CONG NGHỆ NG SDH

5/12/2018 CONG NGHÊ ̣ NG SDH - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-ng-sdh 1/23

Chương 2: Tổng quan về công nghệ NG - SDH

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NG - SDH

2.1Giới thiệu

Vòng xoáy tài chính và công nghệ của ngành công nghiệp viễn thông buộc cácnhà sản xuất, các nhà vận hành, các nhà khai thác và các tổ chức chuẩn hóa hướng đếnmột mạng mới cắt giảm chi phí trong khi vẫn mở rộng được dịch vụ.

Công nghệ SDH được thiết kế tối ưu cho mục đích truyền tải các tín hiệu ghépkênh phân chia theo thời gian (TDM). Với khuynh hướng truyền tải dữ liệu ngày càngtăng, hệ thống SDH truyền thống không thể đáp ứng được nhu cầu gia tăng của cácdịch vụ số liệu nữa. Xu hướng phát triển của dịch vụ viễn thông là:

•

Sự bùng nổ của các dịch vụ trên Internet• Sự tích hợp dịch vụ

• Khả năng di động và chuyển vùng

• Yêu cầu QoS theo nhiều mức độ khác nhau

Có thể phân chia thành bốn loại dịch vụ ứng dụng với các mức QoS khác nhau:- Nhạy cảm với trễ và tổn thất (video tương tác, game…).- Nhạy cảm với trễ nhưng tổn thất vừa phải (thoại).

- Nhạy cảm về tổn thất nhưng yêu cầu trễ vừa phải (dữ liệu tương tác).- Yêu cầu đối với trễ và tổn hao đều không cao (truyền tệp).

• Độ an toàn cao

• Tính linh hoạt, tiện dụng

• Giá thành mang tính cạnh tranh cao

Từ sự dẫn nhập ở trên có thể thấy xu hướng sử dụng dịch vụ theo hướng tăngtính giải trí, tăng tính di động, tăng khả năng thích nghi giữa các mạng, tăng tính bảo

mật, tăng tính tương tác nhóm, giảm chi phí…Chính xu hướng phát triển dịch vụ đó đã thúc đẩy sự phát triển các mạng viễn

thông theo hướng: công nghệ hiện đại, dung lượng lớn, chất lượng cao, khai thác đơngiản, thuận tiện và mang lại hiệu quả kinh tế cao. SDH thế hệ sau (NG-SDH) được

phát triển dựa trên nền mạng SDH hiện tại, là một cơ chế truyền tải cho phép truyềndữ liệu ở tốc độ cao, băng thông rộng và tồn tại đồng thời các dịch vụ truyền thống vàcác dịch vụ mới trên cùng một mạng mà không làm ảnh hưởng lẫn nhau.

Điều quan trọng nhất là NG-SDH có thể thực hiện việc phân bố băng thông mà

không làm ảnh hưởng tới lưu lượng hiện tại. Ngoài ra, SDH thế hệ sau còn có khảnăng cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) thích hợp cho các dịch vụ mới và khả năng

Lý Kim Quy – ĐTVT K14 Trang 21




truyền tải đồng thời nhiều loại dịch vụ khác nhau trong cùng một môi trường,

Hình 2.1: Mô hình giao thức trong NG-SDH.

cho phép các nhà khai thác cung cấp nhiều dịch vụ chuyển tải dữ liệu để tăng hiệuquả của các trạm SDH đã lắp đặt bằng cách thêm vào các nút biên MSSP. Nghĩa là

không cần lắp đặt một mạng chồng lấp hoặc thay đổi tất cả các nút hay sợi quang. Cắtgiảm được chi phí trên 1 bit lưu chuyển, thu hút nhiều khách hàng mới và giữ đượcnhững dịch vụ kế thừa.

2.2 SDH thế hệ sau và sự kế thừa

Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông sẵn sàng chuyển các dịch vụ Ethernet/IPtrong kinh doanh sang các mạng đô thị. Mặt khác, sự kết hợp Ethernet/IP có thể làmtăng lợi thế truyền tải đường dài của SDH bao gồm sự mềm dẻo, tin cậy, khả năngchuyển đổi, bảo vệ tích hợp, quản lý và định tuyến lại. SDH thế hệ sau cho nhiều hơnthế. Các node mới của nó được gọi là "Nền tảng cung cấp đa dịch vụ” MSSP cho phép





kết hợp các giao tiếp dữ liệu như Ethernet, 8B/10B, MPLS hoặc RPR mà không cần bỏcác giao tiếp SDH/PDH.

Ngoài ra, để dữ liệu chuyển tải hiệu quả hơn, SDH đã chấp nhận một tập các giaothức mới đã được cài đặt trong các nút MSSP. Các nút này được kết nối với các thiết

bị cũ đang chạy trên mạng.

Hình 2.2: Khả năng linh hoạt, mềm dẽo và hiệu quả của SDH thế hệ sau

Phần lớn các nhà vận hành, khai thác đã sử dụng SDH trong vài thập niên trở lạiđây, chủ yếu để chuyển tải thoại và các giao thức dữ liệu định hướng kết nối. Do đó,truyền tải dữ liệu không hướng kết nối là một thách thức. Mặc dù nhiều kiến trúc được

phát triển theo hướng này (PoS, ATM, ...) nhưng chúng không được chấp nhận rộngrãi trong thương mại vì chi phí, sự phức tạp hoặc hiệu quả thấp.

Hướng đến sự phát triển của SDH thế hệ sau, trước hết là mong muốn tìm ra một phương thức đơn giản có khả năng thích ứng với bất kỳ giao thức dữ liệu gói nào vàthứ hai là cách sử dụng băng thông hiệu quả. Nghĩa là cần một lớp giao thức thích ứngvà một cơ chế sắp xếp mới để điều khiển việc sử dụng băng thông. Cơ chế phải thựchiện được tất cả nhưng điều này và giữ được việc truyền tải SDH tin cậy và sự quản lýtập trung.

