141589975 bai-giang-ghep-kenh-va-da-truy-nhap

www.ptit.edu Trang ‹#› GIẢNG VIÊN: LÊ THANH THUỶ

BỘ MÔN: TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

BÀI GIẢNG MÔN

KỸ THUẬT GHÉP KÊNH

VÀ ĐA TRUY NHẬP

Giảng viên: Lê Thanh Thuỷ

Điện thoại/ E-mail: 094 77 099 79

Bộ môn: Tín hiệu và hệ thống

Học kỳ 1: năm học 2012-2013



MÔN KỸ THUẬT GHÉP KÊNH VÀ ĐA TRUY NHẬP

Thời lƣợng: 3 đvht

Lý thuyết: 32 tiết

Chữa bài trên lớp: 8 tiết

Thực hành: 4 tiết

Tự học : 16 tiết

MỤC ĐÍCH – YÊU CẦU




Trang bị cho sinh viên các kiến thức cơ bản về các kỹ

thuật ghép kênh và đa truy nhập làm cơ sở cho các môn

học chuyên ngành nhƣ thông tin di dộng, mô phỏng hệ

thống truyền thông, công nghệ truyền tải quang, các mạng

truyền thông vô tuyến….

MỤC ĐÍCH



Sinh viên phải nắm đƣợc các kiến thức: toán, vật lý, cấu

kiện điện tử, lý thuyết thông tin,xử lý tín hiệu số.

Nắm đƣợc các kỹ thuật ghép kênh và ứng dụng trong

thông tin số, các kỹ thuật đa truy nhập và ứng dụng.

YÊU CẦU




Chƣơng 1: Tổng quan chung (Lý thuyết 6 tiết)

Chƣơng 2: Kỹ thuật ghép kênh và ứng dụng trong hệ thống

thông tin số (LT 15/ BT 6/TH2/ KT 1)

Chƣơng 3: Kỹ thuật đa truy nhập và ứng dụng

(LT7/BT2/TH2/KT1/TH1)

BỐ CỤC CHƢƠNG TRÌNH




Bài 1: Đo kiểm tra tín hiệu, kiểm tra hoạt động cảnh báo,

kiểm tra BER thiết bị kênh PDH (2 tiết)

Bài 2: Đo kiểm tra tín hiệu, kiểm tra hoạt động cảnh

báo,kiểm trs BER thiết bị kênh SDH (2 tiết)

THÍ NGHIỆM - THỰC HÀNH




Chuyên cần: 10%

Kiểm tra: 10%

Bài tập và Thực hành: 20%

Thi kết thúc: 60 %

ĐÁNH GIÁ





ĐIỀU KIỆN DỰ THI

Tham dự số tiết > 80%

Đủ bài kiểm tra

Đủ bài tập và thực hành



1. Cao Hồng Sơn, Kỹ thuật ghép kênh số, Bài giảng, Học

viện công nghệ BCVT,2009

2. Nguyễn Phạm Anh Dũng, Lý thuyết trải phổ và đa truy

nhập vô tuyến,Bài giảng HVCNBCVT.

3. Ye Li,Gordon Stuber, OFDM for wireless

Communication, Springer,2006

4. Stefano Bregni,Synchronization of Digital

Telecommunication Network, Wiley, 2002

5. William Shieh,Ivan Djordjevic,OFDM for Optical

Communication,Academic Press,2009

TÀI LIỆU THAM KHẢO





1.1Giới thiệu

1.2 Số hoá tín hiệu Analog

1.3 Phân loại các phƣơng pháp ghép kênh

1.4 Phân loại các phƣơng pháp đa truy nhập

Chƣơng 1: Tổng quan chung



• 1.1 Giới thiệu chung

• Kỹ thuật ghép kênh và đa truy nhập là lĩnh vực ứng dụng và phát triển nhanh. Hiện nay hầu hết các ứng dụng của ghép kênh số đƣợc áp dụng cho việc phát triển thông tin di động, mở rộng băng tần (dung lƣợng) của cấu trúc truyền dẫn đƣờng trục trên môi trƣờng truyền dẫn cáp quang và còn xuất hiện cả trong mạng truyền số liệu.

• Để có thể hiểu đƣợc các ứng dụng của lĩnh vực này, cần phải nắm vững kiến thức về kỹ thuật ghép kênh và đa truy nhập.




1.2 Số hóa tín hiệu Analog


Khái niệm : Số hóa tín hiệu analog là chuyển đổi tín hiệu

analog thành tín hiệu số

Phƣơng pháp số hóa :

Điều xung mã PCM

Điều xung mã vi sai

Điều chế delta



• 1.2.1 Tín hiệu

• 1.2.1.1 Mô hình truyền tin


Nguồn

phát

Nguồn

thu Kênh thông tin

Nguồn phát : Gồm các thành phần chuyển đổi A/D

(chuyển đổi tín hiệu tương tự liên tục thành chuỗi các

từ mã bằng các xung điện áp nhị phân.)




Nguồn thu:

Chuyển đổi từ

số sang tƣơng

tự D/A, trong bộ

thu nó chuyển

đổi các xung

điện áp trở

thành tín hiệu

tƣơng tự liên tục

Kênh thông tin

-Có thể bằng dây

(cáp quang, cáp

xoắn…) hoặc

không gian tự do.

-Môi trƣờng thông

tin nào cũng có suy

hao, nhiễu,

méo,tạp âm



• 1.2.2.1 Tín hiệu và các tham số


1 Tín hiệu

Tín hiệu analog : Là loại tín hiệu có các giá trị biên

độ liên tục theo thời gian

Tín hiệu xung: Là loại tín hiệu có giá trị biên độ là

hàm rời rạc của thời gian.

Tín hiệu số: Có giá trị biên độ là hàm rời rạc theo

thời gian, biên độ của các xung bằng 0 hoặc 1



2.Các tham số

a. Mức điện :

Mức điện tƣơng đối: L(dB) = 10 logPx/Po

Mức điện tuyệt đối: L(dBm) = 10logPx/1mW

Px : Công suất tín hiệu (mW) tại điểm cần đo mức

điện.

Po: Công suất tín hiệu tại điểm tham khảo (mW)

b. Tỷ số tín hiệu trên nhiễu

SNR (dB) = 10logPs/Pn = 20logVs/Vn=20logIs/In




1.2.3 Các phƣơng pháp chuyển đổi A/D

1.2.3.1 Chuyển đổi A/D theo nguyên lý điều xung mã

PCM


Bộ lấy

mẫu

Bộ lượng

tử hóa

Bộ mã hóa

- nén sốBộ giải mã

- dãn số

Bộ lọc

thấpĐưởng

truyềnTín hiệu

analogVPAM

Chuyển đổi A/D Chuyển đổi D/A



Khái niệm : Lấy mẫu là quá trình rời rạc hóa tín hiệu theo

thời gian

1Lấy mẫu

Tm

t

S(t)

Xung lấy mẫu

Tín hiệu

analog

Hình 1.2 - Lấy mẫu tín hiệu analog




a. Lƣợng tử hóa đều : Chia biên độ xung lấy mẫu thành

các khoảng đều nhau, mỗi khoảng là một bƣớc lƣợng tử

đều ∆

2 Lƣợng tử hóa

Hình 1.8 - lượng tử hóa đều

Tm

t

S(t)

Xung lấy mẫu

Tín hiệu

analog

i Bước lượng tử đều




b. Lƣợng tử hóa

không đều : Chia

biên độ xung lấy mẫu

thành các khoảng

không đều nhau theo

nguyên tắc khi biên

độ xung lấy mẫu

càng lớn thì độ dài

bƣớc lƣợng tử càng

lớn.

2 Lƣợng tử hóa

Tm

t

S(t)

Xung lấy mẫu

Tín hiệu

analog

Hình 1.9 - Lượng tử hóa không đều

iBước lượng tử không đều

Mức lượng tử




a. Chức năng :

Chuyển đổi

biên độ xung

lƣợng tử thành

một từ mã 8

bít.

b.Đặc tính bộ

mã hóa

A=87,6/13

3 Mã hóa

16

32

48

64

80

96

112

128

1632

64128 256 512 1024

0

I

II

III

IV

V

VI

VII

Hình 1.10 - Nhánh dương đặc tính biên độ bộ mã hóa - nén số A = 87,6/13

2048 V vào




c. Hoạt động của bộ mã hóa nén số.

Xác định bit dấu b1

Xác định mã đoạn b2b3b4

Xác định bƣớc trong đoạn : b5b6b7b8

Dựa vào các bảng nguồn điện áp mẫu để xác định 8 bít

theo phƣơng pháp so sánh

3 Mã hóa




Bảng nguồn điện áp mẫu

3 Mã hóa

T.T đoạn

Mã đoạn

b2 b3 b4Điện áp mẫu chọn bƣớc trong đoạn

b8 b7 b6 b5

Điện áp mãu

đầu đoạn

∆

2∆

4∆

8∆

16∆

32∆

64∆

∆ 2∆

2∆

4∆

8∆

16∆

32∆

64∆

128∆

4∆

8∆

16∆

32∆

64∆

128∆

4∆

256∆

8∆

16∆

32∆

64∆

128∆

256∆

8∆

512∆

0∆

16∆

32∆

64∆

128∆

256∆

512∆

1024∆

000

001

010

011

100

101

110

111

0

I

II

III

IV

V

VI

VII

Bảng 1.1 - Các nguồn điện áp mẫu




1.2.3.2 Các kỹ thuật chuyển đổi A/D khác

1.Kỹ thuật DPCM


Lấy

mẫu

Lƣợng tử

9 mức

Bộ dự

báo

Bộ mã

hóa +

+

g(KTs)

+ g(t)

DPCM

ε(KTs) εq (KTs)

-

g(KTs)

g(KTs)



• g(t): Tín hiệu liên tục dạng tương tự

• g(kTs):Tín hiệu lấy mẫu của g(t), số nguyên k là số mẫu.

