Luận văn Nghiên cứu kiến trúc và tạo khung tín hiệu trong mạng truyền tải quang (OTN)
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------
NGUYỄN KHẮC THIỆN
NGHIÊN CỨU KIẾN TRÚC VÀ TẠO KHUNG TÍN HIỆU
TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG (OTN)
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
(Theo định hướng ứng dụng)
HÀ NỘI - NĂM 2020
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------
NGUYỄN KHẮC THIỆN
NGHIÊN CỨU KIẾN TRÚC VÀ TẠO KHUNG TÍN HIỆU
TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG (OTN)
Chuyên ngành: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
Mã số: 8.52.02.08
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
(Theo định hướng ứng dụng)
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS. BÙI TRUNG HIẾU
HÀ NỘI – NĂM 2020
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được sự hướng
dẫn khoa học của PGS.TS. Bùi Trung Hiếu. Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong
đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây. Những
số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính
tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo.
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về
nội dung luận văn của mình.
Hà Nội, ngày
tháng
năm 2020
Tác giả luận văn
LỜI CẢM ƠN
Luận văn này đã khép lại quá trình học tập, nghiên cứu của em tại Học viện
Công nghệ Bưu chính Viễn Thông. Em xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới Thầy hướng
dẫn khoa học, PGS.TS. Bùi Trung Hiếu đã định hướng nghiên cứu và tận tình giúp
đỡ, trực tiếp chỉ bảo trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Đồng thời em cũng xin
bày tỏ lòng biết ơn đối với Lãnh đạo Học viện, các thầy cô của Khoa Đào tạo sau đại
học, Khoa Viễn Thông 1 tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, tháng 11 năm 2020
i
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ...........................................................................................................8
CHƯƠNG 1 ................................................................................................................2
1.1 Cấu trúc mạng truyền tải quang....................................................................2
1.1.1 Lớp kênh quang .........................................................................................3
1.1.2 Lớp ghép kênh quang ................................................................................3
1.1.3 Lớp mạng truyền tải quang.......................................................................3
1.2 Từ mã FEC trong OTN...................................................................................4
1.4.1 Công nghệ WDM .......................................................................................7
1.4.2 OTN và WDM ............................................................................................9
1.5.1 Độ trễ được đảm bảo và rất thấp.............................................................10
1.5.3 Tính bảo mật cao .....................................................................................11
1.5.4 Chuyển đổi mạng linh hoạt.....................................................................12
KẾT LUẬN CHƯƠNG.......................................................................................14
CHƯƠNG 2..............................................................................................................15
2.1 Cấu trúc tín hiệu cơ bản..................................................................................15
2.1.1 Cấu trúc Och..............................................................................................15
2.2 Ghép tín hiệu và ánh xạ trong OTN ............................................................16
2.3 Cấu trúc khung tín hiệu OPUk ....................................................................19
2.3.1 Cấu trúc khung tín hiệu ..........................................................................19
