONET
Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ
STM
Synchronous Transport Mode Chế độ truyền tải đồng bộ
STS
Synchronous Transport Signal Tín hiệu truyền tải đồng bộ
TCP
Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền
dẫn
TDM
Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo
thời gian
TTE Terminal Transport Equipment Thiết bị truyền dẫn đầu cuối
TTI Trail Trace Indentificaton Nhận dạng vạch đường truyền
WDM Wavelenght Division Multiplex Ghép kênh phân chia bước sóng
LỜI NÓI ĐẦU
Đứng trước sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ, truyền

thông băng rộng đang trở thành nhu cầu thiết yếu mang lại nhiều lợi ích cho người
sử dụng. Bên cạnh việc cung cấp các dịch vụ như truy nhập Internet, các trò chơi
tương tác, hội nghị truyền hình, thì truyền thông băng rộng dữ liệu lớn qua các
mạng đồng trục cũng đang được ứng dụng rộng rãi, cung cấp các kết nối tin cậy
cho người sử dụng ngay cả khi di chuyển qua một phạm vi rộng lớn. Sự phát triển
mạnh mẽ của Internet và mạng toàn cầu đem lại càng nhiều hơn nhiều người sử
dụng trực tuyến, chi phối lượng băng thông lớn để truyền dữ liệu bao gồm cả video
và hình ảnh. Để phục vụ cho các yêu cầu truyền tải khối lượng dữ liệu lớn, sự
nghiên cứu cho năng lực mạng với dung lượng cực lớn đã bắt đầu.Các chi phí tăng
lên và cần hệ thống thông suốt hơn nữa hoạt động một vai trò quan trọng trong
nghiên cứu các công nghệ mới.
Sợi quang đem lại băng thông cao hơn nhiều, độ suy giảm thấp qua các
khoảng cách lớn và ưu điểm chi phí hơn so với cáp đồng .Chúng đưa ra độ suy
giảm thấp qua khoảng cách rộng .Các yêu cầu của bộ tái tạo và bộ khuếch đại bởi
vậy khá nhỏ .Tất cả các hệ số chế tạo sợi quang được ưu tiên cho truyền dẫn dữ
Lê Phương Trình – D04VT1
vii
Đồ án tốt nghiệp Mục lục
liệu .Khi yêu cầu băng thông và đường truyền càng lớn thì việc tiến hành truyền dữ
liệu trên sợi quang yêu cầu xây dựng một hệ thống mạng quang hoàn chỉnh hơn. Vì
vậy, mạng truyền tải quang ra đời nhằm đáp ứng yêu cầu đó với khả năng cung cấp
đường truyền dữ liệu lên từ 2.5Gbps, 10Gbps cho đến 40 Gbps đồng thời tích hợp
nhiều loại dữ liệu hoặc các dạng khung dữ liệu của các công nghệ trước đây như
SONET/SDH trên cùng một khối truyền tải quang OTU.
Trong tài liệu này tôi xin giới thiệu những nét tổng quát của mạng truyền tải
quang các bạn có thể phần nào hiểu được tính chất quan trọng của mạng truyền tải
quang. Nội dung cụ thể được chia làm năm chương như sau:
Chương 1 : Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Chương 2 : Kiến trúc truyền tải của mạng truyền tải quang
Chương 3 : Cấu trúc ghép kênh của mạng truyền tả quang

