Федеральное агентство связи

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Сибирский государственный университет телекоммуникаций и

информатики»

(СибГУТИ)

Кафедра многоканальной электрической связи и оптических систем (МЭС и ОС)

10.05.02 Информационная безопасность телекоммуникационных систем, специализация Защита информации в системах связи и управления (очная форма обучения)

Синхронизация в оптических сетях

отчет по лабораторной работе № 10

дисциплины «Защищенные оптические сети и системы передачи»

Выполнил:

студент ФАЭС,

гр. АБ-75 / А.Е. Карелин /

(подпись)

«__»_________ 2021 г.

Проверил:

доц. каф. МЭС и ОС / В.Г. Фокин/

«__»_________ 2021 г. (подпись)

Новосибирск 2021

1. Цель работы

Изучить принципы построения сети синхронизации.

2. Содержание работы

1. Изучение основных положений по частотной (тактовой), временной и фазовой синхронизации, основы стандартов, принципы построения и применения в гибких оптических транспортных сетях.

2. Составление кратких ответов на контрольные вопросы.

3. Решение задач

4. Составление отчёта с выводами по результатам работы.

3. Контрольные вопросы

1. Для чего нужна синхронизация в телекоммуникациях?

Для исключения некорректных цифровых соединений.

2. Чем отличается синхронизация сетевая от синхронизации в системах передачи?

3. Для чего нужна синхронизация в пакетных сетях?

Пакеты Ethernet транспортирующие клиентские сигналы реального времени, накапливающие при прохождении в тракте задержки различной длительности, которые в конечном итоге приводят к искажению или потере информационных сигналов.

4. Что представляет собой сеть синхронизации?

Сеть синхронизации – совокупность (или система) тактовых генераторов, системы распределения тактовых импульсов (синхросигналов) и самих синхросигналов, используемых для тактирования цифрового оборудования различных сетей

5. Что называют системой синхронизации?

Система тактовой сетевой синхронизации (ТСС) – комплекс технических средств, обеспечивающих формирование и распределение сигналов синхронизации по цифровой сети связи. Так же применимо определение ТСС, как совокупности транспортной сетевой структуры, источников синхросигналов и оборудования синхронизации, структуры распределения синхросигналов, потребителей синхросигналов, номенклатуры синхросигналов и средств их контроля/управления.

6. Чем отличаются виды синхронизации? Какой вид синхронизации первичен?

Тактовая или частотная синхронизация – синхронизация, при которой различные сигналы имеют одинаковое число импульсов в течение одного периода времени. При этом частотная синхронизация не зависит от последовательности импульсов и также от времени начала и конца каждого импульса. Примером частотной синхронизации можно считать полное совпадение скоростей записи и считывания двоичных символов в буферной памяти.

Фазовая синхронизация – синхронизация, при которой различные сигналы имеют одинаковую частоту, время начала и завершения интервала повторения импульса. При этом фазовая синхронизация не зависит от последовательности импульсов. Примерами фазовой синхронизации можно считать: синхронизация циклов передачи, синхронизацию канальных интервалов.

Временная синхронизация – синхронизация, при которой различные сигналы имеют одинаковую частоту, фазу и импульсы в сигналах появляются в той же последовательности. Примером временной синхронизации можно считать привязку поступления пакетов к секундным интервалам.

Тактовая / частотная синхронизация.

7. Почему происходят проскальзывания на стыках цифровых систем?

В результате различия частот и фаз тактов записи данных в буферную память и их считывания могут появиться лишние временные посылки +1 и их недостаток –1. Это может привести к сбою на более высоких уровнях цифровой обработки. Например, нарушается последовательность данных слов синхронизации по циклам, по сверхциклам, разрушаются синхронизирующие последовательности пакетов данных сетей: Ethernet, TP-MPLS, MPLS, IP и др. В свою очередь это приводит к потере части информационных сообщений, ухудшению качества услуг связи. Явление пропуска (–1) или повторения (+1) бит в считываемом цифровом сигнале из буфера на стыке систем получило название проскальзывание (Slip).

8. Чем отличаются управляемые и не управляемые проскальзывания?

Управляемые проскальзывания не приводят к сбою циклового синхронизма и при этом сигнал с потерями восстанавливает синхронизм; Неуправляемые проскальзывания приводят к потере циклового синхронизма и невосполнимым потерям в цифровом сигнале.

9. Сколько допускается проскальзываний в сутки для ОЦК с сохранением передачи информации?

