Hệ Thống Truyền Dẫn SDH

Hệ Thống Truyền Dẫn SDH
Một trong những ưu điểm nổi bật của công nghệ SDH là khả năng thiết lập các
mạng vòng Ring có độ an toàn cao, số lượng các byte quản lý bảo dưỡng lớn nên tạo
điều kiện thuận lợi cho việc quản lý mạng tập trung. Bên cạnh những ưu điểm đó thì
việc đưa các thiết bị truyền dẫn SDH vào mạng viễn thông cũng đặt ra một số vấn đề
mới cần được giải quyết như vấn đề đồng bộ và quản lý các nút mạng SDH.
Trong chương này sẽ đề cập đến các cấu hình trong mạng SDH và đặc biệt là cấu
hình vòng Ring với các hoạt động chuyển mạch bảo vệ khi có sự cố xảy ra trên đường
truyền, cấu tạo và quá trình truyền nhận các tín hiệu quản lý bảo dưỡng, phương pháp
đồng bộ và quản lý các nút mạng SDH.
2.1. Các cấu hình mạng SDH
2.1.1. Cấu hình hở
· Cấu hình điểm nối điểm
Trong cấu hình này mạng chỉ có hai thiết bị đầu cuối TE kết nối với nhau trực
tiếp hoặc qua các trạm lặp REG. Đây là cấu hình mạng đơn giản nhất (hình 2.1).




TE


TE
STM-N (N>M)
2048 kbit/s
34368 kbit/s
139264 kbit/s
STM-M

2048 kbit/s
34368 kbit/s

139264 kbit/s
STM-M

H×nh 2.1. CÊu h×nh ®iÓm nèi ®iÓm
Giao diện các luồng nhánh được bố trí về một phía và giao diện tổng hợp bố trí
về phía kia để kết nối với trạm khác. Tuỳ thuộc vào dung lượng ghép của TE để bố trí
các luồng nhánh thích hợp.
· Cấu hình đa điểm
Trong cấu hình này ngoài hai trạm đầu cuối còn có thêm ít nhất là một trạm xen rẽ
ADM (hình 2.2). Tuỳ thuộc vào kết nối tại các trạm ADM mà nó còn được phân chia
thành mạng chuỗi và mạng phân nhánh.



TE


ADM
STM-N
2048 kbit/s
34368 kbit/s
139264 kbit/s
STM-M

2048 kbit/s
34368 kbit/s
139264 kbit/s
STM-M (N>M)

H×nh 2.2. CÊu h×nh ®a ®iÓm

TE
STM-N
2048 kbit/s
34368 kbit/s
139264 kbit/s
STM-M

Các trạm đầu cuối có cấu trúc và chức năng giống như trong cấu hình điểm nối
điểm. Các trạm ADM có các giao diện tổng hợp để kết nối với các trạm ADM khác
hoặc với trạm đầu cuối, các giao diện luồng nhánh để tách các luồng nhánh từ tín hiệu
STM-N và xen các luồng nhánh vào tín hiệu STM-N. Tại trạm đầu cuối truy nhập các
luồng nhánh ở mức nào thì tại các trạm ADM có thể tách luồng nhánh ở mức ấy.
2.1.2. Cấu hình kín
Cấu hình kín thường được gọi là cấu hình vòng (Ring). Trong cấu hình này mạng
chỉ có các trạm ADM kết nối với nhau tạo thành một vòng kín (hình 2.3).


ADM ADM
ADM
ADM
Ring
STM-N
H×nh 2.3. CÊu h×nh vßng (Ring)
Trong cấu hình này có thể dùng hoặc 1 sợi quang làm việc, một sợi quang bảo vệ
và gọi là mạng vòng hai sợi, một hướng; hoặc có bốn sợi trong đó hai sợi làm việc và
hai sợi bảo vệ và gọi là mạng vòng 4 sợi hai hướng… Ưu điểm nổi bật của cấu hình
mạng này so với cấu hình hở là khả năng tự phục hồi khi nút mạng hay đường dây bị
sự cố mà không cần sự can thiệp từ bên ngoài.

