Đồ án tốt nghiệp Mục lục
Lê Phương Trình – D04VT1
i
MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MỤC HÌNH VẼ iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU v
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vi
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƢƠNG I: TÌM HIỂU CHUNG VỀ MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG 2
1.1 Giới thiệu 2
1.2 Các lớp quang 2
1.3 Từ mã FEC trong mạng truyền tải quang 4
1.4 Cấu trúc khung trong mạng truyền tải quang 6
1.4.1 Khối tải tin quang OPU-k 6
1.4.2 Khối dữ liệu quang ODU-k 6
1.4.3 Khối truyền tải quang OTU-k 9
1.4.4 Lớp kênh quang 11
1.4.5 Sóng mang kênh quang (OCC) và nhóm kênh quang (OCG) 12
1.4.6 Mào đầu không liên kết 13
1.4.7 Sắp xếp các khung GFP vào khung OPU-k 15
1.5 Mạng truyền tải quang và công nghệ ghép kênh phân chia theo bước sóng 15
1.6 Quản lý mạng truyền tải quang 17
CHƢƠNG II: KIẾN TRÚC MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG 18
2.1 Cấu trúc lớp mạng truyền tải quang 18
2.2 Lớp kênh quang 20
2.2.1 Đường liên kết kênh quang 20
2.2.2 Phần tử truyền tải OCh 21
2.3 Lớp đoạn ghép kênh quang 21
2.3.1 Đường liên kết đoạn ghép kênh quang 22
2.3.2 Các phần tử truyền tải quang 23

CHƢƠNG 4 CÁC GIAO DIỆN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG 42
4.1 Các giao diện liên miền đa kênh 42
4.2 Các giao diện liên miền đơn kênh 45
4.3 Tính tương thích ngang 48
4.4 Các tham số cho hệ thống liên miền đơn kênh và đa kênh 49
4.4.1 Các thông tin chung về các tham số 52
4.4.1.1 Số kênh lớn nhất 52
4.4.1.2 Mã hóa tốc độ bit/đường dây của các tín hiệu nhánh quang 52
4.4.1.3 Tỉ số lỗi bit lớn nhất 52
4.4.1.4 Kiểu sợi 52
4.4.2 Giao diện tại các điểm MPI-S
M
hoặc MPI-S 52
4.4.2.1 Nguồn đầu ra trung bình lớn nhất và nhỏ nhất 52
4.4.2.2 Nguồn đầu ra tổng trung bình lớn nhất 53
4.4.2.3 Tần số trung tâm 53
4.4.2.4 Khoảng cách kênh 53
4.4.2.5 Độ sai lệch tần số trung tâm lớn nhất 53
4.4.2.6 Dải bước sóng hoạt động 53
4.4.2.7 Kiểu nguồn 53
4.4.2.8 Chu trình làm việc lớn nhất và nhỏ nhất 54
4.4.2.9 Độ rộng RMS lớn nhất 54
4.4.2.10 Độ rộng lớn nhất -20dB 54
4.4.2.12 Tỷ số loại bỏ side mode nhỏ nhất 54
4.4.2.13 Tỷ số tắt dần nhỏ nhất 54
4.4.2.14 Giản đồ mắt cho các tín hiệu phát quang NRZ 55
4.4.2.15 Giản đồ mắt cho các tín hiệu phát quang 56
4.4.3 Một đường liên kết quang từ điểm MPI-S
M
đến MPI-R

5.1.2.1 Xác định Độ lợi mã hóa theo tham số Q 68
5.1.2.2 Khuyếch đại mã hóa được xác định qua E
b
/N
0
70
5.1.2.3 Khuyếch đại được xác định theo OSNR 70
5.3 Truyền tải thông suốt của các tín hiệu client 74
5.4 Mở rộng quy mô chuyển mạch 74
KẾT LUẬN 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

Đồ án tốt nghiệp Danh mục hình vẽ
Lê Phương Trình – D04VT1
iv
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. 1 Tỷ lệ lỗi bit BER trước và sau khi có từ mã FEC trong hệ thống 4
Hình 1. 2 Cấu trúc của RS(255,239) 5