ii
2.4.1 Cấu trúc khung tín hiệu.............................................................................26
2.4.2 Mào đầu ODUk..........................................................................................26
2.5 Cấu trúc khung tín hiệu OTUk.......................................................................35
2.5.1 Cấu trúc khung tín hiệu.............................................................................36
2.5.3 Mào đầu đồng chỉnh khung.......................................................................39
2.5.4 Các byte mào đầu OTU..............................................................................40
2.5.5 Kênh thông tin chung (GCC0)...................................................................44
2.5.6 Mào đầu dự phòng (RES)..........................................................................44
KẾT LUẬN CHƯƠNG ........................................................................................45
CHƯƠNG 3 ..............................................................................................................46
3.1.2 Cấu trúc khung ATM .................................................................................47
3.1.3 Cấu trúc khung Ethernet.........................................................................49
3.1.4 Cấu trúc khung IP ...................................................................................51
3.3.1 Sơ đồ kiến trúc .........................................................................................55
KẾT LUẬN CHƯƠNG ........................................................................................61
iii
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt
APS
Tiếng Anh
Tiếng Việt
Automatic Protection Switching Bảo vệ chuyển mạch tự động
BDI
Backward Defect Indication
Backward Error Indication
Chỉ thị phản hồi sự cố
Chỉ thị phản hồi lỗi
BEI
BEIA
Backward Incoming Alignment Chỉ thị phản hồi lỗi đồng bộ tín
Error
hiệu đến
BIP-8
CLP
CO
Bit Interleaved Parity - level 8
Cell Loss Priority
Co-working Space
Client Signal Fail
Sửa lỗi xen kẽ chẳn lẻ
Độ ưu tiên mất tế bào
Không gian làm việc
Tín hiệu lỗi khách hàng
CSF
DAPI
DMP
EDFA
EXP
FA
Destination Access Point Identifier Định dạng nguồn truy cập đích
Delay Measurement Path
Erbium Doped Fiber Amplifier
Experimental
Chỉ thị đo độ trễ
Bộ khuếch đại quang Erbium
Thử nghiệm
Frame Alignment Overhead
Frame Alignment Signal
Frame Check Sequence
Forward Error Corection
Mào đầu đồng chỉnh khung
Tín hiệu đồng chỉnh khung
Kiểm tra lỗi dư vòng
Sửa lỗi hướng thuận
FAS
FCS
FEC
GCC
GFC
HEC
IaDI
IrDI
General Communication Channel Kênh thông tin chung
Generic Flow Control
Header Error Control
Intra Domain Interface
Inter Domain Interface
Justification Control
Media Access Control
Điều khiển luồng chung
Kiểm tra lỗi mào đầu
Giao diện miền nội bộ
Giao diện liên miền
JC
Điều khiển chèn
MAC
Điều khiển truy cập phương tiện
iv
MFAS
M SOH
NJO
Multiframe Alignment Signal
Multiplex Section Overhead
Tín hiệu đồng chỉnh đa khung
Mào đầu đoạn ghép
Negative Justification Opportunity Chèn âm
NNI
Network Network Interface
Giao diện mạng – mạng
OAM
Operations, Administration and Khai thác, quản lý và bảo dưỡng
Maintenance
OCh
Optical Channel with full Kênh quang với đầy dủ chức năng
functionality
OChr
Opcical Channel with Reduce Kênh quang rút gọn
functionality
ODU
OMS
OPS
Optical Data Unit
Khối dữ liệu kênh quang
Đoạn ghép kênh quang
Đoạn vật lý quang học
Khối tải trọng quang
Optical Multiplex Section
Optical Physical Section
Optical Payload Unit
OPU
OSMC
OTS
OTNSynchronisationMessageChannel Kênh thông báo đồng bộ OTN
Optical Transmission Section
Optical Transport Unit
Đoạn truyền dẫn quang
Khối truyền tải quang
OTU
PCC
Protection Communication Channel Kênh thông tin bảo vệ
P- CMEP Path-Connection Monitoring End Điểm cuối giám sát kết nối đường
Point
dẫn
PM
PJO
PSI
PT
Path Monitoring
Positive Justification Opportunity