• e(kTs): Là lỗi giữa giá trị thực tế g(kTs) và giá trị dự báo từ các mẫu trước

đó

• es(kTs): là e(kTs) đã được mã hóa và sau đó được mã thành tín hiệu được

phát đi

• eq(kTs): Lỗi được lượng tử hóa

• Ước lượng của g(kTs) là :


( ) ( ) ( ) :s s q sg kT g kT e kT




Bộ giải

mã

Bộ lọc

mịn

Bộ dự

báo

+

( )sg kT

( )sg kT ( )g tDPCM

( )se kT

Sơ đồ bộ thu vi sai DPCM : là ƣớc lƣợng của tín hiệu

ban đầu g(t)

( )sg kT



2. Kỹ thuật điều chế DM (điều chế delta)

Nếu bộ lƣợng tử hóa của hệ thống bị giới hạn bít 1

( tức chỉ 2 mức) thì gọi là điều chế Delta.

Tần số lấy mẫu của DM là


( ) ax( ) 2 /m TH mf DM f a



1.2.4 Số hóa tín hiệu thoại Analog

1. Đặc điểm tín hiệu thoại analog

Tín hiệu có năng lƣợng và mang thông tin

Công suất tín hiệu đƣợc biểu diễn dƣới dạng

W hoặc dBm

Tín hiệu có thể đƣợc biểu diễn dƣới dạng thời

gian và dƣới dạng tần số

Tín hiệu truyền thống trong Viễn thông chính là

tín hiệu thoại





• Traditional telecoms networks are designed to

carry voice signal

• Representation in time: Analog signal, small

amplitudes are dominant

• Representation in frequency: Energy

concentrates on the range of 0.3-3.4 kHz

t (s)

U P

0.3 3.4

f (KHz)

Concentrated energy region




• Apply for voice signal:

– fmax = 3.4 kHz fs = 8 kHz

t (s)

Period

Ts = 1/fs = 1/8000 = 125 ms



MÔN KỸ THUẬT GHÉP KÊNH

Ghép kênh phân chia theo tần số FDM

Ghép kênh phân chia theo thời gian TDM

Ghép kênh thống kê

Ghép kênh phân chia theo mã CDM

1.3 Các phƣơng pháp ghép kênh




1.3.1 Ghép kênh phân chia theo tần số FDM

Bộ lọc

thấp

Bộ điều

chế

Bộ lọc

băng

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Bộ điều

chế

Bộ điều

chế

Bộ lọc

băng

Bộ lọc

băng

Bộ lọc

băng

Bộ giải

điều chế

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

băng

Bộ lọc

băng

Bộ giải

điều chế

Bộ giải

điều chế

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

f1

f2

fN

f1

f2

fN

Hình 1.13 - Sô đồ khối hệ thống ghép kênh theo tần số




1.3.1 Ghép kênh phân chia theo tần số FDM

0,3 3,4 fNf (kHz)

Băng tần thoại

Đặc tính suy hao - tấn số

của bộ lọc băng

Băng dƣới Băng trên

Hình 1.14 - Tín hiệu điều biên trong cấp điều chế kênh




1.Đối với tín hiệu tƣơng tự

1.3.2 Ghép kênh phân chia theo thời gian TDM

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Phát

xung

ĐB

Thu

xung

ĐB

Đƣờng

truyền

1

2

3

4

1

2

3

4

Bộ chuyển

mạch

Bộ phân

phối

Tín hiệu

analog

Tín hiệu

analog




1.Đối với tín hiệu tƣơng tự : Ví dụ ghép 3 kênh tín hiệu

tƣơng tự


S1 (t)

S2 (t)

S3 (t)

XR (t)

t

t

t

t

XĐB1

2

3

XĐB1

2 3 XĐB1 2

3

125 µs

XR (t) là dãy xung ghép tại đàu ra bộ chuyển mạch

Hinh 1.18 - Dạng sóng của TDM




2. Đối với tín hiệu số


Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

1

2

3

4

1

2

3

4

Hinh 1.19 - Sô đồ khối hệ thống TDM tín hiệu số

Bộ mã

hóa

Tạo

khung

Bộ giải

mã

Tái tạo

khung

Bộ tạo

xung

Tách

Đ. hồ

Bộ tạo

xung

Tín hiệu

analogTín hiệu

analog

Các bit báo hiệuBáo hiệu

Đƣờng

truyền

Từ mã đồng

bộ khungBộ chuyển

mạch

Bộ phân

phối




1.3.3 Ghép kênh thống kê

Nguồn 1

Nguồn 2

Nguồn 3

Máy thu

2

Máy thu

1

Máy thu

3Đƣờng dây

đầu vào

Bộ ghépĐƣờng truyền

Bộ tách

Hình 1.20 - Sơ đồ khối ghép kênh thống kê

1. Sơ đồ khối ghép 3 nguồn tín hiệu




1.Khung tín hiệu : Gồm các bit FAS, D+N và các bit tin.

2. Đa khung : tập hợp các khung

1.4 Khung và đa khung tín hiệu

TK – Độ dài khung (thời hạn khung)

Các bit

đồng bộ

khung

Các bit

phụ

Trƣờng tin

Hinh 1.25 - Cấu trúc cơ bản của khung tín hiệu




1.Khái niệm đồng bộ : Tiến hành đồng bộ hoạt động của các

thiết bị khác nhau bằng cách đồng chỉnh thang độ thời gian

của các thiết bị đó.

1.5 ĐỒNG BỘ TRONG VIỄN THÔNG




2. Các loại đồng bộ :

Đồng bộ sóng mang

Đồng bộ ký hiệu

Đồng bộ khung

Đồng bộ bit

Đồng bộ gói

Đồng bộ mạng

Đồng bộ đa phƣơng tiện

Đồng bộ đồng hồ thời gian thực





-Trong số hóa tín hiệu analog thì phƣơng pháp PCM là đơn giản nhất, tuy nhiên sử dụng

phƣơng pháp này thì tốc độ bit mỗi kênh thoại lớn hơn các phƣơng pháp khác.

-Phƣơng pháp ghép kênh theo thời gian là phƣơng pháp ghép kênh đƣợc sử dụng rộng

rãi trong các hệ thống thông tin số.

-Sử dụng giải pháp đồng bộ và ngẫu nhiên hóa tín hiệu nhằm đảm bảo chất lƣợng tín

hiệu thu, BER không vƣợt quá ngƣỡng cài đặt.

1.7 TÓM TẮT CHƢƠNG 1




1.8 BÀI TẬP

1. Đầu vào bộ mã hóa – nén số có một xung lƣợng VPAM = 875 ∆, xác định

giá trị 8 bit đầu ra của bộ mã hóa – nén số.

2. Đầu vào bộ mã hóa – nén số có một xung lƣợng tử VPAM = -1898 ∆, xác

định 8 bit đầu ra của bộ mã hóa – nén số.

3. Đầu vào bộ giải mã – dãn số có từ mã 0110 1101, tìm biên độ xung đầu

ra bộ giải mã – dãn số.

4. Vẽ nhánh dƣơng của đặc tính biên độ bộ mã hóa – nén số theo trục tọa

độ y = f(x). Cho x = 0.5; xác định giá trị của mỗi bit trong từ mã 8 bit tại

đầu ra bộ mã hóa – nén số.

5. Tính tốc độ bit của kênh thoại trong trƣờng hợp không sử dụng bộ nén và

có sử dụng bộ nén A = 87,6/13.




2.1 Giới thiệu chung

2.2 Ghép kênh PCM

2.3 Ghép kênh PDH

2.4 Ghép kênh SDH

Chƣơng 2 : Ghép kênh PCM, PDH và SDH




2.2.1 Sơ đồ khối bộ ghép kênh PCM

2.2 Ghép kênh PCM

MH

NS

Ghép

kênh

Lập mã

đƣờng

TX ĐB

Bộ TX

phát

Xử lý báo

hiệu

Bộ TX

thu

GM-DSTách

kênh

Giải mã

đƣờng

LM

CXK

LM

CXK

SĐ1

SĐN

Hinh 2.1 - Sơ đồ khối bộ ghép kênh PCM - N

1

N

N

N

1

1

Đầu ra

Đầu vào




2.2 Ghép kênh PCM

2.2.2 Nguyên lý hoạt động

của bộ ghép kênh PCM

Hƣớng phát :

-Bộ sai động

-Bộ lấy mẫu

-Bộ mã hóa nén số

-Bộ ghép kênh

-Bộ lập mã đƣờng truyền

-Bộ tạo xung đồng bộ phát và bộ

xử lý báo hiệu

Hƣớng thu:

-Bộ giải mã đƣờng

-Bộ tách kênh

-Bộ giải mã dãn số

-Bộ chọn xung kênh

-Bộ tách xung thu và xử lý báo

hiệu.




