Thứ Hai, 15 tháng 7, 2013

Các đặc điểm của SDH, so sánh giữa mạng SDH với mạng PDH

Các đặc điểm của SDH, so sánh giữa mạng SDH với mạng PDH
Trên đường thông tin số (digital) tần số và pha của xung tín hiệu phải được đồng bộ một cách chính xác để thực hiện việc ghép kênh. Từ các kênh tín hiệu sơ cấp 64kbit/s (=8kbit/s x 8) ta thực hiện ghép kênh cấp cao. Có 2 phương pháp ghép kênh cấp cao: ghép kênh cận đồng bộ và với ghép kênh đồng bộ.
Trong ghép kênh cận đồng bộ (Plesiochronous Digital Hierachy), người ta căn chỉnh pha bằng việc chèn xung. Trong việc đồng bộ hoá bằng chèn xung, thì tốc độ của xung định thời (timing) hơi nhanh hơn tốc độ của xung tín hiệu vào. Khi xung định thời khác nhau 1byte thì xung chèn được chèn vào vị trí thời gian thích hợp. Với nguyên tắc chèn bit để ghép các kênh 64kbit/s, hiện nay có hai hệ thống: một theo tiêu chuẩn Bắc Mỹ và một theo tiêu chuẩn châu Âu. Hệ Bắc Mỹ có các cấp sau: 
DS0 tốc độ 64kbit/s, 
DS1 tốc độ 1,544Mbit/s = 64kbit/s x 24 + 8 kbit/s
DS2 tốc độ 6,312Mbit/s = 1,544Mbit/s x 4 x 49/48 x 288/(288-0,33)
DS3 tốc độ 47,736Mbit/s
DS4 tốc độ 274,176Mbit/s
Hệ châu Âu cũng có cấp hệ tương ứng là:
CEPT0 tốc độ 64kbit/s
CEPT1 tốc độ 2,048Mbit/s 
CEPT2 tốc độ 8,448Mbit/s 
CEPT3 tốc độ 32,368Mbit/s
CEPT4 tốc độ 139,264Mbit/s

Trong phương trình của tín hiệu DS2, tín hiệu DS2 có được bằng cách ghép 4 tín hiệu DS1. Tỷ số 49/48 có nghĩa là với từng 48bit lại chèn thêm 1 bit đồng bộ khung và với từng 288bit lại có bit chèn.
Với sự ghép kênh PDH đã nêu trên, nếu ta muốn tách được một kênh riêng lẻ từ luồng tín hiệu bậc cao không thể không qua các thiết bị tách kênh theo trình tự từ cao xuống thấp. Theo góc độ kinh tế thì vốn đầu tư vào các thiết bị phân kênh này khá tốn kém. Đây là nhược điểm của hệ thống PDH.
Trong những năm 1980 do hệ thống chuyển mạch số tăng ngày càng nhiều, thiết bị truyền dẫn số được dùng nhiều và nhu cầu thiết lập ISDN càng ngày càng lớn, việc đồng bộ hoá mạng lưới đã trở nên quan trọng. Mặt khác, nhờ vào tiến bộ công nghệ tin học trong các thiết bị truyền dẫn, các bộ nối chéo thực hiện hoàn toàn bằng điện tử. Tại đây dữ liệu tốc độ thấp có thể nối lẫn với tín hiệu tốc độ cao. Tương ứng, công nghệ truyền dần theo phân cấp đồng bộ SDH (Synchronous Digital Hierachy) ra đời và đưa tới một tiêu chuẩn quốc tế chung.