Hình 4. 5 Mặt nạ biểu đồ mắt cho các tín hiệu phát quang NRZ 55
Hình 4. 6 Mặt nạ của biểu đồ mắt cho tín hiệu phát quang RZ 40G 57
Hình 4. 7 IrDI kênh đơn với bù tán sắc (DC) trong bộ thu 59
Hình 5. 1 Sơ đồ khối FEC 67
Hình 5. 2 Từ mã Reed-Solomon 67
Hình 5. 3 Giản đồ mắt 69
Hình 5. 4 Mã BER vs Q cho R-S (t =8) 69
Hình 5. 5 BER và E
b
/N
0
70
Hình 5. 6 Khuyếch đại mã hóa qua OSNR 71
Hình 5. 7 Giám sát kết nối nối tiếp 72
Hình 5. 8 Giám sát các kết nối 73
Hình 5. 9 Chồng lấn giám sát các kết nối ODUk 74
Đồ án tốt nghiệp Danh mục bảng biểu
Lê Phương Trình – D04VT1
v
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. 1 Tương quan giữa các khung STS/STM và khung OTN OPU-k 5
Bảng 1. 2 Từ mã FEC sử dụng trong các khung OTN OPU-k 6
Bảng 1. 3 Các tốc độ bit truyền dẫn danh định 7
Bảng 1. 4 Tốc độ OTU-k danh định (± 20ppm) 9
Bảng 1. 5 Độ biến động UIpp theo các tần số 11
Bảng 3. 1 Các kiểu và dung lượng OUT 34
Bảng 3. 2 Các kiểu và dung lượng ODU 34
Bảng 3. 3 Các kiểu và dung lượng OPU 34

Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt
Lê Phương Trình – D04VT1
vi
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Viết tắt
Tiếng Anh
Tiếng Việt
3R
Retiming, Reshaping and
Reamplifying
Định thời, tái tạo và
khuếch đại
ATM
Asynchronous Transport Mode
Chế độ truyền tải không
đồng bộ
BER
Bit Error Ratio
Tỷ lệ lỗi bit
DWDM
Differential Wavelength
Division Multiplexer
Ghép kênh chia bước
sóng vi sai
EDC
Error Detect Check

Tín hiệu đồng chỉnh đa khung
MPI
Multile Protocol Interface
Giao diện đa giao thức
NE
Network Element
Phần tử mạng
OA
Optical Amplifier

Khuếch đại quang

OADM
Optical Add Drop Multiplexer
Bộ xen tách quang

Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt
Lê Phương Trình – D04VT1
vii
OA&M
Operatons Administration and
Managemnet
Hoạt động, quản lý và bảo dưỡng
OCC
Optical Channel Carrier
Sóng mang kênh quang
OCCo
Optical Channel Carrier Overhead
Mào đầu sóng mang kênh quang
OCCp

OMU
Optical Multiplex Unit
Khối ghép quang
ONT
Optical Network Termination
Đầu cuối mạng quang
OOS
Optical Output Signal
Tín hiệu đầu ra quang
OPU
Optical Payload Unit
Khối tải tin quang
OSC
Optical Supervision Chanel
Kênh giám sát quang
OSNR
Optical Signal to Noise Ratio
Tỉ số tín hiệu trên tạp âm quang
OTM
Optical Transport Module
Chế độ truyền tải quang
OTN
Optical Transport Network
Mạng truyền tải quang
Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt
Lê Phương Trình – D04VT1
viii
OTS
Optical Transport Section
Đoạn truyền tải quang

Synchronous Transport Mode
Chế độ truyền tải đồng bộ
STS
Synchronous Transport Signal
Tín hiệu truyền tải đồng bộ
TCP
Transmission Control Protocol
Giao thức điều khiển truyền
dẫn
TDM
Time Division Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo
thời gian
TTE
Terminal Transport Equipment
Thiết bị truyền dẫn đầu cuối
TTI
Trail Trace Indentificaton
Nhận dạng vạch đường truyền
WDM
Wavelenght Division Multiplex
Ghép kênh phân chia bước sóng

Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu
Lê Phương Trình – D04VT1
1
LỜI NÓI ĐẦU

Đứng trước sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ, truyền
thông băng rộng đang trở thành nhu cầu thiết yếu mang lại nhiều lợi ích cho người

Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Lê Phương Trình – D04VT1
2
CHƢƠNG I: TÌM HIỂU CHUNG VỀ MẠNG
TRUYỀN TẢI QUANG
1.1 Giới thiệu
Các mạng sử dụng các node quang để tạo nên một trong các cấu trúc kết nối
thông dụng như : cấu trúc lưới, cấu trúc vòng, và cấu trúc điểm điểm. Tuy nhiên xét
đến hiệu quả và chất lượng, các mạng quang được mô tả với các chức năng truyền tải
tin, ghép kênh tải tin client, định tuyến, khả năng duy trì dịch vụ, bảo vệ , giám sát và
bảo dưỡng mạng. Để đáp ứng hiệu quả mạng, mạng truyền tải quang tại phía phát bao
gồm các lớp truyền tải quang , khi đó các tín hiệu client riêng rẽ sẽ kết hợp để truyền
tải qua một liên kết. Tại phía thu, một lớp mạng được phân chia cấu trúc và các tín
hiệu đầu cuối được dùng để định tuyến lại cho từng hướng riêng của chúng. Xét trên
một phương diện thì một node được xem như là một sân bay trung tâm, ở đó mỗi hành
khách xác định vị trí trên mỗi máy bay, mỗi client được vận chuyển đến từng vị trí
khác nhau. Và ở đây mỗi hành khách mang tính chất duy trì một quản lý định tuyến
đầu cuối đến đầu cuối. Mạng truyền tải quang phát triển cho ứng dụng truyền tải cự ly
dài với các tốc độ dữ liệu từ 2,5 G đến 40G trên mỗi kênh quang. Trong các khuyến
nghị, mạng truyền tải quang sử dụng để hỗ trợ cho các kết nối điểm-điểm đơn hướng
và song hướng, và các kết nối điểm-đa điểm đơn hướng.
1.2 Các lớp quang
Cấu trúc mạng truyền tải quang xác định môi trường vật lý lớp mạng đồng thời
định nghĩa kiểu sợi quang. Cấu trúc mạng truyền tải quang gồm ba lớp : lớp kênh
quang, lớp đoạn ghép kênh quang, lớp đoạn truyền dẫn quang.
 Lớp kênh quang : cung cấp kết nối đầu cuối đến đầu cuối mạng của kênh
quang để chuyển thông suốt thông tin đầu cuối khác nhau như SONET/SDH, PDH 563
Mps, ATM. Lớp kênh quang chứa đầy đủ chức năng như hoán vị kết nối kênh quang
với mục đích định tuyến mạng mềm dẻo, mào đầu kênh quang đảm bảo tính nguyên
vẹn của thông tin đáp ứng kênh quang, các chức năng OA&M kênh quang (hoạt động,

3
+ x
2
+ 1.
Để nhận thức rõ vai trò của từ mã FEC đến chất lượng tín hiệu, ta giả thiết có
một hệ thống yêu cầu giá trị BER 10
-12
. Một tín hiệu có tỷ lệ lỗi bit BER 10
-4
. Sau khi
bổ sung mã FEC mạnh thì được cải thiện còn 2 × 10
-12
. Vì vậy FEC được sử dụng cho
tín hiệu khi truyền trong các khoảng cách xa với tốc độ bit cao mà vẫn đạt được chỉ số
BER là 10
-12
.
Tương tự một tín hiệu với tỷ lệ lỗi bit BER 10
-7
khi được bổ sung mã FEC thì
chỉ số BER được cải thiện còn 10
-40
.
Từ mã FEC còn được bổ sung cho phía thu đáp ứng cự ly dài để đạt được BER
yêu cầu. Một ưu điểm cụ thể là khi sử dụng trong truyền cự ly xa và truyền qua các sợi
quang vượt đại dương sử dụng các bộ khuếch đại và bộ tái tạo nhỏ hơn mà vẫn đảm
bảo tốc độ truyền dẫn bit cao. FEC được ứng dụng trong các bộ chuyển đổi quang-điện
tại các thiết bị truyền dẫn đầu cuối (TTE). Trong các liên kết điểm-điểm cự ly ngắn thì
bộ tái tạo chưa thật cần thiết do suy hao thấp. Với các liên kết cự ly dài thì yêu cầu bộ
tái tạo là không thể thiếu được để đảm bảo tín hiệu. FEC có thể sửa chữa một số bit lỗi

