Đề tài ghép kênh trong SDH

Đồ án tốt nghiệp Trần Yến Phơng
Mở đầu
rong thời đại hiện nay, công nghệ viễn thông đã có những tiến bộ vợt bậc
trong đó phải nói đến lĩnh vực truyền dẫn số. Các hệ thống truyền dẫn ban
đầu chủ yếu dựa trên cơ sở hạ tầng sẵn có của các tuyến truyền dẫn tín
hiệu tơng tụ (analog). Các hệ thống này hoàn thiện dần và đợc tiêu chuẩn
hoá thành các hệ thống cân đồng bộ PDH (Pleislochrouous Digital Hierachy)
T
Các hệ thống PDH phát triển chủ yếu trên cơ sở đáp ứng những dịch vụ thoại
thông thờng. Cùng với sự phát triển của công nghệ viễn thông, các nhu cầu về dịch vụ
viễn thông không ngừng tăng lên, các loại dịch vụ phi thoại nh hội nghị truyền hình,
truy nhập vào cơ sở dữ liệu từ xa, đa dịch vụ .v.v.. đòi hỏi phải có mạng lới linh hoạt
hơn và băng tần lớn hơn. Sự phức tạp của hệ thống truyền dẫn dựa trên tiêu chuẩn
PDH không thể đáp ứng những nhu cầu này.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế trên, tiêu chuẩn hệ thống truyền dẫn mới dựa trên
các công nghệ tiên tiến nhất đã đợc hình thành, đó là tiêu chuẩn phân cấp số cận đồng
bộ SDH (Synchronous Digital Hierachy)
Kỹ thuật truyền dẫn SDH có rất nhiều u thế so với kỹ thuật PDH trớc đó. Nó làm
quá trình ghép kênh đơn giản hơn, linh hoạt hơn, giảm đáng kể lợng thiết bị trên
mạng. Nó đợc nghiên cứu với mục đích cung cấp các giao diện tốc độ cao hơn cho các
dịch vụ trong tơng lai trong khi đó vẫn hoàn toàn tơng thích với hầu hết mọi giao diện
PDH đang tồn tại. Nó tạo ra khả năng quản lý tập trung nh một mạng truyền dẫn
thống nhất làm thay đổi hoàn toàn quan niệm về hệ thống truyền dẫn trớc đó, vốn chỉ
là các hệ thống hoàn toàn độc lập với nhau.
Sau một thời gian học tập và nghiên cứu về đề tài Ghép kênh trong SDH bản
báo cáo gồm nội dung sau:
Chơng I : Giới thiệu chung về SDH
Chơng II : Cấu trúc bộ ghép SDH
Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo PGS-PTS Lê Đức Hân đã hớng dẫn Em
hoàn thành đồ án này.
Sinh viên :

Trần Yến Phơng
1
Đồ án tốt nghiệp Trần Yến Phơng
Các thuật ngữ viết tắt
SDH : Synchronous Digital Hierarchy
PDH : Plesiochronous Digital Hierarchy
HDTV : High Division Television
B ISDN : BroadBand Intergrated Sersives Digital Network
UNI : user - Network Interface
OAM $ P : Operation Administration, Maintenance and Provisioning
STM : Synchronous Transport Module
C : Container
VC : Virtual Container
TU : Tributary Unit
TUG : Tributary Unit Group
AU : Administrtive Unit
AUG : Administrative Unit Group
POH : Path Overhead
RSOH : Regen Secsion Overhead
MSOH : Multiplex Secsion Overhead
N : New data flag
D : Decrement bit
I : Increment bit
PTR : Pointer
REI : Remote Error Indication
RFI : Remote Failure Indication
RDI : Remote Detect Indication (tên gọi cũ: FERF - Remote Alarm)
NPI : Non Pointer Indication
BIP: Bit Interleaved Parity