Payload Structure Identifier
Payload Type
Giám sát đoạn
Chèn dương
Định danh cấu trúc tải trọng
Loại tải trọng
Con trỏ
PTR
RES
Pointer
Reserved for future international Mào đầu dự phòng cho các tiêu
standardisation chuẩn quốc tế trong tương lai
Regeneration Section Overhead Mào đầu đoạn lặp
R SOH
v
SAPI
Source Access Point Identifier
Định dạng điểm nguồn truy cập
S-CMEP Section-Connection Monitoring Điểm cuối giám sát đoạn ghép
End Point
SFD
Start Frame Delimiter
Section Monitoring
Shared Protection Ring
Satus
Bắt đầu phân cách khung
Giám sát đoạn ghép
SM
SPRing
STAT
TCM
TTI
Dùng chung vòng bảo vệ
Chỉ thị trạng thái giám sát
Tandem Connection Monitoring Giám sát kết nối chuyển tiếp
Trail Trace Identifier
User Network Interface
Virtual Circuit Identifier
Virtual Path Identifier
Mào đầu nhận dạng dấu vết
Giao diện người dùng – mạng
Định danh kết nối ảo
UNI
VCI
VPI
Định danh đường ảo
WDM
Wavelength Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo bước sóng
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1.1. Bảng bước sóng chuẩn hóa của ITU
Bảng 1.2. Một số ví dụ về hiện đại hóa SDH
Bảng 2.1. Điểm mã loại tải trọng
8
13
21
23
23
24
29
29
32
33
34
42
43
Bảng 2.2. Tạo JC, NJO và PJO bằng quy trình ánh xạ không đồng bộ
Bảng 2.3. Tạo JC, NJO và PJO bằng quy trình ánh xạ đồng bộ bít
Bảng 2.4. Giải ánh xạ JC, NJO và PJO
Bảng 2.5. Định nghĩa BEI ODU PM
Bảng 2.6. Định nghĩa trạng thái ODU PM
Bảng 2.7. Định nghĩa BEI ODUk TCM
Bảng 2.8. Định nghĩa trạng thái ODUk TCM
Bảng 2.9. Cấp độ giám sát riêng của APS/PCC cho đa khung
Bảng 2.10. Định nghĩa BEI/BIAE OUT SM
Bảng 2.11. Giải thích trạng thái OTUCn SM
vi
Bảng 2.12. Băng thông OSMC
44
DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1. Cấu trúc lớp mạng truyền tải quang
2
Hình 1.2. Hệ thống FEC điển hình
4
Hình 1.3. Cấu trúc RS (255,239)
4
Hình 1.4. Giám sát các kết nối
6
Hình 1.5. Giám sát chồng lấn các kết nối ODUk
Hình 1.6. Ghép kênh phân chia theo bước sóng sử dụng bộ khuếch đại EDFA
Hình 1.7. Sắp xếp các khung GFP vào OPU-k
Hình 1.8. Ánh xạ các kiểu dữ liệu khác nhau trên OTN vào WDM
Hình 2.1. Cấu trúc tín hiệu OTN cơ bản
6
7
9
9
15
16
19
19
20
23
24
25
25
26
26
27
27
28
31
36
Hình 2.2. Cấu trúc ghép và ánh xạ tín hiệu trong OTN
Hình 2.3. Phân lớp ghép tín hiệu trong OTN
Hình 2.4. Cấu trúc khung tín hiệu OPUk
Hình 2.5. Vị trí các byte mào đầu OPUk
Hình 2.6. Ánh xạ tín hiệu CBR2G5, CBR10G hoặc CBR40G vào OPUk
Hình 2.7. Ánh xạ tín hiệu CBR2G5 vào OPU1
Hình 2.8. Ánh xạ tín hiệu CBR10G vào OPU2
Hình 2.9. Ánh xạ tín hiệu CBR40G vào OPU3
Hình 2.10. Cấu trúc khung ODUk
Hình 2.11. Mào đầu ODUk
Hình 2.12. Mào đầu giám sát đường dẫn ODU
Hình 2.13. Mào đầu giám sát kết nối tadem ODU
Hình 2.14. Tính toán BIP-8 ODUk PM
Hình 2.15. Tính toán BIP-8 ODUk TCM
Hình 2.16. Cấu trúc khung OTUk, đồng chỉnh khung và mào đầu OTUk
Hình 2.17. Cấu trúc khung OTUCn, đồng chỉnh khung và mào đầu OTUCn 37
vii
Hình 2.18. Cấu trúc khung OTU25 và OTU50, đồng chỉnh khung và mào 38
đầu OTU
Hình 2.19. Cấu trúc tín hiệu mào đầu đồng chỉnh khung
Hình 2.20. Mào đầu tín hiệu đồng chỉnh đa khung
Hình 2.21. Mào đầu OTU
39
39
40
40
41
46
47
47
49
50
51
52
53
53
54
55
58
Hình 2.22. Mào đầu giám sát đoạn OTU
Hình 2.23. Tính toán BIP-8 OTUk SM
Hình 3.1. Cấu trúc khung STM-1
Hình 3.2. Cấu trúc khung STM-n
Hình 3.3. Cấu trúc khung ATM
Hình 3.4. Cấu trúc khung Ethernet cơ bản
Hình 3.5. Cấu trúc khung Ethernet II
Hình 3.6. Cấu trúc khung tín hiệu IP
Hình 3.7. So sánh cấu trúc khung tín hiệu IPv4 và IPv6
Hình 3.8. Cấu hình mạng truyền dẫn 5 nút
Hình 3.9. Truyển tải tín hiệu tại một nút mạng
Hình 3.10. Cấu trúc tổng quát của khung tín hiệu OTN
Hình 3.11. Sơ đồ kiến trúc Module tạo khung tín hiệu OTN
Hình 3.12. Cấu trúc khung tín hiệu OTN 1
viii
LỜI NÓI ĐẦU
Sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ làm cho truyền thông
băng rộng đang trở thành nhu cầu thiết yếu mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng.
