1 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG TRẦN KHÔI NGUYÊN NGHIÊN CỨU VÀ KHAI THÁC HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SDH ALCATEL LUCENT STM-64 CỦA VNPT THỪA THIÊN HUẾ Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện tử, truyền thông Chuyên ngành: Thông Tin Quang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN K.S NGUYỄN TRỌNG NHO Huế - 2013 2 Lời cảm ơn Lời đầu tiên em xin cảm ơn quý thầy cô tại Bộ môn Điện Tử Viễn Thông Trường Đại Học Khoa Học đã giảng dạy em trong suốt thời gian tham gia học tập tại trường. Tiếp đến, em xin được chân thành cảm ơn đội ngũ kỹ thuật trong tổ Cơ Vụ Trung Tâm Chuyển Mạch Truyền Dẫn VNPT Thừa Thiên Huế đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để em có thể thực hiện tốt đồ án. Đặc biệt em xin cảm ơn sự giúp đỡ của anh Nguyễn Trọng Nho là người đã hướng dẫn trực tiếp cho đồ án và tận tình truyền đạt cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này. Cuối cùng em xin cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đã động viên, góp ý để em hoàn thành tốt đồ án. Do thời gian và trình độ còn hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong sự chỉ dẫn và góp ý của tất cả các thầy cô và quý bạn đọc. 3 MỤC LỤC Các thuật ngữ viết tắt Viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt ADM Add Drop Multiplexer Bộ xen rớt AID Access Identifier Nhận dạng truy nhập AIS Alarm Indication Signal Tín hiệu chỉ thị cảnh báo ALS Automatic Laser Shutdown Tự động ngắt nguồn laser AUG Administrative Unit Group Nhóm quản lý AIS Alarm Indication Signal Bộ chỉ thị cảnh báo tín hiệu APS Automatic Protection Switching Tự động chuyển mạch bảo vệ CM Cross-connect Matrix Ma trận kết nối chéo CMI Code Mark Inverted Mã đánh dấu đổi chiều 4 CONGI Control & General Interface Cung cấp nguồn DC cho các Card COADM Coarse Optical Add/Drop Multiplexer ECT Equipment Craft Terminal EML Element Management Layer DCC Data Communication Chanel Kênh thông tin dữ liệu DCN Data Communication Network Mạng thông tin số DDN Digital Data Network Mạng tín hiệu số FAL Frame Alignment Loss Mất sắp xếp khung HDLC Hight Level Data Link Control Điều khiển liên kết dữ liệu cao HO-VC Hight Order Virtual Container Container ảo bậc cao ISA Integrated Service Adapter Tích hợp chuyển đổi LCN Local Communication Network Mạng thông tin cục bộ LSP Label Switch Path LSR Label Switching Router LOF Loss Of Frame Mất khung LOT Loss Of Tributary Mất luồng LOP Loss Of PTR Mất con trỏ LOS Loss Of Signal Mất tín hiệu LO-VC Lower Order -Vitual Container Container bậc thấp MN Minor (Alarm) Cảnh báo Phụ MS Multiplex Section Đoạn ghép kênh MSP Multiplex Section Protection Bảo vệ đoạn ghép kênh NE Network Element Phần tử mạng NML Network Management Layer Lớp quản lý mạng NMS Network Management System Hệ thống quản lý OMSN Optical Multi-Service Node Node quang đa dịch vụ PDH Plesiochronous Digital Hierarchy Phân cấp số cận đồng bộ PLL Phase Loop Lock Vòng khoá pha POH Path Overhead Mào đầu đường PMU Power and Environment MonitoRing Giám sát sự kiện và nguồn 5 PPS Path Protection Switch Chuyển mạch bảo vệ đường SCC System Control & Communication Hệ thống điều khiển và thông tin SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp đồng bộ số SERGI Service General Interface SETG Synchronous Equipment Timing Generation SETS Synchronous Equipment Timing Source SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ SSMB Synchronous Status