Đồ án Xây dựng tiêu chuẩn cho giao diện mạng stm-N (n = 1, 4, 16, 64) theo phân cấp số đồng bộ sdh

TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT BƯU ĐIỆN --------- XÂY DỰNG TIÊU CHUẨN CHO GIAO DIỆN MẠNG STM-N (N = 1, 4, 16, 64) THEO PHÂN CẤP SỐ ĐỒNG BỘ SDH Mã số: 124-09-KHKT-TC Chủ trì: ThS.Phạm Hồng Nhung Cộng tác viên: ThS.Vũ Hoàng Sơn ThS.Trần Thủy Bình HÀ NỘI 2009 LỜI NÓI ĐẦU Công nghệ SDH đã được ứng dụng mạnh mẽ trên mạng viễn thông thế giới và hiện nay hầu hết cơ sở hạ tầng truyền dẫn đều được dựa trên cơ sở SDH/SONET. Để giúp cho việc triển khai công nghệ SDH ngày càng hiệu quả, các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế như ITU và ETSI đã từng bước cập nhật các tiêu chuẩn về SDH, và đặc biệt từ năm 1988 đến nay đã có 7 phiên bản cho khuyến nghị ITU G.707 “Network node interface for the synchronous digital hierarchy”. Các hãng cung cấp thiết bị SDH/NGSDH cũng đều công bố tuân thủ theo tiêu chuẩn G.707. Hơn nữa, các nhà quản lý trên thế giới cũng lựa chọn và áp dụng các tiêu chuẩn này như ESTI, EU, IDA singapore, ….cho việc áp dụng và kết nối giữa các hệ thống và dịch vụ. Ở Việt Nam, các nhà khai thác lớn như VNPT, Viettel đã triển khai rộng khắp công nghệ SDH, cung cấp các giao diện kết nối với khách hàng và với nhau theo các chuẩn viễn thông quốc tế. Hiện nay, Bộ Thông tin truyền thông đã ban hành và đang xây dựng một số tiêu chuẩn về SDH/NG-SDH như: qui chuẩn về giao diện vật lý về quang và điện SDH (theo G.957 và G.703) qui định về mức của tín hiệu là chủ yếu, qui chuẩn chất lượng kênh thuê riêng, qui chuẩn về lỗi bit của các đường truyền dẫn số; và dự thảo tiêu chuẩn Việt Nam về các giao thức NG-SDH. Ở Việt Nam hiện đã có tiêu chuẩn ngành về “Tiêu chuẩn hệ thống SDH", nhưng do tiêu chuẩn ngành biên soạn từ lâu, bố cục chưa hợp lý, và nội dung chưa được cập nhật, một số phần trùng với nội dung một số tiêu chuẩn khác nên nghiên cứu rà soát đề nghị huỷ bỏ và đề nghị xây dựng mới tiêu chuẩn khác thay thế. Để đảm bảo các thiết bị và SDH/NGSDH của nhà khai thác kết nối được với nhau và tiến tới sự thống nhất, đồng bộ trong quản lý chất lượng dịch vụ và mạng, cần có tiêu chuẩn về giao diện STM-N trong các hệ thống SDH/ NGSDH bao gồm: + Tiêu chuẩn qui định về cấu trúc khung và logic của tín hiệu tại giao diện, bao gồm các yêu cầu: (dựa theo G.707) cấu trúc khung STM-N, cấu trúc ghép i kênh và sắp xếp tín hiệu nhánh vào VC-n, con trỏ và các byte mào đầu, liên kết các contenơ ảo VC-n. + Tiêu chuẩn qui định về định thời của tín hiệu tại giao diện, bao gồm jitter và wander (dựa theo G.823 cho giao diện PDH và G.825 cho giao diện SDH) Mục tiêu của đề tài này là nghiên cứu và xây dựng tiêu chuẩn cho giao diện mạng STM-N về cấu trúc khung và logic của tín hiệu tại giao diện, làm sở cứ cho việc đánh giá, đảm bảo kết nối giữa các thiết bị và giữa các mạng SDH/NG-SDH cũng như giữa thiết bị khách hàng với nhà cung cấp dịch vụ kênh thuê riêng SDH. Với phạm vi của đề tài theo nội dung đã đăng ký thì chỉ dừng ở giao diện tốc độ STM-N (N=1, 4, 16, 64), tuy nhiên để phục vụ cho sự phát triển mạng lưới trong tương lai nên nhóm đề tài đã đưa thêm nội dung với tốc độ STM-256. Nội dung của đề tài được chia thành các phần như sau: Phần I: Thuyết minh xây dựng tiêu chuẩn:  