Hệ thống viễn thông 1 - Chuong 4 Ghep Kenh So

Chương IV:
HỆ THỐNG GHÉP KÊNH SỐ
Th.S Nguyễn Văn Mùi

Giáo trình Hệ thống Viễn thông 1


Trang 1

:
Trong xử lí số, các luồng tín hiệu số từ các nguồn khác nhau liên kết với nhau bằng phương tiện xử
lí ghép kênh số. Hình 4.1 trình bày một mô hình hệ thống thông tin số, tập hợp các luồng bit số liệu
từ các nguồn khác nhau hoặc các nguồn xử lí PCM âm thanh tương tự.
















Tất cả các luồng bit số từ các bộ Codec, các nguồn số và các mạch PCM mang tín hiệu âm
thanh tương tự được ghép hợp lại và xử lí trong thiết bị ghép kênh số tạo nên tín hiệu băng

gốc, tiếp tục được điều chế số để chuẩn bị truyền qua kênh thông tin của hệ thống truyền số.
Sau khi thiết bị thu tiếp nhận, giải điều chế thành tín hiệu băng gốc và đưa đến thiết bị tách
kênh số, phân tách các luồng bit số và chuyển đến các thiết bị thu khác nhau để chuyển về tín
hiệu ban đầu như ở đầu phát.

Một thiết bị ghép kênh có thể bao gồm cả thiết bị PCM. Do vậy, các kênh âm tần ở dạng
tương tự có thể đưa tín hiệu đến trực tiếp đầu vào của thiết bị ghép kênh để xử lí thành tín
hiệu PAM và ghép với các tín hiệu PAM của kênh khác trước khi chuyển đổi thành luồng bit
PCM 64 kbit/s. Luồng bit số này hình thành từ các kênh thoại, ngõ vào thiết bị ghép kênh
tiếp nhận các nguồn dữ liệu này và xử lí chúng như là nguồn số thuần túy.

Có hai dạng ghép kênh số: ghép kênh theo thời gian và ghép kênh theo tần số.

).
Các tín hiệu được xử lí để chiếm các khoảng tần số riêng trong dải tần nhưng đều được
truyền trong cùng một thời gian.

Hình 4.1: Mô hình hệ thống ghép và tách kênh số
Ngu
ồn số

Âm
tương tự
Âm
tương tự
Codec

Codec

Nguồn số

Mã hóa
A/D
Giải mã
A/D

Bộ ghép số

Bộ tách số
Đi
ều chế số

Gi
ải đ/c số

Kênh
thông tin

Tương tự
Tương tự
Chương IV:
HỆ THỐNG GHÉP KÊNH SỐ
Th.S Nguyễn Văn Mùi

Giáo trình Hệ thống Viễn thông 1


Trang 2


 Hệ thống thu phát FDMA:

Sơ đồ khối máy phát


Sơ đồ khối máy thu
 Nguyên lí làm việc của hệ thống:
m
1
(t)
BPF
1

BPF
2

BPF
n
Giải điều
chế
2c
f
Giải điều
chế
cn
f
Giải điều
chế
1c
f
Giải

Đ/C
IF/RF
S(t)
m
2
(t)
m
n
(t)
m
1
(t)
m
2
(t)
m
n
(t)

Điều
chế
sóng
mang
IF/RF

Điều chế
1
c
f

Điều chế
2
c
f

Điều chế
cn
f

S(t)
∑
Time
Frequency
Power
Chương IV:
HỆ THỐNG GHÉP KÊNH SỐ
Th.S Nguyễn Văn Mùi

Giáo trình Hệ thống Viễn thông 1


Trang 3

Tín hiệu truyền từ các kênh được tới bộ điều chế sóng mang tương ứng để dịch đến vị trí phổ
mong muốn để phối hợp băng tần cho từng tín hiệu của mỗi thuê bao. Tất cả các tín hiệu này
được truyền trong cùng băng thông tổng đưa đến máy thu. Tín hiệu tổng hợp sẽ đi qua bộ
điều chế IF hoặc RF để đưa lên kênh truyền.
Ở máy thu, tín hiệu tổng hợp được giải điều chế IF/RF, sau đó tách riêng từng sóng mang
con bằng các bộ lọc thông dải BPF. Tại đây các sóng mang con này được giải điều chế để
khôi phục lại tín hiệu thoại ban đầu.

).
















Trong hệ thống ghép kênh phân chia theo thời gian, mỗi tín hiệu tương tự được lấy mẫu tại
các thời điểm khác nhau và xung lấy mẫu mang thông tin về biên độ của mỗi tín hiệu được
phát lên đường dây. Kết quả là một dãy xung PAM được ghép lại, trong đó mỗi xung điều
biên tuần hoàn được bắt nguồn từ các tín hiệu khác nhau.

