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

2.4 Lớp mạng đoạn truyền dẫn quang 23
2.4.1 Đầu cuối đường liên kết đoạn truyền dẫn quang 24
2.4.2 Các phần tử truyền tải OTS 25
2.5 Liên kết client/server 25
2.5.1 Đáp ứng OCh/client 25
2.5.2 Đáp ứng OMS/OCh 26
2.5.3 Đáp ứng OTS/OMS 26
2.6 Cấu trúc liên kết mạng quang 27
2.6.1 Các đường liên kết và các kết nối đơn hướng và song hướng 27
2.6.2 Các đường liên kết và các kết nối điểm-đa điểm 27
CHƢƠNG III: CẤU TRÚC GHÉP KÊNH CỦA MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
28
3.1 Cấu trúc tín hiệu cơ bản 28
3.1.1 Cấu trúc con OCh 28
3.1.2 Cấu trúc chức năng đầy đủ OTM-n.m 29
3.1.3 Cấu trúc chức năng rút gọn OTM-nr.m và OTM-0.m 29
3.2 Cấu trúc thông tin cho giao diện OTN 29
Đồ án tốt nghiệp Mục lục
Lê Phương Trình – D04VT1
ii
3.3 Các nguyên lý ghép kênh/ánh xạ và tốc độ bit 32
3.3.1 Ánh xạ 33
3.3.2 Ghép kênh phân chia bước sóng 33
3.3.3 Các tốc độ bit và dung lượng 33
3.3.4 Ghép kênh phân chia thời gian ODUk 35
3.4 Cấu trúc module truyền tải quang 37
3.4.1 OTM với chức năng rút gọn ( OTM-0.m, OTM-nr.m) 37
3.4.1.1 OTM-0.m 37
3.4.1.2 Module truyền tải quang OTM-16r.m 38
3.4.2 OTM với chức năng đầy đủ (OTM-n.m) 40

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

M
hoặc MPI-S đến
MPI-R 57
4.4.3.1 Độ suy giảm lớn nhất 57
4.4.3.2 Độ suy giảm nhỏ nhất 58
4.4.3.3 Tán sắc lớn nhất 58
4.4.3.4 Sai lệch tán sắc lớn nhất 58
4.4.3.5 Suy hao phản xạ quang nhỏ nhất tại MPI-S
M
hoặc MPI-S 59
4.4.3.6 Phản xạ rời rạc lớn nhất giữa MPI-SM và MPI-RM hoặc MPI-S và
MPI-R 60
4.4.3.7 Độ trễ nhóm vi sai lớn nhất 61
4.4.4 Giao diện tại điểm MPI-R
M
hoặc MPI-R 61
Đồ án tốt nghiệp Mục lục
Lê Phương Trình – D04VT1
iii
4.4.4.1 Công suất kênh đầu vào trung bình lớn nhất 61
4.4.3 Công suất đầu vào tổng trung bình 61
4.4.4.4 Vi sai công suất kênh lớn nhất 62
4.4.4.5 Đường quang penalty lớn nhất 62
4.4.4.6 Độ nhạy tương đương nhỏ nhất 63
4.4.4.7 Độ phản xạ lớn nhất của các phần tử quang 63
4.4.4.8 Độ nhạy nhỏ nhất 64
CHƢƠNG 5 MỘT SỐ ĐIỂM NỔI BẬT CỦA MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG 65
5.1 Sửa lỗi hướng thuận 65
5.1.1 Mô tả lý thuyết 66
5.1.1.2 Độ lợi mã hóa 68