TÌM HIỂU GIAO DIỆN STM-N CỦA THIẾT BỊ VÀ MẠNG QUANG SDH/NG-SDH ĐIỂN HÌNH Ở VIỆT NAM  NGHIÊN CỨU CÁC TIÊU CHUẨN, QUI CHUẨN LIÊN QUAN ĐẾN SDH TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM  NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG TIÊU CHUẨN Phần II: Dự thảo tiêu chuẩn quốc gia “Tiêu chuẩn giao diện mạng STM-N theo phân cấp số đồng bộ (SDH)” được xây dựng trên cơ sở chấp thuận nguyên vẹn khuyến nghị ITU-T G.707 (có chỉnh sửa theo qui định Tiêu chuẩn Quốc gia). ii MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................................i CÁC CHỮ VIẾT TẮT .......................................................................................................... v CHƯƠNG 1. HIỆN TRẠNG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG SDH Ở VIỆT NAM ........ 1 1 Giao diện STM-N của thiết bị và mạng quang SDH/NG-SDH điển hình ở Việt nam.. 1 1.1 Thiết bị SDH/NG-SDH điển hình triển khai ở Việt nam ............................................ 1 1.2 Giao diện STM-N của thiết bị và mạng quang SDH/NG-SDH ở Việt Nam .............. 8 2 Tình hình cung cấp dịch vụ kênh thuê riêng SDH trên mạng viễn thông Việt Nam ... 9 3 Kết luận ......................................................................................................................... 12 CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU CÁC TIÊU CHUẨN, QUI CHUẨN LIÊN QUAN ĐẾN SDH/NG-SDH TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM ................................ 13 1 Các tiêu chuẩn quốc tế ................................................................................................. 16 1.1 Tiêu chuẩn về đặc tính điện của giao diện ............................................................... 16 1.2 Tiêu chuẩn về đặc tính quang của giao diện ............................................................ 16 1.3 Các tiêu chuẩn liên quan đến đồng bộ ..................................................................... 19 1.4 Các tiêu chuẩn về jitter/wander ............................................................................... 21 1.5 Các tiêu chuẩn liên quan đến đánh giá chất lượng lỗi .............................................. 22 1.6 Tiêu chuẩn về kênh thuê riêng ................................................................................ 28 1.7 Các tiêu chuẩn khác ................................................................................................ 28 2 Các qui chuẩn, tiêu chuẩn ngành ................................................................................. 28 2.1 Tiêu chuẩn TCN 68-177: Yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống thông tin quang và viba SDH tốc độ 155 Mbit/s, 622 Mbit/s và 2.5 Gbit/s................................................. 29 2.2 Tiêu chuẩn TCN 68-173: Tiêu chuẩn giao diện quang cho các thiết bị và hệ thống truyền dẫn SDH ................................................................................................... 30 2.3 Tiêu chuẩn ngành TCN 68-172:1998 và TCN 68-175:199: tiêu chuẩn về giao diện điện kết nối mạng ................................................................................................ 31 2.4 TCN 68-171:1998: Đồng hồ chủ trong mạng đồng bộ – Yêu cầu kỹ thuật ............... 