Message Half Byte Nữa byte trạng thái đồng bộ STG Synchronous Timing Generator board Card đồng hồ đồng bộ STM Synchronous Transport Module Modul truyền dẫn đồng bộ TMN Telecommunication Management Network Quản lý thông tin mạng TPS Tributary Protection Switching Chuyển mạch bảo vệ nhánh 6 Lời nói đầu Sự ra đời của công nghệ SDH đánh dấu một bước phát triển mới trong lĩnh vực truyền dẫn của các mạng Viễn thông trên thế giới. SDH đã và đang mang lại cho các nhà khai thác mạng một giải pháp mạng tương lai với những ưu thế trong việc ghép kênh đơn giản, băng tần truyền dẫn rộng, tương thích với các giao diện PDH hiện có tạo ra khả năng quản lý mạng một cách tập trung. Trên cơ sở kế thừa những đặc điểm của SDH trước đó, công nghệ NG-SDH (Next Generation – SDH) ra đời đã khắc phục được những hạn chế của mạng truyền dẫn SDH và tích hợp được nhiều các dịch vụ trong một mạng truyền dẫn chung. Để đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày càng cao của khách hàng, các hãng cung cấp thiết bị Viễn thông, các nhà khai thác Viễn thông trong đó có VNPT Thừa Thiên Huế đã xây dựng mạng lưới truyền dẫn của mình dựa trên công nghệ NG-SDH. Mục đích của đồ án là tìm hiểu về các kỹ thuật và thiết bị truyền dẫn NG- SDH đang được sử dụng trong môi trường thực tế, quy trình vận hành khai thác của thiết bị một cách cụ thể và chi tiết. Xuất phát từ những lý do trên, em đã chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp của mình là: “Nghiên cứu và khai thác hệ thống truyền dẫn SDH Alcatel STM-64 của VNPT Thừa Thiên Huế”. Đồ án gồm có 4 chương: - Chương I: Tổng quan về hệ thống NG-SDH. - Chương II: Giới thiệu thiết bị OMSN. - Chương III: Hệ thống truyền dẫn Alcatel STM – 64 tại VNPT Thừa Thiên Huế. - Chương IV: Các quy trình khai thác hệ thống. 7 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NG – SDH 1.1 Công nghệ SDH: Song song bên cạnh các dịch vụ về thoại, ngày nay người ta phát triển thêm nhiều loại hình dịch vụ mới quan trọng như là telefax, truyền dẫn data, truyền dẫn video… trong đó chất lượng và khả năng đáp ứng các yêu cầu đó về băng tần hoặc các giao tiếp tương thích luôn luôn đóng một vai trò quan trọng hàng đầu. Kỹ thuật SDH ra đời tạo một cuộc cách mạng trong ngành viễn thông, thể hiện một kỹ thuật tiên tiến có thể đáp ứng rộng rãi các yêu cầu của các thuê bao, người khai thác cũng như các nhà sản xuất… thoả mãn các yêu cầu đòi hỏi đặt ra cho ngành viễn thông, khắc phục các nhược điểm của thế hệ PDH. Một điểm quan trọng là SDH có khả năng kết hợp với PDH trong mạng lưới hiện tại, nó cho phép thực hiện việc hiện đại hoá dần dần theo từng giai đoạn phát triển. Tháng 11 năm 1988, trên cơ sở tiêu chuẩn của SONET và xét đến các tiêu chuẩn khác ở Châu Âu, Bắc Mỹ và Nhật Bản, ITU-T đã đưa ra tiêu chuẩn quốc tế về công nghệ truyền dẫn theo phân cấp số đồng bộ SDH dùng cho truyền dẫn cáp quang và vi ba. Các tiêu chuẩn của SDH đã được ITU-T ban hành trong các khuyến nghị sau đây. G.702 - Số lượng mức trong phân cấp số đồng bộ. G.707 - Các tốc độ bit của SDH. G.708 - Giao diện nút mạng SDH. G.709 - Cấu trúc ghép đồng bộ. G.773 - Giao thức phù hợp với giao diện Q. G.774 - Mô hình thông tin quản lý SDH. G.782 - Các kiểu và các đặc tính chủ yếu của thiết bị ghép SDH. G.784 - Quản lý SDH. G.803 - Cấu trúc mạng truyền dẫn SDH. G.825 - Điều khiển rung pha và trôi pha trong mạng thông tin SDH. G.957 - Các giao diện quang của các thiết bị và hệ thống liên quan đến SDH. G.958 - Hệ thống truyền dẫn SDH sử dụng cho cáp sợi quang.