Chương 4 : Các giao diện của mạng truyền tải quang
Chương 5 : Một số điểm nổi bật của mạng truyền quang
CHƯƠNG I: TÌM HIỂU CHUNG VỀ MẠNG
TRUYỀN TẢI QUANG
1.1 Giới thiệu
Các mạng sử dụng các node quang để tạo nên một trong các cấu trúc kết nối
thông dụng như : cấu trúc lưới, cấu trúc vòng, và cấu trúc điểm điểm. Tuy nhiên xét
đến hiệu quả và chất lượng, các mạng quang được mô tả với các chức năng truyền tải
tin, ghép kênh tải tin client, định tuyến, khả năng duy trì dịch vụ, bảo vệ , giám sát và
bảo dưỡng mạng. Để đáp ứng hiệu quả mạng, mạng truyền tải quang tại phía phát bao
gồm các lớp truyền tải quang , khi đó các tín hiệu client riêng rẽ sẽ kết hợp để truyền
tải qua một liên kết. Tại phía thu, một lớp mạng được phân chia cấu trúc và các tín
hiệu đầu cuối được dùng để định tuyến lại cho từng hướng riêng của chúng. Xét trên
một phương diện thì một node được xem như là một sân bay trung tâm, ở đó mỗi hành
khách xác định vị trí trên mỗi máy bay, mỗi client được vận chuyển đến từng vị trí
khác nhau. Và ở đây mỗi hành khách mang tính chất duy trì một quản lý định tuyến
đầu cuối đến đầu cuối. Mạng truyền tải quang phát triển cho ứng dụng truyền tải cự ly
dài với các tốc độ dữ liệu từ 2,5 G đến 40G trên mỗi kênh quang. Trong các khuyến
nghị, mạng truyền tải quang sử dụng để hỗ trợ cho các kết nối điểm-điểm đơn hướng
và song hướng, và các kết nối điểm-đa điểm đơn hướng.
Lê Phương Trình – D04VT1
viii
Đồ án tốt nghiệp Mục lục
1.2 Các lớp quang
Cấu trúc mạng truyền tả quang xác định môi trường vật lý lớp mạng đồng thời
định nghĩa kiểu sợi quang. Cấu trúc mạng truyền tải quang gồm ba lớp : lớp kênh
quang, lớp đoạn ghép kênh quang, lớp đoạn truyền dẫn quang.
• Lớp kênh quang : cung cấp kết nối đầu cuối đến đầu cuối mạng của kênh
quang để chuyển thông suốt thông tin đầu cuối khác nhau như SONET/SDH, PDH 563
Mps, ATM. Lớp kênh quang chứa đầy đủ chức năng như hoán vị kết nối kênh quang

với mục đích định tuyến mạng mềm dẻo, mào đầu kênh quang đảm bảo tính nguyên
vẹn của thông tin đáp ứng kênh quang, các chức năng OA&M kênh quang (hoạt động,
quản lý và bảo dưỡng) cho phép duy trì kết nối và thay đổi chất lượng dịch vụ cùng
khả năng duy trì mạng.
• Lớp đoạn ghép quang : cung cấp chức năng cho các mạng qua công nghệ
ghép tín hiệu trên nhiều bước sóng (WDM). Lớp đoạn ghép quang chứa đầy đủ các
chức năng như mào đầu đoạn ghép kênh quang đảm bảo tính nguyên vẹn thông tin đáp
ứng đoạn ghép quang nhiều bước sóng, đoạn ghép quang kênh quang OA&M cho
phép hoạt động mức đoạn và các chức năng quản lý và duy trì đoạn ghép.
• Lớp đoạn truyền dẫn quang : cung cấp chức năng truyền dẫn tín hiệu
quang trên các sợi quang. Lớp đoạn truyền dẫn quang chứa đầy đủ các chức năng
như : xử lý mào đầu đoạn truyền dẫn quang đảm bảo tính nguyên vẹn thông tin đáp
ứng đoạn truyền dẫn quang, đoạn truyền dẫn OA&M cho phép các hoạt động mức
đoạn và các chức năng quản lý và khả năng duy trì đoạn truyền dẫn.
Tương tự như mạng SONET/SDH thế hệ sau, mạng truyền tải quang xác định một
tải tin đồng bộ có độ dài khung cố định được gán với một mào đầu chi tiết để hỗ trợ
các tải tin đầu cuối khác nhau, đồng thời một mã sửa lỗi hướng thuận (FEC) được đặt
tại đầu cuối tiếp theo của khung để phân biệt mạng truyền tải quang với các mạng
quang thế hệ sau khác.
Các từ mã FEC phát hiện lỗi và các mã sửa lỗi xác định các bit lỗi ( 16) và sửa một
phần các mã đó (8). FEC có khả năng sửa 8 bit lỗi hoặc nhiều hơn được xem như là
một mã mạnh, nếu sửa ít hơn 8 bit lỗi được xem như là một mã yếu.
Ví dụ : mã RS(255,239) là một mã nhị phân thuộc hệ thống các mã vòng tuyến
tính. Mã RS sinh ra từ đa thức nhị phân. Ví dụ : mã RS(255,239) sinh ra từ đa thức x
8
+ x
4
+ x
3
+ x