31 2.5 TCN 68-164:1997: Lỗi bít và rung pha của các đường truyền dẫn số - Yêu cầu kỹ thuật và Quy trình đo kiểm, ................................................................................. 32 2.6 Dự thảo Qui chuẩn Kênh thuê riêng cấu trúc phân cấp số đồng bộ (SDH): Chất lượng kết nối ....................................................................................................... 33 2.7 Dự thảo Tiêu chuẩn Giao thức và cơ chế (GFP, VCAT, LCAS) cho phân cấp số đồng bộ thế hệ sau (NG-SDH) ............................................................................. 34 3 Kết luận: ....................................................................................................................... 35 CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG TIÊU CHUẨN VỀ GIAO DIỆN MẠNG STM-N THEO PHÂN CẤP SỐ ĐỒNG BỘ SDH ................................................................ 37 iii 1 Lý do và mục đích xây dựng tiêu chuẩn ...................................................................... 37 1.1 Lý do: ..................................................................................................................... 37 1.2 Mục đích: ............................................................................................................... 38 2 Sở cứ xây dựng tiêu chuẩn ........................................................................................... 38 2.1 ITU-T G.707/Y.1322 .............................................................................................. 38 2.2 ITU-T G.780/Y.1351 .............................................................................................. 39 3 Phương pháp xây dựng tiêu chuẩn .............................................................................. 40 3.1 Cấu trúc tiêu chuẩn ................................................................................................. 41 3.2 Tiêu chuẩn viện dẫn ................................................................................................ 42 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ÁP DỤNG ................................................................... 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 56 iv CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền cận đồng bộ AU Administrative Unit Khối quản lý GFP Generic Framing Procedure Thủ tục định dạng khung IP Internet Protocol Giao thức Internet ITU-T International Telecommunication Liên minh Viễn thông quốc tế Union MPLS Multi-Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MSSP Multiservice Provisioning Platforms Thiết bị đầu cuối NG-SDH NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau NG-SDH Next Generetion SDH SDH thế hệ sau NNI Network – to – Network Interface Giao diện kết nối Mạng – Mạng OTN Optical Transport Network Mạng truyền tải quang PDH Plesiochronous Digital Hierarchy Phân cấp số cận đồng bộ PRC Primary Reference Clock Đồng hồ chủ SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộ SEC SDH Equipment Clock Đồng hồ thiết bị SDH SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ SSU Synchronization Sypply Clock Khối phân phối tín hiệu đồng bộ STM Synchronous Transfer Modul Khối truyền tải đồng bộ TU Tributary Unit Khối ghép