Výsledky výzkumu a další informace nejen
z oblasti přístupových telekomunikačních sítí.
Access server ISSN 1214-9675
Server vznikl za podpory Grantové agentury ČR.
15. ročník
Dnešní datum: 18. 11. 2017  Hlavní stránka | Seznam rubrik | Ke stažení | Odkazy  

Doporučujeme
Knihu o FTTx

Matlab server - on-line výpočty a simulace

E-learning - on-line kurzy

Trainingpoint - školení z oblasti TELCO a ICT

Kontakt
KTT FEL ČVUT
Napište nám

Redakční rada - pokyny pro autory a recenzenty

Copyright

Aplikace a služby

* Přípravky pro výuku v oblasti konvergovaných přenosových sítí

Vydáno dne 20. 01. 2011 (3370 přečtení)

Preparation for teaching in the converged transmission networks. Základ dnešních sítí tvoří protokoly IP a Ethernet s nimiž spolupracují klasické telekomunikační technologie, např. Ethernet over SDH nebo TDM over IP. K podpoře výuky uvedených technologií byly využity přípravky vytvořené ve společnosti TTC.

Preparation for teaching in the converged transmission networks - Abstract:
Today's networks are based on IP and Ethernet. The traditional telecommunication technologies work with IP and Ethernet such as Ethernet over SDH or TDM over IP. Products created by company TTC were used to support the teaching of these technologies.

Dnešní telekomunikační systémy představují složité vybavení kombinující hardware a software v multifunkční univerzální a konfigurovatelnou platformu pro poskytování různých služeb v různých aplikačních oblastech. Pro začlenění do výuky konvergovaných přenosových sítí na katedře telekomunikační techniky byla vybrána technologie synchronní digitální hierarchie (SDH) umožňující realizaci okruhů s rozhraními Ethernet (Ethernet over SDH, EoSDH) a technologie přenosu klasických digitálních toků E1 s časovým multiplexem přes paketovou síť IP (TDM over IP, TDMoIP, E1 over Ethernet, E1oE). Pro podrobné seznámení s vlastnostmi a realizací uvedených technologií bylo využito spolupráce se společností TTC Telekomunikace, která vyrobila výukové přípravky, vycházející ze zásuvných modulů vyvíjených pro platformu přenosových sítí označovanou PCM30U.

Přípravek Ethernet over SDH

Přenosové sítě SDH dnes běžně přenášejí rámce mezi rozhraními Ethernet. Pro efektivní využití sítě SDH bylo zavedeno zřetězení virtuálních kontejnerů a protokol LCAS pro jejich přidělování podle potřeby. Bližší popis je uveden v článku  Dynamické přidělování kapacity pro Ethernet v síti SDH. Základní stupeň hierarchie SDH je tvořen signálem s přenosovou rychlostí 155,52 Mbit/s s rámcovou strukturou označovanou jako synchronní transportní modul STM-1. Základní rámec vytvořený při zpracovávání příspěvkového signálu se označuje jako kontejner C. Přidáním služebních bajtů záhlaví cesty POH (Path Overhead) se vytvoří virtuální kontejner VC. Záhlaví cesty POH slouží k zabezpečení a kontrole přenosu virtuálního kontejneru VC sítí SDH a provází virtuální kontejner VC od jeho sestavení až po rozebrání. Pro přenos vysokorychlostních signálů a také přenos signálů s jinými rychlostmi, než nabízejí typizované kontejnery, bylo zavedeno tzv. řetězení (Concatenation) virtuálních kontejnerů. Vedle souvislého zřetězení se užívá tzv. virtuální řetězení (Virtual Concatenation - zkratka VCAT).  

Pro praktickou realizaci uzlu SDH lze dnes využít moderních integrovaných obvodů, které sdružují veškeré potřebné funkce na jednom čipu. Ve výukovém přípravku je využit obvod RadioNode kanadské firmy Galazar Networks. Přípravek představuje jednodeskový SDH muldex s linkovým zakončením 2x STM-1 se zásuvnými moduly SFP a příspěvkovými toky 4x E1 a 4x Ethernet. Otestování jednotky i přenosové cesty je možno bez použití externích analyzátorů pomocí funkce vzdálená a místní smyčka a generátoru a detektoru pseudonáhodné testovací posloupnosti.

fotoASDH

Obr. 1 Pohled na výukový přípravek – jednodeskový muldex SDH

Jednotka je konfigurována, řízena a dohlížena lokálním manažerem dostupným pomocí běžného internetového prohlížeče prostřednictvím integrovaného WEB serveru. Konfigurovat, řídit  a dohlížet lze tyto stavy: aktivace rozhraní, přiřazení toků do příslušných virtuálních kontejnerů, nastavení parametrů toků E1, nastavení parametrů toků Ethernet, nastavení parametrů synchronizace, nastavení parametrů zálohování SNCP (Subnetwork Connection Protection), nastavení parametrů dohledu a přístupových práv, řízení smyček a testů, dohled poplachů a stavů rozhraní.