2
+ 1.
Lê Phương Trình – D04VT1
ix
Đồ án tốt nghiệp Mục lục
Để nhận thức rõ vai trò của từ mã FEC đến chất lượng tín hiệu, ta giả thiết có
một hệ thống yêu cầu giá trị BER 10
-12
. Một tín hiệu có tỷ lệ lỗi bit BER 10
-4
. Sau khi
bổ sung mã FEC mạnh thì được cải thiện còn 2 × 10
-12
. Vì vậy FEC được sử dụng cho
tín hiệu khi truyền trong các khoảng cách xa với tốc độ bit cao mà vẫn đạt được chỉ số
BER là 10
-12
.
Tương tự một tín hiệu với tỷ lệ lỗi bit BER 10
-7
khi được bổ sung mã FEC thì
chỉ số BER được cải thiện còn 10
-40
.
Từ mã FEC còn được bổ sung cho phía thu đáp ứng cự ly dài để đạt được BER
yêu cầu. Một ưu điểm cụ thể là khi sử dụng trong truyền cự ly xa và truyền qua các sợi
quang vượt đại dương sử dụng các bộ khuếch đại và bộ tái tạo nhỏ hơn mà vẫn đảm
bảo tốc độ truyền dẫn bit cao. FEC được ứng dụng trong các bộ chuyển đổi quang-điện
tại các thiết bị truyền dẫn đầu cuối (TTE). Trong các liên kết điểm-điểm cự ly ngắn thì
bộ tái tạo chưa thật cần thiết do suy hao thấp. Với các liên kết cự ly dài thì yêu cầu bộ

tái tạo là không thể thiếu được để đảm bảo tín hiệu. FEC có thể sửa chữa một số bit lỗi
(thường là 8). Khi số bit lỗi vượt quá khả năng sửa lỗi của FEC , các bit lỗi chưa được
sửa đưa vào bộ tái tạo thành một burt bit lỗi ảnh hưởng đến hiệu năng của hệ thống. Ở
trường hợp này, từ mã FEC xác định chức năng vật lý và chức năng quản lý lỗi.
Lê Phương Trình – D04VT1
x
Đồ án tốt nghiệp Mục lục
Hình 1. 1 Tỷ lệ lỗi bit BER trước và sau khi có từ mã FEC trong hệ thống
1.3 Từ mã FEC trong mạng truyền tải quang
Mạng truyền tải quang cho phép ghép các khung để đạt được tốc độ dữ liệu
truyền dẫn cao hơn. Ví dụ : mạng truyền tải quang định nghĩa nhiều mức ghép kênh
như STS-48 (SONET)/STM-16(SDH), hoặc STS-192/STM-64 hoặc STS-768/STM-
256. Khi M khung STS-48 (SONET) hoặc STM-16(SDH) được ghép đạt tốc độ M ×
2,5Gps. Trong trường hợp này, từ mã FEC được hình thành tại các mã khung
SONET/SDH trước khi thực hiện ghép khung trong khối thiết bị đầu cuối tại các bộ
thu , chức năng phát hiện và sửa lỗi được sử dụng sau khi tách các khung. Trong mạng
truyền tải quang, khối tải tin quang-k (OPU-k) với k là chỉ số gồm các khung
SONET/SDH được ghép lại và trường FEC đính kèm sau mỗi khung SONET/SDH.
Bảng 1.1 cung cấp giá trị k cho khối tải tin quang OPU
SONET SDH Tốc độ dữ liệu OPU-k
STS-48 STM-16 2,5Gbps OPU-1
Lê Phương Trình – D04VT1
xi
Đồ án tốt nghiệp Mục lục
STS-192 STM-64 10Gbps OPU-2
STS-768 STM-256 40Gbps OPU-3
Bảng 1. 1 Tương quan giữa các khung STS/STM và khung OTN OPU-k
Mạng truyền tải quang sử dụng mã phát hiện sửa lỗi (EDC) Reed Solomon (RS)
khi xác suất của các bit photon được bỏ qua và do đó tỉ số lỗi bit BER chịu ảnh hưởng
đến các tham số khác như : chiều dài sợi, suy hao, mật độ kênh, phi tuyến, công suất