Sự phát triển mạnh mẽ của Internet dẫn đến ngày càng nhiều hơn số lượng người truy
cập trực tuyến, chi phối lượng băng thông lớn để truyền dữ liệu. Nghiên cứu cho năng
lực mạng với dung lượng cực lớn đã bắt đầu.
Sợi quang có băng thông rất lớn, suy hao nhỏ và ưu điểm chi phí thấp hơn so
với cáp đồng. Các yêu cầu của bộ tái tạo và bộ khuếch đại bởi vậy khá nhỏ. Khi yêu
cầu băng thông và đường truyền càng lớn thì việc tiến hành truyền dữ liệu trên sợi
quang yêu cầu xây dựng một hệ thống mạng quang hoàn chỉnh hơn. Mạng truyền tải
quang ra đời nhằm đáp ứng yêu cầu đó với khả năng cung cấp đường truyền dữ liệu
lên từ 2.5Gbps, 10Gbps, 40 Gbps cho đến 100 Gbps đồng thời tích hợp nhiều loại
dữ liệu hoặc các dạng khung dữ liệu của các công nghệ trước trên cùng một khối
truyền tải quang. Cấu trúc khung cũng như việc sắp xếp vị trí các loại dữ liệu trong
cấu trúc khung trong OTN được coi là những vấn đề có ý nghĩa và rất được quan tâm.
Nội dung “Nghiên cứu kiến trúc và tạo khung tín hiệu trong mạng truyền tải
quang (OTN)” gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về mạng truyền tải quang
Chương 2: Cấu trúc khung tín hiệu trong OTN
Chương 3: Kiến trúc Module tạo khung tín hiệu trong OTN
2
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
1.1 Cấu trúc mạng truyền tải quang
Theo quan điểm phân lớp, mạng có thể được chia thành 3 lớp: Lớp kênh quang,
lớp ghép kênh quang và lớp truyền tải quang. Cấu trúc tổng quát của mạng truyền tải
quang được mô tả như trong hình 1.1.[9, tr.19]
Miền
Miền
OTN
IrDI
Mạng con
Mạng con
Mạng con
IaDI
IaDI
OTS
OTS
OTS
OTS
OTS
OTS
OTS
OMS
OMS
OCh
OMS
OCh
OMS
OPS
OChr
OCh
OTU
OTU
ODU
OTU
OTU
Khuếch đại quang
Tái tạo 3-R
Truy cập khách hàng
Kết nối chéo/xen rẽ/ghép kênh
OTS : Đoạn truyền tải quang
OMS : Đoạn ghép kênh quang
OTU : Khối truyền tải quang
Och : Kênh quang
ODU: Khối dữ liệu kênh quang
OPS : Đoạn vật lý quang học
IrDI : Giao diện liên miền
IaDI : Giao diện miền nội bộ
Hình 1.1: Cấu trúc lớp mạng truyền tải quang
3
Ochr : Kênh quang rút gọn
1.1.1 Lớp kênh quang
Lớp kênh quang cung cấp dịch vụ truyền tải từ đầu cuối tới đầu cuối cho đa
dạng tín hiệu khách hàng (tế bào ATM, PDH 565 Mbit/s, SDH STM-N, gói IP, …),
đồng thời cung cấp các khả năng xuyên suốt từ đầu cuối tới đầu cuối.