Các hệ thống truyền dẫn đang ngắm vào SDH trong việc định tuyến các khối lưulượng SDH tốc độ cao cho mục đích truyền tải đường dài. Để làm được việc này, SDHcần một số giao thức sau:





- Giao thức đóng khung chung (GFP): được định nghĩa trong khuyến nghịG.7041 ITU-T. Đây là một giao thức ghép bất kỳ dịch vụ liên kết dữ liệu nào gồmEthernet, quảng bá video số (DVB) và các mạng vùng lưu trữ (SAN). GFP được sosánh với các thủ tục đóng khung khác như gói qua SDH hay X.86 có mào đầu nhỏ đápứng yêu cầu phân tích, xử lý ít hơn.

- Ghép chuỗi ảo (VCAT): được định nghĩa trong khuyến nghị G.707 ITU-T, tạora các ống lưu lượng có kích thước biết trước, đáp ứng sự linh hoạt và khả năng lớnvới sự kế thừa các công nghệ trong SDH.

- Cơ chế điều chỉnh dung lượng tuyến (LCAS): được định nghĩa trong khuyếnnghị G.7042 ITU-T, phân phối hoặc tập hợp các đơn vị băng thông phù hợp các yêucầu truyền tải dữ liệu hoặc để bổ sung sự co giãn giữa hai điểm truyền tải.

Những chức năng này được thực hiện trên các nút MSSP mới được đặt ở các biêncủa mạng. Chúng trao đổi các gói dữ liệu client được tổng hợp qua nền SDH mà tiếp

tục không được thay đổi. Nghĩa là các nút MSSP đại diện cho SDH thế hệ sau và đượchiểu là sự kế thừa mạng SDH.

2.3Giao thức tạo khung chung GFP

GFP (Generic Framing Protocol) là kỹ thuật sắp xếp dữ liệu có tốc độ bit khôngđổi và thay đổi vào khung đồng bộ SDH. GFP hỗ trợ nhiều giao thức được sử dụngtrong mạng LAN và SAN. GFP thêm vào mào đầu để tăng hiệu quả lớp quang.Có hai loại thích ứng tín hiệu client được định nghĩa cho GFP:

- Sắp xếp khung GFP (GFP-F) sự đóng gói lớp 2 PDU định hướng kiểu thíchứng. Dữ liệu được đóng gói vào các khung có kích thước thay đổi.

- GFP trong suốt (GFP-T) sự đóng gói lớp 1 hoặc mã khối được định hướng kiểuthích ứng. Các giao thức sử dụng lớp vật lí 8B/10B (như Kênh quang, ESCON,1000BASE-T) được đóng gói vào khung có kích thước không đổi.





Hình 2.3: Sự tập hợp dữ liệu gói sử dụng GFP

Gói ở hàng đợi chờ được sắp xếp vào kênh TDM. Ở đầu kia, các gói được sắpxếp ngược trở lại hàng đợi và được phân phối đến từng port. Hình trên là sơ đồ đónggói và truyền dẫn của khung GFP vào các container VC và được gắn vào khung STM.

2.3.1 Phần chung của GFP

Có 2 loại khung GFP được định nghĩa: khung khách hàng GFP và khung điềukhiển GFP. GFP cũng hỗ trợ một cơ chế phần mở rộng đầu đề tải trọng linh động đểdễ dàng cho việc thích ứng của GFP với các cơ chế truyền thay đổi khác nhau.

* Khung khách hàng GFP

- Đầu đề chính (Core Header): có chiều dài 4 byte, gồm một trường chỉ thị chiều

dài PDU (PLI) và một trường kiểm tra lỗi đầu đề chính cHEC. PLI gồm 16 bit chỉthị số byte trong vùng tải trọng GFP. Giá trị tối thiểu của PLI trong một khungkhách hàng là 4, PLI có giá trị 0-3 được dành riêng cho việc sử dụng các khungđiều khiển. Trường cHEC chứa CRC-16 bảo vệ tính toàn vẹn nội dung của phầnđầu đề chính thông qua khả năng sửa lỗi đơn bit và phát hiện lỗi đa bit. cHEC đượctính toán trên 4 byte đầu đề chính.





Hình 2.4: Các giao thức và định dạng khung GFP.- Vùng tải trọng (Payload): Tất cả các byte trong khung GFP sau phần đầu

đề chính được xem như là vùng tải trọng GFP, được dùng để truyền thông tin giaothức đặc trưng của khách hàng. Vùng tải trọng GFP có chiều dài từ 4 đến 65535 byte,gồm 2 thành phần chung: trường đầu đề tải trọng và trường thông tin tải trọng, và một

trường kiểm tra tuần tự khung tải trọng (pFCS) tuỳ chọn.

- Vùng đầu đề tải trọng (Payload Header): là một vùng có chiều dài thay đổi từ 4đến 64 byte, để hỗ trợ các thủ tục quản lý liên kết dữ liệu đặc trưng cho tín hiệukhách hàng. Vùng này gồm 2 trường bắt buộc là trường kiểu (Type) và trường

tHEC, và một số lượng biến đổi các trường đầu đề mở rộng (Extension Header). Sựcó mặt của phần đầu đề mở rộng, định dạng của nó và sự có mặt của pFCS tuỳchọn được chỉ thị bởi trường kiểu. Trường kiểu bao gồm các trường sau: PTI (3 bit)PFI(1 bit), EXI (4 bit) và UPI (1 byte). Trường tHEC bảo vệ tính toàn vẹn nội dungcủa trường kiểu.