Time
Power


Frequency
Ch 1

Ch 2

Ch n

Ch 1

Ch 2

Ch n

SW1

SW2

KÊNH
TRUYỀN

Hình 4.2: Hệ thống ghép kênh TDM

Chương IV:
HỆ THỐNG GHÉP KÊNH SỐ
Th.S Nguyễn Văn Mùi

Giáo trình Hệ thống Viễn thông 1


Trang 4

Một nhóm n xung mang thông tin về biên độ của n tín hiệu ghép lại trong một vòng quay
được gọi là một khung.
Nếu mỗi tín hiệu tương tự có băng tần là B (Hz) được xác định bởi bộ lọc thông thấp thì tần

số lấy mẫu ít nhất phải bằng 2B.

Trong thực tế thiết bị ghép không chỉ bao gồm các mạch xử lí các tín hiệu tương tự đầu vào
thành dạng PAM và ghép các xung đó mà còn có thiết bị để chuyển đổi thành luồng bit phức
hợp thành một luồng PCM có tốc độ bit nhất định. Trước hết, các mẫu PAM trong chuyển
đổi ADC được mã hóa biên độ bằng 8 bit (1 byte) theo các luật nén giãn tín hiệu (A hoặc µ
). Theo tiêu chuẩn về giới hạn băng thông trên đường thoại và các thiết bị trên đường truyền
f
gh
<= 4Khz để cho các thiết bị có thể làm việc ổn định và để thoả mãn định lí lấy mẫu
Nyquist. Do vậy tốc độ lấy mẫu được chuẩn hóa ở tần số f lấy mẫu = 8Khz, mỗi mẫu PAM
được mã hóa bằng 8 bit; Với mỗi tín hiệu vào được mã hóa theo cách trên ta sẽ được luồng
số 64 Kbps. Thời gian tồn tại của 1 byte là 1/8Khz = 125µs.

Thời gian biểu diễn một mẫu hay thời gian tồn tại 1 byte biểu diễn giá trị của một mẫu gọi là
một khe thời gian TS (Time Slot).
:
Theo khuyến nghị G.702 của CCITT các luồng bit 1544 Kbps và 2048 Kbps được xem là
các nguồn cấp 1.

:

 Sơ đồ tổ chức PCM sơ cấp E1 (PCM 30 channels; 2,048 Mbps)

Hình 4.3 : Mô hình ghép tách kênh & truyền dẫn trên đường E1

+ Tổ chức thời gian :
- Bit
- Khe thời gian TS (Time Slot )
30 kênh
thông tin
+ 1 kênh
báo hiệu
và 1
kênh
đồng bộ
30 kênh
thông tin +
1 kênh báo
hiệu và 1
kênh đồng
bộ

Chuyển mã nhị phân
↔mã đường truyền
2.048Mbps
Chương IV:
HỆ THỐNG GHÉP KÊNH SỐ
Th.S Nguyễn Văn Mùi

Giáo trình Hệ thống Viễn thông 1


Trang 5

- Khung (frame ): gồm 32 khe TS, được đánh số từ khe số 0 đến khe 31 sử dụng
mã hóa theo luật A là chuẩn của Châu Âu.
Mỗi khung dài 125 µs được chia làm 32 khe thời gian đánh số từ 0 đến 31 và mỗi khe thời
gian dài 3.9 µs gồm một từ mã 8 bit, hoặc thời gian bit dài 488 ns. Tốc độ bit tổng của hệ
thống bằng 8000 xung/s (tốc độ lấy mẫu) * 32 (số khe thời gian) * 8 bit = 2048 kbps. Tín
hiệu định thời phát bên trong hoặc bên ngoài hoặc từ tín hiệu số thu. Cấu trúc như khung
hình 4.4




Hình 4.4 Tổ chức thời gian trong khung theo chuẩn 2,048Mbps

 Đồng bộ đa khung
Đa khung MF (MultiFrame ): gồm 16 khung (2ms) được đánh dấu từ khung số
0 đến khung số 15 là F0, F1, F15.

Khi báo hiệu kênh kết hợp thì mã đồng bộ khung kết hợp là 0000 và ghép vào khoảng bit 1
đến 4 của khe thời gian thứ 16 của khung số F0. Điều này có nghĩa là cứ 16 khung từ mã
xuất hiện dưới dạng từng cụm và không phân bố rải rác ở các khung khác nhau. Các vị trí bit
còn lại từ 5 đến 8 của khe thời gian thứ 16 của khung số 0 gồm các bit riêng biệt (5,7, và 8)
là tập bit 1 nếu không sử dụng và bit 6 sử dụng cho chỉ thị mất đồng bộ đa khung bằng 1.