Chức năng chính của lớp này gồm:
- Sắp xếp lại kết nối kênh quang cho định tuyến mạng linh hoạt.
- Xử lý mào đầu kênh quang đáp ứng theo yêu cầu của kênh quang đồng
thời bảo đảm nguyên vẹn thông tin.
- Thực hiện các hoạt động quản lý, bảo dưỡng kênh quang phù hợp với hoạt
động và chức năng quản lý của mạng; cung cấp kết nối tin cậy theo thay đổi tham số
dịch vụ và sự tồn tại mạng.
1.1.2 Lớp ghép kênh quang
Lớp ghép kênh quang cung cấp cho mạng năng lực truyền tải trên nhiều bước
sóng qua một sợi quang hay năng lực truyền tải trên tín hiệu quang đa bước sóng.
Chức năng chính của lớp này gồm:
- Xử lý mào đầu đoạn ghép kênh quang đáp ứng yêu cầu của đoạn ghép kênh
quang đồng thời bảo đảm nguyên vẹn thông tin.
- Cung cấp các hoạt động quản lý, bảo dưỡng kênh quang phù hợp với hoạt
động, chức năng quản lý của mạng cũng như sự tồn tại đoạn ghép kênh quang.
- Cung cấp các khả năng sử dụng cho các tín hiệu quang đa bước sóng, cung
cấp, hỗ trợ cho hoạt động và quản lý mạng quang.
1.1.3 Lớp mạng truyền tải quang
Lớp mạng cung cấp chức năng cho truyền dẫn của các tín hiệu quang trên các
môi trường quang của khác nhau (G.652, G.653 và G.655).
Chức năng chính của lớp này gồm:
- Xử lý mào đầu đoạn truyền dẫn đáp ứng yêu cầu đoạn truyền dẫn kênh quang
đồng thời bảo đảm nguyên vẹn thông tin.
4
- Cung cấp các hoạt động quản lý, bảo dưỡng kênh quang phù hợp với hoạt
động, chức năng quản lý của mạng cũng như sự tồn tại đoạn ghép kênh quang.
1.2 Từ mã FEC trong OTN
SDH đã sử dụng các byte SOH không xác định để truyền từ mã FEC với mục đích
kiểmtra thông tin. Nó chỉgiới hạn một số lượng từ mã FEC, điều nàylàmhạn chế hoạtđộng
của FEC. Trong OTN, lược đồ FEC xen kẽ 16 byte được xác định, sử dụng 4x256 byte thông
tin kiểm tra cho mỗi khung ODU. Sự hiện diện của FEC được thể hiện rõ ràng và rộng rãi.
FEC trong G.709 được xác định là RS(255,239). Từ mã Reed-Solomon
thường được viết dưới dạng RS(n,k) với một ký hiệu gồm s-bit trong đó n là tổng số
ký hiệu trên mỗi từ mã, k là kích thước dữ liệu trong từ mã đó. Một từ mã gồm các
byte dữ liệu và các byte chẵn lẻ. Các byte chẵn lẻ được thêm vào dữ liệu để phát
hiện và sửa lỗi nhằm mục đích khôi phục tín hiệu tại đầu thu.
Với G.709: s = 8bit; n = 255 byte; k = 239 byte
Một hệ thống FEC điển hình thể hiện như hình 1.2.[9, tr.10]
Nhiễu/tạp âm
Đầu vào
dữ liệu
Đầu ra
dữ liệu
Giải mã
hóa RS
Mã hóa RS
Kênh thông tin
Hình 1.2: Hệ thống FEC điển hình
Bộ mã hóa lấy k ký hiệu thông tin của s bit, thêm các ký hiệu kiểm tra để tạo
từ mã n ký hiệu (n-k). Bộ giải mã Reed-Solomon có thể sửa tối đa t ký hiệu có lỗi
trong từ mã, trong đó 2t = n-k. Hình 1.3 thể hiện mã RS(255,239) tiêu chuẩn.
