Các mạng truyền dẫn hiện nay

1.  DSn/PDH (Phân cấp số cận đồng bộ)

1.1. Khái niệm

            Phân cấp kỹ thuật số cận đồng bộ (PDH) là một công nghệ truyền dẫn mạng viễn thông được thiết kế để vận chuyển khối lượng dữ liệu lớn qua các mạng kỹ thuật số quy mô lớn. Ghép kênh PDH thực hiện ghép các luồng số cơ sở để tạo thành các luồng số có mức cao hơn theo kỹ thuật ghép TDM.

1.2. Sơ đồ ghép kênh PDH

Hình 1: Sơ đồ khối bộ ghép PDH

          Hình 1 thể hiện sơ đồ ghép kênh PDH theo tiêu chuẩn Châu Âu. Mỗi luồng sử dụng riêng một số khối như: bộ nhớ đàn hồi (M1), khối tách đồng hồ (ĐH), khối so pha và khối điều khiển chèn. Các khối dùng chung gồm có: khối tạo xung đồng bộ (TXĐB), khối tạo xung (TX) và khối ghép xen bit.

       Mạng thông tin PDH không sử dụng đồng bộ tập trung, tất cả các phần tử trong mạng không bị khống chế bởi một đồng hồ chủ. Các luồng số do các phần tử trong mạng tạo ra có sự chênh lệch về tốc độ bit so với tốc độ danh định. Vấn đề này xảy ra khi ghép các luồng số bậc cao DS2, DS3, DS4, DS5. Do đó, để tránh lỗi thì các bộ ghép bậc cao có cơ chế bù lại những sai khác tốc độ bằng cách chèn thêm các bit.

1.3. Tốc độ

            Hiện nay trên thế giới tồn tại ba tiêu chuẩn tốc độ bit. Đó là các tốc độ bit theo tiêu chuẩn Châu Âu, tiêu chuẩn Bắc Mỹ và tiêu chuẩn Nhật Bản. Các tiêu chuẩn này được trình bày dưới dạng phân cấp số cận đồng bộ như Hình 2.

Hình 2: Phân cấp số cận đồng bộ

        a. Tiêu chuẩn châu Âu (CEPT)

       Tiêu chuẩn châu Âu bao gồm 5 mức. Tốc độ bit của mức sau được tạo thành bằng cách ghép bốn luồng số của mức đứng trước liền kề. Mức thứ nhất có tốc độ bit 2048 Mbit/s được tạo thành từ thiết bị ghép kênh PCM-30 hoặc từ tấm mạch trung kế của tổng đài điện tử số. Tốc độ bit của mức thứ hai là 8448 kbit/s, gồm có 120 kênh. Mức thứ ba có 480 kênh và tốc độ bit bằng 34368 kbit/s. Mức thứ tư có 1920 kênh và tốc độ bit là 139368 kbit/s. Bốn mức này được ITU-T chấp nhận làm các tốc độ bit tiêu chuẩn quốc tế. Mức thứ năm có tốc độ bit bằng 564992 kbit/s và bao gồm 7680 kênh.

        b. Tiêu chuẩn Bắc Mỹ

        Tiêu chuẩn Bắc Mỹ gồm 5 mức. Tốc độ bit của mức thứ nhất bằng 1544 kbit/s, được hình thành từ thiết bị ghép kênh PCM-24 hoặc từ tổng đài điện tử số và có 24 kênh. Ghép bốn luồng số mức thứ nhất được tốc độ bit mức hai là 6312 kbit/s và gồm có 96 kênh. Mức thứ ba có tốc độ bit là 44736 kbit/s là kết quả của ghép bảy luồng số mức hai và bao gồm 672 kênh. Ba mức này được ITU-T chấp nhận làm tiêu chuẩn quốc tế. Mức thứ tư có được bằng cách ghép sáu luồng số mức ba, tốc độ bit bằng 274176 kbit/s và bao gồm 4032 kênh. Mức thứ năm là kết quả của ghép hai luồng số mức bốn để nhận được 8064 kênh và tốc độ bit là 560160 kbit/s.

        c. Tiêu chuẩn Nhật Bản

       Hai mức đầu tiên hoàn toàn giống tiêu chuẩn Bắc Mỹ. Mức thứ ba được hình thành từ ghép năm luồng số mức hai, được tốc độ bit là 32064 kbit/s và 480 kênh. Ba mức đầu tiên này đã được ITU-T chấp nhận. Ghép ba luồng số mức ba được luồng số mức bốn với tốc độ bit bằng 97728 kbit/s, 1440 kênh. Mức cuối cùng ghép bốn luồng số mức bốn để nhận được 5760 kênh và tốc độ bit bằng 400352 kbit/s.