- Đầu đề mở rộng (Extension Header): là một trường dài từ 0 đến 60 byte (gồmeHEC) hỗ trợ các đầu đề liên kết dữ liệu đặc trưng công nghệ, ví dụ như nhận dạngliên kết ảo, các địa chỉ nguồn và đích, số port, loại dịch vụ, vv. Trường kiểm tra

lỗi đầu đề mở rộng (eHEC): CRC-16 bảo vệ tính toàn vẹn nội dung của phầnđầu đề mở rộng.

- Trường Check sum: pFCS (Payload Frame Check Sequence) có 4 byte, tuỳ chọn,

chứa mã sửa lỗi CRC-32 bảo vệ nội dung của trường thông tin tải trọng GFP.

Hình 2.5: GFP định dạng sắp xếp các client.





GFP-F có thể được sử dụng cho Ethernet, PPP/IP và HDLC như là các giaothức mà tính hiệu quả và tính mềm dẻo là quan trọng. Để thực thi quá trình đóng góithì cần phải nhận hoàn tất gói client nhưng thủ tục này làm tăng độ trễ, GFP thì khôngthích hợp cho các giao thức nhạy thời gian.

* Khung điều khiển GFP Các khung điều khiển được sử dụng trong việc quản lý kết nối GFP, các giá

trị PLI từ 0 đến 3. Khung PLI = 0 được gọi là khung rỗng (Idle frame) là một khungđặc biệt gồm 4 byte, chỉ bao gồm phần đầu đề chính GFP và không có vùng tải trọng.Khung rỗng được sử dụng để duy trì một tốc độ bit không đổi khi không cóPDU khách hàng nào sẵn sàng truyền.

2.3.2 GFP sắp xếp khung (GFP-F)

Trong khung GFP-F, nếu một gói client hoàn tất thì nó được sắp xếp hoàn toànvào khung GFP. Các gói rỗi thì không được truyền, kết quả là tăng hiệu quả truyềndẫn. Tuy nhiên, các kỹ thuật riêng được quy định để truyền tải từng loại giao thức.

2.3.3 GFP trong suốt (GFP-T)

GFP trong suốt (GFP-T) là một giao thức độc lập, phương thức đóng gói mà tấtcả các từ mã được giải mã và sắp xếp vào các khung GFP có chiều dài cố định. Cáckhung được truyền ngay lập tức mà không phải chờ gói dữ liệu client được nhận hoàntất. Vì vậy, nó cũng là cơ chế truyền tải lớp 1 bởi vì tất cả các ký tự client được chuyển

đến đầu cuối một cách độc lập không có vấn đề gì nếu đó là thông tin, header, điềukhiển, hoặc bất kỳ loại mào đầu nào.

GFP-T thì rất tốt cho các giao thức nhạy độ trễ, SAN. Bởi vì, không cần xử lýkhung client hoặc đợi khung đến khi hoàn tất. Lợi thế này được khắc chế bởi sự hiệuquả do nút MSPP nguồn vẫn phát lưu lượng khi không có dữ liệu nhận từ client.

2.3.4 Khả năng GFP

GFP cho phép các nút MSPP cung cấp hai dịch vụ TDM và gói định hướng,quản lý các mức ưu tiên truyền dẫn và loại bỏ thích hợp. GFP chỉ là một thủ tục đóng

gói nhưng mạnh mẽ và chuẩn hóa tốt cho việc truyền các gói dữ liệu trên SDH vàOTN.

GFP sử dụng kỹ thuật phát họa cơ bản HEC giống như ATM, vì vậy nó không cần các bit hoặc byte nhồi. Kích thước khung có thể dễ dàng thiết lập chiều dài không đổi.Khi sử dụng kiểu GFP-F, có một lựa chọn tiêu đề mở rộng GFP, được sử dụng nhưmột giao thức riêng như địa chỉ nguồn / đích, số port, lớp dịch vụ,... Giữa các loại EXItuyến tính hỗ trợ submultiplexing trên một đường, nhận dạng kênh (CID) cho phépghép kênh đoạn nhỏ qua kênh VC kiểu GFP.





2.4 Ghép chuỗi (Concatenation)

Ghép chuỗi là một quá trình tập hợp băng thông của X container (C-i) vào mộtcontainer lớn hơn. Băng thông lớn hơn nên sẽ tốt cho việc truyền các tải trọng(payload) lớn, yêu cầu một container lớn hơn VC-4, nhưng nó cũng có khả năng ghép

chuỗi các container dung lượng thấp như VC-11, VC-12 hay VC-2.Có hai phương thức ghép chuỗi:- Ghép chuỗi liền kề (CCAT): tạo ra container lớn, không thể chia nhỏ ra trong suốtquá trình truyền. Mỗi NE phải có một cotainer chức năng.- Ghép chuỗi ảo (VCAT): truyền các VC riêng biệt và kết hợp chúng lại ở điểm cuốiđường truyền. Chức năng ghép chỉ được cần đến ở cuối đường truyền.

Ghép chuỗi liền kề (CCAT) đòi hỏi được cung cấp bởi tất cả các node. Ghépchuỗi ảo (VCAT) phân phối băng thông hiệu quả hơn và có thể được cung cấp bởi sự

thiết lập kế thừa.

Hình 2.6: Ghép chuỗi liền kề (CCAT): các con trỏ và container.

Cấu trúc một VC-4-Xc (X=1, 4, 16, 64, 256), với X là mức. Đơn vị tăng giảm(đồng chỉnh) là 3 X, phụ thuộc vào mức AU-4 = 3 byte, AU-4-256c = 768 byte.

