Nghiên cứu hệ thống truyền dẫn quang SDH các giải pháp kỹ thuật

Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng Đại học bách khoa Hà nội
------------------------

Luận Văn Thạc sỹ khoa học

Nghiên cứu hệ thống truyền dẫn
quang sdh - các giải pháp kỹ thuật
Ngành: Xử lý thông tin và truyền thông
M số:

lê văn huynh

Ngời hớng dẫn khoa học: TS. Đặng văn chuyết

Hà nội 2006


Mục lục
Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ
Lời cam đoan
Lời mở đầu đ
CHƯƠNG 1: Tổng quan kỹ thuật SDH .................................................. 1
1-1 Giới thiệu chung .................................................................................... 1
1-2 Khái niệm SDH...................................................................................... 2
1-3 Ghép kênh và phân kênh SDH............................................................... 3
1-3-1 Ghép kênh PDH ......................................................................... 4
1-3-2 Chức năng xen rẽ luồng PDH .................................................... 5
1-3-3 Chức năng phối luồng................................................................ 6

1-3-4 Nhược điểm của hệ thống PDH ................................................. 7
1-4 Ghép kênh PDH ..................................................................................... 7
1-4-1 Chức năng ghép kênh PDH ....................................................... 8
1-4-2 Chức năng xen rẽ luồng ............................................................ 8
1-4-3 Chức năng nối chéo luồng ........................................................ 9
1-4-4 Đặc điểm thiết bị SDH............................................................... 9
1-5 So sánh kỹ thuật PDH và SDH .............................................................. 11
CHƯƠNG 2: Quá trình tạo khung truyền dẫn SDH.............................. 13
2-1 Khung truyền dẫn PDH.......................................................................... 13
2-1-1 Kỹ thuật PCM ............................................................................ 13
2-1-2 Cấu trúc khung 2Mbit/s ............................................................. 13
2-1-3 Cấu trúc đa khung ...................................................................... 14
2-1-4 Khung cấp cao sử dụng trong hệ thống PDH ............................ 14
2-2 Khung truyền dẫn SDH.......................................................................... 14
2-3 Các phần tử tạo thành khung truyền dẫn SDH ...................................... 18
2-3-1 Container C ................................................................................ 18


2-3-2 Container ảo VC ........................................................................ 19
2-3-3 Đơn vị luồng TU ........................................................................ 20
2-3-4 Nhóm đơn vị luồng TUG........................................................... 21
2-3-5 Đơn vị quản lý AU..................................................................... 23
2-3-6 Nhóm đơn vị quản lý AUG........................................................ 24
2-3-7 Khung STM-1 ............................................................................ 24
2-3-8 Khung truyền dẫn STM-N ......................................................... 29
2.4 Hoạt động con trỏ................................................................................... 31
2-4-1 Các phương pháp đồng chỉnh .................................................... 31
2-4-2 Phân loại Pointer ........................................................................ 33
CHƯƠNG 3: Các loại từ mào đầu SOH và POH ................................... 39
3-1 Khái niệm về các loại từ mào đầu.......................................................... 39

3-2 Từ mào đầu đoạn SOH .......................................................................... 39
3-3 Từ mào đầu đường POH........................................................................ 40
3-3-1 VC-3 và VC-4 POH................................................................... 40
3-3-2 Từ mào đầu VC-1x và VC-2...................................................... 42
CHƯƠNG 4: Các sản phẩm truyền dẫn SDH trên thực tế mạng ......... 45
4-1 Sản phẩm thiết bị SDH Siemens........................................................... 45
4-1-1 Giới thiệu thiết bị ....................................................................... 45
4-1-2 Chức năng các Module .............................................................. 46
4-1-3 Các khối giao tiếp trong thiết bị ................................................ 48
4-1-4 Sơ đồ khối thiết bị...................................................................... 49
4-1-5 Khối điều khiển hệ thống........................................................... 50
4-1-6 Các giao diện truyền dẫn ........................................................... 50
4-1-7 Hệ thống giám sát quản lý và khai thác..................................... 51
4-1-8 Các tính năng bảo vệ.................................................................. 55
4-1-9 Đồng bộ của thiết bị................................................................... 62
4.2 Sản phẩm thiết bị SDH SMS-150 .......................................................... 65
4-2-1 Giới thiệu thiết bị ....................................................................... 65


4-2-2 Chức năng các Module .............................................................. 65
4-2-3 Các khối giao tiếp trong thiết bị ................................................ 67
4-2-4 Các tính năng bảo vệ.................................................................. 67
4-2-5 Đồng bộ của thiết bị................................................................... 71
4-3 Sản phẩm thiết bị SDH Optix 250 Huawei............................................ 73
4-3-1 Giới thiệu thiết bị ....................................................................... 73
4-3-2 Cấu hình thiết bị......................................................................... 74
4-3-3 Chức năng các Module .............................................................. 74
4-3-4 Đặc tính bảo vệ .......................................................................... 75
4-3-5 Ma trận đấu chéo........................................................................ 77
4-3-6 Đồng bộ của thiết bị................................................................... 77

