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 các nhà
sản xuất, các nhà vận hành, các nhà khai thác và các tổ chức chuẩn hóa hướng đến một
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 ghép
kênh phân chia theo thời gian (TDM). Với khuynh hướng truyền tải dữ liệu ngày càng
tăng, hệ thống SDH truyền thống không thể đáp ứng được nhu cầu gia tăng của các dịch
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 tăng tính
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 đơn
giản, 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 truyền dữ liệu ở
tốc độ cao, băng thông rộng và tồn tại đồng thời các dịch vụ truyền thống và các 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 khả năng
cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) thích hợp cho các dịch vụ mới và khả năng truyền
Lý Kim Quy – ĐTVT K14 Trang 21
Chương 2: Tổng quan về công nghệ NG - SDH
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 hiệu quả
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. Cắt giảm
được chi phí trên 1 bit lưu chuyển, thu hút nhiều khách hàng mới và giữ được những
dịch vụ kế thừa.
2.2SDH thế hệ sau và sự kế thừa
Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông sẵn sàng chuyển các dịch vụ Ethernet/IP
trong kinh doanh sang các mạng đô thị. Mặt khác, sự kết hợp Ethernet/IP có thể làm
tăng lợi thế truyền tải đường dài của SDH bao gồm sự mềm dẻo, tin cậy, khả năng
chuyển đổi, bảo vệ tích hợp, quản lý và định tuyến lại. SDH thế hệ sau cho nhiều hơn
thế. Các node mới của nó được gọi là "Nền tảng cung cấp đa dịch vụ” MSSP cho phép
Lý Kim Quy – ĐTVT K14 Trang 22
Chương 2: Tổng quan về công nghệ NG - SDH
kết hợp các giao tiếp dữ liệu như Ethernet, 8B/10B, MPLS hoặc RPR mà không cần bỏ
các giao tiếp SDH/PDH.
Ngoài ra, để dữ liệu chuyển tải hiệu quả hơn, SDH đã chấp nhận một tập các giao
thức 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 lại
đây, 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 rộng rãi
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 và thứ
hai là cách sử dụng băng thông hiệu quả. Nghĩa là cần một lớp giao thức thích ứng và
một cơ chế sắp xếp mới để điều khiển việc sử dụng băng thông. Cơ chế phải thực hiện
được tất cả nhưng điều này và giữ được việc truyền tải SDH tin cậy và sự quản lý tập
trung.
Các hệ thống truyền dẫn đang ngắm vào SDH trong việc định tuyến các khối lưu
lượng SDH tốc độ cao cho mục đích truyền tải đường dài. Để làm được việc này, SDH
cần một số giao thức sau:
Lý Kim Quy – ĐTVT K14 Trang 23
Chương 2: Tổng quan về công nghệ NG - SDH
- Giao thức đóng khung chung (GFP): được định nghĩa trong khuyến nghị G.7041
ITU-T. Đây là một giao thức ghép bất kỳ dịch vụ liên kết dữ liệu nào gồm Ethernet,
quảng bá video số (DVB) và các mạng vùng lưu trữ (SAN). GFP được so sánh với các
thủ tục đóng khung khác như gói qua SDH hay X.86 có mào đầu nhỏ đáp ứng yêu cầu
phân tích, xử lý ít hơn.
- Ghép chuỗi ảo (VCAT): được định nghĩa trong khuyến nghị G.707 ITU-T, tạo ra
các ống lưu lượng có kích thước biết trước, đáp ứng sự linh hoạt và khả năng lớn với sự
kế thừa các công nghệ trong SDH.
- Cơ chế điều chỉnh dung lượng tuyến (LCAS): được định nghĩa trong khuyến
nghị G.7042 ITU-T, phân phối hoặc tập hợp các đơn vị băng thông phù hợp các yêu cầu
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 biên
của 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 được hiểu
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 không