Ngoài hai loại cấu hình cơ bản trên thì ta có thể kết hợp chúng với nhau để tạo
thành cấu hình mạng hỗn hợp sử dụng cho các mạng dung lượng rất lớn (backbone),
trong cấu hình mạng này tại các nút thường sử dụng các thiết bị đấu nối chéo số độc
lập.
2.2. Tín hiệu quản lý và bảo dưỡng
2.2.1. Cấu trúc SOH trong khung STM-N
Các tín hiệu nghiệp vụ sử dụng để quản lý, bảo dưỡng, giám sát các đoạn lặp và
đoạn ghép ký hiệu là SOH. Các tín hiệu nghiệp vụ sử dụng để quản lý, bảo dưỡng và
giám sát các luồng nhánh được ký hiệu là POH.
Cấu trúc SOH trong khung STM-1, STM-4, STM-16, STM-64 lần lượt như
trong hình 2.4, hình 2.5, hình 2.6 và hình 2.7.



A1 A1 A1 A2 A2 A2 J0
B1 RF1 RF2 E1 RF F1
D1 RF3 RF D2 RF D3
AU-3/AU-4 PTR
B2 B2 B2 K1 K2
D4 D5 D6
D7 D8 D9
D10 D11 D12
S1 Z1 Z1 Z2 Z2 M1 E2


D7 D8 D9
D10 D11 D12
S1 Z1 Z1 Z2 Z2 M1 E2
9 byte
9 dßng

RSOH
MSOH
C¸c byte dµnh cho sö dông quèc gia
C¸c byte dµnh cho tiªu chuÈn ho¸ quèc tÕ trong t­¬ng lai
RF C¸c byte dµnh cho vi ba sè SDH


H×nh 2.4. SOH trong khung STM-1

.


A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 J0 Z0 Z0 Z0
B1 E1 F1
D1 D2 D3
AU-3 / AU-4 PTR
B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 K1 K2
D4 D5 D6
D7 D8 D9
D10

D11

D12

S1 M1 E2

36 byte
9 dßng
MSOH

RSOH
: C¸c byte dµnh cho sö dông quèc gia
& Z0: C¸c byte dµnh cho tiªu chuÈn ho¸ quèc tÕ trong t­¬ng lai


H×nh 2.5. SOH trong khung STM-4


A1 A1 A1 A1 A1 A1 A2 A2 A2 A2 A2 A2 J0 Z0
B1 E1 F1
D1 D2 D3
AU-3/ AU-4 PTR
B2 B2 B2 B2 B2 B2 K1
D4 D5
D7 D8
D10

D11

S1








M1
144 byte

9 dßng
MSOH RSOH
: C¸c byte dµnh cho sö dông quèc gia
& Z0: C¸c byte dµnh cho tiªu chuÈn ho¸ quèc tÕ trong t­¬ng lai


H×nh 2.6. SOH trong khung STM-16


A1 A1 A1 A1 A1 A1 A2 A2 A2 A2 A2 A2 J0 Z0
B1 E1 F1
D1 D2 D3
AU-3/ AU-4 PTR
B2 B2 B2 B2 B2 B2 K1 K2
D4 D5 D6
D7 D8 D9
D10

D11

D12

S1 E2

M1
576 byte
9 dßng
MSOH RSOH
: C¸c byte dµnh cho sö dông quèc gia
& Z0: C¸c byte dµnh cho tiªu chuÈn ho¸ quèc tÕ trong t­¬ng lai


H×nh 2.7. SOH trong khung STM-64
SOH trong khung STM-4 có 9 dòng và 36 cột, chứa đủ 12 byte A1, 12 byte A2,
12 byte B2. Các byte khác chỉ xuất hiện một lần trong STM-1 #1.
SOH trong khung STM-16 có 9 dòng và 144 cột, chứa đủ 48 byte A1, 48 byte
A2, 48 byte B2. Các byte khác chỉ xuất hiện một lần trong STM-1 #1.
SOH trong khung STM-64 có 9 dòng và 576 cột, trong đó có 192 byte A1, 192
byte A2, 192 byte B2. Các byte khác chỉ có mặt trong STM-1 #1.
Vị trí của mỗi byte SOH của STM-1 #n (n=1 đến N) trong khung STM-N được
đặc trưng bởi toạ độ có 3 thông số S (a, b, c) trong đó:
a: là số thứ tự dòng thuộc byte đang xét trong khung STM-1
b: là chỉ số cột của byte đang xét thuộc khung STM-1 #n trong khung STM-N
và được xác định theo biểu thức: b = N x (i-1) + n
Trong đó i là chỉ số cột của byte SOH đang xét trong STM-1 (bằng 1 đến 9), n
là số thứ tự của STM-1 thành phần chứa byte đang xét trong khung STM-N. Biểu thức
trên sẽ được sử dụng để xác định toạ độ các byte SOH trong khung STM-4, 16 và 64.
2.2.2. Tín hiệu quản lý và bảo dưỡng đoạn lặp RSOH
Các byte RSOH được ghép vào dòng 1 đến dòng 3 thuộc cột 1 đến 9 của khung
STM-N. Chức năng của các byte như sau:
• A1 và A2: Các byte đồng bộ khung
A1 = 11110110, A2 = 001001000. Từ mã đồng bộ khung của khung STM-N gồm 3N
x A1 byte và tiếp theo là 3N x A2 byte.