Sơ đồ biểu diễn quá trình ghép kênh SDH

Sơ đồ biểu diễn quá trình ghép kênh SDH

Trong mạng PDH, giao diện nút mạng NNI được dùng như các giao diện nối chéo (cross connect), nhưng mạng SDH cũng dùng NNI như các giao diện cho hệ thống truyền. Với SDH, tốc độ bit tại các giao diện NNI cũng thống nhất với tốc độ bit chuyển tải của hệ thống tuyến. Tốc độ bit là 155,529Mbit/s; 622,080Mbit/s và 2,488320Gbit/s. Còn trong cấp hệ PDH, giao diện của tuyến không được tiêu chuẩn hoá. Hơn nữa tiêu chuẩn SDH cho phép triển khai các thiết bị tương thích với sự vận hành giám sát và bảo dưỡng của mạng truyền dẫn quang.
Phương pháp ghép kênh
Quá trình ghép kênh trong mạng SDH phân biệt rõ ra 2 quá trình hoạt động độc lập nhau. Đó là sự hình thành modun chuyển tải đồng bộ STM-1 và STM-N. Sự hình thành modun STM-N bậc cao bằng cách xen tín hiệu STM-1. Nguyên tắc này cũng được sử dụng để ghép các tín hiệu PSH nhánh đến (tín hiệu TR) sao cho các tín hiệu từ cấp hệ khác nhau có thể chiếm cùng một kênh chuyển tải SDH. Hình 1 là sơ đồ biểu diễn quá trình ghép kênh SDH. Các tín hiệu PDH như DS1, DS2... và CEPT1, CEPT2, CEPT3... và các tín hiệu băng rộng khác là các tín hiệu nhánh đến của STM-1. Đây là modun truyền dẫn nhỏ nhất của hệ thống SDH. STM-1 cũng là một format cơ bản của tín hiệu đồng bộ.
Các tín hiệu trên được bố trí vào khung STM-1, sau khi qua các phần tử như contenơ C, contenơ ảo VC, đơn nguyên nhánh ghép TU và đơn nguyên quản lý AU.
Trong số các phần tử trên, C và VC được dùng để truyền dẫn tín hiệu nhánh ghép trên mạng đồng bộ; kênh ảo VC được hình thành từ một phần của khung STM-1 để chuyển tải tín hiệu hoặc kênh dịch vụ. Lối đi từ điểm hình thành côngtenơ ảo VC đến điểm côngtenơ bị huỷ, được biểu thị bằng tín hiệu mào đầu POH của khung. Đơn nguyên AU có một “con trỏ” để chỉ thị điểm xuất phát của khung VC chiếm phần tải trọng (payload) của STM-1. Đơn nguyên TU có một con trỏ để biểu thị điểm xuất phát của VCn-1 (ở mức thấp) chiếm tải trọng nằm trong VC. Sự sắp xếp VCn, VCn-1 yêu cầu linh hoạt. Sau khi qua các phần tử trên, các tín hiệu nhánh ghép đã được chuyển vào STM-1. 
Tiếp tục, muốn ghép N mođun STM-1 thành STM-N có thể dùng phương pháp xen byte đơn giản như hình 2.
Ghép N modul STM1 thành STM-N

Cấu trúc khung của SDH
Cấu trúc khung của SDH được thiết kế sao cho các kênh dịch vụ hoặc kênh báo hiệu đưa vào hoặc lấy ra một cách dễ dàng. Hơn nữa trong tương lai tín hiệu SDH cơ sở sẽ được dùng như tín hiệu cơ sở của mạng truyền dẫn, đặc biệt mạng ISDN băng rộng. Hình 3 là cấu trúc khung của STM-1 có chu kỳ lặp lại là 125s, thông tin được sắp xếp với đơn vị byte theo 270 và 9 dòng. Các chức năng xử lý tín hiệu chứa ở phần thông tin mào đầu. Mức cơ bản của tín hiệu SDH là 155,520Mbit/s. Tốc độ cấp hệ bậc cao hơn là bội số của tốc độ cấp hệ cơ bản. Những tín hiệu DS1... DS3 của Mỹ Nhật có thể chiếm một số hàng cột như sau:
Tín hiệu DS1 (1,544Mbit/s) chiếm 9 hàng x 3 cột
Tín hiệu DS2 chiếm 9 hàng x 12 cột
Tín hiệu DS3 chiếm 9 hàng x 85 cột
Tương tự, tín hiệu CEPT1... CEPT3 của châu Âu chiếm:
Tín hiệu CEPT1 (2,048Mbit/s) chiếm 9 hàng x 4 cột
Tín hiệu CEPT2 chiếm 9 hàng x 16 cột
Tín hiệu CEPT3 chiếm 9 hàng x 65 cột
Tín hiệu CEPT4 chiếm 9 hàng x 261 cột
Đối với những tín hiệu trên, tín hiệu mào đầu được bổ sung thêm vào tốc độ cơ bản. Tín hiệu mào đầu này được xếp trong đơn nguyên gồm 9 cột (xem hình 1). Như vậy, đơn nguyên này chứa hàm số xác nhận trên mỗi hàng. Như vậy các chức năng xác nhận, tách ra và xen vào có thể thực hiện một cách dễ dàng hơn.
Cấu trúc khung STM-1