Đồng bộ đa khung xem như mất khi thu 2 tín hiệu đồng bộ đa khung liên tiếp có 1 lỗi và khi
trong chu kỳ 1 hoặc 2 đa khung tất cả các bit trong khe thứ 16 đều ở trạng thái 0. Điều kiện
thứ hai này tránh được đồng bộ đa khung giả. Đồng bộ đa khung xem như phục hồi ngay khi
tín hiệu đồng bộ đa khung chính xác đầu tiên được phát hiện và khi ít nhất 1 bit trong khe
thời gian thứ 16 có mức logic 1 đứng trước tín hiệu đồng bộ đa khung được phát hiện lần
đầu.
T0 T1 …………
T15
5

T16 T17 …… T31
X 0 0 1 1 0 1 1
0 0 0 0 X A X X n i n i n i n i
X1A X XXXX


a b c d . a b c d n i n i n i n i
X1AXXXXX

a b c d. a b c d
n i n i n i n i
TS0 TS16 TSi (i khác 0 , 16 )

………


………





…….
……


……





……
F0


F1
.
.

.


F15
Chương IV:
HỆ THỐNG GHÉP KÊNH SỐ
Th.S Nguyễn Văn Mùi

Giáo trình Hệ thống Viễn thông 1


Trang 6

 Đồng bộ khung
Tín hiệu đồng bộ khung chiếm khe thời gian số 0 của các khung chẵn, gồm cả khung số 0,
nghĩa là các khung 0,2,4,…,30.
Ở khe thời gian thứ 0 (TS0):
- Bit 2 đến bit 8 chứa từ mã đồng bộ khung 0011011.
- Bit 1 không nằm trong từ mã đồng bộ khung mà dành cho sử dụng quốc tế.

Đối với các khung lẻ: không có tín hiệu đồng bộ khung từ bit 2 đến bit 8.
- Bit 1 được sử dụng như 1 bộ phận để kiểm tra độ dư chu trình nếu cần, hoặc dành
cho sử dụng quốc tế. Nếu không sử dụng thì các bit thứ nhất của khe thời gian thứ 0 trong
các khung chẵn và lẻ khác ấn định là 1.
- Bit 2 luôn cố định bằng 1 để đề phòng sự phỏng tạo đồng bộ khung.
- Bit thứ 3 chỉ thị cảnh báo xa, trạng thái bình thường bit này bằng 0; trái lại ở trạng
thái cảnh báo nó chuyển thành 1.
- Các bit 4 đến 8 là các bit dự trữ cho sử dụng quốc gia và không sử dụng trên mạng
quốc tế. Khi hệ thống sử dụng trên mạng quốc tế thì bit 4 đến bit 8 sẽ bằng 1.
16
-
frame multi
-
frame = 2 ms

0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

256 bits

frame
Hình 4.5:
Cấu trúc của đa khung và khung trong PCM 30

0 1 2 3 4 5 6 7 . . . . . . 15 16 17 . . . . . . 29 30 31

1 frame = 125
µ
s

8 bits /
time slot
1 time slot = 3.9
µ
s
Time slot 0 :

S
i
0 0 1 1 0 1 1

đ/v frame 0 và frame chẵn (phát từ mã đồng bộ khung)
S
i

1 A S
0
g g g g

đ/v frame lẻ (cảnh báo mất đồng bộ khung)
Time slot 16 :
0 0 0 0 y y x x

đ/v frame 0 (phát từ mã đồng bộ đa khung)
0000: từ đồng bộ đa khung
x=1 nếu không dùng; y=1 khi mất đồng bộ đa khung
a b c d a b c d
đ/v frame 1 -15 (dùng để báo hiệu cho 30 kênh
với 15 trạng thái)
b=1, c=0, d=1 nếu không dùng
abcd ≠ 0000 (do trùng từ đồng bộ đa khung)
VF channel
1 - 15
VF channel
16 - 30
Chương IV:
HỆ THỐNG GHÉP KÊNH SỐ
Th.S Nguyễn Văn Mùi

Giáo trình Hệ thống Viễn thông 1


Trang 7

Nếu bit 1 không được sử dụng thì có thể dùng trên các kênh quốc gia cùng với bit

4→ bit 8 cho bất kỳ mục đích gì.

Đồng bộ khung xem như bị mất khi thu 3 hoặc 4 tín hiệu đồng bộ khung liên tiếp có lỗi.
Đồng bộ khung xem như đã được phục hồi ngay sau khi tín hiệu đồng bộ khung chính xác
được phát hiện nhưng trong khung tiếp theo (khung lẻ) vắng mặt nó và được phát hiện thông
qua bit 2 trong khe thời gian thứ 0 có logic 1 và khi trong khung tiếp theo phát hiện có tín
hiệu đồng bộ khung chính xác.