2.4.1 Ghép chuỗi liền kề của VC-4:Một VC-4-Xc cung cấp một vùng tải của X cotainer loại C-4. Nó sử dụng giống

HO-POH được sử dụng trong VC-4 và với chức năng nhận dạng. Cấu trúc này có thểđược truyền trong khung STM-n (với n=X). Tuy nhiên, các sự kết hợp khác cũng cóthể thực hiện, ví dụ như: VC-4-4c có thể được truyền trong khung STM-16 và STM-64. Ghép đảm bảo tính toàn vẹn của dãy bit, bởi vì cả container được truyền như làmột đơn vị xuyên qua mạng.





Hình 2.7 : Ghép chuỗi liền kề VC-4-4c trong khung STM-16.

Bảng 2.1: Ghép chuỗi liền kề của VC-4-Xc, với X là số VC-n.

SDH X Dung lượng Đồng chỉnh Truyền tảiVC-4 1 149.760 Kbit/s 3 byte STM-1

VC-4-4c 4 599.040 Kbit/s 12 byte STM-4VC-4-16c 16 2.396.160 Kbit/s 48 byte STM-16VC-4-64c 64 9.583.640 Kbit/s 192 byte STM-64VC-4-256c 256 38.338.560Kbit/s 768 byte STM-256

Ghép chuỗi liền kề các VC-4 được định nghĩa bởi ITU-T tiêu chuẩn G.707. Cấutrúc khung của VC-4-Xc được thể hiện ở hình 1.11 với 9 hàng và X*261 cột, tốc độkhung là 125µs. VC-4-Xc được tạo thành bởi phương pháp ghép xen byte của X VC-4riêng biệt kề nhau. Trong X cột chứa, các byte POH từ các VC-4 gốc chỉ là một, được

đặt tại cột đầu tiên, được sử dụng như là POH chung cho toàn bộ VC-4-Xc. Cột thứhai tới cột X chứa các byte chèn cố định. X*260 cột còn lại là vùng tải trọng của VC-4-Xc và có kích thước bằng với C-4-Xc.

VC-4-Xc sẽ được truyền trong X AU-4 kề nhau trong tín hiệu STM-N. Cột đầutiên của VC-4-Xc sẽ luôn luôn được đặt trong AU-4 thứ nhất. Con trỏ của AU-4 thứnhất này chỉ ra vị trí của byte J1 trong POH của VC-4-Xc. Các con trỏ của AU-4 cònlại, nghĩa là từ AU-4 #2 tới AU-4 #X, được thiết lập để chỉ thị tải trọng được ghépchuỗi liền kề, nghĩa là hai byte H1 và H2 của các AU-4 này chứa giá trị “1001xx11

11111111”. Việc hiệu chỉnh con trỏ được thực hiện chung cho cả X AU-4 ghép chuỗivà khi chèn sử dụng X×3 byte.

2.4.2 Ghép chuỗi ảo VCAT

Công nghệ không kết nối và gói định hướng, như là IP hoặc Ethernet khôngthỏa băng thông được cung cấp bởi ghép chuỗi liền kề. Để thực hiện một đường truyền1Gbit/s thì nó sẽ cần dùng một container VC-4-16c mà dung lượng là 2.4Gbit/s. Nhiềuhơn gấp đôi băng thông yêu cầu.

Bảng 2.2: Dung lượng của ghép chuỗi ảo SDH VC-n-Xv.

SDH Dung lượng riêng X Dung lượng ảo





VC-11 1.600 Kbit/s 1 ÷ 64 1.600 ÷ 102.400 Kbit/sVC-12 2.176 Kbit/s 1 ÷ 64 2.176 ÷ 139.264 Kbit/sVC-2 6.784 Kbit/s 1 ÷ 64 6.784 ÷ 434.176 Kbit/sVC-3 48.384 Kbit/s 1 ÷ 256 48.384 ÷ 12.386 Kbit/sVC-4 149.760 Kbit/s 1 ÷ 256 149.760 ÷ 38.338.560 Kbit/s

Ghép chuỗi ảo (VCAT) là một giải pháp cho phép tăng băng thông trên mộtđơn vị VC-n. Ở nút nguồn MSSP VCAT tạo ra một tải trọng tương đương với X lầnđơn vị VC-n (Xem Bảng 2.2). Việc thiết lập X container được hiểu là một nhómcontainer ảo (VCG) và mỗi VC là một phần tử của VCG. Tất cả các phần tử VC đượcgởi một cách độc lập đến nút đích MSSP. Ở đích đến, tất cả VC-n được sắp xếp theochỉ số đươc cấp bởi byte H4 hoặc byte V5, sau cùng là phân phối đến client.

Chênh lệch độ trễ giữa các phần tử VCG là có khả năng, chúng được truyềnriêng biệt và theo các đường đi có độ trễ khác nhau. Vì vậy, MSSP đích sẽ bù những

khoảng trễ khác nhau trước khi ráp lại vào tải và phân phối dịch vụ.

Ghép chuỗi ảo chỉ được dùng ở các nút biên và tương thích với mạng SDHtrước đó, mặc dù chúng không hỗ trợ ghép. Để thu được lợi ích này, những container riêng biệt nên được truyền theo những đường khác nhau trên mạng. Nếu một kết nốihoặc một nút hỏng thì chỉ một phần kết nối bị ảnh hưởng. Đây cũng là phương phápcung cấp một dịch vụ có khả năng phục hồi.

Hình 2.8: Ghép chuỗi ảo VC-4-7v.

* Phân phối và phục hồi tải trọng

Việc phân phối nội dung của container tải trọng liền kề C-n-Xc, một số thứ tự duynhất SQ (Sequence Number) được gán vào mỗi VC-n thành viên của VCG bởi NMS(Network Management System). SQ xác định thứ tự mà các byte được phân phối, Giátrị được gán cho SQ trong một VCG kích thước X sẽ từ 0 tới (X-1).