DEC : Data Communication Channel
NE : Network Element
SONET : Synchronous Optical Network
2
§å ¸n tèt nghiÖp TrÇn YÕn Ph¬ng
CCITT : Consultative Commite on International Telegraphy and Telephone
ETSI : European Telecommunication Standards Institute
TMN : Telecommunication Management Network
SMX : Sychronous Multiplex
SDXC : Sychronous Digital Cross Connect
BITS : Building Intergrated Timing Supply
Q : Quality
P : Priority
EXT : External
CNET : Control Network
LTE : Line terminal Equipment
EST : External Sychronisation Interface
RSU : Remote Subscriber Unit
TM : Terminal Multiplexer
3
Đồ án tốt nghiệp Trần Yến Phơng
Chơng I:
giới thiệu chung về SDH
I-/ Khái niệm cơ bản về PDH ( Pleislochronous Digital Hierachy)
1-/ Các tiêu chuẩn ghép kênh cận đồng bộ PDH.
Kỹ thuật ghép kênh cận đồng bộ là một dạng ghép kênh với thời gian, sử dụng
phơng pháp ghép kênh theo byte đối với PCM 30/32 và ghép theo bit đối với ghép
kênh bậc cao.
Các cấp truyền dẫn số cận đồng bộ đang tồn tại theo tiêu chuẩn của châu Âu,
Bắc Mỹ, Nhật Bản.

Theo tiêu chuẩn của Châu Âu, muốn đợc luồng số cao hơn phải ghép 4 luồng
thấp hơn với nhau.
Bốn cấp truyền dẫn đầu tiên của châu Âu đợc CCITT công nhận làm tiêu chuẩn
quốc tế.
Tiêu chuẩn của Bắc Mỹ nh hình 1-2.

4
PCM
30
MUX
2/8
1
2
3
4
MUX
8/34
1
2
3
4
MUX
34/140
1
2
3
4
MUX
140/565
1

2
3
4
565,128
Mbit/s
K
30
K
1
K
2
2,048
Mb/s
8,448
Mb/s
34,368
Mb/s
139,264
Mb/s
Hình 1-1: Phân cấp số cận đồng bộ của Châu Âu
PCM
24
K
24
K
1
K
2
Hình 1-2: Phân cấp số cận đồng bộ của Bắc Mỹ
63

Mb/s
X4
45
Mb/s
X7
405
Mb/s
X9
Đồ án tốt nghiệp Trần Yến Phơng
Tiêu chuẩn của Nhật nh hình 1-3

2-/ Nh ợc điểm của hệ thống PDH
* Tách xen phức tạp, yêu cầu thiết bị cồng kềnh làm giảm chất l ợng truyền dẫn .
Hiện nay nhu cầu sử dụng dịch vụ phi thoại càng ngày càng lớn nh truyền dữ
liệu trong một công ty đa quốc gia, cho một tờ báo phát hành trên toàn quốc ... Nhng
với kỹ thuật PDH, để đáp ứng yêu cầu một quá trình tách xen phức tạp, qua nhiều cấp.
Với quá trình xen nh vậy, các kênh dùng để phục vụ nh kể trên sẽ có giá thành
cao, độ tin cậy giảm làm ảnh hởng đến sự phục vụ và độ tin cậy của toàn hệ thống.
* Khả năng quản lý và giám sát mạng kém, đặc biệt là với mạng viễn thông tốc
độ cao.
Do nhu cầu về thông tin trớc đây cha cao, cấu hình mạng đơn giản, dễ quản lý
do vậy cấu trúc khung PDH không tạo ra khả năng giám sát và quản lý riêng. Các
nghiệp vụ cho phép trong khung tín hiệu là đồng bộ khung, cảnh báo mật đồng bộ
điều khiển chèn.
* Tốc độ tiêu chuẩn hoá cho mạng viễn thông còn thấp
5
PCM
24
K
24

K
1
K
2
Hình 1-3: Phân cấp số cận đồng bộ của Nhật
63
Mb/s
X4
32
Mb/s
X5
100
Mb/s
X3
400
Mb/s
X4
140
34
140
34
8
2 2
8
34
8
34
8
140
LTE