1 ký hiệu = 8 bits (m= 8)
1
2
239
254 255
Kích thước khối dữ liệu, k=239
Kiểm tra kỹ hiệu
(2t=n-k=16)
Kích thước từ mã, n=255
(Số lượng ký hiệu có thể sửa = 8)
(Số lượng lỗi có thể phát hiện = 16)
5
Hình 1.3: Cấu trúc của RS(255,239)
Bộ giải mã có thể sửa bất kỳ 8 ký hiệu nào trong một từ mã. Các mã Reed-
Solomon xử lý lỗi trên cơ sở ký hiệu; do đó, một biểu tượng chứa tất cả các bit bị lỗi
sẽ dễ dàng phát hiện và sửa chữa như một biểu tượng chứa một lỗi bit. Đó là lý do tại
sao mã Reed-Solomon đặc biệt thích hợp để sửa lỗi cụm
Với kích thước ký hiệu s, độ dài từ mã tối đa (n) cho mã Reed-Solomon là:
n = 2s – 1
Việc xen kẽ dữ liệu từ các từ mã khác nhau cải thiện hiệu quả của mã Reed-
Solomon vì ảnh hưởng của lỗi cụm được phân chia giữa nhiều từ mã khác nhau.
1.3 TCM (Tandem Connection Monitoring)
Giám sát trong SONET/SDH được chia thành giám sát đoạn, tuyến và đường.
Khả năng giám sát đoạn truyền dẫn từ mạng này qua mạng khác rất hạn chế. TCM
trong OTN [9, tr.15] tăng cường khả năng giám sát trên toàn mạng, cụ thể:
- Giám sát kết nối nối tiếp quang UNI tới UNI, giám sát kết nối ODUk qua mạng
truyền tải công cộng (từ lối vào mạng công cộng đầu cuối mạng tới lối ra đầu cuối mạng).
- Giám sát kết nối nối tiếp quang NNI tới NNI; giám sát kết nối ODUk qua mạng
của người khai thác mạng (từ lối vào đầu cuối người khai thác mạng tới đầu cuối).
- Giám sát tuyến tính lớp con 1+1, 1:1, và 1: n mạng con kênh quang kết nối
chuyển mạch bảo vệ, để xác định lỗi tín hiệu và các điều kiện suy giảm tín hiệu.
- Giám sát lớp con cho kênh quang dùng chung vòng bảo vệ (SPRing) chuyển
mạch bảo vệ, để xác định lỗi tín hiệu và các điều kiện suy giảm tín hiệu.
- Giám sát một kết nối nối tiếp kênh quang để phát hiện một lỗi tín hiệu hay điều kiện
suygiảmtín hiệu trong kếtnốikênh quang đượcchuyển mạch để tự động khôiphục lạikếtnối.
- Giám sát một kết nối nối tiếp kênh quang như định vị lỗi hoặc kiểm tra phân
phối chất lượng dịch vụ.
Một trường TCM chỉ định một kết nối giám sát được mô tả trong khuyến nghị
G.709. Số kết nối giám sát theo một vạch có thể thay đổi giữa 0 và 6. Các kết nối
giám sát có thể lồng nhau, chồng lấn lên nhau và/ hoặc là phân cấp. Sự lồng nhau và
6
sự phân tầng như trong hình 1.4. Giám sát các kết nối A1-A2/B1-B2/C1-C2 và A1-
A2/B3-B4 là lồng nhau, trong khi B1-B2/B3-B4 là phân cấp.