Hình 2.9: Phân phối của C-4-4c.Mỗi VC-n trong VCG sẽ được truyền riêng biệt qua mạng, đường đi của các VC-n

khác nhau dẫn đến độ trễ đường truyền khác nhau giữa các VC-n. Do đó, thứ tự củacác VC-n đến sẽ thay đổi. Tại trạm đích, các VC-n này phải được bù trễ trước khi khôi

phục lại VC-n-Xv. Để phát hiện được độ trễ, chỉ thị đa khung MFI (Multi-FrameIndicator) được định nghĩa. Tại phía phát, MFI của tất cả thành viên thuộc một VCGđều bằng nhau và tăng sau mỗi khung. Tại phía thu, MFI được sử dụng để tập hợp lạitải trọng cho tất cả các thành viên trong nhóm. Độ trễ có thể được xác định bằng cáchso sánh các giá trị MFI tại phía thu. Quá trình xử lý tại trạm đích phải bù được khoảngtrễ tối thiểu 125 μs. MFI được xem là một bộ đếm và bắt đầu lại bằng ‘0’ nếu nó bịtràn.

Tại trạm đích, các VC-n phải được bù trễ, sắp xếp và tập hợp lại để khôi phục lạikhối tải trọng ban đầu.

Hình 2.10: Minh họa việc khôi phục lại VC-4-4v.(a) Các thành viên của VCG khi đến phía đích có độ trễ khác nhau.

(b) Các thành viên sau khi qua các bộ đệm bù trễ sử dụng thông tin MFI.

(c) C-n-4c sau khi xếp thứ tự, sử dụng thông tin SQ.





Hình 2.11: Quá trình phân phối và phục hồi VC-3-4v

* VCAT của VC-3/4 Mỗi VC-3/4 có mào đầu tuyến riêng. Hình 1.13 trình bày cấu trúc đa khung VC-

3/4-Xv. Byte H4 của VC-3/4 được dùng để chỉ thị thứ tự SQ và chỉ thị đa khung MFI.

Bảng 2.3: Trình bày dung lượng tải trọng của các VC-3/4-Xv.

VC-n-Xv(X = 1…256) VC-n p Dung lượng tải trọng

VC-4-XvVC-3-Xv

VC-4VC-3

26084

X*149.760 Kbit/sX*48.384 Kbit/s

Hình 2.12: Cấu trúc khung VC-3/4-Xv

Lý Kim Quy – ĐTVT K14 Trang

125µs

125µs

125µs

32




Để phục vụ cho việc bù trễ ở trạm đích, phía nguồn sắp xếp các VC-3/4 lại thànhđa khung. Một đa khung tổng VCAT tốc độ 512 ms được sử dụng để bù trễ trongkhoảng từ 125 µs đến 256 ms. Đa khung tổng gồm 256 đa khung và mỗi đa khunggồm 16 khung. Chỉ thị đa khung gồm hai phần. Phần thứ nhất sử dụng bit [5…8] của

byte H4 để chỉ thị đa khung (MFI-1). MFI-1 này tăng một đơn vị sau mỗi khung và cógiá trị từ 0 tới 15. Phần thứ hai là chỉ thị đa khung 8 bit (MFI-2) sử dụng các bit [1…4]của byte H4 thuộc khung 0 (MFI-1=0) sẽ là các bit [1…4] của MFI-2 và thuộc khung1 (MFI-1=1) sẽ là các bit [5…8] của MFI-2 (bảng 1.2). MFI-2 tăng lên 1 đơn vị saumỗi 16 khung (1 đa khung) và có giá trị từ 0 tới 255. Kết quả là đa khung tổng gồm4096 khung và dài 512 ms (hình 2.13).

Chỉ thị số thứ tự SQ nhận biết thứ tự các VC-3/4 riêng lẻ của VC-3/4-Xv. MỗiVC-3/4 riêng lẻ của VC-3/4-Xv có một số thứ tự cố định duy nhất trong khoảng từ 0

tới (X-1) (hình 1.8). VC-3/4 truyền trong trong các khe thời gian 1, (X+1), (2X+1)…của VC-3/4-Xc sẽ có số thứ tự là 0, VC-3/4 truyền trong các khe thời gian 2, (X+2),(2X+2)….của VC-3/4-Xc sẽ có số thứ tự là 1, vv….. VC-3/4 truyền trong các khe thờigian X, 2X, 3X….của VC-3/4-Xc sẽ có số thứ tự là (X-1). Giá trị của SQ phải do

NMS thiết lập. Số thứ tự SQ 8-bit (cho giá trị của X lên tới 256) sử dụng các bit [1…4] của byte H4 thuộc khung 14 (MFI-1 = 14) sẽ là các bit [1…4] của SQ và thuộckhung 15 (MFI-1 = 15) sẽ là các bit [5…8] của SQ (bảng 2.4).

Hình 2.13 Cấu trúc đa khung tổng VC-3/4-Xv.

Bảng 2.4: Chỉ thị thứ tự và đa khung trong byte





* VCAT của VC-1/2Mỗi VC-1/2 có một mào đầu riêng. Cấu trúc khung cũng tương tự như VC-3/4Xvđược trình bày trong hình 1.16.





Hình 2.14: Cấu trúc đa khung VC-1/2-Xv.

Bảng 2.5: Trình bày dung lượng tải trọng của VC-1/2Xv.

Giá trị của X bị giới

hạn từ 1 tới 64 bởi vì

không thể sắp xếp nhiều hơn 63 VC-11 hoặc VC-12 vào một VC-4 và do đó trường SQ bị giới hạn và có 6 bit.