tín hiệu quang, và độ nhạy thu phụ thuộc vào tốc độ dữ liệu truyền dẫn.
Với các khung OPU-k khác nhau thì từ mã Reed-Solomon (RS) FEC được tạo ra
từ các đa thức sinh khác nhau. Từ mã Reed-Solomon EDC thường được viết dưới
dạng RS(x,y) trong đó x chỉ thị chiều dài dữ liệu phát hiện lỗi, y là chiều dài EDC bổ
sung. Ví dụ: từ mã RS(255,239) sử dụng 16 byte để kiểm tra 239 byte dữ liệu (239 +
16 = 255). Hình 1.2 trình bày cấu trúc từ mã FEC sử dụng trong mạng truyền tải quang
Hình 1. 2 Cấu trúc của RS(255,239)
OPU-k Kiểu FEC
OPU-1 RS(239/238)
OPU-2 RS(238/237)
Lê Phương Trình – D04VT1
xii
Đồ án tốt nghiệp Mục lục
OPU-3 RS(237/236)
Bảng 1. 2 Từ mã FEC sử dụng trong các khung OTN OPU-k
Khi FEC không được sử dụng trong trường hợp này thì từ mã RS lúc đó bao gồm
các số 0.
1.4 Cấu trúc khung trong mạng truyền tải quang
1.4.1 Khối tải tin quang OPU-k
Đơn vị khung cơ bản định nghĩa trong mạng truyền tải quang là khối tải tin quang
OPU-k , trong đó các tín hiệu đầu cuối được ánh xạ vào. Khi tính tới FEC, tốc độ bit
truyền dẫn danh định của OPU-k với k = 1, 2 , 3 được đưa ra trong bảng 1.3.
Mỗi khối OPU-k bao gồm 4 hàng, mỗi hang gồm 3810 cột tương ứng với 3810
byte , tại đầu cuối mỗi hàng có thêm 2 byte mào đầu để hỗ trợ đáp ứng các tín hiệu đầu
cuối khác nhau. Hình 1.3 lưu ý theo khuyến nghị G.709/Y.1331 được bắt đầu đánh số
từ 15, việc đánh số này sẽ rõ rang hơn trong quá trình xây dựng khung OTN.
1.4.2 Khối dữ liệu quang ODU-k
Khối dữ liệu quang bao gồm khối tải tin quang OPU và bổ sung 14 byte mào
đầu tại đầu mỗi hàng của mào đầu OPU-k.
14 byte mào đầu của hàng đầu tiên OPU-k được định nghĩa như sau:

• Trường FAS (tín hiệu đồng chỉnh khung) (byte 1-7) chứa dãy đồng chỉnh khung
cố định 0xA1 0xA1 0xA1 0xA2 0xA2 0xA2.
• Trường MFAS (tín hiệu đồng chỉnh đa khung) (byte 8) chứa số khung trong
256 đa khung
• Trường mào đầu OTU-k (khối truyền tải quang k) (các byte 8-14) chứa giám sát
đoạn (byte 8-10), kênh truyền dẫn chung 0 (GCC0) (byte 11 và 12), và hai byte dự trữ
(byte 13 và 14)
OPU-k Tốc độ thông thường
OPU-1 2488320 Kbps ± 20ppm
OPU-2 9995276,972 Kps ± 20 ppm
OPU-3 40150519,322 Kps ± 20ppm
Lê Phương Trình – D04VT1
xiii
Đồ án tốt nghiệp Mục lục
Bảng 1. 3 Các tốc độ bit truyền dẫn danh định
Hình 1. 3 Cấu trúc OPU-k
Hình 1. 4 Cấu trúc ODU-k
Mào đầu ODU-k còn lại (các byte 1 đến 14 của hàng 2-4) được phân chia thành
các đoạn với chức năng khác nhau, một đoạn khác được sử dụng để xác định đầu cuối
đến đầu cuối của đường OPU-k, một đoạn khác được sử dụng hỗ trợ 6 mức giám sát
kết nối nối tiếp và các đoạn khác sử dụng cho các chức năng bảo dưỡng và hoạt động.
Mào đầu được sử dụng cho 64 khung ODU-k. Mào đầu đường ODU-k sử dụng tại trí
mà ODU-k được ghép và tách ra. Mào đầu cho kết nối nối tiếp được bổ sung và kết
thúc tại nguồn và đầu cuối của các kết nối nối tiếp.
Lê Phương Trình – D04VT1
xiv
Đồ án tốt nghiệp Mục lục
ODU-k hỗ trợ các chức năng sau đây:
• Đáp ứng các tín hiệu đầu cuối qua OPU-k
• Giám sát đường đầu cuối đến đầu cuối qua ODU-kP