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 1. 3 Cấu trúc OPU-k 7
Hình 1. 4 Cấu trúc ODU-k 7
Hình 1. 5 Cấu trúc OTU-k 8
Hình 1. 6 Quá trình ghép 16 khung con OTU-k lên một khung OTU-k 10
Hình 1. 7 Các bước cơ bản định dạng một khung OTU-k dựa trên một liên kết điểm-
điểm 10
Hình 1. 8 Các lớp con trong kênh quang cơ bản (OCh) 12
Hình 1. 9 Cấu trúc cơ bản của nhóm kênh quang OCG-k qua DWDM 13
Hình 1. 10 Hình thành và truyền tải tín hiệu OTM qua các kênh WDM riêng 15
Hình 1. 11 Sắp xếp các khung GFP vào OPU-k 16
Hình 1. 12 Ánh xạ các kiểu tải tin khác nhau trên mạng OTN vào WDM 16
Hình 2. 1 Liên kết đầu cuối-đầu cuối trong một mạng truyền tải quang 19
Hình 2. 2 Lớp kênh quang 20
Hình 2. 3 Ví dụ lớp mạng OMS 22
Hình 2. 4 Ví dụ lớp mạng OTS 24
Hình 3. 1 Cấu trúc của giao diện OTN 28
Hình 3. 2 Thông tin chủ yếu chứa các tương quan OTM-n.m 30
Hình 3. 3 Thông tin chủ yếu chứa các tương quan OTM-0.m 30
Hình 3. 4 Thông tin chủ yếu chứa các tương quan OTM-nr.m 31
Hình 3. 5 Ví dụ của thông tin luồng chủ yếu 32
Hình 3. 6 Cấu trúc ghép kênh và ánh xạ OTM 33
Hình 3. 7 Phương pháp ghép kênh ODU1 vào trong ODU2 36
Hình 3. 8 Phương pháp ghép kênh ODU1 và ODU2 vào trong ODU3 36
Hình 3. 9 Cấu trúc OTM-0.m 38
Hình 3. 10 Cấu trúc ghép kênh OTM-16r.m 39
Hình 3. 11 Cấu trúc ghép kênh OTM-n.m 41
Hình 4. 1 Các ứng dụng đa kênh sử dụng bộ tiền khuếch đại 43
Hình 4. 2 Các ứng dụng đa kênh sử dụng bộ khuếch đại trung gian 44
Hình 4. 3 Các ứng dụng IrDI đa kênh không khuếch đại 45
Hình 4. 4 Các ứng dụng IrDI đơn kênh 45

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

Bảng 3. 4 Các chu kỳ khung OTUk/ODUk/OPUk 35
Bảng 4. 1Các loại giao diện liên miền đa kênh 42
Bảng 4. 2 Phân loại các giao diện liên miền đơn kênh cho lớp tín hiệu nhánh quang
NRZ 2.5G và NRZ 10G 47
Bảng 4. 3 Phân loại các giao diện liên miền đơn kênh cho lớp tín hiệu nhánh quang
NRZ 40G và RZ 40G 48
Bảng 4. 4 Các tham số vật lý cho IrDI đơn kênh và đa kênh 50
Bảng 4. 5 Các tham số lớp vật lý cho IrDI đơn kênh và đa kênh 51
Bảng 4. 6 Các giá trị chi tiết của NRZ trong các giản đồ mắt 56
Bảng 4. 7 Trung bình DGD và các xác suất 61
























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

Phát hiện sửa lỗi
FAS
Frame Alignment Signal
Tín hiệu đồng chỉnh khung
FEC
Forward Error Correction
Sửa lỗi hướng thuận
FR
Frame Relay
Chuyển tiếp khung
GCC
General Communication Channel
Kênh truyền dẫn chung
GFP
Generic Frame Procedure
Thủ tục đóng khung chung
HO
Hold Off
Hold Off
IP
Internet Protocol
Giao thức Internet
IrDI
Inter Domain Interface
Giao diện liên miền
LAN
Local Area Network
Mạng cục bộ
MFAS
Multiframe Alignment Signal

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

Optical Channel Carrier Payload
Mào đầu sóng mang kênh quang
OCG
Optical Channel Group
Nhóm kênh quang
OCG-nr
Optical Channel Group reduced
Nhóm kênh quang chức năng rút gọn
OCh
Optical Channel
Kênh quang
OCh-OH
Optical Channel- Ovehead
Mào đầu kênh quang
OCh-PE
Optical Channel- Payload
Evolope
Tải tin kênh quang mở rộng
ODU
Opical Data Unit
Khối dữ liệu quang
OMS
Optical Multiplexer Section
Đoạn ghép kênh quang
OMS_LC
OMS- Link Connection
Kết nối liên kết OMS
OMS_NC
OMS- Network Connection
Kết nối mạng OMS

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

OTS_SNC
OTS _ Subnetwork Connection
Kết nối mạng con OTS
OTS OH
Optical Transport Section
Overhead
Mào đầu đoạn truyền tải quang
OTU
Optical Transport Unit
Khối truyền tải quang
PDH
Plesiochronous Digital Hierarchy
Phân cấp cận đồng bộ
PTI
Payload Type Identifier
Nhận dạng kiểu tải tin
RS
Reed- Solomon
Reed- Solomon
SDH
Synchronous Digital Hierarchy
Phân cấp số đồng bộ
SN
Signal Networking
Tín hiệu mạng
SONET
Synchronous Optical Network
Mạng quang đồng bộ