2. SONET (Mạng quang đồng bộ)/SDH (Phân cấp số đồng bộ)

2.1. Khái niệm

            Mạng viễn thông dựa trên công nghệ SDH được gọi là mạng phân cấp số đồng bộ. Mỗi phần tử trong mạng đều sử dụng chung một tín hiệu đồng hồ được cung cấp bởi một nguồn đồng hồ chuẩn quốc gia. Tín hiệu đồng hồ này được truyền trên một mạng riêng độc lập với mạng truyền các kênh tín hiệu.

            SONET là viết tắt của Synchronous Optical Network. SONET là một giao thức truyền thông, được sử dụng để truyền một lượng lớn dữ liệu trên khoảng cách tương đối lớn bằng cách sử dụng cáp quang. Với SONET, nhiều luồng dữ liệu kỹ thuật số được truyền cùng lúc qua cáp quang. SONET tương tự như SDH nhưng được tiêu chuẩn hoá bởi ANSI (Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ) trong khi SDH được tiêu chuẩn hoá bởi ITU-T.

2.2. Sơ đồ ghép kênh SDH

Hình 3: Sơ đồ khối ghép kênh SDH

           Đầu vào bộ ghép là các luồng nhánh PDH của châu Âu và Bắc Mỹ. Các khối của thiết bị ghép được phân thành các nhóm C-n, VC-n, TU-n, TUG-n, AU-n, AUG và STM-N. Chức năng của các khối trong các nhóm này là:

(1) C-n: contenơ mức n (n = 1, 2, 3, 4).

          Mức 1 của Bắc Mỹ ký hiệu C-11 và của châu Âu ký hiệu C-12. Các mức còn lại có một chữ số. C-n có chức năng sắp xếp luồng nhánh PDH tương ứng, độn thêm các byte không mang tin cho đủ số byte định mức của khung chuẩn C-n.

(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 sung các byte mào đầu tuyến (VC-n POH).

(3) TU-n: con trỏ khối nhánh mức 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 VCn mức thấp cho phù hợp với tốc độ bit cũng như tốc độ khung của tín hiệu VC-n mức cao 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 TU-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: môđun truyền dẫn đồng 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 khung STM-N.

2.3. Tốc độ

            Theo khuyến nghị G.707/Y.1322 thì tốc độ bit phân cấp SDH có 6 mức. Mức 0 có tốc độ bit là 51, 84 Mbit/s. Mức 1 có tốc độ bit là 155,52 Mbit/s. Tốc độ bit các mức cao là bội số nguyên của tốc độ bit mức 1. Sáu mức tốc độ bit bao gồm:

STM-0 = 51,840 Mbit/s

STM-1 = 155,520 Mbit/s

STM-4 = 622,08 Mbit/s

STM-16 = 2048,32 Mbit/s

STM-64 = 9953,28 Mbit/s

STM-256 = 39813,120 Mbit/s

            Tốc độ của mạng SONET:

STS-1 = 51.84 Mbit/s

STS-3 = 155,520 Mbit/s

STS-12 = 622,08 Mbit/s

STS-48 = 2048,32 Mbit/s

STS-192 = 9953,28 Mbit/s

STS-768 = 39813,120 Mbit/s

3. OTN (Mạng truyền tải quang)

3.1. Vị trí của OTN

            Các mạng viễn thông có thể được chia ra làm 2 mạng nhỏ: mạng dich vụ và mạng truyền tải. Mạng truyền tải cung cấp các đường dẫn cho mạng dịch vụ, do vậy mạng dịch vụ có thể được coi là một đầu cuối của mạng truyền tải. OTN là một mạng truyền tải có thể phục vụ nhiều mạng dịch vụ khác nhau. Những mạng đó có thể là mạng di động, mạng cáp quang, và mạng dữ liệu.

Hình 4: Hoạt động của mạng OTN

3.2 Cấu trúc khung dữ liệu mạng OTN

            Cấu trúc khung dữ liệu trong mạng OTN bao gồm:

+ Tải trọng – Là tín hiệu cần truyền đi

+ Đơn vị tải trọng kênh quang OPU – Optical Channel Payload Unit

+ Đơn vị dữ liệu kênh quang ODU – Optical Channel Data Unit

+ Đơn vị truyền tải kênh quang OTU – Optical Channel Transport Unit

Hình 5: Cấu trúc khung dữ liệu của OTN

            Về cơ bản, mô hình này đóng gói giống cách thức đóng gói của mô hình OSI. Tuy nhiên, có sự khác biệt về cách thức đóng gói và các giao thức sử dụng trong từng phần lớp.

        - Tín hiệu lưu lượng được đóng gói vào các Payload (OPU).

      - Sau đó, các Payload được thêm phần mào đầu và đóng gói vào trong các đơn vị dữ liệu quang ODU và header ODU OH.

       - Các đơn vị dữ liệu ODU và header được đóng gói vào trong các đơn vị vận chuyển trên từng kênh sóng OTU để truyền đi trên đường truyền quang DWDM.

3.3 Tốc độ