4-4 So Sánh các sản phẩm SDH của các nhà sản xuất................................. 79
4-5 Lựa chọn thiết bị .................................................................................... 79
4-6 Khả năng kết nối SDH với các loại thiết bị khác .................................. 80
4-6-1 Kết nối SDH với mạng truy nhập .............................................. 80
4-6-2 Nguyên lý làm việc hệ thống ..................................................... 81
4-6-3 Mô tả thiết bị ONU SDH FTTC ................................................ 81
CHƯƠNG 5: Phần ứng dụng thiết bị SDH ở Việt nam ........................ 84
5-1 Các thiết bị thực tế hiện nay trên mạng ................................................. 84
5-1-1 Các vòng Ring SDH tốc đ ộ 622 Mbit /s ................................... 84
5-1-2 Các vòng Ring SDH tốc đ ộ 10 Gbit /s...................................... 87
5-2 Những khả năng mở rộng nâng cấp ở Việt nam.................................... 90
CHƯƠNG 6: Các giải pháp kỹ thuật ...................................................... 91
6-1 Xuất phát từ thực tế khai thác thiết bị................................................... 91
6-2 Các giải pháp kỹ thuật ........................................................................... 91
6-3 Cách khắc phục ...................................................................................... 92
6-4 Lợi ích đạt được ..................................................................................... 92
6-5 Phạm vi áp dụng của giải pháp ............................................................. 93
6-6 Giải pháp được áp dụng trên mạng truyền dẫn ..................................... 93


6-7 Trong trường hợp khi có sự cố .............................................................. 93
6-8 Áp dụng cụ thể vào thiết bị SDH........................................................... 94
6-9 Kết quả đánh giá về tính hiệu quả của giải pháp ................................... 98
Kết luận ....................................................................................................... 99
Hướng nghiên cứu phát triển tiếp theo ................................................... 99
Tài liệu tham khảo ..................................................................................... 101
Phụ lục ......................................................................................................... 102
Tóm tắt luận văn ........................................................................................ 109
CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
ADM

AU

Add Drop Multiplexer
Administrative Unit

BSHR

Bidirectional Self Healing Ring

CC

Cross Connection

CPG

Module Protection Group

DCC

Data Communication Chanel

DCCM

Data Communication Chanel Multiplex Section

DCCR

Data Communication Chanel Regenerator Section

EI140

Electrical Interface 140Mb/s

EI155

Electrical Interface 155Mb/s

EI2

Electrical Interface 2Mb/s

EI2P

EI2 “Protection”

EI2W

EI2 “Working”

EI34

Electrical Interface 34Mb/s

HOA

Higer Order Assembler

LAD
LCT
LOS

LPX
MIB
MMN

Local Alarm & Disk
Local Craft Terminal
Loss of Signal
Low Order Path Connection
Management Information Base
Maintenance Manual


MS
MSOH
MSP
MSPTF-4
MTS
MUX
NCT
OHX
OI155
OI622
POH
PRC
PSU
RS
RSOH
RTF-4
SCU
SDH

SET
SN
SOH
SRC
SSF
SSM
STM
STM-4
MAU
TTF-4
TTP
TU
TU-12
TU-2
TUG
TUG-2
TUG-3
VC

Multiplex Section
Multiplex Section Overhead
Multiplex Section Protection
Multiplex Section Protection Function STM-4
Multiplex Timing Source
Multiplexer
Network Craft Terminal
Overhead Cross-Connection
Optical Interface 155 Mb/s
Optical Interface 622 Mb/s
Path Overhead

Primary Reference Clock
Power Supply Unit
Regenerator Section
Regenerator Section Overhead
Regenerator Termination Function STM-4
Synchronous Multiplexer Control Unit
Synchronous Digital Hierarchy
Synchronous Equipment Timing
Switching Network
Section Overhead
Secondary Reference Clock
Server Signal Fail
Synchronisation Status Message
Synchronous Transfer Mode
Synchronous Transport Module Level 4
Mains Access Unit
Transport Terminal Function STM-4
Trail Termination Point
Tributary Unit
Tributary Unit for VC-12
Tributary Unit for VC-2
Tributary Unit Group
Tributary Unit Group Level 2
Tributary Unit Group Level 3
Virtual Container


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Các đơn vị truyền dẫn STM-N ................................................... 11
Bảng 1.2: So sánh PDH và SDH................................................................. 11

Bảng 2.1: Các loại container ....................................................................... 18
Bảng 2.2: Các loại TUG.............................................................................. 22
Bảng 2.3: Tổng kết kích thước và tốc độ khung ......................................... 27
B¶ng 4.1: So s¸nh c¸c s¶n phÈm SDH......................................................... 79
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Truy nhập mạng truyền dẫn SDH ............................................... 3
Hình 1.2: Các tiêu chuẩn phân cấp cận đồng bộ......................................... 4
Hình 1.3: Ghép kênh PDH .......................................................................... 5
Hình 1.4: Chức năng xen rẽ luồng PDH ..................................................... 6
Hình 1.5: Chức năng phối luồng PDH ........................................................ 6
Hình 1.6: Miêu tả ghép kênh SDH.............................................................. 8
Hình 1.7: Chức năng xen rẽ STM-16.......................................................... 9
Hình 1.8: Nối chéo luồng DXC .................................................................. 9
Hình 1.9: Phối luồng PDH và SDH ............................................................ 12
Hình 2.1: Cấu trúc ghép kênh SDH ............................................................ 15
Hình 2.2: Cấu trúc khung STM-1 ............................................................... 17
Hình 2.3: Cấu trúc VC-3 ............................................................................. 20
Hình 2.4: Khung STM-1 ............................................................................. 24
Hình 2.5: Ghép byte xen byte ..................................................................... 26
Hình 2.6: Khung STM-1 tạo bởi 3 khung AUG-3...................................... 26
Hình 2.7: Khung STM-1 tạo bỏi VC-4 ....................................................... 27
Hình 2.8: Quá trình tạo khung STM-1........................................................ 28
Hình 2.9: Khung truyền dẫn STM-N .......................................................... 29
Hình 2.10: Nguyên lý ghép STM-N............................................................ 29
Hình 2.11: STM-N tạo bởi N khung AUG-4 .............................................. 30
Hình 2.12: STM-N tạo bởi N khung STM-1 .............................................. 30