140
LTE
Hình 1-4 : Quá trình tách - Xen luồng 2Mb/s từ luồng 140Mb/s
Đồ án tốt nghiệp Trần Yến Phơng
Theo khuyến nghị của CCITT, tốc độ bit cao nhất đợc tiêu chuẩn hoá cho mạng
viễn thông quốc tế là 140 Mb/s, tốc độ bit cao nhất cho mạng viễn thông quốc tế là
565 Mb/s. Với giới hạn tốc độ nh vậy trên mạng viễn thông quốc tế không tạo ra đợc
một xa lộ thông tin, phục vụ cho nhiều loại dịch vụ tạo truyền thông khác nhau thể
hiện tính linh hoạt của truyền thông số.
* Thiết bị cồng kềnh
Thiết bị ghép kênh bậc cao và thiết bị đầu cuối đờng độc lập với nhau. Ví dụ nh
trong hệ thống thông tin quang, thiết bị ghép kênh bậc cao và thiết bị đầu cuối quang
độc lập với nhau, hơn nữa mã đờng của hai loại thiết bị này là khác nhau. Đầu ra của
thiết bị ghép kênh là mã HDB 3 còn đầu ra thiết bị đầu cuối quang là 5B6B.
* Trên thế giới tồn tại hai loại tiêu chuẩn phân cấp truyền dẫn khác nhau.
Đó là 2 loại tiêu chuẩn của châu Âu và của Bắc Mỹ. Hai tiêu chuẩn này có sự
khác biệt vê cả luồng cơ sở đến các cấp tốc độ cao. Sự khác nhau này gây ra khó khăn
trong việc hoà mạng và đồng mạng quốc tế.
II-/ Giới thiệu về hệ thống SDH (Synchronous Digital Hierachy)
1-/ Lịch sử phát triển của SDH
Phân cấp số đồng bộ SDH là một thế hệ truyền dẫn mới ngày nay trên thế giới.
SDH tạo ra một cuộc cách mạng trong các dịch vụ viễn thông thể hiện một kỹ thuật
tiên tiến có thể đáp ứng rộng rãi các yêu cầu của các thuê bao, ngời khai thác cũng nh
các nhà sản xuất ... thoả mãn các yêu cầu đặt ra cho nghành viễn thông trong thời đại
mới, khắc phục nhợc điểm của thế hệ PDH mà chúng ta đang sử dụng hiện nay.
Trong tơng lai, hệ thống đồng bộ SDH sẽ ngày càng đợc phát triển nhờ các u
điểm vợt trội so với PDH đặc biệt là SDH có khả năng kết hợp với PDH trong mạng
hiện hành, cho phép thực hiện việc hiện đại hoá mạng lới viễn thông trong từng giai
đoạn phát triển.
Các tiêu chuẩn của SDH thực sự bắt đầu vào năm 1985 tại Mỹ, nơi mà nhiều

năm trớc đây rất nhiều hãng sản xuất thiết bị truyền dẫn cáp quang đã phát triển các
phơng pháp khác nhau để mã hoá cho tín hiệu riêng của họ. Điều này dẫn đến hậu quả
là việc quy hoạch, khai thác, bảo dỡng, quản lý và khai thác mạng hết sức phức tạp.
Trong hoàn cảnh đó, năm 1985 công ty BELLCORE là công ty con 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 đợc đặt tên là SONET
(Synchronous Optical Network ; Mạng quang đồng bộ) dựa trên nguyên lý ghép đồng
hồ với nhau trong đó cáp quang đợc sử dụng làm môi trờng truyền dẫn.
Năm 1988, trên cơ sở tiêu chuẩn SONET và tiêu chuẩn ghép kênh khác nhau ở
châu Âu, Mỹ, Nhật, CCITT (nay là ITU - T) đã đa ra tiêu chuẩn quốc tế về công nghệ
truyền dẫn theo cấu trúc số đồng bộ SDH (Synchronous Digital Hiecrachy) dùng cho
truyền dẫn cáp quang và viba. Tiêu chuẩn SDH đợc nêu trong khuyến nghị G707,
6
Đồ án tốt nghiệp Trần Yến Phơng
G708, G709 của CCITT định nghĩa một số tốc độ truyền dẫn cơ sở ở SDH. Tốc độ
nhỏ nhất của SDH là 155 Mvit/s của luồng STM -1. STM (Synchronuos Transport
Module - 1: Mô đun truyền tải mức 1). Các độ truyền dẫn cao hơn STM -4 là 622
Mb/s và STM -16 là 2.5 Gb/s.
2-/ Khái niệm về SDH
Phân cấp số đồng bộ SDH là mạng truyền dẫn tạo bởi sự kết hợp các thiết bị
truyền dẫn có tốc độ khác nhau là 1,5; 2; 6,3; 34; 45; 140 Mb/s.
* Ưu điểm của SDH
- Đơn giản hoá các kỹ thuật ghép / tách kênh so với PSH.
- Mã truyền dẫn cho tín hiệu quang đợc tiêu chuẩn hoá tơng thích với các thiết bị
của nhà sản xuất.
- Truy nhập tới các luồng nhánh tốc độ thấp không cần đến quá trình tách/ghép
kênh trọn vẹn tín hiệu tốc độ cao. Điều này cho phép các ứng dụng nối xen rẽ và nối
chéo kênh có hiệu quả.
- Các kênh quản lý mạng cung cấp các khả năng quản lý, vận hành và bảo dỡng
mạng đợc quản lí có hiệu quả.