STM

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

sử dụng. Bên cạnh việc cung cấp các dịch vụ như truy nhập Internet, các trò chơi
tương tác, hội nghị truyền hình, thì truyền thông băng rộng dữ liệu lớn qua các
mạng đồng trục cũng đang được ứng dụng rộng rãi, cung cấp các kết nối tin cậy
cho người sử dụng ngay cả khi di chuyển qua một phạm vi rộng lớn. Sự phát triển
mạnh mẽ của Internet và mạng toàn cầu đem lại càng nhiều hơn nhiều người sử
dụng trực tuyến, chi phối lượng băng thông lớn để truyền dữ liệu bao gồm cả video
và hình ảnh. Để phục vụ cho các yêu cầu truyền tải khối lượng dữ liệu lớn, sự
nghiên cứu cho năng lực mạng với dung lượng cực lớn đã bắt đầu.Các chi phí tăng
lên và cần hệ thống thông suốt hơn nữa hoạt động một vai trò quan trọng trong
nghiên cứu các công nghệ mới.
Sợi quang đem lại băng thông cao hơn nhiều, độ suy giảm thấp qua các
khoảng cách lớn và ưu điểm chi phí hơn so với cáp đồng. Chúng đưa ra độ suy
giảm thấp qua khoảng cách rộng .Các yêu cầu của bộ tái tạo và bộ khuếch đại bởi
vậy khá nhỏ. Tất cả các hệ số chế tạo sợi quang được ưu tiên cho truyền dẫn dữ
liệu .Khi yêu cầu băng thông và đường truyền càng lớn thì việc tiến hành truyền dữ
liệu trên sợi quang yêu cầu xây dựng một hệ thống mạng quang hoàn chỉnh hơn. Vì
vậy, mạng truyền tải quang ra đời nhằm đáp ứng yêu cầu đó với khả năng cung cấp
đường truyền dữ liệu lên từ 2.5Gbps, 10Gbps cho đến 40 Gbps đồng thời tích hợp
nhiều loại dữ liệu hoặc các dạng khung dữ liệu của các công nghệ trước đây như
SONET/SDH trên cùng một khối truyền tải quang OTU.
Trong tài liệu này tôi xin giới thiệu những nét tổng quát của mạng truyền tải
quang các bạn có thể phần nào hiểu được tính chất quan trọng của mạng truyền tải
quang. Nội dung cụ thể được chia làm năm chương như sau:

Chương 1 : Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Chương 2 : Kiến trúc truyền tải của mạng truyền tải quang
Chương 3 : Cấu trúc ghép kênh của mạng truyền tải quang
Chương 4 : Các giao diện của mạng truyền tải quang
Chương 5 : Một số điểm nổi bật của mạng truyền quang


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,

quản lý và bảo dưỡng) cho phép duy trì kết nối và thay đổi chất lượng dịch vụ cùng
khả năng duy trì mạng.
 Lớp đoạn ghép quang : cung cấp chức năng cho các mạng qua công nghệ
ghép tín hiệu trên nhiều bước sóng (WDM). Lớp đoạn ghép quang chứa đầy đủ các
chức năng như mào đầu đoạn ghép kênh quang đảm bảo tính nguyên vẹn thông tin đáp
Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Lê Phương Trình – D04VT1
3
ứng đoạn ghép quang nhiều bước sóng, đoạn ghép quang kênh quang OA&M cho
phép hoạt động mức đoạn và các chức năng quản lý và duy trì đoạn ghép.
 Lớp đoạn truyền dẫn quang : cung cấp chức năng truyền dẫn tín hiệu
quang trên các sợi quang. Lớp đoạn truyền dẫn quang chứa đầy đủ các chức năng như
: xử lý mào đầu đoạn truyền dẫn quang đảm bảo tính nguyên vẹn thông tin đáp ứng
đoạn truyền dẫn quang, đoạn truyền dẫn OA&M cho phép các hoạt động mức đoạn và
các chức năng quản lý và khả năng duy trì đoạn truyền dẫn.
Tương tự như mạng SONET/SDH thế hệ sau, mạng truyền tải quang xác định một
tải tin đồng bộ có độ dài khung cố định được gán với một mào đầu chi tiết để hỗ trợ
các tải tin đầu cuối khác nhau, đồng thời một mã sửa lỗi hướng thuận (FEC) được đặt
tại đầu cuối tiếp theo của khung để phân biệt mạng truyền tải quang với các mạng
quang thế hệ sau khác.
Các từ mã FEC phát hiện lỗi và các mã sửa lỗi xác định các bit lỗi ( 16) và sửa một
phần các mã đó (8). FEC có khả năng sửa 8 bit lỗi hoặc nhiều hơn được xem như là
một mã mạnh, nếu sửa ít hơn 8 bit lỗi được xem như là một mã yếu.
Ví dụ : mã RS(255,239) là một mã nhị phân thuộc hệ thống các mã vòng tuyến
tính. Mã RS sinh ra từ đa thức nhị phân. Ví dụ : mã RS(255,239) sinh ra từ đa thức x
8