2.2.3 Cấu trúc khung và đa khung PCM-30

2.2 Ghép kênh PCM

TS0

F0 F1 F2 F3 F4F5 F6 F7 F8

F9 F10 F11 F12 F13 F14F15

TS1 TS2 TS15 TS16 TS17 TS29 TS30 TS31

x Y

Khung F0

Khung F1 ÷ F15

0 0 0 0 x x

a b c d a b c d

Si

Các khung chẵn

Các khung lẻ

Si 1 A

0 0 1 1 0 1 1

Sn Sn Sn Sn Sn

TĐK = 125 µs x 16 = 2 ms

Đa

khung

Khung

Hinh 2.2 - Cấu trúc khung và đa khung PCM - 30

A = 0 - có đồng bộ khung

A = 1 - mất đồng bộ khung

S - sử dụng cho quốc tế

S , x sử dụng cho quốc gia

Y = 0 - có đồng bộ đa khung

Y = 1 - mất đồng bộ đa khung

Abcd – 4 bít báo hiệu

i

n




2.2.3 Cấu trúc đa khung PCM-24 có 12 khung

2.2 Ghép kênh PCM

F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12

TÐK =

01 1 0 1 0

0 1 1

0 1 S

A B

1.5ms




2.2.3 Cấu trúc đa khung PCM-24 có 24 khung

2.2 Ghép kênh PCM

F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15 F16 F17 F18 F19 F20 F21 F22 F23 F24

TĐK = 125 µs x 24 = 3ms

mm m m m m m m m m m m

e1 e2 e3 e4 e5 e6

0 0 01 11 1

A B C D

Hinh 2.3 - Cấu trúc đa khung PCM - 24




2.3.1 Các tiêu chuẩn tốc độ bit

2.3 Ghép kênh PDH

2048

kbit/s

8448

kbit/s

34368

kbit/s

139264

kbit/s

564992

kbit/s

1544

kbit/s

6312

kbit/s

32064

kbit/s

97728

kbit/s

400352

kbit/s

44736

kbit/s

274176

kbit/s560160

kbit/s

CEPT

ITU-T

ITU-T

x 4 x 4 x 4 x 4

x 4

x 4

x 5

x 3

x 7

x 6 x 2

Bắc mỹ

Nhật bản

E1 E2 E3 E4 E5

T1

T3 T4

T2

T5

Hình 2.4 - Phân cấp số cận đồng bộ




2.3.2 Sơ đồ khối bộ ghép PDH

2.3 Ghép kênh PDH

Tách ĐHM1

Khối so

pha

Khối điểnu

khiển chèn

Khối ghép

xen bit

TX ĐBKhối TX

Luồng nhánh 3

Luồng nhánh 2

Luồng nhánh 4

1 2 3 4

2a

3b3a

4a4b

2b

+ -

fGi

Luồng

nhánh

1a

1b

Hinh 2.5 - Sơ đồ khối bộ ghép PDH

fĐ1




2.3.3 Phƣơng pháp ghép xen bit

2.3 Ghép kênh PDH

E1 # 1

E1 # 2

E1 # 3

E1 # 4

XĐB

E2

t

t

t

t

t

tTGH

T = 125 µs

Hình 2.6 - Ghép xen bit bốn luồng E1 thành luồng E2




2.3.1Cấu trúc khung ghép 2/8

2.3 Ghép kênh PDH

1111010000 b b

12 200 4 208 4 208 4 4 204

11 12

PK1 PK2 PK3 PK4

Các bit điều khiển chèn

Các bit chèn dƣơng

Bit dự trữ

Cảnh báo mất đồng bộ khung

Đồng bộ khung

Hình 2.8 - Cấu trúc khung bộ ghép 2/8 sử dụng chèn

dƣơng và không chèn

TK = 848 bit = 100,4 µs




2.3.2 Cấu trúc khung 8/34

2.3 Ghép kênh PDH

10 1 1 372 4 380 4 380 4 4 376

PK2PK1 PK3 PK4

TK = 1536 bit = 44,7 µs

1111010000

Đồng bộ khungCảnh báo mất

đồng bộ khung

Bit dự trữCác bít điều khiển chèn

Các bit chèn

dƣơng

Hình 2.10 - Cấu trúc khung bộ ghép 8/34 sử dụng chèn dƣơng




2.3.3 Cấu trúc khung ghép 34/140

2.3 Ghép kênh PDH

12 1 3 472 4 484 4 484 4 484 4 484 4 4 480

111110100000

PK1 PK2 PK3 PK4 PK5 PK6

TK = 2928 bit = 21,03 µs

Đồng bộ khungCảnh báo mất

đồng bộ khung

Sử dụng cho quốc gia

Các bit điều khiển chèn


Hình 2.12 - Cấu trúc khung bộ ghép 34/40 sử

dụng chèn dƣơng




2.3.4 Cấu trúc khung ghép 140/565

2.3 Ghép kênh PDH

12 372 4 380 4 3804 380 4 380 4 380 4 4 376

PK1 PK2 PK3 PK4 PK5 PK6 PK7

TK= 2688bit

111110100000

Đồng bộ khung

Các bit điều khiển chènCác bit cảnh báo


Hình 2.14 - Cấu trúc khung bộ ghép 140/565 sử dụng chèn

dƣơng và không chèn




2.4.1 Các tiêu chuẩn ghép kênh SDH

1. Khuyến nghị của ITU-T về SDH

• G.707 Các tốc độ bit SDH

• G.708 Giao diện nút mạng SDH

• G.709 Cấu trúc ghép đồng bộ

• G.773 Các bộ giao thức của giao diện Q

• G.774 Mô hình thông tin quản lý SDH

• G. 782 Các kiểu và các đặc tính chung của thiết bị ghép SDH

• G. 783 Các đặc tính của các khối chức năng thiết bị ghép SDH

• G. 784 Quản lý SDH

• G. 803 Cấu trúc mạng truyền dẫn dựa vào SDH

• G. 957 Các giao diện quang của thiết bị và hệ thống liên quan đến.

• G. 958 Các hệ thống số SDH sử dụng cho cáp sợi quang

2.4 Ghép kênh SDH




2.Tốc độ bit SDH

STM-0 = 51,840 Mbit/s

STM-1 = 155,520 Mbit/s

STM-4 = 622,08 Mbit/s

STM-16 = 2488,32 Mbit/s

STM-64 = 9953,28 Mbit/s

STM-256= 39813,120 Mbit/s

2.4.1Các tiêu chuẩn ghép kênh SDH




3.Qui định về Container ảo

2.4.1Các tiêu chuẩn ghép kênh SDH

Bảng 2.1 – Dung lƣợng các VC-n

Loại VC-n

VC-11

VC-12

VC-2

VC-3

VC-4

VC-4-4c

VC-4-16c

VC-4-16c

Tốc độ bit tổng (kbit/s)

1664

2240

6848

48960

150336

601344

2405376

9621504

1600

Tốc độ bit của tải trọng (kbit/s)

2176

6784

48384

149760

599040

2396160

9584640

VC-4-256c 38486016 38338560




4.Qui định về đƣờng, tuyến, đoạn

2.4.1 Các tiêu chuẩn Ghép kênh SDH

VC

VC

VC

VC

VC

VC

MUX MUX MUX

REG REG

Đoạn lặp Đoạn lặp

tuyến Tuyến

(VC)

tuyến

Hình 2.15 - Mô hình xác định đƣờng, đoạn và tuyến

Đƣờng (STM - N) Đoạn ghép




1.Sơ đồ khối bộ ghép SDH

2.4.2 Bộ ghép SDH

STM-N AUG AU-4 VC-4

TUG-3 TU-3 VC-3

C-4

C-3VC-3AU-3STM-0

C-2VC-2TU-2

C-12VC-12TU-12

C-11VC-11TU-11

TUG-2

x N x 1

x 1

x 1

x 1x 3x 3

x 3

x 7 x 7

x 4

Chú thích

Xử lý con trỏ

Đƣờng ghép các luồng nhánh PDH châu Âu

N=1,4,16, 64 và 256

Hình 2.16 - Sơ đồ khối thiết bị ghép kênh SDH

139,264

Mbit/s

44,736 Mbit/s

34,368 Mbit/s

6,312 Mbit/s

2,048 Mbit/s

1,544 Mbit/s




2. Chức năng các khối trong bộ ghép

(1) C-n: contenơ mức n (n=1,2,3,4)

Mức 1 của Bắc Mỹ ký hiệu C-11 và của Châu Âu lý hiệu C-12.

(2) VC-n: contenơ ảo mức n.