 Báo hiệu (Signalling)
Trong mỗi khung, khe thời gian thứ 16 được sử dụng cho báo hiệu. Khe thời gian này cung
cấp 1 kênh báo hiệu 64 kbps và có thể sử dụng cho báo hiệu kênh chung. Đối với báo hiệu
kênh kết hợp, nó đại diện cho 2 kênh báo hiệu 30 kbps ngoài tín hiệu đa khung được sử dụng
như một chuẩn mực. Bit 1→bit 8 của khe thời gian thứ 16 được ký hiệu là abcdabcd. Nếu
các bit b,c, và d không sử dụng thì b=1, c=0, và d=1. Khuyến nghị rằng cấu trúc 0000 của
a,b,c, và d sẽ không được sử dụng cho mục đích báo hiệu của kênh thoại từ 1 đến 15. Các bit
này tạo ra 4 kênh báo hiệu 500 bps mang ký hiệu a,b,c, và d cho mỗi kênh thoại hoặc dịch vụ
khác. Theo sắp xếp này, sai số báo hiệu cho mỗi kênh báo hiệu do hệ thống truyền dẫn PCM
gây ra sẽ không vượt quá ±2 ms.
:
Bộ ghép kênh TDM 24 kênh được sử dụng như là hệ thống T1 do Mĩ đưa ra. Hệ thống này
được thiết kế cho cự li ngắn và sử dụng cho các vùng đô thị.

Cự li cực đại của hệ thống T1 hiện nay là 90-100 km với khoảng cách lặp sắp xỉ 1.5 Km.

Hệ thống truyền dẫn là các đôi dây kim loại đã và đang sử dụng kể cả cáp quang.
Hệ thống khởi đầu sử dụng 7 bit cho mỗi từ mã và mã hoá theo luật µ với µ=100.

Hệ thống 24 kênh được thành lập để tạo sự tương thích cho mạng quốc tế. Theo khuyến nghị
G.733 của CCITT sử dụng các từ mã 8 bit và µ=255, tốc độ của hệ thống này là 1544 Kbps
và có thể sử dụng như luồng bit đầu vào của thiết bị ghép kênh cao cấp hơn.

Tín hiệu đồng bộ nhịp của thiết bị ghép CCITT có thể nhận được từ tín hiệu thu và có thể
nhận được từ nguồn ngoài. Khi có sự cố thiết bị ghép cần phải có cấu trúc phát hiện sự cố
nguồn cung cấp, mất tín hiệu đến 1544 Kbps, mất đồng bộ khung và nhận chỉ thị cảnh báo từ
PCM đối phương. Chỉ thị cảnh báo là một dãy bit trong đó bit thứ hai mỗi khe thời gian bị
cưỡng chế về 0 hoặc thay đổi bit S thành 1 đối với đa khung 12 khung hoặc gởi đi một dãy
bit cảnh báo đồng bộ khung 1111111100000000 ở các bit m của hệ thống đa khung 24 khung
.


Chương IV:
HỆ THỐNG GHÉP KÊNH SỐ
Th.S Nguyễn Văn Mùi

Giáo trình Hệ thống Viễn thông 1


Trang 8

Tốc độ lấy mẫu là 8000 mẫu/s; có nghĩa là, khoảng cách giữa các mẫu trong cùng một kênh
thoại là 125 µs. Trong một khung 125 µs có 24*8 = 192 bit tin tức, để cung cấp tín hiệu
đồng bộ cần thêm một bit vào dãy bit tin của khung. Bit đồng bộ luôn là bit thứ nhất trong
mỗi khung, các bit từ 2 đến 193 là các bit tin ghép thành từng cụn 8 bit.

Do lỗi đường truyền mà đồng bộ khung bị mất thì mạch phát hiện phải thực hiện 2 bước: thứ
nhất là phát hiện mất đồng bộ khung. Thứ hai là tái đồng bộ hệ thống.

• Phát hiện mất đồng bộ:
Kiểm tra từ mã đồng bộ khung. Sau x lần kiểm tra thử mà thiết bị không xác nhận được sự
có mặt của từ mã thì mạch thay đổi từ chế độ khoá sang chế độ tìm kiếm. Sau một số lần thử
không thành công để tìm dãy chính xác của từ mã thì phát cảnh báo mất đồng bộ khung.