не более 5 проскальзываний за 24 часа в течение 98,9% общего времени работы соединения; более 5 проскальзываний за 24 часа, но менее 30 за 1 час в течение времени общей работы соединения; допускается более 30 проскальзываний за 1 час в течение времени общей работы соединения

10. Что входит в эталонное цифровое соединение?

местная сеть, национальный транзит, международный транзит

11. Где в эталонном цифровом соединении допускается наибольшая доля проскальзываний?

На национальной сети (местная + национальный транзит) по 46%, из которых 40% на местную сеть.

12. Как рассчитать число проскальзываний за сутки?

число циклов в секунды умножить на число секунд в сутках умножить на точность синхронизации

13. Чем отличается джиттер от вандера? Изменение фаз частотой свыше 10 Гц – джиттер. Изменение фаз частотой менее 10 Гц – вандер.

14. О чего зависит вандер? Удлинение и сокращение кабеля при изменении температуры, от преобразований ЦС, движения указателей и проскальзываний, из-за старения оборудования и суточного изменения температуры помещений с оборудованием.

15. . У чему может привести накопление джиттера и вандера?

К перегрузкам буферной памяти и увеличению числа проскальзываний.

16. Чем отличаются источники синхросигналов ПЭГ?

Источники систем синхронизации подразделяются на два типа: атомные и кварцевые.

17. Какие разновидности кварцевых генераторов используются в сети синхронизации?

. Кварцевые генераторы подразделяются на три вида: обычные кварцевые, кварцевые с температурной компенсацией ТСХО и охлаждаемые кварцевые источники ОСХО. Они используются в качестве вторичных задающих генераторов ВЗГ

18. Что такое АРСС?

Аппаратура разветвления сигналов синхронизации (АРСС).

19. Как классифицируют сети синхронизации?

Централизованная сеть, плезиохронный режим сети ТСС, сеть синхронизации ТСС

20. Какие режимы могут состоятся на сети синхронизации?

Hold-over и free-run mode.

21Что такое ретайминг в сети синхронизации?

. Буферная память расинхронизации, где запись битовых тактов со случайной фазой сопровождается считыванием этих бит без фазовых дрожаний.

22. Какие сигналы используются в качестве синхронизирующих?

Отдельные (без трафика) сигналы и сигналы, переносящие трафик.

23. Что обозначает QL в стандартах по сетевой синхронизации?

Quality-Levels.

24. Что обозначает QL-DNU для сети синхронизации?

Запрет на использование источника синхросигналов, т.е. его качество не определено.

25Чем в транспортной сети распространяется сообщение о качестве синхронизации?

. В служебных полях циклических кадров и пакетов управления.

26. Чем отличаются классы подключения к базовой сети синхронизации?

. 1-й класс – сеть оператора получает сигнал синхронизации через пассивные соединительные линии от ПЭГ базовой сети ТСС; 2-й класс – сеть оператора получает сигнал синхронизации от ВЗГ; 3-й и 4-й классы – сеть оператора получает сигнал синхронизации от ГСЭ.

27. Что обозначают индексы T0, T1, T2, T3, T4 в синхронизации сетевого элемента?

Т0, внутренний синхросигнал, формируемый ГСЭ для синхронизации исходящих потоков цифровых данных (Е1, STM-N и т.д.); Т1, синхросигналы, передаваемые в потоках линейных сигналов через линейные порты; Т2, компонентный сигнал, используемый для синхронизации сетевого элемента (чаще всего это 2048 кбит/с, 64 кбит/с, 8 кбит/с); Т3, синхросигнал от внешнего входа 2048 МГц/2048 кбит/с в ГСЭ и ВЗГ; Т4, синхросигнал на выходе из ГСЭ или ВЗГ 2048 МГц/2048 кбит.

28.. Какие значения может принимать маркер синхронизации и от чего это зависит?

2 – ПЭГ, 4 – ВЗГ (транзит), 8 – ВЗГ (местный), 11 – ГСЭ в режиме holdover, 0 – качество неизвестно, 15 – для синхронизации не использовать. От уровня качества источника синхронизации.

29 Что нормируется в сети пакетной передачи относительно синхронизации

. PDV (packet delay variation) – вариация временной задержки пакета.

30. Какое оборудование используется в сети пакетной передачи для синхронизации?

PEC-M (Packet-based Equipment Clock Master), PEC-F / PEC-S-F (Packet-based Equipment Clock Slave Frequency).

31. Чем отличается PEC-M от PEC-S в сети пакетной синхронизации?

PEC-M – ведущий тактовый генератор. PEC-S – ведомый тактовый генератор.

32. Чем отличаются эталонные модели HRM-1 и HRM-2?

