Nghiên cứu mạng truyền tải quang OTN

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.09 MB, 24 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

LỜI MỞ ĐẦU

Với sự phát triển bùng nổ của Internet và các dịch vụ băng rộng

trong những năm qua, hệ thống truyền dan SONET/SDH ngày càng bộc lộ

nhược điểm trong việc cung cấp truyền tải cho các dịch vụ viễn thông. Nhược điểm của SDH càng trở nên rõ hơn khi công nghệ ghép kênh theo bước sóng (WDM) được áp dụng triển khai. Lý do là bởi SDH được thiết kế cho các hệ thống quang đơn kênh và không hỗ trợ quản trị đến từng bước sóng trong WDM. Hơn nữa do được tối ưu hóa dé đáp ứng nhu cầu

của dịch vụ thoại, mạng SDH khơng thích hợp cho các dịch vụ chun gói,

đặc biệt là các dịch vụ truyền số liệu băng rộng và video.

Mạng truyền tải quang OTN là một kỹ thuật truyền tải mới được phát triển bởi ITU-T có khả năng cung cấp kha năng truyền tải với dung lượng

lớn. Các đặc điểm quan trọng khiến cho OTN trở nên hấp dẫn là khả năng

đóng gói, cho phép quản lý hiệu năng end-to-end, kha năng hỗ trợ đối với nhiều tầng dịch vụ được tối ưu hóa về trễ, khoảng cách, tính hiệu quả và chi phí. Với nhiều ưu điểm vượt trội, OTN được đánh giá là một sự thay thế kha dụng cho các hệ thống mạng SONET/ SDH truyền thống nhằm

giải quyét bài toán về vân đê truyền tai và quản tri mạng.

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

CHUONG I: TONG QUAN VE MẠNG TRUYEN TAI QUANG 1.1. Sơ lược một số kỹ thuật ghép kênh

1.1.1.Phân cấp số cận đồng bộ PDH

Kỹ thuật PDH là trong mạng không sử dụng đồng bộ tập trung nghĩa là tat cả các phan tử trong mạng không bị khống chế bởi một đồng hỗ chủ. Mỗi thiết bị ghép kênh hoặc tổng đài trong mạng có một đồng hồ riêng,

chính vì vậy các luồng số do chúng tạo ra có sự chênh lệch về tốc độ bit.

Muốn ghép các luỗng số có tốc độ bit khác nhau này thành một luồng số có tốc độ bit cao hơn thì phải hiệu chỉnh cho tốc độ bit của chúng tương

ứng với tan số đồng hỗ của bộ ghép nhờ chèn bit. 1.1.2.Phân cấp số đồng bộ SDH

So với PDH thì SDH có những ưu điểm như sau:

-Giao diện đồng bộ đồng nhất do đó việc ghép và tách các luồng

nhánh từ luồng tín hiệu STM-n đơn giản va dé dàng. Đồng thời trên mạng SDH có thể sử dụng các chủng loại thiết bị của nhiều nhà cung cấp khác

- Ghép được các loại tín hiệu khác nhau một cách linh hoạt. Khơng

những ghép được tín hiệu thoại mà có thể ghép được cả các tín hiệu ATM,

- Dung lượng các byte dành cho quản lý, giám sát và bảo dưỡng lớnnhờ đó khả năng vận hành mạng linh hoạt hơn, tăng cường khả năng quản

lý và giám sát.

1.1.3.Mạng SDH thế hệ kế tiếp (NG-SDH)

Một số các giao thức trong NG-SDH co phép các nhà khai thác cung cấp

nhiều dịch vụ truyền tai dir liệu dé tăng hiệu quả cua các tram SDH bằng

cách thêm vào các nút biên MSSP (Multi Service Support Protocol). Với

MSSP, một tập các giao thức mới được bồ sung cho SDH cho phép kếthợp các giao tiếp dữ liệu Ethernet, MPLS...

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

1.2. Vấn đề truyền tải và quản trị mạng trong OTN

Các giao tiếp chuẩn G.709 sắp xếp dữ liệu cần truyền tải, tức là các

dữ liệu khách (Client data) vào các khung. Cấu trúc khung dữ liệu của OTN được xây dựng trên cơ sở các tốc độ truyền dẫn bậc cao của SDH.

Các khung dữ liệu của G.709 cũng có thứ bậc tương tự như bậc của khung

SDH, từ 2.5Gbps (STM-16) cho đến 40Gbps, ngồi ra cịn có các loại

khung hỗ trợ Gigabit Ethernet. Như vậy, bài toán cung cấp các đường ống

truyền tải dung lượng lớn có thé được giải quyết với OTN.