VC-n có chức năng sắp xếp tín hiệu C-n, chèn thêm bit để chuyển luồng vào cận đồng bộ thành luồng

ra đồng bộ, bổ xung các byte mào đầu tuyến (VC-n POH)

(3) TU-n: con trỏ khối nhánh mứ n (n=11,12 và 3)

Con trỏ khối nhánh có chức năng đồng chỉnh tốc độ bit và tốc độ khung tín hiệu ghép VC-n mức thấp

cho phù hợp với tốc độ bit cũng như tốc độ khung tín hiệu VC-n mức cap hơn.

(4) TUG-n: nhóm khối nhánh mức n (n=2,3)

Nhóm khối nhánh ghép xen byte các tín hiệu TU-n mức thấp thành khung chuẩn TUG-2 hoặc ghép

các tín hiệu TUG-2 thành khung chuẩn TUG-3. Cũng có thể sắp xếp tín hiệu TUG-3 thành khung

TUG-3.

(5) AU-n: con trỏ khối quản lý mức n (n=3,4)

Con trỏ khối quản lý đồng chỉnh tốc độ bit và tốc độ khung của tín hiệu ghép VC-3 hoặc VC-4 cho phù

hợp với tốc độ bit và tốc độ khung của tín hiệu AUG.

(6) STM-N: moodun truyền dẫn động bộ mức N (N=1,4,16,64 và 256)

STM-N ghép xen byte N tín hiệu AUG, mào đầu đoạn và con trỏ khối quản lý Au-n thành khungSTM-N





3. Cấu trúc khung STM-1


Hình 2.17 - Cấu trúc khung STM - 1

9 hàng

9 cột 261 cột270 cột




1Sắp xếp luồng 139264Kbit/s vào khung STM-1

2.4.3 Sắp xếp luồng nhánh thành khung STM-1

MSOH

PTR

RSOH

J1B3C2

F2G1

H4

K3F3

N1

1 byte 20 khối 13 byte

13 byteVC – 4 POH

9 hàng

STM - 1

POH W 96 I X 96 I Y 96 I Y 96 I Y 96 I

X 96 I Y 96 I Y 96 I Y 96 I X 96 I

Y 96 I Y 96 I Y 96 I 96 I Y 96 I

Y 96 I Y 96 I 96 I Y 96 I Z 96 I

X

X

1 1 12 byte

a)

b)

Chú thích:

I bit tin W = I I I I I I I I

O - mào đầu X = C R R R R R O O

C - điều khiển chèn Y = R R R R R R R R

S – bit chèn Z = I I I I I I S R

R – bit độn

Hình 2.18 - Sắp xếp luồng nhánh 139,264 bit/s vào VC - 4





2.Sắp xếp luồng 34368Kbit/s vào khung STM-1

J1

B3

C2

G1

F2

H4

F3

K3

N1

T1

T2

T3

3 hàng

VC – 3 POH a)

3 hàng

3 hàng

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

C

C

C

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

3x81

C

C

3x81

3x81

R R R R R R C1 C2

R R R R R R R S1 S2 I I I I I I I

I I I I I I I I

Chú thích

= R R R R R R R R

I bit tin, R bit độn

S1 bit chèn thứ nhất, S2 bit chèn thứ hai

C1 điều khiển bit S1, C2 điều bit S2

Hinh 2.19 - Sắp xếp luồng nhánh 34,368 Mbit/s vào khung VC - 3





2.Sắp xếp luồng 34368Kbit/s vào khung STM-1 (Tiếp)

TUG – 3

(A)

TUG – 3

(B)

TUG – 3

(C)

SS A CB A CB BA C

1 86 1 86 1 86

256

Độn

VC – 4 POH Hình 2.20 - ghép 3 khung TUG-3 vào khung VC4





2.Sắp xếp luồng 34368Kbit/s vào khung STM-1 (Tiếp)

RSOH

AU-4 PTR

MSOH

VC - 4

VC - 4AU-4 PTR

P

O

H

S S 3 x VC - 3

S S S

S

VC - 3

P

O

H

C - 3

H1 H1 H1H2

H3

H2 H2H3 H3

H1H2

H3

261 cột

9 hàng

86 x 3 + 3 = 261 cột

86 cột

85 cột

VC - 3

TUG - 3

VC - 4

AUG

STM - 1

9

9 hàng

Hình 2.21 - Ghép 3 VC – 3 vào khung STM - 1




3.Sắp xếp luồng 2Mbit/s vào khung STM-1


V5

J2

N2

K4

V1

V2

V5

V3

V4

Đa khung VC - 12 Đa khung TU - 12

35 byte 36 byte

500 µs

a)

b)

Hình 2.22 - Cấu trúc đa khung

VC – 12 và TU - 12

500 µs




3.Sắp xếp luồng 2Mbit/s vào khung STM-1(tiếp)


1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

12

3

12

3

SS

12

3

45

67

12

3

45

67

12

3

12

3

45

67

12

3

45

67

1 86

TUG-2 # 1 TUG-2 # 7

TUG-12 # 1 TUG-12 # 2 TUG-12 # 3

12

3

12

3

12

3

12

3

12

3

12

3

12

3

12

3

12

3

12

3

Hình 2.24 - Ghép 7 khung TUG – 2 vào khung TUG - 3




3.Sắp xếp luồng 2Mbit/s vào khung STM-1


P

O

H

S S

S

S S S

N

P

I

S

S

21V

V V V

V

NPI

S

NPI

S

NPI

63V

VC - 4

TUG - 3

TUG - 2

TU - 12

x 3

x 3

x 7

261 cột

9 hàng

125 µs

12 x 7 + 2 = 86 cột

12 cột

4 cột

9 hàng

125 µs

9 hàng

125 µs

9 hàng

125 µs

Hình 2.23 - Ghép 63 luồng nhánh 2,048 Mbit/s vào VC - 4




1.Vị trí, chức năng và cấu tạo con trỏ

1.1 Vị trí :

-Con trỏ AU-4PTR và AU-3PTR : Nằm ở hàng 4 ,cột 1 đến

cột 9 của khung AUG.

-Con trỏ TU-3PTR : Nằm ở hàng 1,2,3 và cột 4,5,6 của

khung VC-4

-Con trỏ TU-12PTR: Nằm ở đầu các khung 1,2,3 của đa

khung TU-12

2.4.4 Vai trò và hoạt động của con trỏ trong SDH





1.2 Chức năng :

-Con trỏ AU-4PTR và AU-3PTR : Đồng chỉnh vị trí khung

VC-3 hoặc VC-4 trong khung AUG

-Con trỏ TU-3PTR : Đồng chỉnh vị trí các khung VC-3 trong

khung VC-4

-Con trỏ TU-12PTR: Đồng chỉnh vị trí đa khung VC-12

trong đa khung TU-12






1.3 Cấu tạo con trỏ AU-3,AU4, TU-3 :


H1 Y Y H2 “1” ”1" H3 H3 H3

N N N N S S I D I D I D I D I D

3 byte chèn

dƣơng

Y = 1001SS11

“1” = 11111111

H1 = NNNN SS ID

H2 = IDIDIDID10 bit giá trị con trỏ

Hình 2.27 - Cấu tạo của con trỏ AU-3 và AU - 4

H1 H2

3 byte chèn âm




2 Đánh địa chỉ nhóm byte trong khung AUG


522 608

609 695

696 782

0 86

87 173

174 260

261 347

348 434

435 521

522 608

609 695

696 782

0 86

87 173

AU-4 PTR

AU-4 PTR

261 cột

Hình 2.28 - Đánh địa chỉ các nhóm byte

trong khung AUG

9 hàng




2 Đánh địa chỉ nhóm byte trong khung VC-4


595 679

680 764

0 84

85 169

170 254

255 339

340 424

425 509

510 594

595 679

680 764

0 84

H1

H2

H3

H1

H2

H3

H1

H2

H3

SSS

H1

H2

H3

H1

H2

H3

H1

H2

H3

SS

P

O

H

255 cột

9 hàng

Hình 2.29 - Đánh địa chỉ các nhóm byte trong

khung VC-4




2 Đánh địa chỉ nhóm byte trong đa khung TU-12


V1

105

139

V2

0

34

V3

35

69

V4

70

104

36 byte

Byte chèn âm

Byte chèn dƣơng

500 µs

Hình 2.30 - Đánh địa chỉ các byte

trong đa khung TU - 12




3.1 Hoạt động của con trỏ AU-4 PTR khi chèn dƣơng


n n n n+1n-1

Bắt đầu VC-4H1...H2...H3 H3 H3

Giá trị con trỏ (n)

n n n n+1n-1

Bắt đầu VC-4

n n n n+1n-1

Bắt đầu VC-4

n n n n+1n-1

Bắt đầu VC-4

H1...H2...H3 H3 H3


H1...H2...H3 H3 H3


H1...H2...H3 H3 H3


Khung 1

Khung 2

Khung 3

Khung 4

125 µs

250 µs

375 µs

500 µs

Hình 2.31 - Họat động của AU – 4 PTR khi chèn dƣơng




3.1 Hoạt động của con trỏ AU-4 PTR khi chèn âm


n n n n+1n-1

Bắt đầu VC-4H1...H2...H3 H3 H3


n n n n+1n-1

Bắt đầu VC-4

Bắt đầu VC-4

H1...H2...H3 H3 H3


H1...H2...H3 H3 H3


H1...H2...H3 H3 H3


Khung 1

Khung 2

Khung 3

Khung 4

125 µs

250 µs

375 µs

500 µs

Hình 2.32 - Họat động của AU – 4 PTR khi chèn âm

n n n n+1n-1n-1n-1

Bắt đầu VC-4

n n n n+1n-1n-1n-1




3.2 Hoạt động của con trỏ TU-3 PTR khi chèn dƣơng


P

O

H

SS

s

H1

H2

H3

s

H1

H2

H3

s

H1

H2

H3

n n n n+1n-1

Bắt đầu VC-3 # 1

P

O

H

SS

s

H1

H2

H3

s

H1

H2

H3

s

H1

H2

H3

n n n n+1n-1


P

O

H

SS

s

H1

H2

H3

s

H1

H2

H3

s

H1

H2

H3

n n n n+1n-1

P

O

H

SS

s

H1

H2

H3

s

H1

H2

H3

s

H1

H2

H3

n n n n+1n-1



Giá trị con trỏ (đảo các bit 1)