• J0: Định tuyến đoạn lặp
Byte này trước đây ký hiệu là C1 dùng để xác định vị trí các khung STM-1
trong khung STM-N. Do đó C1 của STM-1 #1 nhận giá trị 0000 0001, trong khi đó
C1 của STM-1 #16 lại nhận giá trị 0001 0000. Byte này có thể được sử dụng để hỗ trợ
cho tìm kiếm đồng bộ khung. Nhưng hiện tại theo khuyến nghị G.831 thì byte này
được sử dụng để định tuyến đoạn lặp, J0 được truyền trong 16 khung liên tiếp tạo
thành mã nhận dạng điểm truy nhập để máy thu tiếp tục chuyển thông tin đến máy
phát đã được chỉ định. Cấu trúc byte J0 trong đa khung 16 khung như bảng 2.1 sau.
Bảng 2.1. Cấu trúc của byte J0 trong đa khung 16 khung
Thứ tự byte Giá trị các bit 1-8
1 1 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7
2 0 X X X X X X X
3 0 X X X X X X X
.
.
.
.
16 0 X X X X X X X
Trong đó: C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 -Mã kiểm tra độ dư chu trình CRC-7 của
khung trước, 0XXXXXXX các ký tự theo khuyến nghị T50.
Trong trường hợp kết nối thiết bị SDH có byte nhận dạng C1 với thiết bị SDH
có byte định tuyến đoạn lặp J0 thì J0 được gán một giá trị nhị phân là 00000001. Giá
trị này được diễn giải là “định tuyến đoạn lặp không được quy định”. Trong các thiết
bị mới nếu byte J0 không được sử dụng vào chức năng định tuyến đoạn lặp thì chuyển
nó thành chức năng nhận dạng STM-1.
• Z0: Byte dự trữ
Byte này dành cho tiêu chuẩn hoá quốc tế trong tương lai.
• B1 được ký hiệu là BIP-8: Kiểm tra đoạn lặp
Phương pháp tính giá trị các bit của byte B1 được minh hoạ như hình 2.8.
Byte này dùng để kiểm tra lỗi khối các đoạn lặp. Giá trị của 8 bit trong

byte B1 của khung STM-1 hiện tại trước khi trộn được tính toán dựa vào
khung STM-1 trước đó sau khi trộn. Giá trị các bit của byte B1 được tính
toán như sau: Đem các bit thứ nhất của các byte trong khung STM-1 trước
đó cộng lại, nếu tổng số là số chẵn thì bit thứ nhất của B1 trong khung
STM-1 hiện tại bằng 0, nếu tổng là số lẻ thì bit thứ nhất của B1 bằng 1.
Các bit còn lại cũng được tính toán tương tự.


1
1
2
1
…K
1
…8
1
1
2
2
2
…K
2
…8
2
1
i
2
i
…K
i

…8
i
1
2
2
2
…K
2
…8
2
1
n
2
n
…K
n
…8
n
1
2
2
2
…K
2
…8
2
1
1
2
1

…K
1
…8
1
1
2
2
2
…K
2
…8
2
1 Ch½n K=0
n LÎ K=1

∑
K
i
=
Khung #n
Khung #n+1
H×nh 2.8. TÝnh gi¸ trÞ c¸c bit cña B1
Byte B1

Byte B1 được tính toán tại mỗi trạm lặp và truyền thông suốt qua các trạm
ghép. Mỗi trạm lặp kiểm tra tất cả các bit của các byte trong khung STM-1 trước đó
và cộng thêm các bit tương ứng của B1 trong khung STM-1 hiện tại, nếu phát hiện
thấy tổng là số lẻ thì bộ đếm lỗi tăng thêm một. Kết quả kiểm tra lỗi khối các trạm lặp
được chuyển về trạm giám sát hệ thống.
• E1: Kênh thoại nghiệp vụ (EOW)