Về quan tri mạng: Ngoài phan tải trọng, mỗi khung lại có thêm phan

mào đầu vận hành, quản trị (OAM overhead) và mã sửa lỗi trước FEC

(Forward Error Corection). Cau trúc quản tri linh hoạt của mang truyền tải quang OTN mang lại nhiều tính năng linh hoạt hỗ trợ các nhà khai thác

mạng. Giúp quản trị đến từng bước sóng quang WDM. Cho phép quản trị

mạng lưới gồm thiết bị của nhiều nhà cung cấp khác nhau. 1.3. Mã sửa lỗi trước (FEC) trong OTN

Sửa lỗi trước là một tính năng ưu việt của OTN. Trong OTN đã xác định một sơ đồ FEC đan xen bao gồm một mã Reed-Solomon 16 byte, sử dụng 4x256 byte kiểm tra thơng tin cho khung ODU.

Độ lợi mã hóa do FEC đem lại có thé được sử dụng với mục tiêu:

Tăng tối đa khoảng cách truyền dẫn. Gia tăng số lượng kênh WDM trong

hệ thống WDM vốn đã bị giới hạn bởi công suất đầu ra của các bộ khuếch

đại bằng cách giảm công suất trên mỗi kênh. Điều quan trọng hơn cả, mã

FEC có khả năng tạo ra các mạng truyén tải quang trong suốt

1.4. OTN và mạng IP/WDM

Việc tích hợp các giao diện G.709 vào các thiết bị định tuyến

IP/WDM cung cấp những lợi ích đáng ké cho các nhà khai thác mạng. Đầu

tiên là có thể tiết kiệm được đáng ké chi phí đầu tư và chi phí vận hànhbăng cách loại bớt nhiều thiết bị chuyển tiếp SDH và các đường cáp kết

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

nối, giảm thiểu chi phí về nguồn điện, điều hịa phịng máy và các chi phí

quan lý khác. Thứ hai, việc tích hợp các giao điện quan lý OTN theo chuan G.709 vào các thiết bị định tuyến IP còn tạo điều kiện cho việc tích hợp các tính năng quản tri mạng IP và mạng truyén tải quang WDM vào cùng một hệ thống.

CHƯƠNG II: KIÊN TRÚC MẠNG TRUYEN TAI QUANG

2.1. Kiến trúc chức năng mạng truyền tải quang

Chức năng mạng truyền tải quang là cung cấp phương tiện truyền tai

định tuyến, giám sát các luồng tín hiệu (trong cả miền quang và miền điện). Các van dé liên quan đến cấu trúc phân lớp OTN, thông số đặc

trưng, liên kết Client/server được đưa ra tại khuyến nghị ITU-T G.709.

Lớp Digital

Lớp kênh quang

Cáp quang

Hình 2.1: Kiến trúc phân lớp trong OTN /7, tr.6/

Phía trên lớp kênh quang (OCh) là lớp digital với hai phân lớp là

OTU và ODU hoạt động trong miền điện thực hiện ghép các luồng và chèn thêm thông tin về giám sát, bảo dưỡng sau đó chuyền qua lớp kênh quang.

2.2. Lớp digital

Lớp digital trong OTN bao gồm đơn vi dữ liệu quang (ODU) và donVỊ truyền tải (OTU).

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

2.2.1. Don vị dữ liệu kênh quang (ODU)

Hình 2.4 mơt tả cấu trúc mạng ODU. Từ điểm truy nhập giao diện ODU phía nguồn đến điểm truy nhập giao diện ODU phía đích được gọi là đường ODU (ODU trail). Từ điểm kết nối trung chuyên ODU nguồn đến điểm kết nối trung chuyển ODU phía thu được gọi là một kết nối mạng ODU (ODU_NC). Một đơn vị dữ liệu kênh quang ODU có thể được

truyền qua nhiều kết nối mạng con ODU (ODU_SNC). Kết nối giữa các kết nỗi mạng con được định nghĩa là một liên kết ODU.

Hình 2.4: Cau trúc phân lớp mạng ODU (7, tr.11] 2.2.1.1. Kết cuối đường ODU

Trong OTN có ba loại kết cuối đường ODU được định nghĩa bao gồm kết cuối đường ODU song hướng, kết cuối phía nguồn và kết cuối

2.2.1.2. Ghép kênh phân chia thời gian ở ODU

Để cho phép truyền tải các luồng ODUj tốc độ bit thấp hơn thông qua luồng tốc độ bit cao hơn ODUK trong khi vẫn đảm bảo truyén tải tín

hiệu tới đích, người ta sử dụng phương pháp ghép kênh theo thời gian các

luồng ODU nhánh.