Hỡnh 2.13: ng chnh Zezo ...................................................................... 31
Hỡnh 2.14: ng chnh õm dng............................................................... 33

Hỡnh 2.15: Cu to AU-4 Pointer................................................................ 34
Hỡnh 2.16: Cu trỳc Bye H1, H2, H3.......................................................... 34
Hỡnh 2.17: ng chnh dng ca AU-4 Pointer ....................................... 36
Hỡnh 2.18: ng chnh õm ca AU-4 Pointer............................................. 37
Hỡnh 3.3: Cu trỳc byte VS ......................................................................... 43
Hỡnh 4.1: V trớ chc nng cỏc Module...................................................... 46
Hỡnh 4.2: Khi chc nng trong SMA-4..................................................... 48
Hỡnh 4.3: S ti trng Truyn dn ......................................................... 49
Hỡnh 4.4: S qun lý SMA-4 thit b ..................................................... 51
Hỡnh 4.5: Kt ni NCT v LCT .................................................................. 52
Hỡnh 4.6: S phn mm qun lý thit b SMA-4 ................................... 53
Hỡnh 4.7: Ca s giao din qun lý............................................................. 54
Hỡnh 4.8: Ch bo v ca cỏc Modul ..................................................... 55
Hỡnh 4.9: Bo v line protection ................................................................ 57
Hỡnh 4.10: Bo v on mch vũng............................................................ 59
Hỡnh 4.11: Bo v BSHR-2....................................................................... 60
Hỡnh 4.13: Cp ng b cho h thng ........................................................ 63
Hỡnh 4.17: Cỏc card thit b SMS-150........................................................ 65
Hỡnh 4.18: S khi thit b SMS-150 ................................................... 67
Hỡnh 4.19: Cu hỡnh H thng .................................................................... 68
Hỡnh 4.22: Cu trỳc tng th Optix 2500.................................................... 73
Hỡnh 4.23: Cấu hình bảo vệ Dual ................................................................ 74
Hỡnh 4.24: Vị trí modul trên thiết bị ........................................................... 74
Hỡnh 4.27: SDH kết nối mạng Truy nhập.................................................... 82
Hỡnh 5.1: Các vòng ring SDH 622Mbit/s .................................................... 85
Hình 5.2: Các khối chức năng đấu nối thiết bị SDH 622Mbit/s.................. 86
Hình 5.3: Cấu trúc ghép kênh VC- 4 của thiết bị SDH 622Mbit/s............. 87


Hình 5.4: Vòng Ring tốc độ 10Gbit/s ......................................................... 88

Hình 5.5: Các khối chức năng đấu nối thiết bị SDH 10Gbit/s .................... 89
Hình 5.6: Cấu trúc ghép kênh VC- 4 của thiết bị SDH 10Gbit/s .............. 89
Hình 6.2: Sơ đồ vòng Ring đang hoạt động ................................................ 95
Hình 6.4: Đờng báo hiệu chạy theo hớng thứ 2 ...................................... 97
Hình 6.5: Sơ đồ bố trí và chế độ bảo vệ các Modul .................................... 97

Lời cam đoan
Lời đầu tiên em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo TS: Đặng
Văn Chuyết đã tận tình tạo điều kiện hớng dẫn và giúp đỡ em làm quyển
Luận văn này. Em xin cam đoan đây chính là sản phẩm mà em tự tìm hiểu
nghiên cứu từ các tài liệu có trên thực tế, cùng với kinh nghiệm thực tiễn của
mình trong quá trình trực tiếp khai thác, quản lý và bảo dỡng thiết bị. Nếu sai
em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Cuối cùng em hy vọng rằng cuốn Luận văn này sẽ có nhiều đóng góp
cho mạng viễn thông Việt nam.
Xin trân thành cám ơn!


Mở đầu
Ngày nay, công nghệ viễn thông đã và đang có những bớc phát triển
vợt bậc trong đó phải kể đến những tiến bộ trong lĩnh vực truyền dẫn số.
Cùng với sự phát triển của công nghệ viễn thông, các nhu cầu về dịch vụ viễn
thông cũng tăng lên không ngừng. Các loại dịch vụ phi thoại nh hội nghị
truyền hình, truy nhập dữ liệu từ xa, các loại đa dịch vụ băng rộng xDSL. Do
vậy đòi hỏi phải có một mạng truyền dẫn linh hoạt hơn, có độ tin cậy cao hơn
và có băng thông lớn hơn mà hệ thống truyền dẫn cận đồng bộ PDH không
đáp ứng đợc.
Chính vì vậy, việc lựa chọn và áp dụng kỹ thuật truyền dẫn SDH làm cơ
sở cho mạng viễn thông quốc gia là hớng phát triển hoàn toàn đúng đắn và
có vai trò quyết định nhằm đa mạng viễn thông Việt nam sánh ngang tầm với

các nớc trên thế giới. Với mong muốn tìm hiểu nghiên cứu về kỹ thuật truyền
dẫn đồng bộ, trong giới hạn của luận văn này em xin trình bày tổng quan về
kỹ thuật SDH, các thiết bị truyền dẫn hiện đang đợc sử dụng, đa ra những
giải pháp kỹ thuật đợc áp dụng thực tế trên mạng truyền dẫn.
Do thời gian có hạn nên chắc chắn luận văn không đề cập hết tất cả các
khía cạnh liên quan tới thiết bị truyền dẫn. Rất mong nhận đợc nhiều ý kiến
đóng góp quý báu từ các Thầy, Cô và toàn thể các bạn.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Đặng Văn Chuyết,
cùng toàn thể các thầy cô trong khoa Công nghệ-Thông tin và bạn bè đã nhiệt
tình hớng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành luận văn này.
Hà Nội, tháng 11 năm 2006
Học viên