Byte này truyền tín hiệu thoại từ trạm lặp đến các trạm khác trong quá
trình quản lý, giám sát và bảo dưỡng hệ thống. Byte E1 được truy nhập tại
các trạm lặp và các trạm ghép, nơi có các kết nối thoại với bộ CODEC
PCM. Kênh EOW thường được sử dụng trong các hệ thống đường trục.
• F1: Kênh người sử dụng
Cung cấp một kênh thoại hoặc truyền số liệu tạm thời khi bảo dưỡng hệ thống.
• D1, D2, D3: Kênh truyền số liệu đoạn lặp
3 byte này sẽ tạo thành kênh truyền số liệu 192 kbit/s từ trạm lặp đến các trạm
khác. Kênh RS-DCC thường được dùng để truyền số liệu trong nội bộ hệ thống nhằm
mục đích giám sát và quản lý các hệ thống có các trạm lặp. Kênh này được sử dụng
hay không là do phần điều khiển quyết định.
• RF: Các byte dùng cho vi ba số SDH
3 byte đầu tiên RF1, RF2, RF3 có thể sử dụng như sau:
- RF1 gồm 8 bit bố trí như dưới dây.
FFK FFK FFK FFK MSI DM
4 bit FFK dùng để nhận dạng từng chặng trong tuyến. Các bit này đảm bảo cho bộ
giải điều chế làm việc đúng với tín hiệu phát đi từ bộ điều chế tương ứng. Bit MSI chỉ
thị mất tín hiệu băng gốc tại bộ điều chế. Bit DM dùng cho điều khiển công suất phát
tự động. Hai bit cuối hiện tại chưa sử dụng vào mục đích gì.
- RF2 gồm 8 bit được bố trí như sau:
PAR LFI LFI LFI LFI LFI LFI LFI
Byte RF2 dùng để xử lý lỗi gồm bit PAR là bit kiểm tra chẵn để giám sát lỗi
của byte RF2 và 7 bit LFI để chỉ thị lỗi đường truyền. Vị trí các bit LFI để ghép các
bit lỗi do bộ sửa lỗi trước phát hiện nhưng chưa được sửa lỗi.
- RF3 dùng cho chuyển mạch bảo vệ
Các byte RF khác dự trữ cho phát triển dịch vụ vô tuyến.
2.2.3. Tín hiệu quản lý và bảo dưỡng đoạn ghép MSOH
Các byte quản lý và bảo dưỡng các đoạn ghép đặt tại dòng 4 đến dòng 9 thuộc
cột 1 đến cột 9N của khung STM-N. Các byte này được truy nhập và kết cuối tại các
trạm ghép và truyền thông suốt qua các trạm lặp.

• B2 ký hiệu là BIP-Nx24: Kiểm tra lỗi khối đoạn ghép
Các byte B2 có chức năng giám sát lỗi khối của luồng STM-N (luồng tổng)
thuộc các đoạn ghép theo phương pháp kiểm tra chẵn. Muốn tính toán giá trị các bit
của B-Nx24 trong khung STM-N hiện tại phải căn cứ vào giá trị của các bit trong
khung STM-N trước đó. Phân chia khung STM-N trước đó thành từng khối 24xN bit
và tiến hành đếm tổng của các bit. Nếu tổng các bit thứ nhất của các byte trong khung
STM-N trước đó là số chẵn thì bit thứ nhất của BIP-Nx24 bằng 1. Tiếp tục tính toán
cho đến bit 24xN. Các trạm ghép kiểm tra từng bit nếu phát hiện thấy tổng lẻ thì bộ
đếm lỗi tăng lên 1.
Cần chú ý là các byte RSOH không liên quan đến việc tính toán gía trị các bit
BIP-Nx24, mà chỉ có các byte MSOH và các byte tải trọng của khung STM-N tham
gia vào việc tính toán này.
• K1 và K2 chuyển mạch bảo vệ tự động (APS)
Hai byte này được sử dụng để truyền báo hiệu và lệnh chuyển mạch bảo vệ tự
động đoạn ghép và một số báo hiệu khác. Cấu trúc của K1, K2 như hình 2.9.




R R R P ID ID ID ID

ID ID ID ID Ty S S S


1 byte (8 bit)
Nhận dạng kênh
Nhận dạng nút
Mức ưu tiên
0: Thấp
1: Cao
Mức yêu cầu
111: Chuyển mạch bắt buộc
110: Mất tín hiệu
101: Giảm chất lượng tín hiệu
100: Chuyển mạch nhân công
010: Hoàn thành chuyển mạch
001: Yêu cầu trở lại vị trí ban đầu
000: Rỗi
APS cho cấu hình đường thẳng
APS cho cấu hình mạng RING