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

2.2.1.3. Ghép kênh kết chuỗi ảo trong OTN

Đặc trưng của lớp ODU với kết chuỗi ảo là các luồng nhánh được

tập trung tại thiết bị ghép kênh phía phát, sau đó được truyền đi theo các kết nối mạng ODU khác nhau với các độ trễ khác nhau. Phía thu sẽ thực hiện chức năng tập hợp, khôi phục lại các luồng nhánh ban đầu bằng cách

bù dap lại các sự sai lệch vê trê.

\UU( / \ O1U/ i ODUSNC \ \UIU/ / \ uly\opu / \ ODU / \ODU / Ì 0DU /

ODU TCP (I) ODUCP Y———ZODV cP J) ODU TCP

\ oTu’ / \ oTur / ai \ 0TU / \ OTU /

GDU / \ ODU / opu / \ ODU /

; i A ALh! | LA LL}

Me bi4/1019ã//9029869502106201 | ORES TE bị

Hình 2.6: Kết chuỗi ảo tại lớp ODU /7, tr.13]

2.2.2. Đơn vị truyền tải kênh quang (OTU).

Chức năng chính của lớp OTU là thực hiện xử lý mào đầu đảm bảo

tính tồn vẹn của thông tin truyền qua kênh quang (OCh) và thực hiện

chức năng vận hành, giám sát và bảo dưỡng

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

2.2. Lớp kênh quang

Các luồng dữ liệu được phát hoặc thu bởi các kết cuối đường tải tin

kênh quang (OCh-P_TT). Dữ liệu được bổ sung hoặc thay đôi bởi các chức năng xử lý lớp, chức năng xử lý này có thể thực hiện từ xa bởi chức

năng giám sát từ bên ngoài OCh-P_NIM.

2.3.1. Kết cuối đường kênh quang

Có ba kiểu kết cuối đường kênh quang được định nghĩa là kết cuối đường kênh quang song hướng, kết cuối nguồn kênh quang và kết cuối

2.2.2. Phan tử truyền tải quang

Các phần tử truyền tải OCh thực hiện kết nối mạng, kết nối liên kết va tạo các đường liên kết. Cau trúc OCh (OCh_SN) cung cap độ mềm dẻo

trong lớp kênh quang bao gồm hỗ trợ thông tin định tuyến, bảo vệ và khôi

phục đường...

2.3. Đoạn ghép kênh quang (OMS)

Các chức năng của đoạn ghép kênh quang OMS được thực hiện bởi

cá phần tử riêng biệt Nguồn và đích (OMS_ME Source,

OMS_ME_Sink) thực hiện xử lý các mào đầu không liên kết của các thực

thê bảo dưỡng OMS_ME và chức giám sát từ bên ngoài (OMS-P_NIM)

thực hiện giám sát đặc tính quang hoc của tín hiệu tai tin đoạn ghép kênh

quang OMS-P.

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

(Điêm kết nôi id (Diém kết nôi

trung chuyên) trung chuyên)

Kênh truyền vật lý OMC-P

es )))) `1.)

Phần tử bảo dưỡng

Hình 2.12: Đoạn ghép kênh quang OMS /7, tr.22]

2.4. Đoạn truyền tải quang (OTS).

Đoạn truyền tải quang (OTS- Optical Transport Section) được định nghĩa tại khuyến nghị ITU-T G.872 là một kết nối vô hướng giữa các điểm

quản lý giám sát. Các đặc trưng thông tin trong OTS được định nghĩa gồm

hai loại tín hiệu là tín hiệu tải tin OTS (OTS-P) và tín hiệu mào đầu quản

lý bảo dưỡng OTS (OTS-O).

Trong OTN, người ta đã định nghĩa kết cuối mào đầu OTS-O được

cung cấp các chức năng xác nhận khả năng kết nối, đánh giá chất lượng

truyền dẫn và phát hiện và chỉ dấu lỗi truyền dẫn.

2.5. Cac phan tử vật lý (ME)

2.6.1. Bộ lọc (FC)

2.5.2. Kênh vật lý (MC)

2.5.3. Ma trận kênh (MCM- Media Channel Matrix)

Ma trận kênh cung cấp kết nối linh hoạt cho các kênh truyền vật lý.