Vì hiện tượng phỏng tạo mẫu đồng bộ khung từ số liệu ngẫu nhiên dẫn vào nhiều khi có thể
tái tạo đồng bộ nên thực tế phải tạo ra từ mã đồng bộ có xác suất phỏng tạo này rất nhỏ. Từ
mà đồng bộ khung càng dài thì sự trùng lặp ngẫu nhiên với tín hiệu vào càng bé, nhưng từ
mã này càng dài thì sự tái lập đồng bộ khung xảy ra càng kâu. Vì thế các từ mã đồng bộ
khung được xây dựng để có dung sai cho lỗi truyền dẫn cao và không quá dài. Một trong
những cấu trúc như vậy là 1110010. Ta thấy rằng bit đầu tiên của một khung là không đủ để
phát hiện mất đồng bộ hoặc phát hiện sự lặp đồng bộ do tín hiệu số ngẫu nhiên trong luồng

12
-
frame mul
ti
-
frame = 1,5ms

1 0 1 0 1 0


0 0 1 1 1 S

A B

1 2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12


1 2 3 4 5 6 7 8 9 . . . . . 193

1 Frame = 193 bits = 125us

Hình 4.6 : Hệ thống ghép PCM 24 kênh.

Bit
đồ
ng b
ộ
khung=1

1 Slot = 5,18 µs

Chương IV:
HỆ THỐNG GHÉP KÊNH SỐ
Th.S Nguyễn Văn Mùi

Giáo trình Hệ thống Viễn thông 1


Trang 9

bit tin. Để khắc phục điều này, từ mã đồng bộ khung được cấu trúc bởi bit đầu tiên của mỗi
khung ở một số khung nhất định. Số lượng khung ấn định này tạo thành một đa khung.
Việc tạo lập cấu trúc đồng bộ đa khung cũng làm nảy sinh những vấn đề riêng của nó khi xảy
ra mất đồng bộ khung, bởi vì khi đó cũng mất cả đồng bộ đa khung. Để khắc phục vấn đề
này, một từ mã đa khung cũng được tạo ra. Người ta sử dụng các bit ghép vào như sau: từ
mã đồng bộ khung là 101010 được đặt ở các khung lẻ và từ mã đồng bộ đa khung là 00111S
được đặt ở các khung chẵn trong cấu trúc đa khung; trong đó S thường ở mức logic 0 và chỉ
chuyển thành mức logic 1 khi chỉ thị cảnh báo cần cung cấp cho đầu cuối ở xa. Mất đồng bộ
khung giả sử là xảy ra khi mất đồng bộ khung.

Ngoài thông tin số cần truyền đi, các thông tin báo hiệu để chỉ các chức năng như “nhấc tổ
hợp”, giải toả”, cũng phải được truyền đi. Có hai dạng truyền dẫn số. Thứ nhất là báo hiệu
kênh chung, ở đây một từ mã 8 bit được sử dụng để cung cấp báo hiệu cho tất cả 23 kênh
còn lại với tốc độ 64 Kbps. Thứ hai là báo hiệu kênh kết hợp, ở đây bit thứ 8 của khung thứ
6 và 12 được tách ra từ luồng số liệu mang tin để tạo ra kênh báo hiệu 1333 bps hoặc 2 kênh
báo hiệu 667 bps. Để bù các bit đã lấy đi này và cực tiểu hoá méo lượng tử, các trị số đầu ra
bộ giải mã được di chuyển một ít. Tất cả các trị số đầu ra chẵn của bộ giải mã được thay đổi
để cân bằng giá trị cao hơn tiếp theo và tất cả đầu ra lẻ của bộ giải mã được thay đổi để cân

bằng giá trị quyết định cùng được đánh số (theo khuyến nghị của G733).

(
Plesiochronous Digital Hierarchy
)

Ghép kênh số PDH dựa trên kỹ thuật ghép xen bit. Hiện nay đang tồn tại ba cấp ghép kênh
khác nhau trên thế giới, đó là:
- Hệ thống Châu Âu (CEPT)
- Hệ thống Bắc Mỹ (ANSI)
- Hệ thống Nhật Bản (JAPAN)
Cấp ghép đầu tiên của hệ thống Châu Âu sử dụng 30 kênh thoại, mỗi kênh có tốc độ 64 Kbps
cùng với 128 Kbps báo hiệu và đồng bộ tạo thành luồng sơ cấp có tốc độ 2048 Kbps.
Hệ thống Bắc Mỹ và Nhật Bản khác nhau ở số luồng cấp thấp khi ghép vào cấp cao, nhưng
đều lấy tốc độ cơ sở là 1544 Kbps tương đương 24 kênh thoại 64 Kbps và 8 Kbps báo hiệu
và đồng bộ.
Hệ thống cơ sở chỉ dùng cho các tuyến thông tin ngắn. Với các tuyến thông tin xa, cần một
dung lượng kênh lớn, việc ghép một số lượng lớn kênh PCM vào một đường truyền chung là
cần thiết. Quá trình ghép các kênh PCM cơ sở để tạo thành hệ thống PCM cấp cao hơn gọi là
ghép kênh số.
Trên cơ sở tổng hợp các hệ thống tiêu chuẩn ghép kênh số PDH của Châu Âu, Bắc Mỹ và
Nhật Bản, ITU-T đã đưa ra khuyến nghị G.703 cho các tiêu chuẩn sau:

Chương IV:
HỆ THỐNG GHÉP KÊNH SỐ
Th.S Nguyễn Văn Mùi

Giáo trình Hệ thống Viễn thơng 1

Trang 10

4
4
4
4
1
139,264Mbps
1920
Châu Âu
1
8,448Mbps
1
34,368Mbps
480
1
564,992Mbps
7680
30
K
1
30
2,048Mbps
6
4
7
2
1
274,176Mbps
4023

24
1
24
1,544Mbps
1
6,312Mbps
96
1
44,736Mbps
672
1
560,160Mbps
8064
3
4
4
1
97,728Mbps
1440
1
400,352Mbps
5760
24
1
24
1,544Mbps
1
32,046Mbps
480
1

6,312Mbps
96
5
Bắc Mỹ
Nhật Bản

Mỗi tín hiệu theo hệ thống phân cấp CEPT có cấu trúc khung xác định, cơ bản gồm các khối
sau:

Chương IV:
HỆ THỐNG GHÉP KÊNH SỐ
Th.S Nguyễn Văn Mùi


Giáo trình Hệ thống Viễn thông 1



Trang 11

JB CB FASD+NTB


FAS (Frame Alignment Signal): Tín hiệu đồng bộ cho phía thu.

D + N: Các bit dịch vụ chỉ ra trạng thái của hướng truyền ngược lại.

TB: Các bit thành phần, các bit của các kênh 1-4.

CB: Các bit điều khiển sự hiệu chỉnh, chỉ ra khối JB chứa các bit tín hiệu hay các bit

hiệu chỉnh.

JB: Khối bit tín hiệu hoặc hiệu chỉnh.
Tín hiệu tổng được tạo ra từ các tín hiệu thành phần bằng cách chèn bit, phương pháp này
gọi là ghép kênh bit-by-bit



Ở hình trên, việc chèn byte đồng bộ FAS và các bit hiệu chỉnh vào tín hiệu hiệu ghép kênh
chưa được xem xét.
Các bit trong khung FAS tương ứng của các tín hiệu vào cũng được chèn bit-by-bit vào các
tín hiệu tổng. Do vậy các khung FAS sẽ không còn nguyên dạng và tương ứng sẽ không còn
chức năng đồng bộ. Tín hiệu tổng cần một frame FAS cho chính mình. Frame FAS này này
do bộ ghép kênh tạo ra.


Chương IV:
HỆ THỐNG GHÉP KÊNH SỐ
Th.S Nguyễn Văn Mùi


Giáo trình Hệ thống Viễn thông 1



Trang 12

Không có mối quan hệ về pha giữa frame FAS của tín hiệu tổng và các tín hiệu thành phần.
:
Ưu điểm

:
- Cấu trúc hệ thống đơn giản.
- Nguyên tắc ghép kênh theo cấp bậc cho phép các luồng số chặt chẽ.
- Chất lượng tốt, dung lượng lớn.
- Công nghệ chế tạo hoàn chỉnh, giá thành sản phẩm thấp.
Nhược điểm:
- PDH dựa trên ghép kênh cận đồng bộ hiệu chỉnh dương để tạo cấp số tốc độ cao.
Mối quan hệ về pha giữa khung truyền dẫn và tải không được ghi lại do vậy chỉ có thể truy
cập từng kênh khi tách từng bước tín hiệu tổng xuống cấp tương ứng, sau khi định hướng
được thì các tín hiệu nhánh lại được ghép từng bước lên cấp số ban đầu. Như vậy tính mềm
dẻo trong liên kết viễn thông bị hạn chế.
- Về mặt kinh tế, kỹ thuật ghép kênh số là một giải pháp khá đắt tiền và cồng kềnh vì
định hướng luồng số gắn liền với quá trình ghép, tách kênh khá phức tạp và cồng kềnh.
- Mặt khác, thành phần mạng PDH, đa số chức năng hỗ trợ thành phần mạng được cấu
hình trong phần cứng. Do đó, đối với mạng PDH, quá trình vận hành và bảo dưỡng mạng rất
hạn chế và không có khả năng tăng thêm (ví dụ: đo thử mạng chủ yếu dựa trên việc đo lường
BER). Như vậy không thể đáp ứng nhu cầu cải tiến và tích hợp chức năng quản lý và bảo
dưỡng mạng trong tương lai.
- Một khuyết điểm khá quan trọng của PDH là thiếu các tiêu chuẩn cho các hệ thống
đường truyền tốc độ cao đặc biệt tín hiệu quang. Do vậy các thiết bị của nhà sản xuất khác
nhau sẽ mang những đặc thù khác nhau và không làm việc tương thích với nhau; với từng hệ
đường truyền cả hai thiết bị đầu cuối phải đặt mua từ một công ty. Ngoài ra sự khác biệt giữa
ba hệ thống về luật mã hóa, phương thức báo hiệu, cấu trúc các cấp số gây khó khăn và phí
tổn trong việc giao tiếp giữa các quốc gia theo các chuẩn khác nhau.
- PDH thiết kế chủ yếu cho tín hiệu thoại, những dịch vụ mới như hình ảnh, truyền số
liệu tốc độ cao những dịch vụ băng rộng này thì kỹ thuật PDH không đáp ứng được.
:
Để phát triển cũng như khắc phục những nhược điểm của mạng PDH. Đặc biệt là để có
định hướng chung cho các hệ thống đường truyền tốc độ cao. Việc giao tiếp các loại luồng số
có tốc độ khác nhau của hệ thống Châu Au, Bắc Mỹ và Nhật Bản là vấn đề rất cần được giải