TCM6
TCM5
TCM4
TCM3
TCM2
TCM1
TCM6
TCM5
TCM4
TCM3
TCM2
TCM1
TCM6
TCM5
TCM4
TCM3
TCM2
TCM1
TCM6
TCM5
TCM4
TCM3
TCM2
TCM1
TCM6
TCM5
TCM4
TCM3
TCM2
TCM1
TCM6
TCM5
TCM4
TCM3
TCM2
TCM1
TCM6
TCM5
TCM4
TCM3
TCM2
TCM1
A1
B1
C1
C2
B2
B3
B4
A2
C1-C2
B1-B2
B3-B4
A1-A2
TCM2
TCM1
Trường TCM OH chưa được sử dụng
Trường TCM OH đang được sử dụng
Hình 1.4: Giám sát các kết nối
Giám sát chồng lần các kết nối trình bày ở hình 1.5 (B1-B2 và C1-C2) cũng
được hỗ trợ.
TCM6
TCM6
TCM5
TCM4
TCM3
TCM2
TCM1
TCM6
TCM5
TCM4
TCM3
TCM2
TCM1
TCM6
TCM5
TCM4
TCM3
TCM2
TCM1
TCM6
TCM5
TCM4
TCM3
TCM2
TCM1
TCM5
TCM4
TCM3
TCM2
TCM1
A1
B1
C1
B2
C2
A2
C1-C2
B1-B2
A1-A2
TCM2
TCM1
Trường TCM OH chưa được sử dụng
Trường TCM OH đang được sử dụng
Hình 1.5: Giám sát chồng lần các kết nối ODUk
7
1.4 OTN và công nghệ ghép kênh phân chia theo bước sóng
1.4.1 Công nghệ WDM
Mục đích của ghép kênh là phân chia băng thông truyền dẫn của kênh truyền cho
mỗi người dùng. Ghép kênh phân chia theo bước sóng phân biệt tín hiệu các kênh truyền
dựa trên bước sóng. Do đó sẽ có nhiều kênh được truyền đi trên cùng một sợi quang mà
không bị ảnh hưởng lẫn nhau. Phương pháp này đang được sử dụng để tận dụng hiệu quả
băng thông của sợi quang, từ đó làm tăng dung lượng của các hệ thống quang hiện tại.
Nhằm bù lại suy hao truyền dẫn do suy giảm năng lượng tín hiệu khi truyền
tín hiệu quang đi xa, người ta đặt bộ khuếch đại quang trên tuyến quang. Độ lợi tín
hiệu có thể lên đến 30dB khi sử dụng bộ khuếch đại quang EDFA.
Bộ khuếch đại quang EDFA không thực hiện khuếch đại tín hiệu gián tiếp mà
thực hiện khuếch đại trực tiếp. Điều này làm cho hệ thống nhanh và tin cậy hơn. Việc
sử dụng bộ khuếch đại kết hợp với hệ thống WDM đem lại hiệu quả cao trong bảo
đảm thông tin ở cự ly xa với độ tin cậy cao.
Đầu vào
dữ liệu
Đầu ra
dữ liệu
Phát
quang
λ1
Thu
quang
λ1
Sợi
quang
Đầu vào
dữ liệu
Sợi
quang
Đầu ra
dữ liệu
Phát
quang
λ2
Thu
quang
λ2
WDM
MUX
DM
DMUX
EDFA
Đầu vào
dữ liệu
Đầu ra
dữ liệu
Phát
quang
λ3
λ3
Thu
quang
Hình 1.6: Ghép kênh phân chia theo bước sóng sử dụng bộ khuếch đại EDFA
DWDM (Dense wavelength – devision multiplexing) là phương pháp ghép
kênh phân chia theo bước sóng dựa trên WDM nhưng mật độ ghép ở mật độ cao hơn
rất nhiều. Các bước sóng ứng với tần số f, ITU định nghĩa khoảng cách tần số chuẩn
8
hóa ∆푓 là 100 GHz được chuyển đổi thành khoảng cách bước sóng ∆휆 là 0.8 nm. Với
∆휆 = 휆∆푓/푓.
Hệ thống DWDM làm việc ở vùng bước sóng 1550 nm vì các giá trị suy hao
ở vùng cửa sổ quanh bước sóng này rất nhỏ. Ngoài ra nó còn phù hợp với các bộ
khuếch đại quang trộn Erbium vì các bộ khuếch đại này làm việc ở dải bước sóng
1530 nm đến 1570 nm.