Bit thứ 2 của byte K4 trong VC-1/2 POH được sử dụng để mang thông tin về chỉthị thứ tự SQ của VC-1/2 và chỉ thị đa khung MFI. Các bit thứ 2 thuộc byte K4 củamột đa khung (gồm 32 khung) sẽ hình thành một chuỗi 32 bit được sắp xếp như trongHình 1.17. Chuỗi bit này lặp lại sau mỗi 16ms (32bit x 500µs). Các bit [1…5] làtrường chỉ thị đa khung MFI. Với 5 bit MFI nó cho phép độ trễ lên tới 512ms , bằng32 lần độ dài đa khung (32 x 16ms). Các bit [6…11] là trường chỉ thị thứ tự SQ. 21 bit

còn lại được dùng để dự trữ cho tương lai được thiết lập bằng ‘0’.

Lý Kim Quy – ĐTVT K14 Trang

500µs

500µs

500µs

VC-m-Xv(X = 1…64)

VC-m p Dung lượng tải trọng

VC-12-XvVC-11-Xv

VC-12VC-11

3425

X*2.176 Kbit/sX*1.600 Kbit/s

35




MFI là một bộ đếm khung, tăng lên một sau mỗi khung. Chỉ thị số thứ tự SQnhận biết thứ tự các VC-1/2 riêng lẻ của VC-1/2-Xv. Mỗi VC-1/2 riêng lẻ của VC-1/2-Xv có một số thứ tự cố định duy nhất trong khoảng từ 0 tới (X-1) (Hình 2.16).

R : bit dự trữ được thiết lập bằng ‘0’.

1 2 3 4 5 6 7 8 910

11

12

13

31 32

MFI SQ R R ……….. R R

Hình 2.15: Chỉ thị thứ tự và đa khung trong chuỗi 32 bit (bit thứ 2 của byte K4).

Hình 2.16: Cấu trúc đa khung tổng VC-1/2-Xv.

2.4.3 So sánh ghép chuỗi ảo và kết chuồi liền kề Sự khác nhau giữa hai phương thức ghép chuỗi là cách thức truyền tải các VC

giữa các đầu cuối. Với ghép chuỗi liền kề khối tải trọng cần truyền được sắp xếp vàocác container phù hợp rồi truyền, do đó yêu cầu chức năng ghép chuỗi tại mọi phần tử

mạng. Đối với ghép chuỗi ảo, khối tải trọng được chia nhỏ và sắp xếp vào các VC-nriêng lẻ rồi được truyền đi và được tái kết hợp tại đầu cuối của tuyến truyền. Do đó chỉyêu cầu chức năng ghép chuỗi tại đầu cuối của tuyến (hình 2.17).





Hình 2.17: So sánh hai phương thứcHơn nữa, phương thức ghép chuỗi ảo cho hiệu suất truyền cao hơn phương thức

ghép chuỗi liền kề như minh họa trong bảng 2.6 .

Bảng 2.6 : So sánh hiệu suất hai phương thức

Dịch vụ Tốc độ bit Ghép chuỗi liền kề Ghép chuỗi ảo

Ethernet 10 Mbit/s VC-3 (20%) VC-11-7v (89%)

Fast Ethernet 100 Mbit/s VC-4 (67%) VC-3-2v (99%)

Gigabit Ethernet 1000 Mbit/s VC-4-16c (42%) VC-4-7v (95%)

Fiber Channel 1700 Mbit/s VC-4-16c (42%) VC-4-12v (90%)

ATM 25 Mbit/s VC-3 (50%) VC-11-16v (98%)

DVB 270 Mbit/s VC-4-4c (37%) VC-3-6v (93%)

ESCON 160 Mbit/s VC-4-4c (26%) VC-3-4v (83%)

2.5Cơ chế điều chỉnh dung lượng tuyến LCAS

Như được trình bày ở trên, ghép chuỗi ảo mở rộng dung lượng tải trọng truyềnqua mạng SDH. Mặt khác, ghép ảo cung cấp tính mềm dẻo trong việc làm cho kíchthước container được ghép chuỗi phù hợp với phần lớn băng thông của tín hiệu kháchhàng. Tuy nhiên, một số ứng dụng yêu cầu băng thông truyền sẽ thay đổi theo thờigian. Hơn nữa, nếu một VC-n thuộc VCG bị lỗi, toàn bộ VCG sẽ bị lỗi. LCAS (Link Capacity Adjustment Scheme) được thiết kế để giải quyết vấn đề này.

LCAS là phần mở rộng của VCAT được định nghĩa bởi ITU-T khuyến nghịG.7042. LCAS là một giao thức báo hiệu thực hiện trao đổi bản tin giữa hai điểm kếtcuối VC-n để xác định số lượng tải ghép chuỗi. Ứng với yêu cầu của người sử dụng,





số lượng tải ghép chuỗi có thể tăng/giảm phù hợp với dung lượng, lưu lượng trao đổi.LCAS còn cung cấp khả năng tạm thời loại bỏ thành viên khi bị lỗi.

2.5.1 Gói điều khiển:LCAS hoạt động dựa trên việc trao đổi gói điều khiển giữa đầu phát và đầu thu.

Những gói điều khiển được gởi liên tục, ngay cả khi không có thay đổi trong thông tinmà nó chứa. Mỗi gói điều khiển mô tả trạng thái của thành viên trong gói điều khiểnkế tiếp. Những thay đổi được gởi tới phía nhận để có thể chuyển tới một cấu hình mớingay khi nó tới và được xác nhận.

Trong hướng đi :

- Trường chỉ thị đa khung (MFI – Multi Frame Indicator).

- Trường chỉ thị số thứ tự (SQ – Sequence Number).

- Trường điều khiển (CTRL - Control).- Bit nhận dạng nhóm (GID - Group Identification).

Trong hướng về :

- Trường trạng thái thành viên (MST – Member Status).

- Bit xác nhận thay đổi thứ tự ( RS-Ack : Re-Sequence Acknowledge).

Chú ý : các gói điều khiển của tất cả thành viên thuộc một VCG chứa MST vàRS-Ack giống nhau.

Ở cả hai hướng:

- Trường CRC.