quyết. Vì thế vào những năng 80, dựa vào kỹ thuật SONET (Synchronous Optical Network)
mà kỹ thuật SDH được ra đời.
Chương IV:
HỆ THỐNG GHÉP KÊNH SỐ
Th.S Nguyễn Văn Mùi


Giáo trình Hệ thống Viễn thông 1



Trang 13

SDH (Synchronous Digital Hierarchy) nghĩa là sự phân cấp số đồng bộ. Trong thiết bị truyền
dẫn SDH sẽ cho phép giao tiếp các luồng số có tốc độ khác nhau.
Kỹ thuật SDH là kỹ thuật truyền dẫn đầu tiên đang được sử dụng ngày càng phổ biến trên
phạm vi toàn thế giới nhờ các tính năng ưu việt hơn hẳn thế hệ PDH. Và hiện nay đang được
đưa vào sử dung cho mạng Bắc Nam ở nước ta…
Nguyên lý ghép kênh SDH cho phép ghép các luồng số PDH của các chuẩn Châu Âu, Nam
Mỹ và Nhật Bản với các tốc độ khác nhau như: 1,544 Mbit/s; 2,048 Mbit/s; 6,322 Mbit/s;
34,368 Mbit/s; 44,736 Mbit/s và 139,264 Mbit/s để hình thành luồng số đồng bộ 155,52
Mbit/s đưa vào khung STM-1 để truyền đi.
Các luồng PDH được đưa vào STM-1 bằng cách ghép xen kẽ từng byte dữ liệu PDH vào
trong các Container (C), sau đó gắn các từ mão đầu POH trong Container ảo VC và các byte
con trỏ Pointer, và thông tin từ mão SOH tạo thành khung STM-1. Luồng STM-1 có tốc độ
155,52 Mbit/s gọi là luồng cơ sở trong SDH.

STM-1
E/O
E/O

155,52 Mbit/s
Optical Fiber
155,52 Mbit/s
Optical Fiber
Tx
RX
2 Mbit/s
1,5 Mbit/s
6 Mbit/s
34/ 45
Mbit/s
140 Mbit/s

Cấu trúc khung STM-1
:
Khung STM-1 gồm 2430 byte được xếp thành một ma trận 9 hàng, mỗi hàng chứa 270 byte.
Thời gian cho mỗi khung STM-1 là 125 µs (tương ứng với tần số lặp lại là 8000 Hz)
Mỗi byte trong khung gồm 8 bit thông tin được truyền 8000 lần trong 1 giây. Như vậy tốc độ
của một kênh là 64 Kbit/s.
Khung STM-1 gồm ba khối:
- Khối từ mão vùng SOH (Section Overhead).
- Khối con trỏ PTR (Pointer).
- Khối tải dữ liệu Payload.
Chương IV:
HỆ THỐNG GHÉP KÊNH SỐ
Th.S Nguyễn Văn Mùi


Giáo trình Hệ thống Viễn thông 1

Trang 14

Payload
SOH
AU - PTR
SOH
3
1
5
270 Byte
261 Byte9 byte

Trình tự truyền các byte trong khung là từ trái qua phải và từ trên xuống dưới. Trình tự
truyền các bit trong một byte là bit có trọng số lớn nhất truyền đầu tiên và bit có trọng số bé
nhất truyền cuối cùng. Nguyên tắc trên được áp dụng cho tất cả các loại khung tín hiệu trong
SDH.
:
Khối SOH gồm (8 x 9) bytes dành cho việc đồng bộ khung, giám sát, bảo dưỡng và điều
khiển.
SOH được chia thành hai phần:
+ Đoạn từ mão chuyển tiếp RSOH ( Regenerator SOH).
+ Đoạn từ mão ghép kênh MSOH (Multiplexing SOH).
:
Các luồng số từ 2 Mbit/s đến 140 Mbit/s được chuyển vào vùng tải dữ liệu có kích thước (9
x 261) bytes. Những luồng này được xen vào khối STM-1 theo các qui định đã được định
nghĩa trước.
:
Mối quan hệ về pha giữa vùng tải dữ liệu và khung STM-1 được ghi lại trong con trỏ. Vị trí