[1] So với PDH thì SDH có các ưu điểm cơ bản sau đây: 8 - Khác với PDH, trong mạng SDH quá trình ghép kênh chỉ thực hiện qua một giai đoạn, do đó việc tách một kênh 2 Mbit/s trong một luồng tốc độ cao là đơn giản. Hơn nữa việc sử dụng phần mềm trong quản lý bảo dưỡng đã làm cho việc vận hành và quản lý mạng lưới đơn giản hơn nhiều. - Trong SDH tốc độ bit lớn hơn 140 Mbit/s lần đầu tiên được tiêu chuẩn hoá trên phạm vi toàn thế giới. - Chuẩn hoá: Với các chuẩn SDH, thiết bị truyền dẫn của các nhà sản xuất khác nhau có thể hoạt động trên cùng một tuyến. Các chuẩn SDH cũng tạo ra khả năng hoạt động qua lại giữa các phân cấp truyền dẫn châu Âu và Bắc Mỹ. - Tốc độ bit và cấu trúc khung của cấp cao hơn được tạo thành từ tốc độ bit và cấu trúc khung của luồng cơ bản cấp thấp hơn do đó việc tách ghép luồng thông tin dễ dàng. - Có các kênh riêng cho giám sát, quản lý, đo thử hoặc điều khiển trong phần mạng quản lý. - Tất cả các tín hiệu SDH có tốc độ thấp hơn 140 Mbit/s đều có thể ghép được vào cấp SDH thấp nhất là STM-1 có tốc độ là 155 Mbit/s. Bên cạnh đó, hệ thống SDH cũng có những nhược điểm sau: - Kỹ thuật phức tạp hơn. - Đồng hồ phải cung cấp từ ngoài. - Truyền dư thừa và thiếu mức 8 Mbit/s. Bảng 1.1 Phân cấp hệ thống SDH [1] Các cấp Truyền dẫn Tốc độ Truyền dẫn Các luồng PDH tạo thành STM-1 155.520 Mbit/s 63 Luồng 2 Mbit/s; 3 luồng 34 Mbit/s 3 Luồng 45 Mbit/s; 1 luồng 140 Mbit/s STM-4 622.080 Mbit/s 252 Luồng 2 Mbit/s; 12 luồng 34 Mbit/s 12 Luồng 45 Mbit/s; 4 luồng 140 Mbit/s STM-16 2.488.320 Mbit/s 1088 Luồng 2 Mbit/s; 48 luồng 34 Mbit/s 48 Luồng 45 Mbit/s; 16 luồng 140 Mbit/s STM-64 9.853.280 Mbit/s 4032 Luồng 2 Mbit/s; 192 luồng 34 Mbit/s 192 Luồng 45 Mbit/s; 64 luồng 140 Mbit/s 9 1.2 Công nghệ NG-SDH: 1.2.1 Các hạn chế của công nghệ SDH truyền thống: SDH truyền thống là công nghệ TDM đã được tối ưu hoá để truyền tải các lưu lượng dịch vụ thoại. Khi truyền tải các lưu lượng dựa trên nền IP, các mạng sử dụng công nghệ SDH truyền thống gặp phải một số hạn chế: - Liên kết cứng: Do các tuyến kết nối giữa hai điểm kết nối được xác lập cố định, có băng tần không đổi, thậm chí không có lưu lượng đi qua hai điểm này thì băng thông này cũng không thể được tái sử dụng để truyền tải lưu lượng của kết nối khác dẫn tới không sử dụng hiệu quả băng thông của mạng. Cách xác lập kết nối cứng như vậy làm giới hạn băng thông tối đa khi truyền dữ liệu đi qua hai điểm kết nối, đây là một hạn chế cơ bản của mạng SDH truyền thống khi truyền tải dịch vụ IP, do các dịch vụ này có đặc điểm thường có sự bùng nổ về nhu cầu lưu lượng một cách ngẫu nhiên. - Lãng phí băng thông khi sử dụng cấu hình Mesh (mắt lưới): Khi mạng SDH thiết lập các liên kết logic để tạo ra cấu trúc mesh, băng thông của vòng (ring) buộc phải chia cho các liên kết logic. Việc định tuyến phân chia lưu lượng như vậy không những rất phức tạp mà còn làm lãng phí rất lớn băng thông của mạng. Khi nhu cầu lưu lượng truyền trong nội bộ mạng MAN tăng lên, việc thiết lập thêm các node, duy trì và nâng cấp mạng trở nên hết sức phức tạp. - Các lưu lượng truyền dữ liệu quảng bá: Trong các Ring SDH, việc truyền tải các dữ liệu quảng bá chỉ có thể thực hiện được khi phía phát và tất cả các điểm thu đều đã được xác lập kết nối logic. Các gói tin quảng bá được sao chép lại thành nhiều bản và gửi đến từng điểm đích dẫn tới việc phải truyền nhiều lần cùng một gói tin trên vòng ring. Điều này gây lãng phí