STM-16
2,5Gbps
OPU-1
STS-192
STM-64
10Gbps
OPU-2
STS-768
STM-256
40Gbps
OPU-3
Bảng 1. 1 Tương quan giữa các khung STS/STM và khung OTN OPU-k
Mạng truyền tải quang sử dụng mã phát hiện sửa lỗi (EDC) Reed Solomon (RS)
khi xác suất của các bit photon được bỏ qua và do đó tỉ số lỗi bit BER chịu ảnh hưởng
đến các tham số khác như : chiều dài sợi, suy hao, mật độ kênh, phi tuyến, công suất
tín hiệu quang, và độ nhạy thu phụ thuộc vào tốc độ dữ liệu truyền dẫn.
Với các khung OPU-k khác nhau thì từ mã Reed-Solomon (RS) FEC được tạo ra
từ các đa thức sinh khác nhau. Từ mã Reed-Solomon EDC thường được viết dưới dạng
RS(x,y) trong đó x chỉ thị chiều dài dữ liệu phát hiện lỗi, y là chiều dài EDC bổ sung.
Ví dụ: từ mã RS(255,239) sử dụng 16 byte để kiểm tra 239 byte dữ liệu (239 + 16 =
255). Hình 1.2 trình bày cấu trúc từ mã FEC sử dụng trong mạng truyền tải quang

Hình 1. 2 Cấu trúc của RS(255,239)

Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Lê Phương Trình – D04VT1
6

(byte 13 và 14)

Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Lê Phương Trình – D04VT1
7
OPU-k
Tốc độ thông thường
OPU-1
2488320 Kbps ± 20ppm
OPU-2
9995276,972 Kps ± 20 ppm
OPU-3
40150519,322 Kps ± 20ppm
Bảng 1. 3 Các tốc độ bit truyền dẫn danh định
Hình 1. 3 Cấu trúc OPU-k
Hình 1. 4 Cấu trúc ODU-k
Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Lê Phương Trình – D04VT1
8
Mào đầu ODU-k còn lại (các byte 1 đến 14 của hàng 2-4) được phân chia thành
các đoạn với chức năng khác nhau, một đoạn khác được sử dụng để xác định đầu cuối
đến đầu cuối của đường OPU-k, một đoạn khác được sử dụng hỗ trợ 6 mức giám sát
kết nối nối tiếp và các đoạn khác sử dụng cho các chức năng bảo dưỡng và hoạt động.
Mào đầu được sử dụng cho 64 khung ODU-k. Mào đầu đường ODU-k sử dụng tại trí

255/236 × 39813120 = 43018413,559 Kbps
3,035
Bảng 1. 4 Tốc độ OTU-k danh định (± 20ppm)

1.4.3 Khối truyền tải quang OTU-k
Cấu trúc khung của khối truyền tải quang k (OTU-k) được hoàn thiện bởi các
byte mào đầu OTU-k ghép thêm mã FEC tại phía cuối khung OPU-k như trình bày
trong hình 1.5.
Các mào đầu OTU chứa các byte giám sát đoạn (byte 8-10), kênh truyền dẫn
chung 0 (GCC0) (các byte 11 và 12) và dự trữ (các byte 13 và 14). Vùng FEC chứa 4
hàng với 256 byte mỗi hàng. Vì vậy, các khung OTU-k gồm 4 hàng với 4080 cột . Áp
dụng mã RS(255,239), một mã FEC 16 byte được tính cho mỗi khung con. Như vậy ở
hình 1.6, tất cả các byte được ghép để xây dựng 4080 byte trong 4 hàng của OTU-k.
Để tránh sự xuất hiện liên tục của các bit 0 hay bit 1 trong khung OTU-k dữ
liệu được xáo trộn nhờ sử dụng một từ mã ngẫu nhiên dài 65535 bit sinh ra bởi đa
thức x
0
+ x
1
+ x
3
+ x
12
+ x
16
. Ứng với mỗi đa thức tuân theo khuyến nghị ITU-T
G.709 thì bộ xáo trộn khởi tạo đến “0xFFFF” tại vị trí bắt đầu khung mà không mã
hóa các byte đồng chỉnh khung (FAS) của mào đầu OTU-k (byte 1-7 của hàng đầu
tiên ). Quá trình xáo trộn bit có trọng số lớn nhất của byte MFAS (byte thứ 8 của hàng
đầu tiên) và liên tục đến byte cuối của khung OTU-k.

OTU-1
5 KHz- 20MHz
1,5
OTU-1
1 MHz – 20 MHz
0,15
OTU-2
20 KHz- 80 MHz
1,5
OTU-2
4 MHz – 80MHz
0,15
OTU-3
20 KHz – 320MHz
6,0
OTU-3
16 MHz – 320 MHz
0,15
Bảng 1.5 độ biến động UIpp theo các tần số
1.4.4 Lớp kênh quang
Lớp kênh quang định nghĩa khuyến nghị ITU-T G.709/Y.1331 trên miền điện .
Khi tín hiệu này chuyển đổi sang miền quang thì được biết như kênh quang (OCh).
Đặc tính định nghĩa trong khuyến nghị ITU-T G.872 đồng thời khuyến nghị G.872
định nghĩa chức năng hỗ trợ quản lý mạng và chức năng lớp mạng của mạng truyền
tải quang.
Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Lê Phương Trình – D04VT1
12