Mỗi bước sóng truyền đi trong hệ thống DWDM có tần số cách nhau 100 GHz
được chỉ ra trong bảng các bước sóng chuẩn hóa của ITU (Bảng 1.1). Tuy nhiên, các hệ
thống hiện đại đang phát triển chứng minh rằng có thể giảm khoảng cách tần số các kênh
xuống 50 GHz. Khi khoảng cách của các kênh ngày càng được giảm xuống thì số lượng
các kênh được phát đi trên cùng một sợi quang sẽ ngày càng tăng lên.
Bảng 1.1: Bảng bước sóng chuẩn hóa của ITU
Central
Frequency
(THz)
Central
Wavelength
(nm)
196.10
196.05
196.00
195.95
195.90
195.85
195.80
195.75
195.70
195.65
195.60
195.55
195.50
195.45
195.40
195.35
195.30
195.25
195.20
1528.77
1529.16
1529.55
1529.94
1530.33
1530.72
1531.12
1531.51
1531.90
1532.29
1532.68
1533.07
1533.47
1533.86
1534.25
1534.64
1535.04
1535.43
1535.82
195.00
194.95
194.90
194.85
194.80
194.75
194.70
194.65
194.60
194.55
194.50
194.45
194.40
194.35
194.30
194.25
194.20
194.15
194.10
1537.40
1537.79
1538.19
1538.58
1538.98
1539.37
1539.77
1540.16
1540.56
1540.95
1541.35
1541.75
1542.14
1542.54
1542.94
1543.33
1543.73
1544.13
1544.53
193.90
193.85
193.80
193.75
193.70
193.65
193.60
193.55
193.50
193.45
193.40
193.35
193.30
193.25
193.20
193.15
193.10
193.05
193.00
1546.12
1546.52
1546.92
1547.32
1547.72
1548.11
1548.51
1548.91
1549.32
1549.72
1550.12
1550.52
1550.92
1551.32
1551.72
1552.12
1552.52
1552.93
1553.33
192.80
192.75
192.70
192.65
192.60
192.55
192.50
192.45
192.40
192.35
192.30
192.25
192.20
192.15
192.10
192.00
191.90
191.80
191.70
1554.94
1555.34
1555.75
1556.15
1556.55
1556.96
1557.36
1557.77
1558.17
1558.58
1558.98
1559.39
1559.79
1560.20
1560.61
1561.42
1562.23
1563.05
1563.86
9
195.15
195.10
195.05
1536.22
1536.61
1537.00
194.05
194.00
193.95
1544.92
1545.32
1545.72
192.95
192.90
192.85
1553.73
1554.13
1554.54
191.60
191.50
191.40
1564.27
1564.68
1565.09
1.4.2 OTN và WDM
Mạng truyền tải quang cho phép truyền tải các tín hiệu khác nhau nhờ công
nghệ DWDM. Quá trình sắp xếp, ánh xạ các kiểu tải trọng khác nhau của mạng OTN
để truyền trên DWDM thể hiện trên Hình 1.7, 1.8.
1
14 15
16 17
3824
GFP
idle
4080
1
2
FAS/
OTU
GFP
GFP
FEC-k
3
4
GFP
GFP
Tải trọng OPU-k: 15- 3824
0
1
PT
RES
255
Hình 1.7: Sắp xếp các khung GFP vào OPU-k
Khối dữ liệu (ODU)
Khối giao vận (OTU)
OCh
Đoạn ghép quang (OMSn)
Đoạn truyền dẫn quang (OTSn)
OTM-0
WDM
OTM-n
Tải về để xem bản đầy đủ
75 trang
15280
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Nghiên cứu kiến trúc và tạo khung tín hiệu trong mạng truyền tải quang (OTN)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- luan_van_nghien_cuu_kien_truc_va_tao_khung_tin_hieu_trong_ma.pdf