Nó tạo ra một điểm kết nối rất mềm dẻo vì ở đó những liên kết giữa các công vật lý tại các vùng của ma trận kênh có thé được khởi tạo hoặc bị hủy

bỏ một cách nhanh chóng. Sự liên kết giữa các cổng như trên được gọi là

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

một ma trận kênh. Một phần tử mạng có thể bao gồm nhiều bộ lọc với

nhiều ma trận kênh.

2.6. Quan hệ Client/server

Khái niệm về quan hệ Client/server được mô ta trong khuyến nghị

ITU-T G.872. Một đặc điểm cơ ban của mạng truyền tải quang là khả năng

hỗ trợ sự đa dạng rộng lớn của các lớp mạng client bao gồm: SDH STM-n,

mạng tế bào ATM, Gigabit Ethernet. Việc mô tả mạng truyền tải quang

với các thích ứng lớp trung gian được gọi là quan hệ client/server.2.7.1. Thích ứng OCh/OTU

Trong mạng truyền tải quang OTN, thích ứng OCh/OTU thực hiện ba chức năng bao gồm chức năng thích ứng OCh/OTU song hướng, thích ứng

OCh/OTU phía nguồn (OCh/OTU_A_ So) và thích ứng OCh/OTU phía

đích (OCh/OTU_A_Sk.

2.6.2. Thich ứng OMS-O/OCh-O

Thich ứng OMS-O/OCh-O trong OTN bao gồm ba chức năng, đó là

chức năng thích ứng OMS-O/OCh-O song hướng (OMS-O/OCh-O_A),

chức năng thích ứng OMS-O/OCh-O phía nguồn (OMS-O/OCh-O_A_ So)

và thích ứng O/OCh-O phía đích (O/OCh-O_A_Sk).

OMS-O/OCh-O_A_ So thực hiện nhiệm vụ bơ sung các tín hiệu quản lý bảo

dưỡng, OMS-O/OCh-O_A_ Sk thực hiện phân tách và thu các tín hiệuquản lý bảo dưỡng. Chức năng thích ứng OMS-O/OCh-O_A song hướng

được thực hiện bởi một cặp chức năng thích ứng phía nguồn và chức năng

thích ứng phía đích.

2.6.3. Thích ứng OTS-O/OMS-O.

Thích ứng song hướng OTS-O/OMS-O (OTS-O/OMS-O_ A) được

xác định bởi các chức năng đáp ứng nguồn và đích OTS-O/OMS-O. Thích ứng OTS-O/OMS-O phía nguồn (OTS-O/OMS-O_A_ So) thực hiện chức

năng bơ sung các tín hiệu quản lý và bảo dưỡng cịn chức năng thích ứng

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

phía đích OTS-O/OMS-O (OTS-O/OMS-O_A_Sk) thực hiện chức năngphân tách và thu nhận các tín hiệu quản lý bảo dưỡng.

2.7. Topo mạng truyền tải quang

2.7.1. Kết nỗi đơn hướng và song hướng 2.7.2. Kênh truyền điểm — đa diém

2.8. Quản lý mạng trong OTN

Gần như trong tất cả các trường hợp, việc xử lý mào đầu OTU nhằm

thực hiện giám sát lớp kênh quang OCh vì OTU với OCh là ánh xa 1:1,

điều này giúp đánh giá được chính xác tài nguyên kênh quang đang được

giám sát. Trong khi đó các thực thể OMS và OTS cung cấp thơng tin bảo

trì cho kênh truyền vật lý.

OTN hé trợ cung cấp chức năng quản lý lỗi, cấu hình và quản lý hiệu

năng từ đầu cuối tới đầu , cung cấp phương tiện phát hiện và thông báo các trường hợp đường truyền bị gián đoạn.

CHƯƠNG 3: KIÊN TRÚC GHÉP KENH VÀ CẤU TRÚC KHUNG

SONET/SDH Ethernet, IP...

Hình 3.2: Mơ hình phan cấp rút gon

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

Kiến trúc phân cấp truyền tải quang được cho trong hình 3.2. Các cap OPUk, ODUk và OTUk hoạt động trong miền điện. OPUk thực hiện thu gom các tải tín hiệu khách hàng sắp xếp vào khung tương ứng, bổ sung thêm phần mào đầu OPU thực hiện chức năng nhận dạng cấu trúc tải tin (PSI) và loại tai tin (Payload type: PT). ODUk thực hiện sap xép các luồng tải tin OPUk vào các khung tương ứng, bổ sung thông tin mao dau thực

hiện các chức năng giám sát đường (PM- Path Monitoring) và mào đầu

giám sát kết nối trung chuyên (TCM- Tandem Connection Monitoring).