+ x
4
+ x

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

(thường là 8). Khi số bit lỗi vượt quá khả năng sửa lỗi của FEC , các bit lỗi chưa được
Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Lê Phương Trình – D04VT1
4
sửa đưa vào bộ tái tạo thành một burt bit lỗi ảnh hưởng đến hiệu năng của hệ thống. Ở
trường hợp này, từ mã FEC xác định chức năng vật lý và chức năng quản lý lỗi.


Hình 1. 1 Tỷ lệ lỗi bit BER trước và sau khi có từ mã FEC trong hệ thống
1.3 Từ mã FEC trong mạng truyền tải quang
Mạng truyền tải quang cho phép ghép các khung để đạt được tốc độ dữ liệu
truyền dẫn cao hơn. Ví dụ : mạng truyền tải quang định nghĩa nhiều mức ghép kênh
như STS-48 (SONET)/STM-16(SDH), hoặc STS-192/STM-64 hoặc STS-768/STM-
256. Khi M khung STS-48 (SONET) hoặc STM-16(SDH) được ghép đạt tốc độ M ×
2,5Gps. Trong trường hợp này, từ mã FEC được hình thành tại các mã khung
SONET/SDH trước khi thực hiện ghép khung trong khối thiết bị đầu cuối tại các bộ
thu , chức năng phát hiện và sửa lỗi được sử dụng sau khi tách các khung. Trong mạng
truyền tải quang, khối tải tin quang-k (OPU-k) với k là chỉ số gồm các khung
SONET/SDH được ghép lại và trường FEC đính kèm sau mỗi khung SONET/SDH.
Bảng 1.1 cung cấp giá trị k cho khối tải tin quang OPU


Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Lê Phương Trình – D04VT1
5
SONET
SDH
Tốc độ dữ liệu
OPU-k
STS-48

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

OPU-k
Kiểu FEC
OPU-1
RS(239/238)
OPU-2
RS(238/237)
OPU-3
RS(237/236)
Bảng 1. 2 Từ mã FEC sử dụng trong các khung OTN OPU-k
Khi FEC không được sử dụng trong trường hợp này thì từ mã RS lúc đó bao gồm
các số 0.
1.4 Cấu trúc khung trong mạng truyền tải quang
1.4.1 Khối tải tin quang OPU-k
Đơn vị khung cơ bản định nghĩa trong mạng truyền tải quang là khối tải tin quang
OPU-k , trong đó các tín hiệu đầu cuối được ánh xạ vào. Khi tính tới FEC, tốc độ bit
truyền dẫn danh định của OPU-k với k = 1, 2 , 3 được đưa ra trong bảng 1.3.
Mỗi khối OPU-k bao gồm 4 hàng, mỗi hang gồm 3810 cột tương ứng với 3810
byte , tại đầu cuối mỗi hàng có thêm 2 byte mào đầu để hỗ trợ đáp ứng các tín hiệu đầu
cuối khác nhau. Hình 1.3 lưu ý theo khuyến nghị G.709/Y.1331 được bắt đầu đánh số
từ 15, việc đánh số này sẽ rõ ràng hơn trong quá trình xây dựng khung OTN.
1.4.2 Khối dữ liệu quang ODU-k
Khối dữ liệu quang bao gồm khối tải tin quang OPU và bổ sung 14 byte mào
đầu tại đầu mỗi hàng của mào đầu OPU-k.
14 byte mào đầu của hàng đầu tiên OPU-k được định nghĩa như sau:
 Trường FAS (tín hiệu đồng chỉnh khung) (byte 1-7) chứa dãy đồng chỉnh khung
cố định 0xA1 0xA1 0xA1 0xA2 0xA2 0xA2.
 Trường MFAS (tín hiệu đồng chỉnh đa khung) (byte 8) chứa số khung trong
256 đa khung
 Trường mào đầu OTU-k (khối truyền tải quang k) (các byte 8-14) chứa giám sát
đoạn (byte 8-10), kênh truyền dẫn chung 0 (GCC0) (byte 11 và 12), và hai byte dự trữ