lớn đối với băng thông của mạng. - Lãng phí băng thông cho việc bảo vệ mạng: Thông thường đối với các mạng SDH, 50% băng thông của mạng được dành cho việc dự phòng cho mạng. Mặc dù việc dự phòng này là hết sức cần thiết nhưng các công nghệ SDH truyền thống không cung cấp khả năng cho phép nhà cung cấp dịch vụ lựa chọn băng thông sử dụng cho việc dự phòng các sự cố. Ngoài ra, khi sử dụng mạng SDH truyền thống để truyền các lưu lượng Ethernet, ngoài các hạn chế trên thì còn một yếu tố nữa là tốc độ của Ethernet không tương đương với SDH. Điều này dẫn đến phải thiết lập các tuyến kết nối của mạng SDH có tốc độ cao hơn so với của dịch vụ Ethernet, điều này lại là nguyên 10 nhân làm giảm hiệu quả sử dụng băng thông của mạng lưới. Bảng 1.2 mô tả hiệu suất sử dụng băng thông khi truyền dịch vụ Ethernet qua mạng.[1] Bảng 1.2. Hiệu suất sử dụng băng thông khi truyền dịch vụ Ethernet qua mạng Ethernet SONET SDH Tốc độ truyền Hiệu suất sử dụng băng thông 10 Mbps STS-1 VC-3 48,4 Mbps 21% 100Mbps STS-3c VC-4 150 Mbps 67% 1 Gbps STS-28c VC-4 - 16C 2,4 Gbps 42% 1.2.2 Mạng SDH thế hệ mới – NG-SDH SDH thế hệ mới là thuật ngữ mô tả tính kế thừa và phát triển dựa trên những tiêu chuẩn hình thành từ mạng SDH sẵn có, được các nhà cung cấp dịch vụ đường dài sử dụng đầu tiên như một cách để hỗ trợ các dịch vụ mới như Ethernet, Fibre Channel, ESCON và DVB (Bảng 1.3), SDH thế hệ mới cho phép truyền dữ liệu băng thông rộng với tốc độ cao hơn trong điều kiện tài chính giới hạn.[1] Bảng 1.3. Bảng so sánh giữa GE và FC Gigabit Ethernet Fiber Channel Ứng dụng Mạng số liệu SAN, Audio/Video, số liệu Tốc độ truyền 1.25Gbit/s 1.06Git/s, 2.12Gbit/s, 10Gbit/s Kích thước khung Thay đổi, 0 – 1.5kB Thay đổi, 1 – 2 kB Các kết nối định hướng Không Có Mạng SDH thế hệ mới nâng cao tính hữu dụng trong mạng SDH hiện có bởi việc tận dụng cơ chế mạng lớp 1 hiện có cùng với việc bổ sung các công nghệ như: kết chuỗi ảo VC (Virtual Concatenation), thủ tục tạo khung chung GFP (Generic Framing Procedure) và sơ đồ điều chỉnh dung lượng liên kết LCAS (Link Capacity Adjustment Scheme). Mô hình cấu trúc SDH thế hệ mới như mô tả trên hình 1.2. [...]... ngưỡng của các bộ đếm lỗi  Theo dõi hoạt động của các bộ đếm  Ghi dữ liệu hiệu năng của hệ thống  Tìm kiếm sự suy giảm chất lượng TP (Termination Point) Các chức năng quản trị hệ thống Quản lý hệ thống (cho người quản trị)  Khởi động/dừng hệ thống  Hiển thị và quản lý tất cả các quá trình của 1353NM  Sao lưu/phục hồi hệ thống  Các hoạt động có tính chu kỳ Quản lý bảo mật  Truy nhập hệ thống. .. triển khai linh hoạt và hỗ trợ các đặc tính cho mạng NG – SDH CHƯƠNG III: HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN ALCATEL STM – 64 TẠI VNPT THỪA THIÊN HUẾ 3.1 Giới thiệu chung Sơ đồ hoạt động của thiết bị 1660SM 32 Hình 3.1 Sơ đồ khối thiết bị 1660SM Nguyên lý hoạt động của thiết bị 1660SM Đây là sơ đồ hoạt động của của thiết bị 1660SM Các luồng tín hiệu từ những nguồn khác nhau như luồng E1, luồng dịch vụ Ethernet và ATM... gốc và kết cuối của đường dẫn nhận ra và xử lý các các cấu trúc tín hiệu VCAT Điều này có nghĩa là mỗi tuyến có thể thực hiện đường dẫn riêng của nó qua mạng do đó sẽ dẫn đến sự khác nhau về pha giữa các container đến tại thiết bị kết cuối của đường dẫn nên yêu cầu thiết bị có bộ đệm cho trễ Ngày nay các tải trọng truyền dẫn đối với SDH là STM-0/1/4/16 và STM-64 Ví dụ dịch vụ 1 Gbit/s hiện thời được truyền. .. Các công nghệ của mạng NG-SDH 1.2.3.1 Kết chuỗi