• Giám sát kết nối nối tiếp qua ODU-kT
Trong các mạng quang tiêu chuẩn, nhằm tối ưu băng thông truyền tải, ghép kênh
phân chia thời gian(TDM) của các ODU-k duy trì liên kết đầu cuối đến đầu cuối để
các kênh TDM có tốc độ thấp hơn. Do đó, hiện tại ODU-k được định nghĩa các mối
quan hệ server/client như sau:
• Một ODU-2 truyền tải tối đa 4 ODU-1 (một ODU2 tương đương với 4 ODU-1)
• Một ODU-3 truyển tải tối đa 16 ODU-1 hoặc 4 ODU-2 hoặc có thể truyền tải
hỗn hợp cả ODU-1 và ODU-2 trong giới hạn băng thông cho phép
Hình 1. 5 Cấu trúc OTU-k
OTU-k Tốc độ bit thông thường OTU-k Chu kỳ
OTU-1 255/238 × 2488320 = 2666057,143 Kbps 48,971
OTU-2 255/237 × 9953238 = 10709255,316 Kbps 12,191
OTU-3 255/236 × 39813120 = 43018413,559 Kbps 3,035
Bảng 1. 4 Tốc độ OTU-k danh định (± 20ppm)
Lê Phương Trình – D04VT1
xv
Đồ án tốt nghiệp Mục lục
1.4.3 Khối truyền tải quang OTU-k
Cấu trúc khung của khối truyền tải quang k (OTU-k) được hoàn thiện bởi các
byte mào đầu OTU-k ghép thêm mã FEC tại phía cuối khung OPU-k như trình bày
trong hình 1.5.
Các mào đầu OTU chứa các byte giám sát đoạn (byte 8-10), kênh truyền dẫn
chung 0 (GCC0) (các byte 11 và 12) và dự trữ (các byte 13 và 14). Vùng FEC chứa 4
hàng với 256 byte mỗi hàng. Vì vậy, các khung OTU-k gồm 4 hàng với 4080 cột . Áp
dụng mã RS(255,239), một mã FEC 16 byte được tính cho mỗi khung con . Như vậy
ở hình 1.6, tất cả các byte được ghép để xây dựng 4080 byte trong 4 hàng của OTU-k.
Để tránh sự xuất hiện liên tục của các bit 0 hay bit 1 trong khung OTU-k dữ
liệu được xáo trộn nhờ sử dụng một từ mã ngẫu nhiên dài 65535 bit sinh ra bởi đa
thức x
0

+ x
1
+ x
3
+ x
12
+ x
16
. Ứng với mỗi đa thức tuân theo khuyến nghị ITU-T
G.709 thì bộ xáo trộn khởi tạo đến “0xFFFF” tại vị trí bắt đầu khung mà không mã
hóa các byte đồng chỉnh khung (FAS) của mào đầu OTU-k (byte 1-7 của hàng đầu
tiên ). Quá trình xáo trộn bit có trọng số lớn nhất của byte MFAS (byte thứ 8 của hàng
đầu tiên) và liên tục đến byte cuối của khung OTU-k.
Hình 1. 6 Quá trình ghép 16 khung con OTU-k lên một khung OTU-k
Lê Phương Trình – D04VT1
xvi
Đồ án tốt nghiệp Mục lục

Hình 1. 7 Các bước cơ bản định dạng một khung OTU-k dựa trên một liên kết
điểm-điểm
Như vậy, bộ mã hóa OTN gồm các bước lần lượt theo thứ tự như sau:
Tín hiệu đầu cuối được sắp xếp vào khung OTN, sau đó thêm phần mào đầu OH,
từ mã FEC thực hiện ghép kênh và qua bộ xáo trộn dữ liệu được truyền đi.
Mặc dù không trình bày rõ ràng tuy nhiên, các dung sai thời gian và độ biến
động trễ là rất quan trọng trong quá trình này. ITU-T G.825.1 cung cấp độ biến động
trễ cho phép lớn nhất tại giao diện OTU-k tương ứng với chiều dài liên kết khác nhau.
Đây là những qui định tại các điều khoản cho đơn vị đỉnh-đỉnh (UIpp) và độ biến
động trễ đo được tai điểm tần số 3dB (trong Hz). Khoảng đơn vị (UI) được tính toán
từ tốc độ bit và mã RS như sau:
OTU1-1: 1UI = (238/255) (1/2,48832)ns = 375,1 ps