(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

mà ODU-k được ghép và tách ra. Mào đầu cho kết nối nối tiếp được bổ sung và kết
thúc tại nguồn và đầu cuối của các kết nối nối tiếp.
ODU-k hỗ trợ các chức năng sau đây:
 Đáp ứng các tín hiệu đầu cuối qua OPU-k
 Giám sát đường đầu cuối đến đầu cuối qua ODU-kP
 Giám sát kết nối nối tiếp qua ODU-kT
Trong các mạng quang tiêu chuẩn, nhằm tối ưu băng thông truyền tải, ghép kênh
phân chia thời gian(TDM) của các ODU-k duy trì liên kết đầu cuối đến đầu cuối để
các kênh TDM có tốc độ thấp hơn. Do đó, hiện tại ODU-k được định nghĩa các mối
quan hệ server/client như sau:
 Một ODU-2 truyền tải tối đa 4 ODU-1 (một ODU2 tương đương với 4 ODU-1)
 Một ODU-3 truyển tải tối đa 16 ODU-1 hoặc 4 ODU-2 hoặc có thể truyền tải
hỗn hợp cả ODU-1 và ODU-2 trong giới hạn băng thông cho phép

Hình 1. 5 Cấu trúc OTU-k


Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Lê Phương Trình – D04VT1
9
OTU-k
Tốc độ bit thông thường OTU-k
Chu kỳ
OTU-1
255/238 × 2488320 = 2666057,143 Kbps
48,971
OTU-2
255/237 × 9953238 = 10709255,316 Kbps
12,191
OTU-3

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.

Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Lê Phương Trình – D04VT1
10

Hình 1. 6 Quá trình ghép 16 khung con OTU-k lên một khung OTU-k


Hình 1. 7 Các bước cơ bản định dạng một khung OTU-k dựa trên một liên kết
điểm-điểm

Như vậy, bộ mã hóa OTN gồm các bước lần lượt theo thứ tự như sau:
Tín hiệu đầu cuối được sắp xếp vào khung OTN, sau đó thêm phần mào đầu OH,
từ mã FEC thực hiện ghép kênh và qua bộ xáo trộn dữ liệu được truyền đi.
Mặc dù không trình bày rõ ràng tuy nhiên, các dung sai thời gian và độ biến
động trễ là rất quan trọng trong quá trình này. ITU-T G.825.1 cung cấp độ biến động
Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Lê Phương Trình – D04VT1
11
trễ cho phép lớn nhất tại giao diện OTU-k tương ứng với chiều dài liên kết khác nhau.
Đây là những qui định tại các điều khoản cho đơn vị đỉnh-đỉnh (UIpp) và độ biến
động trễ đo được tai điểm tần số 3dB (trong Hz). Khoảng đơn vị (UI) được tính toán
từ tốc độ bit và mã RS như sau:
OTU1-1: 1UI = (238/255) (1/2,48832)ns = 375,1 ps
OTU1-2: 1UI = (238/255) (1/9,95328)ns = 93,38 ns
OTU1-1: 1UI = (238/255) (1/39,81312)ns = 375,1 ps
Căn cứ trên cho phép các UI, các độ biến động UIpp cho phép lớn nhất với các
băng thông khác nhau và các OTU-k định nghĩa bởi khuyến nghị G.825.1 như sau :
OTU-k
Dải tần số
Độ biến động (UIpp)

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)