Lê Văn Huynh


-1-

XLTT&TT 2006

Chơng 1: Tổng quan kỹ thuật SDH
1-1 Giới thiệu chung
Các tiêu chuẩn SDH thực sự bắt đầu từ năm 1985 tại Mỹ. Khởi đầu là
việc tạo ra một mạng cáp quang có thể hoạt động với tất cả các hệ thống khác
nhau của tất cả các hãng khác nhau (theo tiêu chuẩn Châu Âu hoặc theo tiêu
chuẩn Mỹ).
Công ty BELLCORE là chi nhánh của công ty BELL tại Mỹ đã đề nghị
một đẳng cấp truyền dẫn mới nhằm mục đích khắc phục các nhợc điểm của
hệ thống cận đồng bộ PDH. Đẳng cấp mới này gọi là mạng quang đồng bộ
SONET (Synchronous Optical Network). Đẳng cấp này hoạt động trên nguyên

lý ghép đồng bộ và tất cả các tín hiệu đều đợc đồng bộ với nhau, trong đó
dùng cáp quang làm môi trờng truyền dẫn.
Đề nghị của hãng BELLCORE đã đợc một ủy ban khoa học Mỹ nghiên
cứu và đến đầu năm 1988, một tiêu chuẩn quốc gia Mỹ đã đợc thông qua.
Đồng thời SONET gây đợc chú ý và cũng đợc phát triển tại Châu Âu,
các nhà sản xuất dựa trên tiêu chuẩn riêng để làm mạng SONET phù hợp với
mạng PDH theo tiêu chuẩn Châu Âu hiện hành.
Năm 1988, CCITT đã đa ra một tiêu chuẩn tơng tự, dựa trên tiêu chuẩn
của Mỹ. CCITT đã đa ra các khuyến nghị đầu tiên cho hệ thống đồng bộ số
SDH. Đó là các khuyến nghị G.707, G.708 và G.709.
Năm 1989, các tiêu chuẩn mới tiếp tục đợc nghiên cứu, CCITT đã sửa
đổi các khuyến nghị cũ và đa ra các khuyến nghị mới có liên quan đến thiết
bị mạng.
Năm 1990, các công việc nghiên cứu của CCITT vẫn tiếp tục. Một loạt
các khuyến nghị có liên quan đến cấu trúc ghép kênh và phân kênh, giao tiếp
quang, thiết bị thuê bao vòng và điều hành mạng, thiết bị phối luồng, thiết bị
xen rẽ luồng cũng đã đợc xem xét.
Dới đây là các khuyến nghị của hệ thống phân cấp số đồng bộ SDH xây
dựng theo các tiêu chuẩn do CCITT đề xuất:


-2-

XLTT&TT 2006

G.707

Định nghĩa các mức SDH chuẩn.

G.708

Cấu tạo, nguyên lý tạo thành khung cơ bản SDH và giao diện
tại nút mạng

G.709

Cấu trúc ghép kênh SDH.

G.781

Khuyến nghị liên quan đến thiết bị ghép kênh SDH.

G.782

Các đặc điểm chung của thiết bị ghép kênh SDH.

G.783

Đặc điểm của các khối chức năng trong thiết bị ghép kênh
SDH.

G.784

Quản lý mạng SDH.

G.sdxc1

Khuyến nghị liên quan đến nối chéo luồng

G.sdxc2

Đặc điểm chung của bộ nối chéo luồng SDH.

G.sdxc3

Đặc tính của các khối chức năng của bộ nối chéo luồng
SDH.

G.803

Cấu trúc mạng truyền dẫn SDH.

G.825

Điều khiển độ jitter và wander trong mạng SDH.

G.957

Giao diện quang cho thiết bị và hệ thống SDH.

G.958

Các hệ thống truyền dẫn SDH sử dụng sợi quang.

G.sna1

Cấu trúc mạng truyền dẫn SDH.

G.sna2

Truyền dữ liệu trên mạng SDH.

G.81s

Đồng bộ và đồng hồ của SDH.

1-2 Khái niệm SDH
SDH - tên gọi tắt của hệ thống phân cấp đồng bộ số (Synchronous Digital
Hierarchy): Là hệ thống truyền dẫn mà tín hiệu ở tất cả các cấp đều đợc đồng
bộ bởi cùng một đồng hồ trung tâm.


-3-

XLTT&TT 2006

Hệ thống phân cấp đồng bộ số SDH là một mạng truyền dẫn có khả năng
kết hợp đợc tất cả các thiết bị truyền dẫn có tốc độ khác nhau trong hệ thống
PDH nh hình sau.
it/s
b
M
34

1.5 Mbit/s

1.5
Mb
it/s

45
Mb
it/s

it/s
Mb
140

SDH

2 Mbit/s

it/s
Mb
12
6.3

45
Mb
it/s

1.5 Mbit/s

1.5
Mb
it/s

2 Mbit/s

/s

bit
M
34

Hình 1.1: Truy nhập mạng truyền dẫn SDH
Thiết bị SDH chỉ có thể truyền các luồng tín hiệu trên đi vào mạng
truyền dẫn SDH mà không thể phân kênh chúng. Điều này có nghĩa là khi một
luồng tín hiệu 140 Mbit/s đi vào SDH thì ta không thể tách 1 luồng 2 Mbit/s
trực tiếp từ luồng 140 Mbit/s này. Để thực hiện chức năng này, tín hiệu 140
Mbit/s cần phải đợc cung cấp các thiết bị 4DME, 3DME và 2DME tơng
ứng để tách luồng tín hiệu 2 Mbit/s.
1-3 Ghép kênh và phân kênh PDH
Kỹ thuật phân cấp số cận đồng bộ PDH (Plesiochronous Digital
Hierarchy) là quá trình ghép kênh một số luồng đơn lẻ có tốc độ thấp để tạo
thành một luồng có tốc độ cao hơn.