nhánh VCAT Virtual Concatenation Liên kết/Kết nối ảo VCG Virtual Concatenation Group Nhóm liên kết ảo VC-n Virtual Container -n Container ảo -n v Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt VC-n-Xc X contiguously Concatenated VC-ns X khung VC-n liên kết liên tục VC-n-Xv X Virtually Concatenated VC-ns X khung VC-n liên kết ảo VLAN Virtual LAN Mạng cục bộ ảo VPN Virtual Personal Network Mạng riêng ảo WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh theo bước sóng quang vi CHƯƠNG 1. HIỆN TRẠNG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG SDH Ở VIỆT NAM Hiện nay đã có 11 nhà khai thác được cấp phép xây dựng hạ tầng và cung cấp dịch vụ truyền tải đó là: Tập đoàn bưu chính viễn thông Việt Nam (VNPT), Tổng công ty viễn thông quân đội (Viettel), Công ty cổ phần dịch vụ bưu chính viễn thông Sài Gòn (SPT), Công ty thông tin viễn thông điện lực (EVN Telecom), Công ty cổ phần viễn thông Hà Nội (Hà Nội Telecom), Công ty thông tin điện tử hàng hải Việt Nam (VISHIPEL), Tổng công ty truyền thông đa phương tiện (VTC), Công ty cổ phần viễn thông FPT, Tổng công ty viễn thông toàn cầu (GTEL), Công ty cổ phần viễn thông Đông Dương Telecom và Công ty cổ phần hạ tầng viễn thông CMC (CMC TI). Tuy nhiên, hiện chỉ có 3 nhà cung cấp đã triển khai hạ tầng truyền dẫn đó là VNPT, Viettel và ETC. Trong đó, mới có VNPT và Viettel đã có mạng truyền dẫn đường trục dựa trên công nghệ SDH và WDM. Các nhà khai thác còn lại chủ yếu hướng đến triển khai hạ tầng cung cấp dịch vụ di động và truy nhập Internet tốc độ cao. 1 Giao diện STM-N của thiết bị và mạng quang SDH/NG-SDH điển hình ở Việt nam 1.1 Thiết bị SDH/NG-SDH điển hình triển khai ở Việt nam Hiện nay, thiết bị SDH/NG-SDH đã được sử dụng rộng rãi trên mạng viễn thông của Việt nam, đặc biệt là các thiết bị NG-SDH để cung cấp dịch vụ Ethernet qua cơ sở hạ tầng mạng SDH (hoặc SONET) sẵn có. Phần dưới đây sẽ giới thiệu tóm tắt về một số chủng loại thiết bị SDH/NG-SDH hiện đang được sử dụng trên mạng viễn thông Việt Nam.  Thiết bị SDH Các chủng loại thiết bị SDH chủ yếu được triển khai tại Việt Nam là FLX của Fujitsu, SMA của Siement, Optix của Huewei, ONS của Cisco, … Các thiết bị này đáp ứng các dung lượng mềm dẻo phù hợp với các nhu cầu khác nhau STM-1/4/16/64/256 với các khả năng đấu chéo (cross-connect), xen rẽ (add/drop), khả năng tích hợp hỗ trợ truyền tải đa dịch vụ: thoại, dữ liệu và hình ảnh nhằm đáp ứng nhiều nhu cầu khác Đề tài: 124-09-KHKT-TC 1 nhau của khách hàng, hỗ trợ đa dạng các cấu hình: vòng ring, hub, hình sao, hình cây, điểm-điểm. Sau đây sẽ giới thiệu về thiết bị truyền dẫn quang SDH FLX2500A của Fujitsu: Các chế độ điều khiển:  Điều khiển STM-16 Optical Hub-Muldex (VC-4 Grooming)  Điều khiển STM-16 Add-Drop/Terminal Muldex (ADM/TRM)  Điều khiển STM-16 Regenerator (REG) Bảo vệ đường truyền :  Bảo vệ các đơn vị đa hợp (M5P)  Chuông bảo vệ chia sẻ các đơn vị đa hợp (MS-Spring)  Bảo vệ các kết nối trong mạng con (SNC) Các mức liên kết chéo:  VC-4  48xSTM-1Dung lượng tương đương Các cổng giao tiếp:  Aggregate 2xSTM-16 (L 161, L-16.2, Optical AMP)  Tributary. 