Hai kênh quang (OCh) được định nghĩa :
 Kênh quang với chức năng đầy đủ (OCh)
 Kênh quang với chức năng rút gọn (OChr) cung cấp các kết nối thông suốt
mạng giữa các khôi phục 3R trong mạng truyền tải quang
OCh bao gồm mào đầu không liên kết; đây là mào đầu không được gắn vào trong
khung OCh nhưng truyền tải qua một sóng mang khác. Hình 1.8 cho thấy mào đầu
OCh (OCh OH) chứa thông tin cho bảo dưỡng hỗ trợ quản lý lỗi và bảo vệ. Mào đầu
OCh nằm ở cuối OCh có chức năng để ghép kênh và phân kênh.
1.4.5 Sóng mang kênh quang (OCC) và nhóm kênh quang (OCG)
Sóng mang kênh quang được định nghĩa là một bước sóng WDM mà các địa chỉ
OTN của một kênh quang OCh ánh xạ lên. Hai kiểu OCC được định nghĩa:
 OCC với chức năng rút gọn (OCCr): chứa duy nhất tải tin OCCp. OCCr mang
tải tin OCh và được gắn với một bước sóng ITU-T của lưới ITU-T. OCCr không có
mào đầu liên kết.
 OCC với chức năng đầy đủ (OCC): chứa tải tin (OCCp) và mào đầu (OCCo).
OCCp mang tải tin OCh và được gán một bước sóng của lưới ITU-T. OCCo mang
mào đầu OCh, và được truyền đi như kênh thông tin tín hiệu mào đầu của module
truyền tải quang (OTM).
Nhóm kênh quang (OCG) là một nhóm các sóng mang kênh quang OCC. Với
nhóm sóng mang kênh quang bậc với chức năng rút gọn OCG n[r], các OCC nhánh
Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tìm hiểu chung về mạng truyền tải quang
Lê Phương Trình – D04VT1
13
có thể có các kích thước khác nhau. Do đó, khi n sóng mang kênh quang OCC-n[r]
được ghép kênh WDM xác lập cố định một số bước sóng của lưới ITU-T.
Hai OCG được định nghĩa:
 OCG-n với chức năng rút gọn (OCG-nr): chứa n tải tin OCC(OCCp) và không
chứa mào đầu liên kết OCG-nr.
 OCG-n với chức năng đầy đủ (OCCG-n): chứa n tải tin OCC (OCCp) và các
mào đầu liên kết (OCCo).


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
15

Hình 1. 10 Hình thành và truyền tải tín hiệu OTM qua các kênh WDM riêng
1.4.7 Sắp xếp các khung GFP vào khung OPU-k
Với việc chèn các khung rỗi tại các vị trí đóng gói GFP, các khung GFP tạo
thành một luồng bit liên tục. Vì vậy, sắp xếp các khung GFP vào trong OPU-k đạt
được bằng cách đồng chỉnh cấu trúc byte của mỗi khung GFP với cấu trúc byte của
tải tin OPU-k. Trong trường hợp này, điều khiển căn chỉnh là không cần thiết và phần
tải trọng của OPU-k với 4 × 3808 byte được sủ dụng để sắp xếp với khung GFP. Do
đáp ứng tốc độ và mã hóa được sử dụng trong đóng gói GFP, hai chức năng không
được yêu cầu trong quá trình xử lý sắp xếp. Ngoài ra do các khung GFP có độ dài
thay đổi, GFP được cấp phát để chuyển qua các khung OPU-k. Trong trường hợp
này, mào đầu OPU-k chứa 7 byte dự trữ (RES) và một byte nhận dạng cấu trúc tải tin
cho biết kiểu tải tin (PT) (hàng 14, 4).
1.5 Mạng truyền tải quang và công nghệ ghép kênh phân chia theo bƣớc
sóng
Mạng truyền tải quang cho phép truyền tải các tín hiệu khác nhau nhờ công
nghệ DWDM. Hình 1.11 mô tả quá trình ánh xạ các kiểu tải trọng khác nhau của mạng
OTN để truyền trên DWDM.


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.

 Kiểm tra tính toàn vẹn liên kết giữa các phần tử mạng truyền tải để thích ứng
với thông tin đặc tính; giám sát liên tục quá trình thiết lập với các yêu cầu xử lý đảm
bảo tính toàn vẹn của đường liên kết đầu cuối đến đầu cuối. Giám sát khả năng liên kết
sử dụng nhận dạng TTI( một kiểu nhận dạng đường liên kết đầu cuối).
 Kiểm tra chất lượng dịch vụ: giám sát chất lượng tín hiệu nhờ giám sát hiệu
năng của một kết nối hỗ trợ liên kết đầu cuối.
 Quản lý các đáp ứng đầu cuối lớp mạng: mục đích nhằm để quản lý lớp client
đáp ứng từ một lớp server sử dụng một nhận dạng kiểu tải tin (PTI); mào đầu ATM
cũng chứa 3 bit nhận dạng PTI. Một nhận dạng PTI khi không có tương thích giứa
nguồn và đầu cuối được dùng để chỉ thị cho điều chỉnh dự trữ hoặc đáp ứng sự thay
đổi giữa lớp client-OCh server.