-4-

XLTT&TT 2006

Trong hệ thống PDH ngời ta sử dụng các bit đồng chỉnh (Justification
Bits) để bù lại sự sai khác về phase và tần số giữa các luồng đầu vào.Các bit
đồng chỉnh này sẽ đợc tách ra ở phía thu để tạo lại thông tin gốc.
Hiện nay trên thế giới tồn tại 3 tiêu chuẩn ghép kênh cận đồng bộ nh
hình sau:

JAPAN

32064

G.752
x3

x5

97728

x4

397200

x4

564992

G.752

U.S.A

1544

G.753
x4
x3

EUROPE 2048

6312

G.752
x7

44736
x3

G.757

G.742
x4

x6

8448

G.751
x4

34368

274176

G.757

G.751
x4

139264

Cấu trúc khung không đợc định nghĩa

trong khuyến nghị của CCITT.

Hình 1.2: Các tiêu chuẩn phân cấp cận đồng bộ PDH
1-3-1 Ghép kênh PDH
Trong hệ thống cận đồng bộ PDH (tiêu chuẩn EUROPE), quá trình ghép
kênh từ luồng 2 Mbit/s thành luồng tín hiệu 140 Mbit/s, sẽ phải ghép qua tất
cả các mức trung gian 8 Mbit/s, 34 Mbit/s thông qua việc sử dụng các thiết bị
ghép kênh cấp 2 ( 2DME ), cấp 3 ( 3DME ) và cấp 4 ( 4DME ) nh hình:1.3.
Khi tách kênh phải thực hiện theo chiều ngợc lại một cách tuần tự.


-5-

XLTT&TT 2006

2 M bit/s DDF
8 M bit/s DDF
1
2
D
M
E

34 M bit/s DDF
3
D
M
E

64 x 2 M bit/s

Tributaries
2
D
M
E

3
D
M
E

140 M bit/s DDF
4
D
M
E

O FDF

O
L
T
E

64

Hình 1.3: Ghép kênh PDH
Tại mỗi cấp ghép kênh phải thực hiện các việc sau:
9

Chèn từ chốt khung

9

Chèn thêm bit kiểm tra

9

Cộng thêm các tín hiệu dịch vụ

Quá trình ghép kênh chia làm các cấp:
9

Cấp 2 - Ghép 64 luồng 2 Mbit/s thành 16 luồng 8Mbit/s dùng 8 x
2DME.

9

Cấp 3 - Ghép 16 luồng 8 Mbit/s thành 4 luồng 34 Mbit/s dùng 4 x
3DME.

Cấp 4 - Ghép 4 luồng 34 Mbit/s thành 1 luồng 140 Mbit/s dùng 1 x 4DME.
1-3-2 Chức năng Xen -Rẽ luồng PDH
Để thực hiện chức năng này, ta phải sử dụng các bộ ghép- phân kênh Back
to Back, các bộ ghép kênh cấp 2, cấp 3, cấp 4 nh hình 1.4


-6-

XLTT&TT 2006

4

3

2

34 Mbit/s

2

Level 1

8 Mbit/s

2 Mbit/s

3

8 Mbit/s

34 Mbit/s

140 Mbit/s
4
D
M
E

140 Mbit/s

4
D
M
E
3
D
M
E

3
D
M
E
2
D
M
E

DDF

4

DDF

2
D
M
E

Drop Insert
DDF Tributaries Tributaries DDF

DDF

DDF

Hình 1.4: Chức năng xen rẽ luồng PDH
1-3-3 Chức năng phối luồng (nối chéo luồng) PDH
Để thực hiện chức năng phối luồng, tín hiệu tốc độ cao 140 Mbit/s đợc
phân kênh thành các tín hiệu cơ sở 2 Mbit/s. Các tín hiệu 2 Mbit/s này sẽ đợc
nối chéo luồng bằng cáp nhảy tại giá đấu dây.

O
L
T
E

O
L
T
E

OLTE

Hình 1.5: Chức năng phối luồng PDH


-7-

XLTT&TT 2006

1-3-4 Nhợc điểm của hệ thống PDH
9

Mạng PDH chủ yếu đáp ứng dịch vụ điện thoại. Đối với các dịch vụ
phi thoại mới, yêu cầu dung lợng lớn nh: truyền dữ liệu, truyền hình,
Mạng ISDN ... thì mạng PDH khó có thể thực hiện đợc.

9

Mạng PDH không linh hoạt trong việc kết nối các luồng tín hiệu. Ví
dụ, khi có nhu cầu rẽ luồng có dung lợng thấp (2 Mbit/s) từ một luồng
có dung lợng lớn hơn (ví dụ 140 Mbit/s), thì việc phân kênh phải qua
tất cả các cấp trung gian để hạ tốc độ từ cao xuống thấp tơng ứng,
cũng nh việc ghép luồng cũng phải trải qua từ cấp thấp đến cấp cao để
đạt đợc tốc độ yêu cầu. Điều này rõ ràng là rất bất tiện và không linh
hoạt.