- Dễ dàng phát triển đến các mức ghép cao hơn.
- Cho phép truyền tải các tín hiệu số ở các tốc độ bit xác định trong khuyến nghị
ITU - T G.702 (loại trừ 8 Mb/s) và các tốc độ bit băng rộng. Điều này cho phép thiết
bị SDH đợc đa vào mạng hiện tại một cách trực tiếp và một phạm vi rộng các dịch vụ.
7
SDH
6,3 Mbit/s140 Mbit/s
1,5 Mbit/s34 Mbit/s
45 Mbit/s2 Mbit/s
Hình 1-5 : Cấu trúc truy nhập
Đồ án tốt nghiệp Trần Yến Phơng
- Tiêu chuẩn SDH định nghĩa độ cáp trung bình tiếp nhận bên trong thiết bị từ
các nguồn cung cấp khác nhau.
* Các nh ợc điểm của SDH
- Kỹ thuật phức tạp hơn do cần phải ghi lại sự tơng quan về pha giữa tín hiệu
luồng và mào đầu.
- Do xuất phát từ Mỹ nên dung lợng không đảm bảo cho hệ thống tín hiệu
CEPT.
- Việc nhồi byte - byte tăng độ Jitter hơn kiểu bit - bit của PDH.
- Đồng hồ phải đợc cung cấp từ ngoài.
- Thiếu tín hiệu ghép trung gian 8 Mb/s
- Luồng STM -1 tốc độ 155 Mb/s chỉ chứa 63 luồng 2 Mb/s hoặc 3 luồng 34
mb/s.
* So sánh sự khác nhau giữa PDH và SDH
Có thể tóm tắt sự khác nhau giữa kỹ thuật PDH và kỹ thuật SDH nh sau:
PHD SDH
Bộ dao động nội dao động tự do Dao động nội đợc điều khiển đồng bộvới
nguồn đồng hồ ngoài
Ghép kênh không đồng bộ Ghép kệnh đồng bộ
Ghép luồng theo nguyên lý xen bit Ghép luồng theo nguyên lý xen byte

Truy xuất luồng riêng lẻ sau khi tách / ghép
đến cấp tơng ứng.
Truy xuất trực tiếp từ nguồn tốc độ cao
hơn.
* Các khuyến nghị của ITU - T về SDH
G . 707 - Các tốc độ bit của SDH
G . 708 - Giao diện nút mạng của SDH
G . 709 - Cấu trúc ghép đồng bộ
G . 773 - Giao thức của giao diện Q
G . 774 - Mô hình thông tin quản lý SDH để quan sát phân tử mạng
G . 782 - Các loại và những đặc tính cơ bản của thiết bị ghép SDH.
G . 783 - Các đặc tính của khối chức năng trong thiết bị ghép SDH
G . 784 - Quản lý SDH
G . 803 - Cấu trúc mạng truyền dẫn dựa trên cơ sở SDH
8
Đồ án tốt nghiệp Trần Yến Phơng
G . 957 - Các giao diện quang của thiết bị và hệ thống SDH
G . 958 - Các hệ thống truyền dẫn SDH sử dụng cáp sợi quang
* Phân cấp tốc độ bit của SDH
Theo khuyến nghị G . 707 các cấp tốc độ bit trong SDH nh 1,5 Mb/s; 2Mb/s;
6,3Mb/s ; 34Mb/s; 45Mb/s và 140Mb/s là các giao diện giữa hệ thống PDH và SDH
đợc gọi là các luồng nhánh PDH. Các luồng nhánh này qua bộ ghép SDH để hình
thành các luồng số đồng bộ STM - N
Tốc độ nhỏ nhất của SDH là STM - 1 = 155,52 Mb/s các tốc độ cao hơn bằng
bội số nguyên lần tốc độ cơ bản, các tốc độ của SDH đợc liệt kê trong bảng dới đây.
Cấp SDH Tốc độ (Mb/s)
stm 1 155,52
stm 4 622,08
stm 16 2488,32
stm 64 9953,28