Giá trị con trỏ (n + 1)

Byte chèn dƣơng của

VC-3 # 1 Bắt đầu VC-3 # 1


Khung 1

Khung 2

Khung 3

Khung 4

125 µs

250 µs

375 µs

500 µs

Hình 2.33 - Hoạt động của TU-3 PTR # 1 khi chèn dƣơng




3.2 Hoạt động của con trỏ TU-3 PTR khi chèn âm


P

O

H

SS

s

H1

H2

H3

s

H1

H2

H3

s

H1

H2

H3Bắt đầu VC-3 # 1

P

O

H

SS

s

H1

H2

H3

s

H1

H2

H3

s

H1

H2

H3Bắt đầu VC-3 # 1

P

O

H

SS

s

H1

H2

s

H1

H2

H3

s

H1

H2

H3

P

O

H

SS

s

H1

H2

H3

s

H1

H2

H3

s

H1

H2

H3



Giá trị con trỏ (đảo 5 bit D)

Giá trị con trỏ (n - 1)

Byte chèn âmBắt đầu VC-3 # 1


Khung 1

Khung 2

Khung 3

Khung 4

125 µs

250 µs

375 µs

500 µs

Hình 2.34 - Hoạt động của TU-3 PTR # 1 khi chèn âm

n n nn-1n-1n-1

n n nn-1n-1n-1

n n nn-1n-1n-1

n n nn-1n-1n-1




1 Mào đầu đoạn SOH

2.4.5 Mào đầu đoạn SOH và mào đầu tuyến POH

A1 A1 A1 A2 A2 A2

B1 E1

D1 D2

J0

F1

D3

B2 B2 B2 K1

D4 D5

D7 D8

K2

D6

D9

S1 Z2 E1

D10 D11 D12

Z2 M1Z2Z2

Các byte sử dụng cho quốc gia

Hình 2.35 - Cấu trúc của SOH

RSOH

MSOH




Mức chất lƣợng Q của đồng hồ


Q S1 Ý nghĩa

0 0000 Không tồn tại

0010 G.811 đồng hồ cấp 1 (cấp quốc gia)2

0100 G.812, đồng hồ cấp chuyển tiếp3

1000 G.812, đồng hồ cấp nội hạt4

1011 Đồng hồ nội bộ thiết bị SDH5

1000 Không sử dụng cho SDH6

Bảng 2.2 - Mức chất lƣợng Q của đồng hồ




Mức chất lƣợng Q của đồng hồ


G.811

Q = 2B

Q = 3

Q = 6

G.812

D

A C

Hình 2.36 - Sử dụng byte S1 để chuyển tải mức

chất lƣợng Q của đồng hồ đồng bộ mạng SDH

Đấu vòng

Q = 2 Q = 2 Q = 2 Q = 2 Q = 3 Q = 3

Q = 6Q = 3Q = 3Q = 6Q = 6

Đấu vòng




2.4.5 Mào đầu đoạn SOH và mào đầu tuyến PDH

2. Mào đầu đoạn tuyến bậc cao VC-4POH /VC-3POH

J1

B3

C2

G1

F2

H4

F3

K3

N1

Nhận dạng điểm truy nhập tuyến VC-3 hoặc VC-4

BIP - 8

Nhãn tín hiệu

Chỉ thị lỗi đầu xa

Kênh điều hành mạng

Số thứ tự khung VC-4 trong đa khung

Kênh điều hành mạng

Kênh điều khiển APS các tuyến VC3/VC4

Giám sát điểm chuyển tiếp tuyến VC-3 hoặc VC-4

Hình 2.39 - Cấu chúc và chức năng VC-3/VC-4




2.4.5 Mào đầu đoạn SOH và mào đầu tuyến PDH

3. Mào đầu đoạn tuyến bậc thấp VC12POH

BIP-2 REI RFI Nhãn tín hiệu RDI

1 2 3 4 5 6 7 8

BIP-2 - Kiểm tra lỗi tuyến VC-12

REI - Chỉ thị lỗi đầu xa

RFI - Chỉ thị có sự cố tại đầu xa

RDI - Chị thị đầu xa không hoàn toàn

Hình 2.40 - Cấu trúc VC-12 POH




2.4.6 Truyền tín hiệu cảnh báo trong hệ thống SDH

LOVC HOVC LT REG LT HOVC LOVC

Đoạn lặp

Đoạn ghép

Tuyến mức cao

Tuyến mức thấp

Trạm đầu cuối Trạm lặp

phát thu

Hình 2.41 - Truyền tín hiệu kiểm tra và cảnh báo trong hệ thống SDH

LOS

LOFLOF

ASI

RDI

BIP-8

BIP-24

REI

BIP-2

Đoạn lặpLOS

LOFLOF

ASI ASI

RDI

RDI

BIP-8

BIP-8

REI

Trạm đầu đầu cuối




Tóm tắt chƣơng 2 Trong bộ ghép PCM-24 của Bắc Mỹ và PCM-30 của Châu Âu sử dụng kỹ thuật điều xung mã

để chuyển đổi tín hiệu thoại analog thành tín hiệu số. Cả hai loại thiết bị này đều sử dụng

nén – dãn số. Khung của PCM – 30 có 30 khe thời gian, trong đó 30 khe thời gian dành

để ghép kênh 30 thoại, 2 khe thời gian còn lại ghép báo hiệu và tín hiệu đồng bộ khung.

Mỗi đa khung của PCM-30 có 16 khung nhằm mục đích hình thành 16 khe thời gian TS16

để ghép tín hiệu đồng bộ đa khung và báo hiệu của 30 kênh thoại.

Trên thế giới hiện có 3 tiêu chuẩn tốc độ bit PDH: châu Âu, Bắc Mỹ và Nhật Bản. Việt Nam

sử dụng thiết bị ghép kênh theo tiêu chuẩn châu Âu. Trong ghép kênh PDH sử dụng kỹ

thuật ghép xen bit. Chèn bit nhằm mục đích đồng bộ tốc độ bit các luồng nhánh trƣớc khi

ghép thành luồng tốc độ bit cao hơn.

Bộ ghép SDH ghép xen byte các luồng nhánh PDH châu Âu và Bắc Mỹ để tạo thành STM-1,

STM-4, STM-16 và STM-64 và STM-256. Con trỏ đóng vai trò đồng chỉnh lệch tốc độ

khung giữa khung tín hiệu đến khung ghép. Mặt khác, nhờ có con trỏ mà việc xen rẽ

kênh trong SDH đơn giản hơn nhiều so với PDH. Các byte mào đầu trong SDH rất

phong phú và tạo thuận lợi cho việc hình thành các kênh giám sát, điều khiển, bảo

dƣỡng.. Mạng thông tin SDH.




Bài tập chƣơng 2 1. Dựa vào cấu trúc khung và đa khung của PCM-30, xác định tốc độ bit của các tín hiệu

sau:

- Đồng bộ khung

- Đồng bộ đa khung

- Cảnh báo mất đồng bộ khung

- Cảnh báo mất đồng bộ đa khung

- Báo hiệu

2. Trong khung ghép 2/8 chỉ sử dụng chèn dƣơng, biết các lệnh điều khiển chèn của các

luồng nhánh tƣơng ứng là 111, 000, 111, 000, tìm tổng số bít của mỗi luồng nhánh trong

khung có chèn dƣơng.

3. Trong khung ghép 8/34 sử dụng chèn dƣơng, chèn âm và không chèn, biết các lệnh điều

khiển chèn của luồng nhánh tƣơng ứng trong hai khung liên tiếp là 111, 000, 000, 111,

000, 111, 000. Tìm tổng số bit tin của mỗi luồng nhánh trong khung.

4. Cho biết các bit điều khiển chèn của các luồng nhánh trong khung của bộ ghép 34/140 chỉ

sử dụng chèn dƣơng là 00000, 00000, 11111, 11111. Tìm tổng số bit tin của mỗi luồng

nhánh trong khung chèn dƣơng.




Bài tập chƣơng 2 5. Cho biết giá trị con trỏ AU-4 bằng 67, viết cấu trúc 10 bit giá trị của con trỏ.