OTUKk chứa các mã sửa lỗi trước (FEC) và có các chức năng tương tự như

mào đầu đoạn (Section Overhead) trong ghép kênh SONET/SDH. Luéng tín hiệu sau khi đã bố sung mã FEC được đưa đến module phát dé chuyên

sang miền quang.

3.1.1.Cấu trúc kênh quang

Lớp kênh quang với các cấu trúc hỗ trợ chức năng quản lý và giám sát được định nghĩa trong khuyến nghị ITU-T G.872. Kênh quang trong mạng truyền tải quang bao gồm hai dạng được ITU xây dựng là kênh quang với chức năng đầy đủ (OCh) và kênh quang với chức năng rút gọn

3.1.2. Module truyền tải quang với cấu trúc chức nang day đủ

Module truyền tải quang với cau trúc chức năng day đủ OTM-n.m (n

> 1) được định nghĩa tại khuyến nghị ITU-T G.709 bao gồm đoạn truyền

dẫn quang (OTSn), đoạn ghép kênh quang (OMSn), kênh quang chức năng

đầy đủ (OCh), đơn vị truyền tải kênh quang được chuẩn hóa với chức năngđầy đủ (OTUK/OTUKV) và khối dữ liệu kênh quang (ODUk).

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

3.1.3. Module truyền tải quang với cấu trúc chức năng rút gọn

OTM-nr.m và OTM-0.m

OTM-nr.m và OTM-0.m được định nghĩa tai khuyến nghị ITU-T G.709 bao gồm đoạn vật lý quang (OPSn), kênh quang chức năng rút gọn

(OChr), khối truyền tải kênh quang chuẩn hóa (OTUk/OTUKkV) và đơn vi

dữ liệu kênh quang (ODUk).

3.1.4. Cầu trúc thông tin các loại giao diện trong OTN

Các giao diện trong OTN được hiểu là ranh giới giữa các lớp trong

phân cấp truyền tải quang. Ví dụ như giao diện giữa lớp Client với OPUk,

giao diện giữa OPUk va ODUKk, giữa ODUk với OTUK và giữa OTUK vớiOCh

3.2. Tốc độ bit

Tốc độ dữ liệu của OTN được xây dựng để truyền hiệu quả tải trọng của nhiều loại dịch vụ trong đó chú trọng đến tín hiệu SDH. Các loại tốc độ bit truyền các khung tín hiệu OTU, ODU và OPU được định nghĩa trong khuyến nghị ITU-T G.709.

3.3. Nguyên lý ghép kênh/sắp xếp luồng

Nguyên lý ghép/sắp xếp các luồng tín hiệu Client vào các khung được mơt tả tại khuyến nghị ITU-T G.709. Hình 3.5 mơ tả mối quan hệ giữa các thành phan có cau trúc thơng tin khác nhau được đưa vào các cầu trúc ghép kênh và sắp xếp cho module truyền tải cấp n OTM-n (bao gồm

cả phép kênh phân chia theo thời gian và bước sóng).

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

3.3.1. Ghép kênh phân chia theo bước sóng

Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo bước sóng được sử dụng trongtrường hợp n tín hiệu (n = 1) sóng mang kênh quang OCCr được ghép vàomột nhóm sóng mang kênh quang OCCG-nr.m.

3.3.2. Ghép kênh phân chia theo thời gian

Có thể ghép các OPU vào ODU sau đó ghép vào OTU bằng cách

ghép kênh phân chia theo thời gian. Ngoài ra người ta cũng thực hiện các

cách ghép kênh phân chia theo thời gian bang cách ghép hỗn hợp các loại

3.4.1.2. Module truyền tải quang OTM-nr.m

Có 2 module truyền tải quang với chức năng rút gọn OTM-nr.m

được định nghĩa tại khuyến nghị ITU-T G.709, đó là module OTM-16r.m

và OTM-32r.m.

3.4.1.3. Module truyền tải quang OTM-0.mvn

Cấu trúc module truyền tải quang với chức năng rút gọn thứ ba được

định nghĩa trong khuyến nghị ITU-T G.709 là OTM-0.mvn.

3.5. Cau trúc khung tín hiệu OTN

Khuyến nghị ITU-T G.709 định nghĩa 3 loại khung tín hiệu cơ bản

bao gồm OPUk, ODU k và OTUKk. 3.5.1. Cầu trúc khung OPUk

Hình 3.13 mơ tả cấu trúc khung OPUk gồm một khối gồm 4 hàng và

3810 cột được chia làm 2 vùng là vùng mào đầu OPUk va vùng tải trọngOPUk. Mỗi 6 giao điểm của hàng và cột là một byte gồm 8bit. Khung

</div>