V rámci laboratorních cvičení se realizují a ověřují zálohované i nezálohované okruhy E1 a Ethernet mezi dvojicí přípravků SDH i spolupráce s muldexy AMS z produkce Lucent. Modifikací firmware lze modifikovat funkci zařízení a ověřovat i funkce, které nejsou dostupné u komerčně dostupných zařízení.

Přípravek E1 over Ethernet

S nástupem sítí nové generace (NGN) založených na přenosu buněk ATM a zejména paketů IP je spojena snaha zajistit i přenos mezi existujícími rozhraními sítí s přepojováním okruhů. Pro tento způsob přenosu se používá poněkud nepřesně zkratka TDM (Time Division Multiplex) a vzniklo tak označení TDM over ATM, zkráceně TDMoATM, a TDM over IP, zkráceně TDMoIP. Signálem TDM se má obvykle na mysli v Evropě tok E1, méně často i E3. Velice častý bývá stále ještě požadavek na přenos signálu E1, např. pro propojení klasických telefonních ústředen, což může být kvůli dosažení nižšího zpoždění výhodnější než konverze hovorového signálu na formát VoIP (Voice over IP) pomocí bran na hranici sítě IP. Více informací obsahuje článek  Přenos E1 přes sítě IP (TDMoIP).

Pro přenos toku E1 pomocí IP se užívá způsob převzatý z ATM. Nabízí se adaptační vrstva AAL1, která byla zavedena pro přenos v reálném čase s konstantní přenosovou rychlostí a používá se pro přenos TDM over ATM. Vytváří se informační pole buňky s délkou 48 bajtů, přičemž 1 bajt z informačního pole zabere pořadové číslo a jeho zabezpečení kódem CRC. Pro vlastní kanálové intervaly E1 lze tedy použít 47 bajtů, případně násobky 47, pokud je snaha zefektivnit přenos, ovšem na úkor zpoždění.

K realizaci přípravku je využit obvod firmy TranSwitch Corporation disponující čtyřmi rozhraními E1 a zajišťující všechny potřebné funkce včetně adaptace E1 do informačního pole paketu, zajištění priority při přenosu, vyrovnávání kolísání zpoždění a obnovu taktu.

Klíčovou při implementaci TDMoIP je obnova taktu. V integrovaném obvodu jsou použity účinné mechanismy obnovy časové složky zaručující splnění standardů ITU-T G.823/824 z pohledu přípustného fázového chvění (jitter a wander).

Variantně jsou použity dvě metody přenosu:

SAToP (Structure-Agnostic Time Division Multiplexing over Packet) umožňuje zapouzdření nerámcovaných toků E1 nebo sériových dat pro přenos sítěmi IP, MPLS nebo Ethernet v souladu s ITU-T Y.1413, MEF 8, MFA8.0.0 a IETF RFC 4553.

CESoPSN (Circuit Emulation Service over Packet Switched Network) umožňuje zapouzdření rámcovaných toků E1, jednotlivých kanálových intervalů či jejich skupin pro přenos sítěmi IP, MPLS nebo Ethernet se statickým přiřazením kanálových intervalů uvnitř svazku (bunde).

Pro ověřování funkce přenosu TDM over IP je využita emulace sítě Ethernet pomocí na katedře vyvíjeného emulátoru EtherShaper, který slouží k nastavení ztrátovosti paketů, zpoždění a jeho kolísání. Zpoždění při zapouzdření lze spočítat z následujícího vztahu:

vzorec1

kde TS je počet kanálových intervalů (v nerámcovaném režimu je to 32) a  

vzorec2

kde MTDM je počet bajtů zapouzdřovaných do jednoho IP paketu.

Celkové zpoždění při přenosu v obou směrech (round trip delay) lze vyjádřit:

vzorec3

kde dJB je velikost potlačovače kolísání zpoždění, dN je zpoždění v síti.