đổi và thay đổi vào khung đồng bộ SDH. GFP hỗ trợ nhiều giao thức được sử dụng
trong 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 thích ứng.
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 kiểu
thích 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.
Lý Kim Quy – ĐTVT K14 Trang 24
Chương 2: Tổng quan về công nghệ NG - SDH
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 sắp
xếp ngược trở lại hàng đợi và được phân phối đến từng port. Hình trên là sơ đồ đóng gói
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 điều
khiển GFP. GFP cũng hỗ trợ một cơ chế phần mở rộng đầu đề tải trọng linh động để
dễ 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 chỉ thị số
byte trong vùng tải trọng GFP. Giá trị tối thiểu của PLI trong một khung khách hàng
là 4, PLI có giá trị 0-3 được dành riêng cho việc sử dụng các khung điều khiển.
Trường cHEC chứa CRC-16 bảo vệ tính toàn vẹn nội dung của phần đầu đề chính
thông qua khả năng sửa lỗi đơn bit và phát hiện lỗi đa bit. cHEC được tính toán trên
4 byte đầu đề chính.
Lý Kim Quy – ĐTVT K14 Trang 25
Chương 2: Tổng quan về công nghệ NG - SDH
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 giao thức
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 4 đến
64 byte, để hỗ trợ các thủ tục quản lý liên kết dữ liệu đặc trưng cho tín hiệu khách
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). Sự có mặt
của phần đầu đề mở rộng, định dạng của nó và sự có mặt của pFCS tuỳ chọn 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 dung của trường
kiểu.
- Đầu đề mở rộng (Extension Header): là một trường dài từ 0 đến 60 byte (gồm
eHEC) hỗ trợ các đầu đề liên kết dữ liệu đặc trưng công nghệ, ví dụ như nhận dạng
liên 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 phần đầu 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.
Lý Kim Quy – ĐTVT K14 Trang 26
Chương 2: Tổng quan về công nghệ NG - SDH
GFP-F có thể được sử dụng cho Ethernet, PPP/IP và HDLC như là các giao thức
mà tính hiệu quả và tính mềm dẻo là quan trọng. Để thực thi quá trình đóng gói thì cần
phải nhận hoàn tất gói client nhưng thủ tục này làm tăng độ trễ, GFP thì không thích
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 khung
đặc 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 có
PDU 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 toàn
vào khung GFP. Các gói rỗi thì không được truyền, kết quả là tăng hiệu quả truyền dẫn.
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 tất
cả các từ mã được giải mã và sắp xếp vào các khung GFP có chiều dài cố định. Các
khung được truyền ngay lập tức mà không phải chờ gói dữ liệu client được nhận hoàn
tất. 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, điều
khiển, 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 lý
khung client hoặc đợi khung đến khi hoàn tất. Lợi thế này được khắc chế bởi sự hiệu
quả 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 và OTN.
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 như một
giao thức riêng như địa chỉ nguồn / đích, số port, lớp dịch vụ,... Giữa các loại EXI tuyến
tính hỗ trợ submultiplexing trên một đường, nhận dạng kênh (CID) cho phép ghép kênh
đoạn nhỏ qua kênh VC kiểu GFP.
2.4Ghép chuỗi (Concatenation
)
Ghép chuỗi là một quá trình tập hợp băng thông của X container (C-i) vào một
container lớn hơn. Băng thông lớn hơn nên sẽ tốt cho việc truyền các tải trọng (payload)

Lý Kim Quy – ĐTVT K14 Trang 27
Chương 2: Tổng quan về công nghệ NG - SDH
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 suốt
quá 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 cuối
đường 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. Ghép
chuỗi 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 thể
được truyền trong khung STM-n (với n=X). Tuy nhiên, các sự kết hợp khác cũng có thể
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 là một đơn
vị xuyên qua mạng.
Lý Kim Quy – ĐTVT K14 Trang 28
Chương 2: Tổng quan về công nghệ NG - SDH
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 tải
VC-4 1 149.760 Kbit/s 3 byte STM-1
VC-4-4c 4 599.040 Kbit/s 12 byte STM-4
VC-4-16c 16 2.396.160 Kbit/s 48 byte STM-16

VC-4-64c 64 9.583.640 Kbit/s 192 byte STM-64
VC-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. Cấu
trúc khung của VC-4-Xc được thể hiện ở hình 1.11 với 9 hàng và X*261 cột, tốc độ
khung là 125µs. VC-4-Xc được tạo thành bởi phương pháp ghép xen byte của X VC-4
riêng 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 thứ hai
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 đầu tiên
của VC-4-Xc sẽ luôn luôn được đặt trong AU-4 thứ nhất. Con trỏ của AU-4 thứ nhất
này chỉ ra vị trí của byte J1 trong POH của VC-4-Xc. Các con trỏ của AU-4 còn lại,
nghĩa là từ AU-4 #2 tới AU-4 #X, được thiết lập để chỉ thị tải trọng được ghép chuỗi
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 chuỗi và
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 không thỏa
băng thông được cung cấp bởi ghép chuỗi liền kề. Để thực hiện một đường truyền
1Gbit/s thì nó sẽ cần dùng một container VC-4-16c mà dung lượng là 2.4Gbit/s. Nhiều
hơn 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
Lý Kim Quy – ĐTVT K14 Trang 29