6. 10 bit giá trị con trỏ không chèn là 0100111000. Tìm cấu trúc 10 bit giá trị con trỏ trong trƣờng

hợp sau đây:

-Trong khung chèn dƣơng

-Trong khung chèn âm

-Trong khung liền sau khung chèn dƣơng

-Trong khung liền sau khung chèn âm.

7. Trong khung AUG không chèn, giá trị của AU-4 PTR bằng 123. Tìm tọa độ (cột, hàng) byte J1

của khung VC-4 trong khung AUG này.

8. Giá trị của con trỏ TU-3 thứ hai khung VC-4 bằng 27, tọa độ byte J1 của khung VC-3 thứ hai.

9. Cho biết tọa độ byte J1 của VC-3 thứ hai trong khung VC-4 là (66;3). Viết cấu trúc 10 bit giá

trị con trỏ TU-3 thứ 2.




3.1 Các cấu hình thiết bị

3.1 Cấu hình mạng

3.3 Khái niệm để duy trì mạng

3.4 Các cơ chế bảo vệ

3.5 Bảo vệ trong mạng vòng

Chƣơng 3: Các giải pháp duy trì mạng




1 Cấu hình bộ ghép đầu cuối TRM


Các luồng nhánhLuồng tống

STM-N

Hình 3.1 - Cấu hình bộ ghép đầu cuối




1 Cấu hình bộ ghép đầu cuối TRM (tiếp)


Môdun giao diện điều

hành và đồng bộ

Khối ghép trung gian

Các luồng nhánh

SDH

MUX

E/O

&

O/E

STM-N

Hình 3.2 - Cấu hình bộ ghép đầu cuối kết hợp xen - rẽ

Đồng hồ

tham khảo

Các cảnh báo

nội bộ

Giao diện

điều hành




2. Cấu hình xen rẽ ADM


ADMSTM-N

(Tây)

STM-N

(Đông)

Các luồng nhánh

Hình 3.3 - Sơ đồ khối tổng quát cấu hình ADM




2. Cấu hình xen rẽ ADM (tiếp)


MUXO/E

DMUXO/E

DMUX E/O

MUX E/O

MUX &

DMUX

STM-1

MUX &

DMUX

STM-1

STM-16

Tây Đông

Các luồng STM-1 nối

chuyển tiếp

STM-1

Các luồng 2,048 Mbit/s

xen-rẽ của hƣớng Tây

Hình 3.4 – Xen - rẽ các

luồng nhánh E1 trong hệ

thống STM-16

STM-16

STM-16

STM-16

STM-1

Các luồng 2,048 Mbit/s

xen-rẽ của hƣớng Đông




3. Cấu hình lặp REG


STM - N

TâySTM - N

Đông

REG

Hình 3.5 - Sơ đồ khối cấu hình lặp




4. Cấu hình nối chéo số


VC-4 VC-12 VC-12 C-12

VC-4 VC-3 VC-3 C-3

Điểm nối chéo

C-12 VC-12 VC-12 C-12

Điểm nối chéo

Điểm nối chéo

C-3 VC-3 VC-3 C-3

Điểm nối chéo

Cổng

STM-1

Cổng

2,048 Mbit/s

Cổng

STM-1

Cổng

2,048 Mbit/s

Cổng

2,048 Mbit/s

Cổng

34,368 Mbit/s

Cổng

34,368 Mbit/s

Hình 3.6 - Các mức nối chéo số đồng bộ




5. Cấu hình thiết bị STM-N mức cao


MUX

1/4

STM-1 # 2

STM-1 # 1

STM-1 # 3

STM-1 # 4

a1 a2 a3 a4 …… an

b1 b2 b3 b4 …… bn

c1 c2 c3 c4 …… cn

d1 d2 d3 d4 …… dn

a1 b1 c1 d1 …. an bn cn dn….

STM - 4

an, bn, cn, dn – ký hiệu các byte của các STM - 1

Hình 3.8 - Cấu hình thiết bị STM-4




5. Cấu hình thiết bị STM-N mức cao (tiếp)


MUX

1/16

STM-1 # 111 12 13 14…...1n

STM-1 # 2

STM-1 # 3

STM-1 # 4

STM-1 # 16

21 22 23 24…...2n

31 32 33 34…...3n

41 42 43 44…...4n

161 162 163 164…...16n

11 21 31 41...161...1n 2n 3n...16n...

STM-16

1n, 2n, ...16n - ký hiệu các byte của STM-1 #

nHình 3.9 - Cấu hình thiết bị STM-16




5. Cấu hình thiết bị STM-N mức cao(tiếp)


MUX

4/16

STM-4 # 1

12 22 32 42...

11 21 31 41...14 24 34 44...

STM-16

N1, n2, n3,n4 (n=1,2,3,4)- ký hiệu các byte của

các STM-4

Hình 3.10 - Cấu hình thiết bị STM-16 ghép 4 STM-4

STM-4 # 2

STM-4 # 3

STM-4 # 4

11 21 31 41...

13 23 33 43...

14 24 34 44...




1. Cấu hình điểm nối điểm

3.2 Các cấu hình mạng

TRMTRM

Các

luồng

nhánh

STM-NREG

Hình 3.11 - Cấu hình mạng điểm nối điểm

Các

luồng

nhánh

STM-N




2. Cấu hình đa điểm


TRM

Các

luồng

nhánh

STM-N STM-N A

D

M

TRM

Các

luồng

nhánh

STM-N

Các luồng

nhánh

Hình 3.12 - Cấu hình mạng đa điểm

REG




3. Cấu hình rẽ nhánh


TRM

Các

luồng

nhánh

STM-N STM-N Rẽ

nhánhTRM

Các

luồng

nhánh

STM-N

Hình 3.12 - Cấu hình mạng đa điểm

REG

TRM

STM-m<N




4. Cấu hình vòng


Ring STM - N

A

E B

D C

ADM

ADM

ADM ADM

ADM

Hình 3.14 - Cấu hình vòng (ring)




5. Cấu hình đa vòng


Ring STM-4 Ring STM - 1 Ring STM - 4

A

D

C

B C

A

B

X

A

B

CNối qua 2 ADMNối qua SDXC

Hình 3.45 - Cấu hình đa vòng




1.Khái niệm : Duy trì mạng là áp dụng các biện pháp kỹ

thuật để đảm bảo cho mạng hoạt động thông suốt 24/24

mà vẫn giữ vững đƣợc các chỉ tiêu chất lƣợng của tín hiệu

và các dịch vụ.

2.Các biện pháp :

- Độ thông suốt : Sử dụng bảo vệ đƣờng và tuyến

- Đảm bảo chỉ tiêu chất lƣợng: Thời gian chuyển

mạch, BER, jitter , trôi pha, trƣợt, suy hao, xuyên

nhiều….vv

3.3 Khái niệm duy trì mạng




1.Bảo vệ 1+1


MUX E/O O/E MUX

MUX E/O O/E MUX

Hệ thống hoạt động (W)

Hệ thống bảô vệ (P)

Phía phát Phía thu

Hình 3.16 - Mô hình bảo vệ 1+1

Hệ thống hoạt động (W)

Hệ thống bảô vệ (P)

Bộ

chọn




2.Bảo vệ 1:1


E

A B

C

D

Ring STM - N

A)

Hoạt động (W)

Bảo vệ (P)

Hình 3.26 – 4F BHSR bảo vệ chặng




2.Bảo vệ 1:N


DMUX

MUX

O/E

O/E

DMUX

MUX

O/E

O/E

DMUX

MUX

O/E

O/E

DMUX

MUX

O/E

O/E

O/E DMUX

O/E MUX

O/E DMUX

O/E MUX

O/E DMUX

O/E MUX

O/E DMUX

O/E MUX

3a

7a

7b

3b

PSC PSC

1a

5a

5b

1b

Hệ thống

hoạt động

1

Hệ thống

hoạt động 2

Hệ thống

hoạt động N

Kênh bảo

vệ

1

2

N

4 K1K2

2

6

K1

K2

Đứt sợi

Moodun chuyển mạch

Nút đầu

Moodun chuyển mạch

Nút cuối

PSC - Bộ điều khiển chuyển mạch

----- Kết nối điều khiển chuyển mạch

n Chỉ thi bƣớc n của giao thức

Hình 3.17 Hoạt động của giao thức APS trong bảo vệ 1:N





Bảo vệ mạng vòng

BSHRUSHR

Bảo vệ

tuyến

Bảo vệ

đƣờng

Bảo vệ

đƣờng

Bảo vệ

đƣờng

2F USHR/P - Mạng vòng 2 sợi đơn hƣớng chuyển mạch bảo vệ tuyến

2F USHR/L - Mạng vòng hai sợi đơn hƣớng chuyển mạch bảo vệ đƣờng

2F BSHR/L - Mạng vòng hai sợi hai hƣớng chuyển mạch bảo vệ đƣờng

4F BSHR/L - Mạng vòng 4 sợi hai hƣớng chuyển mạch bảo vệ đƣờng

Hình 3.20 - Các trƣờng hợp bảo vệ mạng vòng

2F USHR/P 2F USHR/L 4F BSHR/L 2F BSHR/L




1.Mạng vòng 2 sợi đơn hƣớng chuyển mạch bảo vệ tuyến


A

BD

C

W P

W P

WP

WP

A

BD

C

W P

W P

WP

WP

a) b)