ảo VCAT Phương pháp ghép nối truyền thống được định nghĩa trong G.707 là thuật ngữ “kề nhau” (contiguous) Nghĩa là các container kế cận được kết hợp lại và truyền qua mạng SDH như là một container tổng Hạn chế của ghép nối kề nhau là tất cả các node mạng là thành phần của đường truyền phải có khả năng nhận ra và xử lý container được ghép nối và thiếu tính... chuyển mạch gói vào hệ thống SDH, qua đó có thể cung cấp nền tảng đa dịch vụ trên nền quang để xây dựng các mạng truyền tải NG – SDH đa dịch vụ Các đặc tính của OMSN [10]:  Truyền dẫn và quản lý hiệu quả các ứng dụng dữ liệu trên nền gói với cơ sở hạ tầng quang đã có  Tăng cường kết nối trong các Topo mạng: ring, hình sao, mắt lưới (mesh)  Độ tin cậy cao cho các chức năng truyền dẫn và mục đích xây... thái của liên kết từ thiết bị nhận đến nguồn đối với mỗi thành phần độc lập của VCATG (OK=0, FAIL=1) - Bảo vệ lỗi CRC phát hiện lỗi và bỏ các gói điều khiển bị lỗi đối với mỗi thành phần của VCATG Hình 1.4 Khuôn dạng trường điều khiển LCAS/VCAT Kết luận chương I 18 Hiện nay trên thế giới công nghệ NG-SDH đã và đang được triển khai, cho phép các nhà khai thác cung cấp nhiều hơn nữa các dịch vụ truyền. .. thiếu tính mềm dẻo của việc sử dụng băng thông làm cho truyền dữ liệu không có hiệu quả VCAT sắp xếp các container độc lập vào trong một liên kết ghép nối ảo Bất kỳ các số container có thể nhóm lại được với nhau để cung cấp độ linh hoạt của băng thông tốt hơn so với cách ghép nối truyền thống Hơn nữa VCAT còn cho phép các nhà khai thác mạng điều chỉnh được dung lượng truyền theo dịch vụ của khách hàng... H4 của POH cho cả hai đường dẫn bậc cao và đường dẫn bậc thấp cho phép trễ khác nhau tối đa của các phần tử của một nhóm VCAT là 256ms Hạn chế về mặt thực tế: Do khó khăn kỹ thuật của việc tích hợp nhiều bộ đệm trên một vi mạch VCAT, trễ đường dẫn khác nhau cung cấp bởi vi mạch này là rất nhỏ, điển hình khoảng ±25ms hoặc nhỏ hơn Do đó các nhà cung cấp thiết bị phải dùng bộ nhớ ngoài và để tốc độ truyền. .. khách hàng đến mạng SDH truyền thống LCAS là một phần mở rộng của VCAT như được định nghĩa trong chuẩn G.704/Y.1305 của ITU, LCAS cho phép thay đổi động các kênh trong số các kênh của SDH trong một nhóm VCAT Mỗi byte H4/K4 truyền đi một gói điều khiển bao gồm thông tin liên quan đến VCAT và các tham số của giao thức LCAS Bằng việc xác định thành phần nào của một VCATG được kích hoạt và chúng được sử dụng... hình, quản lý cảnh báo… 25 Những nhiệm vụ chính của hệ thống  Thao tác và bảo trì cục bộ các NE được kết nối  Giám sát kích hoạt/ngừng kích hoạt một NE  Thiết lập cấu hình truyền dẫn  Quản lý thời gian thực các NE được kết nối: cảnh báo khi có lỗi và thông báo các sự kiện khi NE hoạt động bình thường  Quản lý nối chéo của VC-4, VC-3, VC-2, VC-12 và các mức bước sóng Quản lý lỗi Chức năng quản . 1 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG TRẦN KHÔI NGUYÊN NGHIÊN CỨU VÀ KHAI THÁC HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SDH ALCATEL LUCENT STM-64 CỦA VNPT THỪA THIÊN HUẾ Ngành: Công nghệ kỹ. nhà khai thác Viễn thông trong đó có VNPT Thừa Thiên Huế đã xây dựng mạng lưới truyền dẫn của mình dựa trên công nghệ NG-SDH. Mục đích của đồ án là tìm hiểu về các kỹ thuật và thiết bị truyền dẫn. vận hành khai thác của thiết bị một cách cụ thể và chi tiết. Xuất phát từ những lý do trên, em đã chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp của mình là: Nghiên cứu và khai thác hệ thống truyền dẫn SDH