9
Đồ án tốt nghiệp Trần Yến Phơng
Chơng II:
Cấu trúc bộ ghép SDH
I-/ Cơ sở ghép kênh SDH
Quá trình ghép kênh của SDH gồm hai đoạn độc lập đó là quá trình hình thành
khối truyền dẫn đồng bộ cơ sở STM - 1 và sự hình thành các khối STM - N cấp cao
hơn bằng cách xen byte các luồng STM - 1.
Sơ đồ ghép kênh SDH đợc biểu diễn trong hình 2.1
Từ hình vẽ trên ta thấy theo tiêu chuẩn của ITU- T ta có thể ghép vào STM-N các
luồng nhánh 1,544 M; 2,048 M; 6,312 M; 34,368 M; 44,736 M; 139;763 M hay
luồng có tốc độ tơng đơng AMT (asynchronous Transfer mode).
Chức năng của các khối trong bộ ghép SDH đợc mô tả nh sau:
a. Khối C - n (Container - n)
Là đơn vị nhỏ nhất trong khung truyền dẫn, là nơi bố trí vào đó các luồng tín
hiệu truyền dẫn thấp nhất nh là các luồng PDH, luồng hình, luồng số liệu.
10
Hình 2-1 : Sơ đồ ghép kênh theo khuyến nghị ITU - T
VC - 2
VC - 12
VC - 11
C - 2
C - 12
C - 11
0
0
0
C - 3
TU - 2

TU -
12
TU -
11
TUG -
2
TUG -
3
VC - 3
0
TU - 3
VC - 3
VC - 4 C - 4
AU - 4
AU - 3
AUG STM -
N
x
N
x
1
x
3
x
3
x
1
x
7
x

7
x
1
x
3
x
4
Pointer
Procesing
Multiplexing
Aliging
Mapping
0
SDH Multiplexing
structure
Đồ án tốt nghiệp Trần Yến Phơng
Các C - n tơng ứng với tốc độ truyền dẫn khác nhau cho hai hệ SONET và SDH
Ký hiệu Tín hiệu đờng truyền (Kb/s)
C - 11 1.544
C - 12 2.048
C - 2 6.312
C - 3 44.736
C - 3 34.368
C - 4 139.264
Các Container C - n gồm có:
- Các byte thông tin
- Các bit hoặc các byte nhồi cố định trong khung không mang nội dung dữ liệu
mà chỉ sử dụng để tơng thích với tốc độ bit của tín hiệu PDH đợc ghép vào tốc độ bit
của Container cao hơn.
- Các byte nhồi không có định để đạt đợc đồng chỉnh một cách chính xác hơn.

Khi cần thiết các byte này sử dụng cho các byte dữ liệu. Trong trờng hợp này trong
khung có bit điều khiển nhồi để thông báo cho đầu thu biết các byte nhồi không cố
định có thể là byte dữ liệu.
b. Khối VC - n (Vitual Container) : Container ảo
VC = C + POH
Chức năng của POH là mang thông tin bổ trợ thông báo vị trí nơi mà Container
này sẽ đợc truyền đến. Trong VC thì POH đợc gắn vào đầu khung và tại đầu thu sẽ đ-
ợc dịch ra trớc khi mà Container đợc giải mã. Ngoài ra POH còn có chức năng mang
thông tin về giám sát và bảo trì đờng truyền.
Ta có thể phân biệt hai cấp VC tuỳ loại tơng ứng với kích thớc của Container C.
-Tất cả các Container khi đợc ghép trong Container lớn hơn thì đợc gọi là
Container cấp thấp các Container ảo cấp là VC - 11, VC - 12, VC -2.
- Tất cả các Container đợc truyền trực tiếp vào khung STM - 1 đợc gọi là
Container ảo cấp cao nh là VC - 4, VC -3.
11
Đồ án tốt nghiệp Trần Yến Phơng
c. Đơn vị luồng TU (Tributary Unit)
TU = VC + PTR
12
9
3
C-11
9
4
C-12
POH : mào đầu đoạn
VC - 11 VC - 12
Hình 2-2 : Cấu trúc VC - 11 và VC - 12
9
12

C - 2
POH
Hình 2-3 : Cấu trúc VC - 2
9
84
C - 3
Hình 2- 4 : Cấu trúc VC - 3
J1
B3
C2
G1
F2
H4
Z3
Z4
Z5
VC - 3 POH
TU - 12
3
9
VC - 11
PTR
TU - 11
4
9
VC - 12
PTR