Hình 3.21 - Chuyển mạch bảo vệ trong 2F USHR/P




2.Mạng vòng 2 sợi đơn hƣớng chuyển mạch bảo vệ đƣờng


1 2

345

6

W

P

W

P

W P WP

W

P

W

P

1 2

345

6

W

P

W

P

W P

W

P

W

P

Đứt

cáp

Đấu vòng

b) a)

Hình 3.23 - Chuyển mạch bảo vệ trong 2F USHR/L

Đấu vòng




3.Mạng vòng 2 sợi hai hƣớng chuyển mạch bảo vệ đƣờng


1 2

345

61 2

345

6

Đứt

cáp

b) a)

Hình 3.24 - Chuyển mạch bảo vệ trong 2F BSHR/L

W1

W2

1 8 9 16

1 8 9 16

W2

W1

W2

W1

W2

W1

W2

W1

W1 W2

W1

W2

1 8 9 16

1 8 9 16

Đấu vòng

W1

W2

1 8 9 16

1 8 9 16

Đấu vòng






E

A B

C

D

Ring STM - N

E

A B

C

D

Ring STM - N

Hoạt động (W)

Bảo vệ (P)

Hoạt động (W)

Bảo vệ (P)

A) B)

Hình 3.25 Chuyển mạch bảo vệ trong mạng 4F BSHR/L





(tiếp)


E

A B

C

D

Ring STM - N

E

A B

C

D

Ring STM - N

Hoạt động (W)

Bảo vệ (P)

Hoạt động (W)

Bảo vệ (P)

A) B)

Hình 3.25 Chuyển mạch bảo vệ trong mạng 4F BSHR/L




3.6 So sánh các mạng vòng bảo vệ

Cấu trúc

SHR

Giá thành

nút

Dung

lƣợng

Sử dụng

K1 và K2

Độ phức

tạp

Bảo vệ

nút

Tốc độ

phục hồi

4F BSHR/L lớn Cao Có Có Chậm

2F BSHR/L Có Phức tạp Không Chậm

2F USHR/L Thấp Thấp Có Không Chậm

2F USHR/P Thấp Thấp Không Đơn giản Không Nhanh

Trung bình Trung bình

Trung bình

Trung bình

Bảng 3.2 – So sánh các loại mạch vòng




- Một số cấu hình sử dụng trong SDH : đầu cuối, xen-rẽ

(ADM), lặp và nối chéo số. Cấu hình TRM chỉ sử dụng

trong mạng đƣờng thẳng. Cấu hình ADM sử dụng cho cả

mạng đƣờng thẳng và mạng vòng.

- Cấu hình mạng đƣờng thẳng bao gồm mạng điểm nối

điểm và mạng đa điểm. Hai cấu hình này sử dụng 2 sợi

quang: một sợi tín hiệu phát và một sợi tín hiệu thu.

- Cấu hình mạng vòng đƣợc phân chia thành mạng vòng

hai sợi một hƣớng, mạng vòng 2 sợi hai sợi hai hƣớng và

mạng vòng 4 sợi hai hƣớng.

Tóm tắt chƣơng 3




1. Đối với cấu hình mạng điểm nối điểm STM-N có thể sử dụng cơ chế

bảo vệ nào khi sợi quang của hệ thống hoạt động bị đứt ?

a. Cơ chế bảo vệ 1:

b. Cơ chế bảo vệ 1+1

c. Cơ chế bảo vệ 1:N

d. Cả ba loại cơ chế

2. Trong mạng vòng 2 sợi đơn hƣớng bảo vệ tuyến, các báo hiệu K1

và K2 truyền nhƣ thế nào?

a. Hai hƣớng

b. Một hƣớng

c. Không dùng báo hiệu K1 và K2

Bài tập chƣơng 3





4.2 Truyền tải số liệu qua SDH

Chƣơng 4: Các phƣơng thức truyền tải số liệu qua SDH




Các phƣơng pháp truyền tải ATM qua SDH

Các phƣơng thức đóng khung số liệu IP

Phƣơng pháp kết chuỗi các container ảo

Công nghệ Ethernet

Công nghệ mạng vòng truyền tải các gói số liệu có khả

năng tự hồi phục.

Phƣơng pháp truyền tải IP trên mạng quang.





1. Truyền tải ATM qua SDH


5 byte đầu để

48 byte trƣờng tin

1 2 3 4 5 6 7 81

5

6

53

Số byte

trong tế

bào

Hình 4.1 - Cấu trúc tế bào ATM




1. Truyền tải ATM qua SDH (tiếp)


H Trƣờng tin H Trƣờng tin H




9 hàng

VC-3/ VC-4 POH

H - Đầu đề

Hình 4.2 - Sắp xếp các tế bào ATM vào

khung VC3/VC4



NHẬP MÔN KỸ THUẬT GHÉP KÊNH

1. Truyền tải ATM qua SDH (tiếp)






9 hàngĐộn

cố

định

X x 260 byte

VC-4-Xc POHHình 4.3 - Sắp xếp các tế bào ATM vào khung VC-4-Xc




2. Các phƣơng thức đóng khung số liệu


IP

PDH MPLS VLAN

ATM Ethernet

HDLC/PPP/LAPS

GFP-F GFP-T

DVB

Fibre Chanel

ESCON

FICON

Kết chuỗi liền kề Kết chuỗi ảo

NG SDH

Hình 4.4 - Mô hình mạng quang SDH thế hệ tiếp theo




2. Các phƣơng thức đóng khung số liệu (tiếp)


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

Giao thứcGiao thức

(nếu 16 bit)

Đêm

Trƣờng tin

……………………..

0 1 2 3

MTU = Trƣờng tin + đệm = 1500 byte

Hình 4.5 - Khuôn dạng gói PPP






0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Gói PPP

……………………..

0 1 2 3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Cờ

0 1 1 1 1 1 1 0

Địa chỉ

1 1 1 1 1 1 1 1

Điều khiển

0 0 0 0 0 0 1 1

Làm đầy giữa các khung

hoặc địe chỉ tiếp theo

Cờ

0 1 1 1 1 1 1 0FCS (nếu 32 bit)

FCS

Hình 4.6 - Cấu trúc kkhung HDLC






TCP/UDP

IP

LAPSVC mức thấp

Đoạn ghép kênh

VC mức cao

Đoạn lặp

Đoạn điện/quang

Giao thức

Internet

G.707/Y.1322

G.703/G.957

Hình 4.7 - Ngăn giao thức/ lớp cho IP trên

STM-N sử dụng LAPS X.85






Ethernet IP/PPP Các dịch vụ khác

GFP - Phần đặc trƣng khách hàng

(Phụ thuộc trọng tải)

GFP - Phần chung

(Không phụ thuộc trọng tải)

Tuyến truyền tải SDH

Hình 4.8 – Quan hệ của GFP với các tín hiệu khách

hàng và tuyến truyền tải






Đầu đề chính

Đầu đề tải

trọng

TẢI TRỌNG

PLI

cHEC (CRC-16)

PTI PFI

UPI

tHEC (CRC-16)

eHEC (CRC-16)

EXI

TẢI TRỌNG

pFCS (CRC-32)

Đầu đề mở rộng

(tùy chọn)

Tổng kiểm tra

(tùy chọn)

Kiểu EXI

Thứ tự truyền bit

Th

ứ tự

tru

yền

byt

e

4 byte

4 byte

0-60 byte

n byte

0-4 byte

PLI: chỉ thị kích cỡ PDU

cHEC: kiêm tra lỗi đầu đề chính

PTI: chỉ thị kiểu tải trọng

000: số liệu khách hàng

100: quản lý khách hàng

PFI: chỉ thị FSC tải trọng

1: có FSC

0: không FSC

Kiểu EXI: cjỏ tjok đầu đề mở rộng

0000: Null

0001: chuỗi

0010: V

UPI: chỉ thị tải trọng ngƣời sử dụng

tHEC: HEC trƣờng kiểu

EXI: chỉ thị đầu đề mở rộng

Tảo trọng: chứa khung PDU

pFCS: FCS tải trọng

Hình 4.9 - Cấu trúc khung ngƣời sử dụng GFP




3. Kết chuỗi các

container : Kết

chuỗi ảo và kết

chuỗi liền kề


PO

H PO

H

PO

H

PO

H

PO

H

PO

H

PO

H

PO

H

1

2

3

4

II

III

IV

Kết chuỗi liền kềBăng thông yêu cầu Kết chuỗi ảo

Một nhóm VC

(VCG)

3 VC thành viên

Nhiều tuyến

3 x 155 Mbps

VC-4-4c

Một tuyến

622 Mbps

Hình 4.19 - Ví dụ so sánh hai phƣơng thức kết chuỗi




4. Cơ chế điều chỉnh dung lƣợng tuyến LCAS


MNS LCAS

memn-1 (EOS)

Sk

memn (mới)

Sk

memn+1(mới)

Sk

Lệnh

ADDCTRL=ADD

MST=OK

CRTL=NORM CTRL=EOS

MST=OK

CTRL=NORM

memi : thành viên thứ i Hình 4.20 - Thêm nhiều thành viên

CTRL=EOS




4. Cơ chế điều chỉnh dung lƣợng tuyến LCAS (tiếp)


NMS LCAS memn-1

Sk

memn (EOS)