Hình 1. 8 Các lớp con trong kênh quang cơ bản (OCh)


Hình 1. 9 Cấu trúc cơ bản của nhóm kênh quang OCG-k qua DWDM

1.4.6 Mào đầu không liên kết
Trong mạng truyền tải quang, bên cạnh mào đầu được định nghĩa trong OPU-k,
ODU-k, OTU-k còn các mào đầu không liên kết cho lớp kênh quang OCh cho đoạn
ghép quang và đoạn truyền dẫn quang.
Mào đầu đoạn ghép quang (OMS OH) liên kết với OCG tạo ra khối ghép
quang (OMU). Mào đầu sử dụng cho các chức năng bảo dưỡng và hoạt động dành
riêng cho các đoạn ghép quang. OMS OH nằm ở vị trí cuối tại mỗi OTM sử dụng để
ghép kênh và phân kênh. OTM còn được bổ sung thông tin cho tải tin từ các mào đầu
truyền dẫn chung (COMMS OH).
Tập hợp m nhóm kênh quang OCG-n[r] tạo thành một module truyền tải quang
(OTM-n, m). Khi các module OTM-n,m có chức năng đầy đủ chứa mào đầu không
liên kết truyền tải tín hiệu mào đầu module truyền tải quang (OOS) qua một kênh
giám sát mạng truyền tải quang OSC.
Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Lê Phương Trình – D04VT1
14
Có 3 kiểu module truyền tải quang OTM:
 OTM-0,m không chứa OSC hỗ trợ kênh quang noncolored qua một
đường liên kết quang với khôi phục 3R tại mỗi đầu cuối.
 OTM-16r,m hỗ trợ 16 kênh quang (có số thứ tự từ OCCr#0 cho đến
OCCr#15) trên một liên kết quang với khôi phục 3R tại mỗi đầu cuối.
 OTM-n,m với chức năng đầy đủ chứa OSC hỗ trợ n kênh quang cho một
hay nhiều liên kết quang. Khi đó khôi phục 3R không được yêu cầu.
Kênh OSC truyền mỗi bước sóng riêng và cấu trúc khung, tốc độ bit và băng
thông riêng và OSC ghép kênh phân chia bước sóng với OTM-n,m được trình bày
trong hình 1.10.


Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Lê Phương Trình – D04VT1
16 Hình 1. 11 Sắp xếp các khung GFP vào OPU-k Hình 1. 12 Ánh xạ các kiểu tải tin khác nhau trên mạng OTN vào WDM
Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Lê Phương Trình – D04VT1
17
Mạng OTN sử dụng công nghệ DWDM như một phương tiện truyền tải, có thể truyền
trên các kênh quang nhờ quá trình đóng gói khung vào một khối truyền tải quang.
Trong trường hợp này, bộ kết nối chéo quang có thể cho tín hiệu đi qua cho dù nó
không cung cấp các chức năng OA&M để liên kết với một OTU của mạng truyền tải
quang.
1.6 Quản lý mạng truyền tải quang
Để đảm bảo rằng, các kết nối lỗi không được thiết lập hoặc các kết nối được xác
lập một cách hiệu quả, mạng truyền tải quang cần thiết lập quản lý lỗi, cấu hình và
hiệu năng trong miền quản trị và giữa các miền với nhau cũng như các kết nối từ đầu
cuối đến đầu cuối. Nhằm hỗ trợ truyền dẫn giữa các cự ly xa, giữa các thiết bị mạng ,
giữa các thiết bị mạng với hệ thống quang, và các hệ thống bên ngoài mạng truyền tải
quang ta cần cung cấp các biện phát phát hiện và thông báo. Cụ thể như là :
 Phát hiện, phân chia và định vị các kiểu sự cố, đồng thời khôi phục các sự cố
đó. Sử dụng các chỉ báo để phát hiện các sai hỏng hướng thuận (FDI) và hướng ngược
(BDI) trong các liên kết giữa luồng lên và luồng xuống hoặc giữa các đường kết nối
quang. Với các sự cố này, mạng truyền tải quang được sử dụng các phương pháp thời
gian hold-off và phương pháp loại bỏ cảnh báo bên trong mỗi lớp và giữa lớp server và
lớp client để khắc phục các trạng thái đó.