Разнородными средами передачи сигналов (волоконно-оптические, электрические, радиочастотные), которые различно влияют на пакетную синхронизацию, что может быть отражено в нормативах на восстановление тактового синхронизма PEC-S-F.

33. Что входит в общую структуру распределения синхронизма пакетной передачи?

Граничный тактовый генератор BC/T-BC может стать в сети генератором GM или быть ведомым другим тактовым генератором с протоколом PTP. Генератор типа T-TSC (PSC) может быть только ведомым тактовым генератором и не может быть GM. Генератор TC (T-TC) является «прозрачным» генератором, т.е. входит в состав коммутатора Ethernet, который измеряет время прохождения сообщения синхронизации через себя и предоставляет измеренное значение генератору времени, получающим сообщение синхронизации далее по цепочке.

34. Каким допускается отклонение частоты синхронизации от номинала для цифровых сетей подвижной связи?

1,6 10-8

35. Какие протоколы надёжно поддерживают синхронизацию в пакетных транспортных сетях?

NTP (Network Time Protocol) и PTP (Precision Time Protocol).

36. Какова точность временной синхронизации по протоколу PTP?

До 10 нс.

37 . В сетях передачи информации на основе какой технологии используется протокол PTP?

. Отдельная сеть передачи VLAN на основе протокола Ethernet с фиксированными адресами.

38. Как можно восстановить синхронизацию в случае её нарушения?

ручное переключение источников синхронизма; использование системы управления сетью; метод приоритетных таблиц; метод сообщения о статусе синхросигнала.

39. В чём состоит восстановление синхронизма на основе приоритетных таблиц и показателей качества?

Идея метода таблиц приоритетов. В синхронизируемом сетевом элементе сигнал с наивысшим приоритетом выбирается в качестве основного. При этом остальные находятся в ожидании. Идея метода показателей качества. Выбор источника синхронизации производится по маркеру или метке синхронизации.

40. Для чего нужно проводить аудит сети синхронизации?

с целью проверки правильности составления проектной схемы синхронизации транспортной сети; соответствия проектной схемы синхронизации, реализованной на объектах транспортной сети; соответствия параметров сигналов от источников синхронизации оборудования и всей системы синхронизации транспортной сети установленным нормам; работы сети синхронизации в нормальных и в аварийных условиях при переключениях на резервные направления и/или источники синхронизации.

41. Что учитывается при проектировании сети синхронизации?

Каждый узел сети синхронизации обычно использует только один сигнал синхронизации. Каждый узел должен иметь основной и резервные источники синхронизма. При проектировании для каждого сетевого элемента индивидуально должны быть определены установки порогов качества и приоритетов. рекомендуется применять следующие меры: резервировать электропитание и все блоки ПЭГ, ВЗГ, ГСЭ, интерфейсы; резервировать все пути доставки синхросигналов к сетевым элементам.

42. Что может входить в состав отдельных видов оборудования для сети синхронизации?

вторичный задающий генератор; резервный источник синхронизации в режиме запоминания частоты при пропадании внешних источников; первичный эталонный источник, при работе от встроенного приёмника ГЛОНАСС/GPS; PTP GrandMaster; первичный NTP сервер; местный задающий генератор; устройство контроля качественных показателей внешних входных синхросигналов как 2 МГц, так и временных протоколов (PTP и NTP).

43. Какие функции может выполнять оборудование УВС-1588GM/M в сети синхронизации?

Используя в качестве эталонного сигнал встроенного приемника ГЛОНАСС/GPS (готового также к добавлению третьей спутниковой системы - Gallileo), УВС-1588S способен синхронизировать десятки подключенных к сети ведомых устройств (в терминологии этого же стандарта - «слейвов») на различных сетевых уровнях, а также при различных режимах передачи и методах измерения задержки пакетов в сетях. С учетом все возрастающей роли в современных телекоммуникациях именно сетей с коммутацией пакетов, реальной альтернативы протоколу РТР для целей временной синхронизацией не существует, по крайней мере, на ближайшие десятки лет.

44. Какие виды оборудования синхронизации поставляет компания Oscilloquartz, OSA ?

Цезиевые часы, GrandMaster, синхронизация сети SONET/SDH (OSA 5548 SSU / TSG, Slaves.

Решение задачи

Вывод: в данной лабораторной работе мы изучили ТСС (тактовая система синхронизации). Разобрали, как проектируется сеть синхронизации, какие есть приоритеты, способы восстановления синхронизма, протоколы, поддерживающие синхронизацию, увидели оборудование для синхронизации. На практике научились считать число проскальзывания и величину отклонения частоты от номинального значения.