OTU1-2: 1UI = (238/255) (1/9,95328)ns = 93,38 ns
OTU1-1: 1UI = (238/255) (1/39,81312)ns = 375,1 ps
Căn cứ trên cho phép các UI, các độ biến động UIpp cho phép lớn nhất với các
băng thông khác nhau và các OTU-k định nghĩa bởi khuyến nghị G.825.1 như sau :
OTU-k Dải tần số Độ biến động (UIpp)
OTU-1 5 KHz- 20MHz 1,5
Lê Phương Trình – D04VT1
xvii
Đồ án tốt nghiệp Mục lục
OTU-1 1 MHz – 20 MHz 0,15
OTU-2 20 KHz- 80 MHz 1,5
OTU-2 4 MHz – 80MHz 0,15
OTU-3 20 KHz – 320MHz 6,0
OTU-3 16 MHz – 320 MHz 0,15
Bảng 1. 5 độ biến động UIpp theo các tần số
1.4.4 Lớp kênh quang
Lớp kênh quang định nghĩa khuyến nghị ITU-T G.709/Y.1331 trên miền điện .
Khi tín hiệu này chuyển đổi sang miền quang thì được biết như kênh quang (OCh).
Đặc tính định nghĩa trong khuyến nghị ITU-T G.872 đồng thời khuyến nghị G.872
định nghĩa chức năng hỗ trợ quản lý mạng và chức năng lớp mạng của mạng truyền
tải quang.
Hình 1. 8 Các lớp con trong kênh quang cơ bản (OCh)
Hai kênh quang (OCh) được định nghĩa :
• Kênh quang với chức năng đầy đủ (OCh)
• Kênh quang với chức năng rút gọn (OChr) cung cấp các kết nối thông suốt
mạng giữa các khôi phục 3R trong mạng truyền tải quang
OCh bao gồm mào đầu không liên kết; đây là mào đầu không được gắn vào trong
khung OCh nhưng truyền tải qua một sóng mang khác. Hình 1.8 cho thấy mào đầu
OCh (OCh OH) chứa thông tin cho bảo dưỡng hỗ trợ quản lý lỗi và bảo vệ. Mào đầu
OCh nằm ở cuối OCh có chức năng để ghép kênh và phân kênh.

Lê Phương Trình – D04VT1
xviii
Đồ án tốt nghiệp Mục lục
1.4.5 Sóng mang kênh quang (OCC) và nhóm kênh quang (OCG)
Sóng mang kênh quang được định nghĩa là một bước sóng WDM mà các địa
chỉ OTN của một kênh quang OCh ánh xạ lên. Hai kiểu OCC được định nghĩa:
• OCC với chức năng rút gọn (OCCr): chứa duy nhất tải tin OCCp. OCCr mang
tải tin OCh và được gắn với một bước sóng ITU-T của lưới ITU-T. OCCr không có
mào đầu liên kết.
• OCC với chức năng đầy đủ (OCC): chứa tải tin (OCCp) và mào đầu (OCCo).
OCCp mang tải tin OCh và được gán một bước sóng của lưới ITU-T. OCCo mang
mào đầu OCh, và được truyền đi như kênh thông tin tín hiệu mào đầu của module
truyền tải quang (OTM).
Nhóm kênh quang (OCG) là một nhóm các sóng mang kênh quang OCC. Với
nhóm sóng mang kênh quang bậc với chức năng rút gọn OCG n[r], các OCC nhánh
có thể có các kích thước khác nhau. Do đó, khi n sóng mang kênh quang OCC-n[r]
được ghép kênh WDM xác lập cố định một số bước sóng của lưới ITU-T.
Hai OCG được định nghĩa:
• OCG-n với chức năng rút gọn (OCG-nr): chứa n tải tin OCC(OCCp) và không
chứa mào đầu liên kết OCG-nr.
• OCG-n với chức năng đầy đủ (OCCG-n): chứa n tải tin OCC (OCCp) và các
mào đầu liên kết (OCCo).
Hình 1. 9 Cấu trúc cơ bản của nhóm kênh quang OCG-k qua DWDM
Lê Phương Trình – D04VT1
xix
Đồ án tốt nghiệp Mục lục
1.4.6 Mào đầu không liên kết
Trong mạng truyền tải quang, bên cạnh mào đầu được định nghĩa trong OPU-k,
ODU-k, OTU-k còn các mào đầu không liên kết cho lớp kênh quang OCh cho đoạn
ghép qaung và đoạn truyền dẫn quang.