Cấu trúc khung STM-1 có chu kì lặp 125s

Để thích ứng với dịch vụ băng rộng ISDN, ta có thể thiết lập tốc độ dịch vụ sao cho cấu trúc 9 x N byte (N là số nguyên) vẫn được đảm bảo.
Đơn nguyên mào đầu gồm SOH (section overhead) và POH (path overhead). Phần SOH do các phần tử khác nhau trong các thiết bị ghép kênh và tuyến truyền dẫn yêu cầu. Phần POH do từng lối đi (path) của tín hiệu trong khung yêu cầu. Đặc biệt, các đặc tính cần thiết để giám sát mạng, kiểm tra chất lượng và cấu hình từ xa đã được sắp đặt trong phần mào đầu, phù hợp với tiêu chuẩn quản lý mạng kênh chung.
Cấu trúc một congteno ảo VC-4

Cấu trúc một congtenoảo VC-4

Ưu điểm của cấu trúc ghép kênh trong mạng SDH là đảm bảo tính linh hoạt do tác dụng xen byte (hình 1). Ta thấy, thông tin các dịch vụ DSn (hoặc dịch vụ băng rộng Hn) chứa vào tải trọng của khung STM-1 (hình 3).
Các côngtenơ Cn được hình thành bằng các thông tin dịch vụ. Các côngtenơ ảo VCn gồm côngtenơ C cộng thêm mào đầu POH.
Đơn nguyên nhánh ghép TUn gồm VCn cộng thêm con trỏ TH PRT.
Công tenơ ảo bậc cao VCn+1 gồm N (số nguyên N=1, 2, 3...) đơn nguyên TUn ghép lại và cộng thêm mào đầu POHn+1.
Đơn nguyên AUm bậc cao gồm côngtenơ ảo bậc cao cộng thêm con trỏ AUmPTR (m=3 hoặc 4).
Hình 4 là một thí dụ minh họa cấu trúc của côngtenơ ảo VC-4.
Các cấu hình mạng SDH
Công nghệ SDH cho phép cấu hình mạng rất linh hoạt và đa dạng như: mạng điểm nối điểm, mạng dây xích (xen/rẽ), mạng vòng Ring.
Tại các trạm đầu cuối STM, các luồng tín hiệu 2Mbit/s, 34Mbit/s và 140Mbit/s... qua các thiết bị ghép kênh đồng bộ thành các luồng 155Mbit/s và được truyền tới trạm tiếp theo bằng cáp quang. Trên một dẫy liên tiếp các trạm còn có trạm ghép/rẽ SMA. Tại đây, một số luồng được rẽ ra và một số luồng được ghép vào.
Mạng vòng Ring

Mạng vòng Ring

Mạng được dùng phổ biến là mạng vòng Ring. Trong một vòng như hình 5, các mođun SMA nối kín với nhau. Khi một khâu của vòng có sự cố, thì cấu hình ring nhanh chóng hồi phục đường truyền để truyền lưu lượng. Cấu hình Ring còn cho phép dễ dàng tổ chức dự phòng 1+1. Trong dự phòng 1+1 các tuyến nối giữa SMA đều là tuyến kép. Lúc này lối vào và lối ra của mỗi SMA đều sử dụng giao diện dự phòng. Cấu hình ring bảo vệ 1+1 có khả năng tự khôi phục, tự điều khiển cho phép dự phòng 100% khi có sự cố đường truyền.

0 nhận xét:

Đăng nhận xét