Hình 2.9. Cấu trúc của K1 và K2
K1
1 byte (8 bit)
Trạng thái bảo vệ
0: 1+1
1: 1: N
Trạng thái
111: AIS đoạn
110: RDI
xxx: Chuyển mạch do suy
giảm chất lượng
yyy: Chuyển mạch do mất
tín hiệu
Trạng thái

111: AIS đoạn
110: RDI
Nhận dạng kênh
Nhận dạng nút
K2

Cỏc bit 6, 7, 8 ca byte K2 dựng ch th s c u xa RDI (110) hoc ch th
AIS on ghộp (111) ca cu hỡnh ng thng. Cũn trong cu hỡnh Ring 3 bit ny
cũn cú thờm chc nng ch th chuyn mch do suy gim cht lng tớn hiu hoc mt
tớn hiu. Bn bit cui ca byte K1 v 4 bit u ca byte K2 u cú chc nng nhn
dạng kênh trong cấu hình đường thẳng hoặc nhận dạng node trong cấu hình Ring. Đây
cũng chính là lý do tại sao về mặt lý thuyết trong mỗi vòng Ring đơn chỉ có tối đa 16
node.
• D4 đến D12: Kênh truyền số liệu của đoạn ghép (MS-DCC)
9 byte này tạo thành kênh truyền số liệu 576 kbit/s giữa các trạm ghép. Nó

cũng có thể được sử dụng để truyền thông tin giữa các phần tử của mạng quản lý viễn
thông (TMN).
• S1: Trạng thái đồng bộ
Sử dụng bit 5 đến bit 8 của byte này để truyền thông báo trạng thái đồng bộ, cụ
thể là chỉ thị các mức chất lượng Q của đồng hồ của trạm này truyền tới trạm khác.
Các mức chất lượng Q như bảng 2.2 sau.
Bảng 2.2. Các mức chất lượng Q của đồng hồ
S1 Mức chất lượng Q
0000 Chưa có
0001 Dự trữ
0010 G.811, Q=2
0011 Dự trữ
0100 G.812 trung gian, Q=3
0101 Dự trữ
0110 Dự trữ
0111 Dự trữ
1000 G.812 nội hạt, Q=4
1001 Dự trữ
1010 Dự trữ
1011 Đồng hồ của thiết bị SDH, Q=5
1100 Dự trữ
1101 Dự trữ
1110 Dự trữ
1111 Không sử dụng cho đồng bộ, Q=6
• M1: chỉ thị lỗi đầu xa đoạn ghép (MS-REI)
M1 chỉ thị lỗi đầu xa trong BIP-Nx24 khi lần lượt kiểm tra từng bit trong từ mã
này. Cấu tạo của M1 trong các khung STM-N (N=1, 4, 16, 64) lần lượt như trong
bảng 2.3a, 2.3b, 2.3c, 2.3d.
 E2: Kênh thoại nghiệp vụ
E2 dùng để thiết lập kênh thoại 64 kbit/s giữa các trạm ghép. Các trạm lặp

không truy nhập được byte này.
Bảng 2.3. Cấu trúc byte M1 trong khung tín hiệu STM-N (N=1, 4, 16, 64)
Bảng 2.3a (STM-1) Bảng 2.3b (STM-4)
Mã M1 (7bit)
2 3 4 5 6 7 8
Diễn giải ý nghĩa
Mã M1 (7bit)
2 3 4 5 6 7 8
Diễn giải ý nghĩa
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1
0 0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 1 1
.
.
0 0 1 1 0 1 0
1 1 1 1 1 1
1
0 khối bị lỗi
1 khối bị lỗi
1 khối bị lỗi
1 khối bị lỗi
.
.
0 khối bị lỗi
0 khối bị lỗi
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1
0 0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 1 1

0 0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 1 0 1
.
.
1 1 0 0 0 0 0
1 1 0 0 0 0 1
.
.
1 1 1 1 1 1 1
0 khối bị lỗi
1 khối bị lỗi
2 khối bị lỗi
3 khối bị lỗi
4 khối bị lỗi
5 khối bị lỗi
.
.
4 khối bị lỗi
0 khối bị lỗi
.
.
0 khối bị lỗi
Chú thích: Bít thứ nhất của M1 không sử dụng và đặt cố định bằng 1.
Bảng 2.3c (STM-16) Bảng 2.3d (STM-64)
Mã M1 (7bit)
1 2 3 4 5 6 7 8
Diễn giải ý nghĩa
Mã M1 (7bit)
1 2 3 4 5 6 7 8
Diễn giải ý nghĩa

0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 1 0 0 0
0 0 1 1 0 0 1
.
.
1 khối bị lỗi
0 khối bị lỗi
.
.