Mào đầu đoạn ghép quang (OMS OH) liên kết với OCG tạo ra khối ghép
quang (OMU). Mào đầu sử dụng cho các chức năng bảo dưỡng và hoạt động dành
riêng cho các đoạn ghép quang. OMS OH nằm ở vị trí cuối tại mỗi OTM sử dụng để
ghép kênh và phân kênh. OTM còn được bổ sung thông tin cho tải tin từ các mào đầu
truyền dẫn chung (COMMS OH).
Tập hợp m nhóm kênh quang OCG-n[r] tạo thành một module truyền tải quang
(OTM-n, m). Khi các module OTM-n,m có chức năng đầy đủ chứa mào đầu không
liên kết truyền tải tín hiệu mào đầu module truyền tải quang (OOS) qua một kênh
giám sát mạng truyền tải quang OSC.
Có 3 kiểu module truyền tải quang OTM:
• OTM-0,m không chứa OSC hỗ trợ kênh quang noncolored qua một
đường liên kết quang với khôi phục 3R tại mỗi đầu cuối.
• OTM-16r,m hỗ trợ 16 kênh quang (có số thứ tự từ OCCr#0 cho đến
OCCr#15) trên một liên kết quang với khôi phục 3R tại mỗi đầu cuối.
• OTM-n,m với chức năng đầy đủ chứa OSC hỗ trợ n kênh quang cho một
hay nhiều liên kết quang. Khi đó khôi phục 3R không được yêu cầu.
Kênh OSC truyền mỗi bước sóng riêng và cấu trúc khung, tốc độ bit và băng
thông riêng và OSC ghép kênh phân chia bước sóng với OTM-n,m được trình bày
trong hình 1.10.
Lê Phương Trình – D04VT1
xx
Đồ án tốt nghiệp Mục lục
Hình 1. 10 Hình thành và truyền tải tín hiệu OTM qua các kênh WDM riêng
1.4.7 Sắp xếp các khung GFP vào khung OPU-k
Với việc chèn các khung rỗi tại các vị trí đóng gói GFP, các khung GFP tạo
thành một luồng bit liên tục . Vì vậy, sắp xếp các khung GFP vào trong OPU-k đạt
được bằng cách đồng chỉnh cấu trúc byte của mỗi khung GFP với cấu trúc byte của
tải tin OPU-k. Trong trường hợp này, điều khiển căn chỉnh là không cần thiết và phần
tải trọng của OPU-k với 4 × 3808 byte được sủ dụng để sắp xếp với khung GFP. Do
đáp ứng tốc độ và mã hóa được sử dụng trong đóng gói GFP, hai chức năng không

được yêu cầu trong quá trình xử lý sắp xếp. Ngoài ra do các khung GFP có độ dài
thay đổi, GFP được cấp phát để chuyển qua các khung OPU-k. Trong trường hợp
này, mào đầu OPU-k chứa 7 byte dự trữ (RES) và một byte nhận dạng cấu trúc tải tin
cho biết kiểu tải tin (PT) (hàng 14, 4).
1.5 Mạng truyền tải quang và công nghệ ghép kênh phân chia theo bước
sóng
Mạng truyền tải quang cho phép truyền tải các tín hiệu khác nhau nhờ công
nghệ DWDM. Hình 1.11 mô tả quá trình ánh xạ các kiểu tải trọng khác nhau của mạng
OTN để truyền trên DWDM.
Lê Phương Trình – D04VT1
xxi
Đồ án tốt nghiệp Mục lục

Hình 1. 11 Sắp xếp các khung GFP vào OPU-k
Lê Phương Trình – D04VT1
xxii
Đồ án tốt nghiệp Mục lục

Hình 1. 12 Ánh xạ các kiểu tải tin khác nhau trên mạng OTN vào WDM
Mạng OTN sử dụng công nghệ DWDM như một phương tiện truyền tải, có thể
truyền trên các kênh quang nhờ quá trình đóng gói khung vào một khối truyền tải
quang. Trong trường hợp này, bộ kết nối chéo quang có thể cho tín hiệu đi qua cho
dù nó không cung cấp các chức năng OA&M để liên kết với một OTU của mạng
truyền tải quang.
1.6 Quản lý mạng truyền tải quang
Để đảm bảo rằng, các kết nối lỗi không được thiết lập hoặc các kết nối được xác
lập một cách hiệu quả, mạng truyền tải quang cần thiết lập quản lý lỗi, cấu hình và
hiệu năng trong miền quản trị và giữa các miền với nhau cũng như các kết nối từ đầu
cuối đến đầu cuối. Nhằm hỗ trợ truyền dẫn giữa các cự ly xa, giữa các thiết bị mạng ,
giữa các thiết bị mạng với hệ thống quang, và các hệ thống bên ngoài mạng truyền tải