16x139.264 MbiVs, 16xSTM-1 (electrical, S-1, 1, L-11) hoặc 4xSTM-4(S-41, L-41)  48xSTM-1 Dung lượng tương đương Giao tiếp đồng bộ:  2,048 kbit/s/2,048 kHz to ITU- T G 703 Quản lý mạng:  Tải phần mềm từ các máy nội bộ hoặc NM5  Giao tiếp nội bộ V24  Giao tiếp NM5 X.25/LCN  Thiết bị lưu Mô tả cơ khí:  TR Shelt 275(H)x500(W)x280(D) mm Đề tài: 124-09-KHKT-TC 2  HS Shelt 375(H)x500(W)x280(D) mm  FLX-OPX Sheit 375(H)x500(W)x280(D) mm  Rack 2200(H)x600(W)x300(D) mm, ETSI Rack Practice  Truy cập từ bên ngoài của các kết nội quang học, điện tử và giao tiếp. Nguồn điện:  48 or -60 V dc nominal Điều kiện môi trường:  Nhiệt độ 0ºC tới 45ºC  Độ ẩm. lên tới 95% tại 25ºC  Thiết bị NG-SDH NG-SDH là một công nghệ truyền dẫn mới và thiết bị NG-SDH hiện đang được sử dụng trên mạng lưới của Việt Nam chiếm tỷ lệ khá lớn so với các thiết bị SDH thế hệ cũ. Công nghệ NG-SDH cho phép các nhà khai thác có khả năng cung cấp nhiều hơn nữa các dịch vụ chuyển tải và đồng thời tăng hiệu suất của hạ tầng mạng SDH đã có bằng cách thêm vào các nút MSSP (Multiservice Provisioning Platforms). Điều này có nghĩa rằng không cần thiết phải lắp đặt một mạng truyền dẫn mới hay thay đổi tất cả các thiết bị nút mạng hoặc các tuyến cáp quang, nhờ vậy sẽ giảm được chi phí và thu hút được các khách hàng mới trong khi vẫn duy trì được các dịch vụ đã có. NG-SDH tạo ra phương thức chuyển tải các dịch vụ khách hàng có tốc độ cố định (như PDH) và các dịch vụ có tốc độ biến đổi như Ethernet, VPN, DVB, SAN... qua các thiết bị và mạng SDH hiện có. Để đạt được điều đó, chỉ cần bổ sung một số thiết bị phần cứng và các thủ tục cũng như giao thức mới. Các thủ tục và giao thức này được phân thành các lớp là: GFP, VCAT, LCAS. Có thể tìm hiểu chi tiết về các vấn đề liên quan đến công nghệ truyền dẫn quang NG- SDH cũng như tình hình sử dụng thiết bị NG-SDH trên mạng viễn thông Việt Nam trong quyển thuyết minh của đề tài “Xây dựng tiêu chuẩn và bài đo cho giao diện và dịch vụ luồng số NG-SDH 1/4/16”, mã số 95-08-KHKT-TC. Phần dưới đây sẽ đề cập đến một số chủng loại thiết bị hiện đang sử dụng trên mạng lưới. Đề tài: 124-09-KHKT-TC 3 Các thiết bị NG-SDH được triển khai chủ yếu ở Việt nam thuộc loại MSXP (nền thiết bị cung cấp đa dịch vụ) của các hãng như Alcatel, Huawei, ZTE, Nortel,….. MSXP cho phép khách hàng cấu hình thiết bị để cung cấp nhiều loại dịch vụ, giao diện và giao thức khác nhau theo nhu cầu như: PDH, SDH, Ethernet, ATM, MPLS, WDM … Nói chung các thiết bị NG-SDH hiện nay đều có cấu trúc chung trên cơ sở phát triển mở rộng thiết bị SDH truyền thống, tích hợp thêm các tính năng ở lớp 2 như Ethernet, MPLS… và được ghép vào SDH thông qua các giao thức NGSDH. Một số chủng loại thiết bị điển hình: - Huawei với dòng thiết bị OSN 7500/3500/2500/1500 - Alcatel với một số chủng loại là 1662SM-C và 1660SM - Cisco với họ OSN gồm: ONS 15310-MA SONET Multiservice Platform, ONS 15310-CL SONET Multiservice Platform… Sau đây sẽ giới thiệu về thiết bị điển hình OMSN (Optinex Multi Service Node) của Alcatel. Họ thiết bị OMSN (Optinex Multi Service Node) của hãng Alcatel sản xuất với một số chủng loại là 1662SM-C và 1660SM. Đề tài: 124-09-KHKT-TC 4 Hình 1-1: Thiết bị NG-SDH OMSN của Alcatel Thiết bị 1660SM: card tốc độ thấp card tốc độ cao Card ISA và CWDM Card chung vùng truy nhập Khuyếch đại (access area) vùng cơ bản Hình 1-2: Sơ đồ card của thiết bị 1660SM Nhìn từ mặt trước, thiết bị được chia làm hai vùng: vùng truy nhập và vùng cơ bản. Các card được cắm vào các khe được đánh số từ 1 đến 41 tuỳ theo cấu hình và chức năng: Đề tài: 124-09-KHKT-TC 5 - Vùng cơ bản chứa các card Port, card Chung dùng cho điều khiển, đồng bộ và chức năng đấu nối. - Vùng truy nhập chứa các card truy nhập, một số card chung dùng cho cấp nguồn và các chức năng dịch vụ khác. Bảng 1-1: Các loại card của thiết bị 1660SM LS Card (Low speed) 2Mb/s Traffic card (card lưu HS card (hight speed) 34, 45, 155... lượng) ISA (Intergrated service adapter) CWDM (Coarse WDM) Common card (card Thực hiện các chức năng điều khiển, đồng bộ... chung) Port card (card cổng) Thực hiện xử lí tín hiệu có thể có giao diện vật lý. Access card (truy nhập) có các giao diện vật lý. Card P63E1 - P63E1 thực hiện xử lí 63 tín hiệu 2M và đưa tới các card A21E1. - Là khối có giao diện hai hướng cho 63 tín hiệu E1 và tín hiệu STM-4-BPF (back panel format). Card A21E1 - Card A21E1 có nhiệm vụ để lấy ra luồng E1 từ card P63E1 tương ứng. Như vậy 03 card A21E1 tương đương với 01 P63E1. - Các tín hiệu 2M là tín hiệu PDH có đặc tính như tốc độ bít 2048kb/s, mã HDB3 và trở kháng 120Ohm. - Có chức năng phòng vệ N+1 (EPS protection). Card quang STM-16(CO-16)-{Port card}: Trong hệ thống card CO-16 có thể cắm vào các vị trí: 25+26, 28+29, 34+35 và 37+38. - Card quang CO-16 thực hiện xử lí một tín hiệu STM-16. Đề tài: 124-09-KHKT-TC 6 - Trên thiết bị Card này chiếm hai khe và sẽ lấy số thứ tự theo số của khe bên trái card. - Card có nhiều loại: SS-16.1: card cho cự ly trung bình (khoảng hơn 30km) SL-16.1: card cho cự ly dài (gần 60km). Card Bus Termination (common card) - Chức năng của card này là tạo các kết cuối điện tới bus đã định trên back- panael. - Luôn bố trí bên cạnh Card ma trận. Card EQUICO (commond card) - Thực hiện chức năng phát hiện các trạng thái cảnh báo - EQUICO thực hiện các chức năng điều khiển thiết bị: + Giao diện với CT1320 thông qua giao diện F. + Kết nối với hệ điều hành(OS: Operation System) thông qua giao diện Q3 trên card CONGI. + Kết nối với CT1320 ở xa thông qua kênh DCC. (CT 1320 là một máy tính cài chương trình quản lý, điều khiển và vận hành thiết bị) Card MATRIXN Card MATRIXN thực hiện các chức năng: - Kết nối các cổng(port). - Đồng bộ thiết bị. - Điều khiển Shelf. - Giám sát hiệu suất. Card Service Card Service có chức năng: Đề tài: 124-09-KHKT-TC 7 - Quản lý các kênh AUX. - Giao diện vào/ra tín hiệu đồng bộ. - Quản lý EWO(thoại nghiệp vụ). - Chỉ thị trạng thái vùng. Card CONGI Trong hai card CONGI, một card sẽ có chức năng CONtrol và một là giao diện chung và được gọi là CONGI-A và CONGI-B. Khi hoạt động như CONGI-A các cổng sẽ được hoạt động còn CONGI-B chỉ có cổng nguồn và cảnh báo toà nhà được kích hoạt. Card ISA (intergrated service adaptor) Card ISA có chức năng cung cấp các cổng FE cho một số loại đầu cuối như mạng LAN hay IP-DSLAM. Các kết nối FE đó được cấu hình theo nhiều dạng khác nhau có thể là Port to Port hoặc theo kiểu VLAN(Virtual LAN). Để vận chuyển các tín hiệu Ethernet trên mạng SDH, nhà sản xuất sử dụng các thủ tục như GFP(Generic Framing Procedure) và LAPS (Link acces procedure SDH) để xắp xếp các luồng Ethernet vào các container ảo (VC) được vận chuyển trên mạng SDH. 1.2 Giao diện STM-N của thiết