9

Các thông tin bảo trì không liên tiếp với toàn tuyến mà chỉ đối với từng
đoạn tuyến đơn lẻ. Thủ tục bảo trì toàn tuyến rất phức tạp.

9

Cha có tiêu chuẩn chung cho thiết bị đờng dây, mỗi nhà sản xuất có
tiêu chuẩn riêng cho các thiết bị của mình.

9

Do trong mạng PDH có rất nhiều thiết bị ghép luồng cho nên dễ sinh ra
lỗi lầm trong quản lý hoặc đấu nối. Điều đó không những ảnh hởng
đến luồng đang kết nối mà còn ảnh hởng đến luồng đang khai thác.

9

Hệ thống PDH thiếu phơng tiện giám sát, đo thử từ xa mà chỉ có thể
tiến hành ngay tại chỗ.

1-4

Ghép kênh SDH
Phân cấp đồng bộ số SDH dựa trên 2 tiêu chuẩn luồng số cơ bản
North America

1.544 Mbit/s (1.5 Mbit/s)

European

2.048 Mbit/s ( 2 Mbit/s)

Việc ghép kênh đồng bộ đợc thực hiện theo nguyên lý ghép byte xen byte.
Do đó khi tách luồng phải tách các byte dùng cho các mục đích khác ra khỏi


-8-

XLTT&TT 2006

luồng số chính:(luồng thông tin). Các chức năng nối chéo và xen rẽ luồng có
thể thực hiện trực tiếp mà không cần qua nhiều cấp ghép kênh.
Trong hệ thống SDH các thiết bị đợc sử dụng gọi là các phần tử mạng NE
(Network Elements) và chia làm 3 loại :
9

Thiết bị đầu cuối tuyến quang LT (Line Terminal).

9

Thiết bị xen rẽ luồng ADM (Add/Drop Multiplexer).

9

Thiết bị nối chéo luồng số DXC (Digital Cross Connect).
Các phần tử mạng đợc điều khiển mạng điều hành SMN (SDH

Management Network).
1-4-1 Chức năng ghép kênh SDH
Bộ ghép kênh đầu cuối TM (Terminal Multiplexer) sẽ thực hiện ghép 63
luồng 2 Mbit/s thành 1 luồng 155 Mbit/s ( hình1.6). Các tín hiệu PDH khác
nh tín hiệu 34 Mbit/s, 140 Mbit/s cũng có thể đợc ghép kênh nếu cần.
T e r m in a l M u x
T R IB
in t e r f a c e

T r ib u t a r ie s
2, 34, 140
& 1 5 5 M b it /s

L IN E
in t e r f a c e

SD H
M UX

SW

S T M -N

Hình 1.6: Miêu tả ghép kênh SDH
1-4-2 Chức năng xen rẽ luồng
Chức năng xen rẽ luồng cũng đợc thực hiện nhờ bộ xen rẽ luồng ADM
(Add/ Drop Multiplexer). Thiết bị này cho phép xen rẽ tất cả các luồng PDH
(2, 34, 140 Mbit/s theo tiêu chuẩn Châu Âu) và cả các tín hiệu STM-N, tùy
theo nó là loại DXC dùng cho tín hiệu STM-1, STM-4 hay STM-16. Các luồng
tín hiệu có thể truy nhập và chuyển trực tiếp bằng các lệnh phần mềm.
Hình:1.7 mô tả việc xen rẽ luồng của thiết bị STM-16 DXC.


-9-

XLTT&TT 2006

Line
I/F
East

Line
I/F

W est
DXC
2.5 G bit/s
O ptical

2.5 G bit/s
O ptical

Tributary Interface

2M

34M

140M ST M -1 e/o
ST M -4 e/o

Hình 1.7: Miêu tả chức năng xen rẽ luồng STM-16 ADM
1-4-3 Chức năng nối chéo luồng
Chức năng nối chéo luồng đợc thực hiện bởi bộ nối chéo luồng số DXC
(Digital Cross Connect). Có 3 loại DXC thờng dùng là DXC 1/0 DXC 4/1 và
DXC 4/4. Nhng loại DXC 4/1 có khả năng làm việc mềm dẻo nhất. Nó nhận
các tín hiệu có tốc độ là 2, 34, 140 hoặc 155 Mbit/s và nối chéo luồng VC-11,
VC-12, VC-2, VC-3 và VC-4.
D X C 4 /1
140 M b it/s
3 4 M b it/s
155 M b it/s
2 M b it/s

2 M b it/s
155 M b it/s
34 M b it/s
140 M b it/s

Hình 1.8: Mô tả chức năng nối chéo luồng DXC 4/1
Các tiện ích của DXC là:
9

Thực hiện chức năng hợp nhất và tách riêng.

9

Bảo vệ - phục hồi mạng.

9

Quảng bá.

9

Cổng nối giữa PDH & SDH.

1-4-4 Các đặc điểm của thiết bị SDH
u điểm:


XLTT&TT 2006

9

- 10 -

SDH làm đơn giản hoá mạng lới nhờ việc tách ghép luồng trực tiếp
và nối chéo luồng bằng phần mềm.

9

Mạng SDH tơng thích đợc với tất cả các tín hiệu PDH.

9

Tốc độ bit trên 140 Mbit/s lần đầu tiên đợc tiêu chẩn hoá trên phạm
vi toàn thế giới.

9

Việc truyền dẫn tín hiệu quang đợc tiêu chuẩn hoá tơng thích với
các thiết bị của các nhà sản xuất.