- Những bit không được sử dụng được dự trữ và sẽ được thiết lập bằng ‘0’.

* Trường chỉ thị đa khung MFI Tại phía nguồn giá trị MFI của tất cả các thành viên trong nhóm ghép chuỗi ảo

VCG là bằng nhau và tăng sau mỗi khung. Tại phía đích giá trị MFI phải được sử dụngđể đồng bộ lại tất cả các khung container thành viên của một VCG trước khi quá trìnhkhôi phục lại khung container tải trọng gốc C-n-Xc được thực hiện. MFI được sử dụng

để xác định sự khác nhau về độ trễ lan truyền của các thành viên riêng lẻ thuộc mộtVCG gây ra bởi quá trình định tuyến khác nhau thông qua mạng.

* Trường chỉ thị thứ tự SQCác thành viên của VCG được gán một số thứ tự SQ duy nhất bằng quá trình

LCAS tại phía nguồn. Chú ý rằng điều này khác với VCAT với SQ được cung cấp bởi NMS.

* Trường điều khiển CTRLsử dụng để truyền trạng thái của mỗi thành viên từ phía nguồn đến phía đích.

Thông tin trạng thái được sử dụng để đồng bộ hóa phía đích với phía nguồn và cung





cấp trạng thái của mỗi thành viên riêng lẻ trong một nhóm (bảng 2.7). Vào thời điểm ban đầu của một VCG, tất cả thành viên sẽ gởi mã CTRL = IDLE.

Bảng 2.7: Các từ mã điều khiển

Giá trị Mã Ý nghĩa

0000 FIXED Băng thông cố định và không sử dụng LCAS.

0001 ADD Thành viên chuẩn bị được thêm vào VCG.

0010 NORM Truyền tải bình thường

0011 EOS Thành viên có số thứ tự cao nhất và truyền bình thường.

1111 IDLE Thành viên này không thuộc nhóm hoặc sắp bị loại bỏ.

0101 DNU Không sử dụng (tải trọng), phía thu nhận biết lỗi.

* Bit chỉ thị nhóm GIDDùng để nhận dạng VCG. Tất cả thành viên thuộc một VCG sẽ có cùng giá trị

GID trong những khung với cùng giá trị MFI. Phía đích sử dụng bit GID để xác địnhxem các thành viên đến có cùng một trạm nguồn hay không. Nội dung của bit GID làgiả ngẫu nhiên sử dụng mẫu 215-1.

* Trường CRC Được sử dụng để bảo vệ mỗi gói điều khiển. Thực hiện kiểm tra CRC trên mỗi

gói điều khiển sau khi được nhận và gói sẽ bị loại bỏ nếu kiểm tra bị lỗi.

* MST Được sử dụng để báo cáo trạng thái của tất cả các thành viên trong một VCG và

được gởi từ phía đích tới phía nguồn. MST sử dụng 1 bit với hai trạng thái OK=0 vàFAIL=1. Khi bắt đầu một VCG, tất cả thành viên gửi MST=FAIL. Các thành viên tại

phía đích mà không phải là một thành viên của một VCG (IDLE) được được thiết lậptrạng thái FAIL.

* RS-Ack Bất kỳ thay đổi nào liên quan số thứ tự, phía đích nhận được và gửi về phía phát

thông qua đảo bit RS-Ack nhằm thông báo chấp nhận thay đổi. Bit RS-Ack chỉ có thể bị đảo sau khi đã đánh giá trạng thái của tất cả thành viên. Việc đảo bit RS-Ack sẽcông nhận giá trị MST của đa khung trước. Nếu như việc đảo RS-Ack không được

phát hiện tại phía nguồn, việc đồng bộ hóa giữa phía nguồn và đích được thực hiện bằng cách sử dụng bộ đếm thời gian chờ RS-Ack. Bộ đếm này bắt đầu khi có sự thayđổi số thứ tự của các thành viên trong một VCG.

2.5.2 Các chức năng chính của LCAS

* Thêm thành viên (tăng dung lượng)Các thành viên thêm vào mà chưa phải là một phần của VCG sẽ truyền SQ =(max) và mã CTRL là IDLE tại phía nguồn và MST = FAIL tại phía đích. Để thông





báo cho phía nguồn biết sắp thêm thành viên, NMS gởi lệnh ADD. Khi một thành viênđược thêm vào VCG, nó sẽ luôn được gán một số thứ tự lớn hơn số thứ tự cao nhấthiện tại (có từ mã CTRL=EOS hoặc DNU nếu có lỗi mạng).

Sau lệnh ADD thành viên trả lời MST=OK đầu tiên sẽ được chỉ định số thứ tự cao

nhất (tiếp theo số thứ tự cao nhất hiện tại) và đổi mã CTRL thành EOS đồng thời thànhviên có số thứ tự cao nhất hiện tại thay mã CTRL thành NORM (hoặc vẫn giữ DNU).Trong trường hợp thêm nhiều thành viên (ví dụ x thành viên) và nhận được đồng thờitrả lời MST = OK, việc chỉ định số thứ tự được thực hiện một cách tùy ý, miễn làchúng tạo thành một dãy x số thứ tự tiếp theo số thứ tự cao nhất hiện tại. Từ mã CTRLcủa thành viên cao nhất hiện tại sẽ chuyển thành NORM, đồng thời từ mã CTRL củathành viên mới cao nhất được thay đổi thành EOS, CTRL của tất cả các thành viênmới còn lại được thiết lập bằng NORM.

Chú ý là khi CTRL = EOS/NORM cùng với giá trị SQ được gởi đi bởi thành viênmới được thêm vào, quá trình LCAS phía nguồn sẽ ngưng đánh giá thông tin MST chotới khi phía đích thông báo về sự thay đổi trong SQ bởi bit đảo RS-Ack.