Zvýšením počet bajtů zapouzdřovaných do jednoho IP paketu MTDM (TDM payload) se zvyšuje efektivitu přenosu, což snižuje celkový požadavek na propustnost Ethernetu. Na druhou stranu se zvýší zpoždění při zapouzdření.

fotoEoE

 Obr. 2 Pohled na pracoviště se dvěma výukovými přípravky E1oE a analyzátorem E1

V rámci úloh se ověřuje celkové zpoždění v závislosti na nastavení parametrů (počet zapouzdřovaných bajtů, velikost potlačovače kolísání zpoždění), odolnost proti kolísání zpoždění  a kvalita obnovy taktu.

Závěr

V rámci projektu a spolupráce se společností TTC bylo realizováno několik laboratorních pracovišť s demonstračními kity, které jsou založeny na moderních obvodech pro přenos signálů E1 pomocí Ethernetu a technologie SDH. Po specifické použití bylo přizpůsobeno konstrukční uspořádání tak, aby vyhovovalo laboratornímu uplatnění. Bylo vyřešeno připojení rozhraní na konektory kompatibilní se zařízeními a přístroji v laboratoři, napájecí moduly a mechanické provedení s plexisklovými průhlednými kryty shora i zdola desky s plošnými spoji, aby byly chráněny obvody, ale zároveň bylo možné sledovat konstrukční řešení desek. Veškeré nastavování, konfigurace, update firmware se provádí softwarově.

Příspěvek vznikl za podpory projektu FRVŠ 2195/2010 a výzkumného záměru MSM6840770014.

Odkazy

[1] Vodrážka, J.: Dynamické přidělování kapacity pro Ethernet v síti SDH. Access server. ISSN 1214-9675.
[2] Vodrážka, J.: Přenos E1 přes sítě IP (TDMoIP). Access server. ISSN 1214-9675.
[3] Firemní dokumentace TTC Telekomunikace.



Autor:        J. Vodrážka
Pracoviště: České vysoké učení technické v Praze, FEL

Informační e-mail Vytisknout článek
Projekty a aktuality
01.03.2012: PROJEKT
Výzkum a vývoj nového komunikačního systému s vícekanálovým přístupem a mezivrstvovou spoluprací pro průmyslové aplikace TA02011015

01.01.2012: PROJEKT
Vývoj adaptabilních datových a procesních systémů pro vysokorychlostní, bezpečnou a spolehlivou komunikaci v extrémních podmínkách VG20122014095

09.10.2010: PROJEKT
Výzkum a vývoj datového modulu 10 Gbit/s pro optické a mikrovlnné bezdrátové spoje, FR-TI2/621

09.01.2010: PROJEKT
Sítě s femtobuňkami rozšířené o řízení interference a koordinaci informací pro bezproblémovou konektivitu, FP7-ICT-2009-4 248891

09.11.2008: PROJEKT
Ochrana člověka a techniky před vysokofrekvenčním zářením, FI-IM5/202

20.06.2008: Schválení
Radou pro výzkum a vývoj jako recenzovaný časopis

01.04.2007: PROJEKT
Pokročilá optimalizace návrhu komunikačních systémů pomocí neuronových sítí, GA102/07/1503

01.07.2006: Doplnění sekce pro registrované

12.04.2005: Zavedeno recenzování článků

30.03.2005: Výzkumný záměr
Výzkum perspektivních informačních a komunikačních technologií MSM6840770014

29.11.2004: Přiděleno ISSN

04.11.2004: Spuštění nové podoby Access serveru

18.10.2004: PROJEKT
Optimalizace přenosu dat rychlostí 10 Gbit/s, GA102/04/0773

04.09.2004: PROJEKT
Specifikace kvalitativních kritérií a optimalizace prostředků pro vysokorychlostní přístupové sítě, NPV 1ET300750402

04.06.2004: PROJEKT
Omezující faktory při širokopásmovém přenosu signálu po metalických párech a vzájemná koexistence s dalšími systémy, GA102/03/0434

Web site powered by phpRS PHP Scripting Language MySQL Apache Web Server

NAVRCHOLU.cz

Tento web site byl vytvořen prostřednictvím phpRS - redakčního systému napsaného v PHP jazyce.
Na této stránce použité názvy programových produktů, firem apod. mohou být ochrannými známkami
nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.