9

Cấu trúc khối: Tốc độ bit và cấu trúc khung của cấp cao hơn đợc
tạo thành từ tốc độ bit và cấu trúc khung của luồng cơ bản cấp thấp
hơn. Do đó việc tách - ghép luồng thông tin trở nên dễ dàng.

9

Có trang bị kênh riêng cho giám sát, quản lý, đo thử hoặc điều khiển
sử dụng trong việc quản lý mạng.

9

Tất cả các tín hiệu PDH có tốc độ từ 140 Mbit/s trở xuống đều đợc
ghép vào khung truyền dẫn cấp thấp nhất STM-1 có tốc độ là 155
Mbit/s.

Nhợc điểm
9

Kỹ thuật phức tạp hơn do phải ghi lại sự tơng quan về pha giữa tín
hiệu luồng và các Overhead.

9

Do xuất phát từ Mỹ cho nên tiêu chuẩn tín hiệu không đảm bảo phù
hợp với hệ thống tín hiệu theo tiêu chuẩn của hiệp hội bu điện và
điện báo Châu Âu CEPT (Conference of European Post and
Telegraphs). Vì vậy khi ghép luồng cần một số giao tiếp khác nhau.

9

Việc sắp xếp theo nguyên lý Byte xen Byte làm tăng độ di pha
(jitter) so với nguyên lý Bit xen Bit của PDH.

9

Đồng hồ phải đợc cung cấp từ ngoài vào.

9

Thiếu tín hiệu ghép trung gian 8 Mbit/s.

9

Luồng STM-1 chứa tới 63 luồng 2 Mbit/s, do đó sẽ thừa dung lợng
khi sử dụng mạng SDH ở những nơi có dung lợng thông tin nhỏ.


- 11 -

XLTT&TT 2006

Cấp truyền dẫn trong SDH
Các cấp truyền dẫn trong SDH gọi là các Module truyền dẫn STM
(Synchronous Transport Modules) đợc trình bày trong bảng sau:
Bảng 1.1: Các đơn vị truyền dẫn STM-N
Các cấp

Tốc độ truyền

Các luồng PDH tạo

truyền dẫn

dẫn

thành

STM-1

155.520 Mbit/s
(155 Mbit/s)

Giao diện

63 luồng 2 Mbit/s hoặc

Điện-Quang

3 luồng 34 Mbit/s hoặc

(Electrical

3 luồng 45 Mbit/s hoặc 1

/Optical)

luồng 140 Mbit/s
252 luồng 2 Mbit/s hoặc
STM-4

622.080 Mbit/s

12 luồng 34 Mbit/s hoặc

(622 Mbit/s)

12luồng 45 Mbit/s hoặc

Quang

4 luồng 140 Mbit/s.
1008 luồng 2 Mbit/s hoặc
STM-16

2 .488.320Mbit/s

48 luồng 34 Mbit/s hoặc

(2.5 Gbit/s)

48 luồng 45 Mbit/s hoặc

Quang

16 luồng 140 Mbit/s.
4032 luồng 2 Mbit/s hoặc
STM-64

9.953.280Mbit/s

192 luồng 34 Mbit/s hoặc

(10 Gbit/s)

192 luồng 45 Mbit/s hoặc

Quang

64 luồng 140 Mbit/s.

1-5 So sánh kỹ thuật PDH & SDH
Ta có thể tóm tắt sự khác nhau giữa kỹ thuật SDH và PDH nh sau:
Bảng 1.2: So sánh PDH & SDH
PDH
Bộ dao động nội dao động tự do.

SDH
Dao động nội đợc điều khiển
đồng bộ với đồng hồ ngoài.

Ghép kênh không đồng bộ.

Ghép kênh đồng bộ.


- 12 -

XLTT&TT 2006

Có cấu trúc khung đặc trng cho mỗi cấp. Cấu trúc khung không đồng nhất.
Ghép luồng theo nguyên lý ghép xen bit.

Ghép luồng theo nguyên lý xen
byte.

Đồng bộ theo nguyên lý nhồi dơng xen Đồng bộ theo nguyên lý nhồi
bit.

dơng/ âm/ zero xen byte.

Truy xuất luồng riêng lẻ sau khi giải Truy xuất trực tiếp từ luồng tốc
ghép đến cấp tơng ứng.

độ cao hơn.

Hình I.9 so sánh bộ phối luồng PDH với SDH, ta thấy khi phối luồng, tín
hiệu PDH phải chuyển các tín hiệu cấp cao (140 Mbit/s, 34 Mbit/s, 8 Mbit/s)
xuống tín hiệu cơ sở 2 Mbit/s sau đó mới thực hiện phối ghép các luồng đợc.
Trong khi đó, tín hiệu SDH có thể phối luồng trực tiếp tất cả các tín hiệu PDH
& SDH có tốc độ khác nhau.
I
F
U
I
F
U
I
F
U
I
F
U
I
F
U
I
F
U