Bước cuối cùng là thêm vùng tải trọng của thành viên mới vào container tải trọngcủa VCG. Khung container đầu tiên chứa số liệu tải trọng cho thành viên mới sẽ làkhung container ngay sau bit cuối cùng của khung chứa bản tin NORM/EOS.

Hình 2.18: Thêm hai thành viên

* Xóa thành viên (giảm dung lượng)Khi các thành viên bị xóa khỏi VCG, các số thứ tự và trạng thái được chỉ định lại.





Hình 2.19: Quá trình loại bỏ thành viên thứ 4 và 5 trong VCG có kích thước n=5.

(1) Nếu thành viên bị xóa có số SQ cao nhất trong VCG và CTRL = EOS, thànhviên có số SQ cao thứ hai sẽ đổi mã CTRL = EOS đồng thời gói điều khiểncủa thành viên bị xóa sẽ gởi mã IDLE.

(2) Nếu thành viên bị xóa có số SQ cao nhất trong VCG và CTRL =DNU, số thứtự và trường CTRL của những thành viên khác trong nhóm không thay đổi.

(3) Nếu thành viên bị xóa không có số SQ cao nhất, thì các thành viên khác cósố SQ trong khoảng từ thành viên bị xóa tới số SQ cao nhất sẽ cập nhật số SQ trong

các gói điều khiển của chúng đồng thời mã CTRL của thành viên bị xóa bị đổi từ mã NORM/DNU thành IDLE.

Chú ý rằng khi CTRL = IDLE được gởi cùng với sự thay đổi SQ, quá trình LCAS phía nguồn sẽ ngưng đánh giá thông tin MST cho tới khi phía đích thông báo về sựthay đổi trong SQ bởi bit đảo RS-Ack. Sau khi quá trình phía đích đã phát hiện và xửlý loại bỏ thành viên, thành viên có thể bị xóa tại phía đích. Khi thành viên bị xóa gửiđi từ mã điều khiển IDLE, khung container cuối cùng của thành viên này còn chứa sốliệu tải trọng là khung chứa bit cuối cùng của gói điều khiển.





* Tạm loại bỏ thành viên (giảm dung lượng)

Hình 2.20: Tạm thời loại bỏ thành viên cuối Khi một thành viên gởi mã NORM /EOS trong trường CTRL bị lỗi trong mạng, phía đích phát hiện và sẽ gởi MST=FAIL cho thành viên đó. Phía nguồn sẽ hoặc làthay mã NORM thành mã DNU, hoặc là thay mã EOS thành mã DNU đồng thời thànhviên ngay trước đó sẽ gởi EOS trong trường CTRL. Bước cuối cùng của việc loại bỏtạm thời thành viên là loại bỏ vùng tải trọng của thành viên đó khỏi VCG. Khungcontainer cuối cùng chứa tải trọng của thành viên bị loại bỏ là khung chứa bit cuốicùng của gói điều khiển chứa từ mã DNU. Khung tiếp theo khung cuối cùng sẽ chứatoàn bit ‘0’ trong vùng tải trọng.

Khi khuyết điểm được loại bỏ, phía đích sẽ gởi MST = OK cho thành viên đó.Phía nguồn sẽ hoặc là thay mã DNU bằng mã NORM nếu thành viên đó không có sốSQ lớn nhất, hoặc là thay mã DNU bằng mã EOS đồng thời thay mã EOS của thànhviên ngay trước đó bằng mã NORM. Bước cuối cùng sau khi khôi phục là bắt đầu sửdụng vùng tải trọng của thành viên đó. Khung container đầu tiên chứa số liệu tải trọngcho thành viên này là khung ngay sau khung chứa bit cuối cùng của gói điều khiển cótừ mã NORM/EOS đầu tiên cho thành viên đó.

2.6Kết luận:SDH thế hệ sau (NG-SDH) là một cơ chế truyền tải cho phép tồn tại đồng thời

các dịch vụ truyền thống và các dịch vụ mới trên cùng một mạng mà không làm ảnhhưởng lẫn nhau. Các giao thức quan trọng được sử dụng trong SDH thế hệ sau phục vụcho việc truyền tải số liệu qua mạng SDH bao gồm: Giao thức tạo khung chung (GFP),ghép chuỗi ảo (VCAT) và cơ chế điều chỉnh dung lượng tuyến (LCAS).

GFP là kỹ thuật sắp xếp dữ liệu có tốc độ bit không đổi và thay đổi vào khungđồng bộ SDH. GFP hỗ trợ nhiều giao thức được sử dụng trong mạng LAN và SAN. Cóhai loại thích ứng tín hiệu client được định nghĩa cho GFP: GFP-F và GFP-T.

Ghép chuỗi là một quá trình tập hợp băng thông của X container (C-i) vào mộtcontainer lớn hơn. Băng thông lớn hơn nên sẽ tốt cho việc truyền các tải trọng





(payload) lớn, yêu cầu một container lớn hơn VC-4, nhưng nó cũng có khả năng ghépchuỗi các container dung lượng thấp như VC-11, VC-12 hay VC-2.

LCAS là phần mở rộng của VCAT được định nghĩa bởi ITU-T khuyến nghịG.7042. LCAS là một giao thức báo hiệu thực hiện trao đổi bản tin giữa hai điểm kếtcuối VC-n để xác định số lượng tải kết chuỗi. Ứng với yêu cầu của người sử dụng, sốlượng tải ghép chuỗi có thể tăng/giảm phù hợp với dung lượng lưu lượng trao đổi.LCAS còn cung cấp khả năng tạm thời loại bỏ thành viên khi bị lỗi.

Trên đây, là những giao thức làm nền tảng để chúng ta tiếp thu, nắm bắt côngnghệ của các thiết bị NG-SDH.


Documents

CONG NGHỆ NG SDH