quang ta cần cung cấp các biện phát phát hiện và thông báo. Cụ thể như là :
• Phát hiện, phân chia và định vị các kiểu sự cố, đồng thời khôi phục các sự cố
đó. Sử dụng các chỉ báo để phát hiện các sai hỏng hướng thuận (FDI) và hướng ngược
(BDI) trong các liên kết giữa luồng lên và luồng xuống hoặc giữa các đường kết nối
quang. Với các sự cố này, mạng truyền tải quang được sử dụng các phương pháp thời
gian hold-off và phương pháp loại bỏ cảnh báo bên trong mỗi lớp và giữa lớp server và
lớp client để khắc phục các trạng thái đó.
• Kiểm tra tính toàn vẹn liên kết giữa các phần tử mạng truyền tải để thích ứng
với thông tin đặc tính; giám sát liên tục quá trình thiết lập với các yêu cầu xử lý đảm
bảo tính toàn vẹn của đường liên kết đầu cuối đến đầu cuối. Giám sát khả năng liên kết
sử dụng nhận dạng TTI( một kiểu nhận dạng đường liên kết đầu cuối).
• Kiểm tra chất lượng dịch vụ : giám sát chất lượng tín hiệu nhờ giám sát hiệu
năng của một kết nối hỗ trợ liên kết đầu cuối.
• Quản lý các đáp ứng đầu cuối lớp mạng: mục đích nhằm để quản lý lớp client
đáp ứng từ một lớp server sử dụng một nhận dạng kiểu tải tin (PTI); mào đầu ATM
cũng chứa 3 bit nhận dạng PTI. Một nhận dạng PTI khi không có tương thích giứa
nguồn và đầu cuối được dùng để chỉ thị cho điều chỉnh dự trữ hoặc đáp ứng sự thay
đổi giữa lớp client-OCh server.
Lê Phương Trình – D04VT1
xxiii
Đồ án tốt nghiệp Mục lục
CHƯƠNG II: KIẾN TRÚC MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
2.1 Cấu trúc lớp mạng truyền tải quang
Cấu trúc lớp mạng truyền tải quang bao gồm lớp kênh quang, lớp đoạn ghép
quang và lớp đoạn truyền tải quang được minh họa trong hình 2.1. Cấu trúc ba lớp
này như sau :
• Lớp mạng kênh quang : Lớp mạng cung cấp đầu cuối đến đầu cuối mạng
của kênh quang để thông suốt chuyên chở tín hiệu client của dạng biến đổi ( cũng như
SDH STM-N, PDH 565 Mbit/s, tế bào ATM cơ bản, vân vân) đồng thời cung cấp đầu
cuối đến đầu cuối mạng, các khả năng kể cả trong lớp mạng :

- Sắp xếp lại kết nối kênh quang cho định tuyến mạng linh hoạt.
- Mào đầu kênh quang xử lý bảo đảm nguyên vẹn của thông tin đáp ứng kênh
quang;
- Các hoạt động, quản lý, và chức năng bảo dưỡng kênh quang cho phép mức
hoạt động mạng và quản lý chức năng, cũng như cung cấp kết nối, chất lượng
của thay đổi tham số dịch vụ và sự tồn tại mạng.
• Lớp mạng đoạn ghép kênh quang : Lớp mạng này cung cấp chức năng
cho mạng của một tín hiệu quang đa bước sóng. Nhớ rằng tín hiệu “ đa bước sóng”
bao gồm trường hợp chỉ một kênh quang. Khả năng của lớp mạng này bao gồm :
- Xử lý mào đầu đoạn ghép kênh quang bảo đảm nguyên vẹn thông tin đáp
ứng đoạn ghép kênh quang.
- Các hoạt động, quản lý, và chức năng bảo dưỡng kênh quang cho phép mức
hoạt động mạng và quản lý chức năng, cũng như sự tồn tại đoạn quang.
Các khả năng mạng được sử dụng cho các tín hiệu quang đa bước sóng cung cấp hỗ
trợ cho hoạt đông và quản lý mạng quang.
• Lớp mạng đoạn truyền dẫn quang : Lớp mạng cung cấp chức năng cho
truyền dẫn của các tín hiệu quang trên môi trường quang của các kiểu khác nhau
( cũng như sợi G.652, G.653 và G.655).
Lê Phương Trình – D04VT1
xxiv
Đồ án tốt nghiệp Mục lục
Chức năng của lớp mạng này bao gồm :
- Xử lý mào đầu đoạn truyền dẫn bảo đảm nguyên vện thông tin đáp ứng đoạn
truyền dẫn kênh quang
- Các hoạt động, quản lý, và chức năng bảo dưỡng kênh quang cho phép mức
hoạt động mạng và quản lý chức năng, cũng như sự tồn tại đoạn quang.
Các môi trường vật lý : các môi trường vật lý của một mạng quang xác định
kiểu sợi quang. Các môi trường vật lý chủ yếu là đoạn truyền dẫn quang.
Hình 2. 1 Liên kết đầu cuối-đầu cuối trong một mạng truyền tải quang
Lê Phương Trình – D04VT1

xxv