1
1

140 M

O
L
T
E

1
4
16

O
L
T
E

8M

34 M

140 M

64

1

O
L
T
E
O
L
T
E

1

4
16

Thiết
bị
phối
luồng
PD H

Thiết
bị
phối
luồng
SD H

OLTE : Thiết bị đầu cuối quang
IFU : K hối giao diện

Hình 1.9: So sánh phối luồng PDH và SDH

ST M -1
140 M
140 M
2M

ST M -4
ST M -4


- 13 -

XLTT&TT 2006

Chơng 2: quá trình tạo khung truyền dẫn SDH
Khung truyền dẫn SDH có dạng rất khác biệt đối với các khung truyền
dẫn PDH. Sự khác biệt này sẽ đợc xem xét đới đây.
2-1 Khung truyền dẫn PDH
2-1-1 Kỹ thuật PCM (Pulse Code Modulation)
Kỹ thuật điều xung mã PCM là một quá trình chuyển đổi tín hiệu thoại
có dải tần từ (0.3 ữ 3.4) Khz thành dòng số 64 Kbit/s.Quá trình này đợc thực
hiện làm 3 giai đoạn :
Lấy mẫu (Sampling)
Lợng tử hoá (Quantising)
Mã hoá (Encode)
Trong thực tế ngời ta thờng lấy dải tần tín hiệu thoại là từ (0 ữ 4) Khz,
tần số lấy mẫu là 8 Khz (8000 sample per second) và mỗi mẫu (sample) đợc
biểu diễn bởi một từ mã nhị phân 8 bits. Do đó dòng số 64 Kbit/s đợc tạo ra
nh sau :
8000 samples/ second ì 8 bits/ sample = 64000 bit/s

2-1-2 Cấu trúc khung PCM
Ghép kênh PCM là quá trình kết hợp một số dòng bit tốc độ thấp trở một
luồng thông tin có tốc độ cao hơn.
Trên thế giới tồn tại hai tiêu chuẩn ghép kênh luông PCM cơ bản nh sau


Mỹ (American) : 1.544 Mbit/s



Châu Âu (European) : 2.048 Mbit/s

Theo tiêu chuẩn của Mỹ thì 1 kênh 1.544 Mbit/s sẽ bao gồm 24 kênh
thoại 64 Kbit/s. Trong đó, 2 kênh dùng cho thông tin điều khiển và 22 kênh
còn lại dùng để tải tin.
Đối với tiêu chuẩn Châu Âu thì 1 kênh 2.048 Mbit/s đợc tạo bởi 32
kênh thoại 64 Kbit/s. Trong đó, 30 kênh dùng để tải tin và 2 kênh điều khiển.


XLTT&TT 2006

- 14 -

(Hiện nay ở Việt Nam dùng theo tiêu chuẩn Châu Âu). Mỗi luồng PCM cơ
bản 2 Mbit/s có chu kỳ là : 1/8000 = 125 às
2-1-3 Cấu trúc khung 2Mbit/s cơ bản
Cấu trúc khung 2 Mbit/s. Một khung PCM bao gồm 32 khe thời gian TS
(Time Slot), độ rộng của một khe là 3.9 às. Các khe thời gian đợc đánh số từ
TS0 ữ TS31.
Trong đó :

Khe TS0 và TS16 bao gồm các thông tin điều khiển



Các khe thời gian từ TS1 đến TS15 và từ TS17 đến TS31 là 30
kênh thoại tải tin.

2-1-4 Cấu trúc đa khung PCM
Một đa khung bao gồm 16 khe khung (Fram Slot). Mỗi khe là 125 às. Do
đó một đa khung có thời gian tồn tại là 2 ms.
Khe 16 trong khung bao gồm các thông tin điều khiển và sắp xếp khung.
Từ khe 1 đến khe 15 là các bits thông tin.
Cấu trúc khung 2 Mbit/s và đa khung PCM đợc mô tả ở rất nhiều tài
liệu.
2-1-5 Khung cấp cao sử dụng trong hệ thống PDH
Các luồng thông tin dung lợng lớn sẽ đợc tạo bởi một số luồng thông
tin dung lợng thấp hơn :
Luồng 8 Mbit/s sẽ đợc tạo bởi 4 luồng 2 Mbit/s
Luồng 34 Mbit/s đợc tạo bởi 4 luồng 8 Mbit/s.
Luồng 140 Mbit/s đợc tạo bởi 4 luồng 34 Mbit/s.
2-2 Khung truyền dẫn SDH
Quá trình hình thành khung truyền dẫn STM-1 qua các cấp độ ghép từ trái
qua phải. Điều quan trọng là kỹ thuật tạo luồng cấp cao khác hẳn với kỹ thuật
tạo luồng của PDH.
ý nghĩa các chữ viết tắt tạm dịch nh sau


- 15 -

XLTT&TT 2006

C-x

: Container cấp x

Khối luồng cấp x

VC-x

: Virtual Container cấp x

Container ảo cấp x

TU-x

: Tributary Unit cấp x

Đơn vị luồng cấp x

TUG-x

: Tributary Unit Group cấp x

Nhóm đơn vị luồng cấp x

AU

: Administrative Unit

Đơn vị quản lý

AUG

: Administrative Unit Group

Nhóm đơn vị quản lý

POH

: Path Overhead

Mào đầu đờng

SOH

: Section Overhead

Mào đầu đoạn

PTR

: Pointer

Con trỏ

STM

: Synchronous Transport Module Đơn vị truyền dẫn đồng bộ

RSOH

: Repeater Section Overhead

Mào đầu trạm lặp

MSOH

: Multiplex Section Overhead

Mào đầu đoạn ghép kênh

CCITT Multiflexing Structure
STM-N

xN

AUG

x1

AU-4

VC-4
x3

x3

High rate

Multiflexing

AU-3

TUG-3

TU-3

x7

Tách-Ghép SOH

x1

TUG-2

x3

C-3

44736
34366
Kbit/s
6321
Kbit/s

TU-2

VC-2

C-2

TU-12

VC-12

C-12 2048
Kbit/s

Xử lý Pointer
x4

Tách-Ghép POH

139264
Kbit/s

VC-3

VC-3

x7

ATM

C-4

TU-11

Hình 2.1: Cấu trúc ghép kênh SDH

VC-11

C-11 1544
Kbit/s