Sk

Trạng

thái lỗi

CTRL=EOS

MST=FALL

CTRL=DNU

memi : thành viên thứ i

Hình 4.1 - Giảm dung lƣợng do sự cố mạng




4. Cơ chế điều chỉnh dung lƣợng tuyến LCAS (tiếp)


NMS LCAS mem4

Sk

mem5

Sk

Lệnh

giảmCTRL=IDLE

MST=FALL

Đảo bit RS-Ack

CTRL=IDLE

SQ=5

memi : thành viên thứ i

Hình 4.20 – Giảm dung lƣợng do sự cố mạng

mem6 (EOS)

Sk

MST=FALL

Đảo bit RS-Ack

CTRL=IDLE

SQ=3




5. IP/ATM trực tiếp trên quang


IPATM

IP

SDH

Quang/WDM

ATM

Quang/WDM

IP

SDH

Quang/WDM

IP

Quang/WDM

Hình 4.23 - Chuyển từ cấu trúc mạng 4 lớp sang 2 lớp




6. Công nghệ Ethernet


Đầu đềS

F

DD_MAC_Addr S_MAC_Addr Độ dài/Kiểu Số liệu khách hàng MAC FSC

1 byte7 byte 6 byte 6 byte 2 byteĐộ dài thay đổi từ

46 – 1500 byte4 byte

64 byte ≤ kích cỡ khung ≤ 1518 byte

Hình 4.26 - Khuôn dạng khung Ethernet




6. Công nghệ Ethernet (tiếp)


1 2 3 4 5 6

1 2 3 4 5 6 7 8

Nhà cung

cấpThiết bị

Byte thứ nhất

6 byte

8 bit

Hình 4.27 - Địa chỉ MAC






Địa chỉ đích Địa chỉ nguồn Độ dài/ kiểu Số liệu CRC

Hình 4.28 – Khung Ethernet không có đầu đề nhãn VLAN






Địa chỉ đích Địa chỉ nguồn Độ dài/ kiểu Số liệu CRCNhãn

Bộ nhận dạng giao

thức nhãn (TPID)

Bộ nhận dạng điều

khiển nhãn (LCI)

Bộ nhận dạng giao thức nhãn

(TPID) 0 x 8100802.1p

C

F

I

Bộ nhận dạng

VLAN

Hình 4.29 – Khung Ethernet có đầu đề nhãn VLAN

16 bit 3 bit 1 bit 12 bit




- Một số công nghệ đóng gói đƣợc sử dụng để truyền tải lƣu lƣợng IP

trên mạng SDH, gọi tắt là POS; truyền tải gói tin linh hoạt, gọi tắt là

DPT và Ethernet.

-Truyền tải gói tin IP trên SDH đƣợc thực hiện bằng cách đóng khung

IP theo kiểu PPP, HDLC, LAPS, GPF và sau đó sắp xếp thành đơn

hoặc khung kết chuỗi SDH

-Phƣơng thức truyền tải gói tin linh hoạt (DPT) sử dụng giao thức điều

khiển truy nhập môi trƣờng (MAC) lớp 2 mới hay còn gọi là giao thức

tái sử dụng không gian (SRP) để hình thành mạng vòng gói truyền IP

hoặc ATM trên SDH.

-Ngoài ra còn có các phƣơng thức truyền tải số liệu khác nhƣ IP

/quang, IP / ATM / quang .

Tóm tắt chƣơng 4




Bài tập chƣơng 4

1. Xây dựng đặc tính tốc độ truyền số liệu cực đại qua giao

diện STM-1 là hàm của kích cỡ các gói IP trong phạm vi

kích cỡ gói IP từ 46 đến 4470 byte đối với các phƣơng

thức POS, DPT và Ethernet.

2. Mạng Ethernet quang truyền tốc độ bit cao nhất là bao

nhiêu ?

3. Kết chuỗi liền kề và kết chuỗi ảo X khung VC -4 khác

nhau nhƣ thế nào ?




Bảng mã bƣớc

1.2.1.3 Mã hóa

Bảng 1.2 Mã bƣớc

TT bƣớc b5 b6 b7 b8 TT bƣớc b5 b6 b7 b8

0

1

2

3

4

5

6

7

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

8

9

10

12

11

13

14

15

1000

1001

1010

1011

1100

1101

1110

1111




1.2.2 Điều xung mã vi sai DPCM

Bộ lọcBộ lấy

mẫu

Bộ mã

hóa

Bộ giải

mã

Bộ dự

đoán

Tín hiệu

analog

Xn en

p

iinin XaX ~ˆ

nX̂

ne

Bộ giải

mãBộ lọc

Bộ dự

đoán

Tín hiệu

DPCM

a) Máy phát

b) Máy thu

p

iinin XaX ~ˆ

ne nX̂

Hình 1.11 - Sơ đồ khối máy phát (a) và máy thu (b) DPCM




1.2.3 Điều chế Delta

Biên độ

Tín hiệu DM

Quá tải sƣờn Tín hiệu analog

Hàm bậc thang

Hình 1.12 - Chuyển đổi A/D trong DM





Nguồn 1

Nguồn 2

Nguồn 3

Máy thu

2

Máy thu

1

Máy thu

3Đƣờng dây

đầu vào

Bộ ghépĐƣờng truyền

Bộ tách

Hình 1.20 - Sơ đồ khối ghép kênh thống kê

1. Sơ đồ khối ghép 3 nguồn tín hiệu





2. Khung TDM thống kê

Cờ Địa chỉ Điều khiển Khung con TDM thống kê FSC Cờ

Địa chỉ Số liệu

FCS - dãy kiểm tra khung

a) Khung tổng quát

b) Khung con chỉ có một nguồn số liệu

c) Khung con có nhiều nguồn số liệu

Hinh 1.21 - Khuôn dạng khung TDM thống kê

Địa chỉ Chiều dài Số liệu Địa chỉ Chiều dài Số liệu





3.1 Trƣờng hợp 1 :

Chỉ có 1 nguồn số

liệu, chiều dài số liệu

thay đổi, hoạt động

khi tải trọng thấp

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Kích cỡ bộ đệm (số

khung đƣợc đệm)

10

8

6

4

2

0

Hệ thống sử dụng đƣờng truyền

Hinh 1.22 - Kích cỡ trung bình của bộ đệm phụ

thuộc vào hệ số sử dụng của đƣờng truyền





3.2 Trƣờng hợp 2 :

Có nhiều nguồn số

liệu, nhiều mào đầu,

hoạt động khi tải

trọng cao

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

400

0

100

40

20

Độ trễ

(ms)

M = 100 kbit/s

M = 50 kbit/s

M = 25 kbit/s

M - Tốc độ bit của đường truyền

Hinh 1.23 – Độ trễ phụ thuộc vào hệ số sử dụng

đƣờng truyền

Hệ số sử dụng đƣờng truyền




Nguyên lý đa truy nhập theo mã CDMA

1.3.4 Ghép kênh phân chia theo mã CDM

S : mã & En

f : tần số

t: thời gian

Hinh 1.24 - Nguyên lý đa truy nhập phân

chia theo mã

N

1




3.1 Đồng bộ sóng mang


Bộ lọc

băng(….)

2 PLL và

chia tần

s(t)

Hình 1.26 - Đồng bộ sóng mạng cho BPSK




3.2Đồng bộ ký hiệu


Bộ lọc cân

bằng kênhBộ lấy mẫu

Quyết định

ký hiệu

Bộ đồng bộ ký hiệu

(khôi phục đồng hồ)

r(t) r(kt) 1011

t = kT

Hinh 1.27 - Đồng bộ ký hiệu trong máy thu




3.3 Đồng bộ khung


A0

A1

A2

1A

C1

C0

1-PB

P

1-P

1-P

P

P

P

P

P

P

P

1-P

1-P

1-P

1-P

1-P

C 1

Hinh 1.28 - Mô hình chuỗi Markov của kế

hoạch đồng chỉnh khung




3.4 Đồng bộ khung trong SDH


IF

OOF LOF

M N

J

K

Hinh 1.29 - Kế hoạch đồng bộ khung

trong SDH




1.Khái niệm :

Ngẫu nhiên hóa

tín hiệu nhằm

tránh các hiện

tƣợng bit 1 và bit 0

kéo dài dẫn tới

không tách đƣợc

đồng hồ và làm

tăng tích lũy rung

pha tín hiệu.

1.6 Ngẫu nhiên hóa tín hiệu

X-1

X-1

X-1

X-1

X-1

X-1

X-1

X-1

X-1

X-1

Bộ ghi dịch

phản hồi

Số liệu vào

Di

Số liệu ra

Ds

Bộ cộng

modul 2

Số liệu ra Di

Khôi phục đồng hồ

a) Bộ trộn b) Bội giải trộn

Hinh 1.30 - Bộ trộn và giải trộn

Bộ ghi dịch

phản hồi

Bộ cộng

modul 2

Số liệu vào

Ds

141589975 bai-giang-ghep-kenh-va-da-truy-nhap

Engineering