của các luồng số khi chuyển vào khung STM-1 sẽ được con trỏ ghi nhận chính xác. Vì vậy,
sau khi đọc được nội dung của con trỏ, ta có thể truy xuất đến các luồng riêng lẽ mà không
cần phải phân kênh hoàn toàn tín hiệu STM-1 đó.
Chương IV:
HỆ THỐNG GHÉP KÊNH SỐ
Th.S Nguyễn Văn Mùi


Giáo trình Hệ thống Viễn thông 1



Trang 15

Khối con trỏ PTR gồm 3 con trỏ, mỗi con trỏ có kích thước 3 byte, có vị trí cố định trong
khung STM-1. Khối con trỏ này được đặt trong 9 byte đầu tiên của hàng thứ tư của khung
STM-1.
Cấu trúc khung STM-N
:
Tín hiệu SDH với tốc độ cao hơn tốc độ cơ bản thu được thông qua ghép byte xen byte tín
hiệu STM-1, và tốc độ của tín hiệu STM- N là Nx155,52 Mbit/s (N là số nguyên dương).
Cấu trúc khung của STM-N cũng tương tự như STM-1, nhưng tín hiệu STM-N vận chuyển
Nx9x270 byte cũng với chu kỳ là 125µs. Khung STM-N có các byte SOH, PTR và vùng tải
dữ liệu Payload bằng cách ghép xen kẽ từng byte các SOH, PTR và vùng tải dữ liệu của
khung cấp thấp hơn.
Payload
SO H
AU - PTR
SO H
3

1
5
Nx270 Byte
Nx261 ByteNx9 byte

Nguyên lý ghép kênh trong khung STM-N:
+ Trong quá trình ghép kênh, các byte trong vùng tải dữ liệu của các STM cấp thấp
hơn được ghép xen kẽ từng byte và tải trực tiếp vào vùng tải dữ liệu của khung STM-N mà
không cần bộ đệm.
+ Các byte từ mão đầu SOH của khung STM-N được tạo thành từ các byte từ mão
đầu SOH của NxSTM-1 riêng lẻ.
+ Các byte con trỏ của NxSTM-1 riêng lẽ được ghép vào khung STM-N tại vị trí thích
hợp. Trong quá trình ghép này, vị trí của tín hiệu hữu ích của từng STM-1 riêng lẽ có thể
thay đổi so với vị trí ban đầu của nó để thích hợp với sự khác nhau về pha giữa STM-1 và
STM-N. Mỗi giá trị con trỏ của các luồng STM-1 riêng lẽ phải được điều chỉnh cho phù hợp
theo sự khác nhau về pha này để ghép vào.
Chương IV:
HỆ THỐNG GHÉP KÊNH SỐ
Th.S Nguyễn Văn Mùi


Giáo trình Hệ thống Viễn thông 1



Trang 16

Theo nguyên lý ghép kênh là NxSTM-1 sẽ cho khung STM-N. Như vậy, nếu ghép
MxSTM-N vào khung lớn hơn sẽ được STM-NxM. Nguyên tắc này đã được áp dụng trong
thực tế:

+ 4 x STM-1 ≡ 1 x STM-4.
+ 16 x STM-1 ≡ 1 x STM-16.
+ 4 x STM-4 ≡ 1 x STM-16.
M U X
1 / 4
d cba dcb a
STM -4
b b b b
d d d d
c c c c
a a a a
ST M -1 # 1
ST M -1 # 2
ST M -1 # 3
ST M -1 # 4
M U X
4 /16
d d dd cccc bbb b aaaa
ST M -16
ST M -4 # 1
ST M -4 # 2
ST M -4 # 3
ST M -4 # 4
a a a a
b b b b
c c c c
d d d d

Chương IV:
HỆ THỐNG GHÉP KÊNH SỐ

Th.S Nguyễn Văn Mùi


Giáo trình Hệ thống Viễn thông 1



Trang 17

45 Mbit/s
140Mbit/s
34 Mbit/s
34 Mbit/s
1,544 Mbit/s
6,322 Mbit/s
2 Mbit/s
140Mbit/s
2 Mbit/s
1,544 Mbit/s
45 Mbit/s
6,322 Mbit/s




Hình 3.3.
Mật độ phổ
công suất
của tín hiệu
đi

ều chế