01-Conceitos de Sincronismo

SINCRONISMO

Conceitos Básicos

Sincronism Sinc ronismo o – Vital em todas todas as redes redes digitai digitaiss

2

© 2010 JDSU. All rights reserved. reserved.

JDSU CONFIDENTIAL & PROPRIETARY INFORMATION

Sincronism Sinc ronismo o – Vital em todas todas as redes redes digitai digitaiss

2



Histórico JDSU

3



Histórico Symmetricom Acquisition of True Time & Datum

Acquisition of GPS business

Acquisition of HP–Sync & Timing

Acquisition of Telmax Broadband

Sync & Timing Market Pioneer

1985 4

1988

© 2010 JDSU. All rights reserved.

1990

1992

1994

1996


1998

2002

Definição de Sincronismo 

5

Sincronismo é o meio para se manter todos os equipamentos digitais de uma mesma rede de comunicação operando à mesma taxa de Bits.



Bit, Timeslot e sincronismo de quadro 

Sincronismo de Bit : Ambas as pontas operando a mesma taxa de relógio



Sincronismo de Quadro : Quando a Recepção detecta a palavra de alinhamento de quadro (FAS, Bytes A1 e A2..) delimitando o início e fim do quadro



Sincronismo de Time slot : Quando a recepção sincroniza com o quadro e distingue a informação de cada canal.

6



Definição de Sincronismo Todos os tipos de redes digitais, Legado ou NGN, necessitam de um ou mais tipos de serviço de Sincronismo: Distribuição de Frequência: Há a necessidade de se manter dois ou mais equipamentos digitais de uma mesma rede de comunicação, operando à mesma taxa de Bits (ciclos) por segundo e/ou multiplos desta taxa.

Sincronismo de Tempo: É a transferência precisa da informação de tempo, rastreável à UTC, para computadores e elementos de rede.

7



sinais G.703 T.10 (2MHZ) e G.703 T.6 (2MBits) T 30

T 30

T 30

T 30

T 30

T 30

Vpmax

Vpmin

Sinal “analógico” 2048KHz 2MHz Specifications

T 4

T 4

T 4

T 4

Unbalanced

Test Load Impedance

75 Ohms

Maximum Peak Voltage

1.5

Minimum Peak Voltage

0.75

T: Average Period

488 ns

T

269 ns (244 + 25) 20% 20%

10% 10% 244 ns

219 ns (244 - 25)

Sinal “digital” 2048K bit/s 2Mbits Specifications

10% 10%

Test Load Impedance 20%

488 ns (244 + 244)

8


Normal Peak Voltage of a Mark (Pulse) Normal Peak Voltage of a Space (No Pulse) Nominal Pulse Width

Unbalanced 75 Ohms 2.37V 0 ± 0.237V 244ns


Buffers, Slips, e Ponteiros 

São utilizados dois mecanismos para os elementos de rede suportarem variações no sincronismo : – Slip buffers ou Escorregamento de memória (E1, PDH) – Ajustes de Ponteiro ou PJE (SDH)

9



Como o sincronismo é transmitido? 

Fontes primárias de relógio(s) fornecem o sincronismo de frequência; – As redes TDM transportam o relógio entre os Sites; – Todos elementos TDM operam a mesma frequência;

 

O sinal de relógio se degrada a medida que o sinal é cascateado. Elementos SSU removem o Jitter e Wander acumulado; Serviços dependentes de sincronismo de frequência recuperam temporização (relógio de serviço) do relógio da rede. Saída de relógio PRC Sync Flow

Sync Flow

Sync Flow

ADM ADM

ADM To NE’s in the local Office

SSU

Primary Reference Clock 10



Slip Buffer

Buffer

Entrada do Sinal (BITS)

escrita Relógio retirado da linha Objetivo : Relógio de Escrita = Relógio de Leitura 11



Dados na Taxa do equipamento

Leitura Relógio do Sistema (disponível localmente)

Detecção de Slips

loop



O Elemento de rede alarma!! (gerência)



Medição de taxa de erro (B.E.R.) não reporta Slips

Mesmo relógio para Tx e Rx 12



Slips 

Sincronismo – Os Slips ocorrem por duas razões: – Falta de sincronismo da frequência entre os relógios dos equipamentos das conexões. – Variações na fase do sinal em um link de comunicação ( jitter e wander ) ou entre fonte e receptor de relógio.

13



O impacto dos Slips nos serviços  

14

A Telefonia Fixa sofre impactos somente em condições extremas. No caso de não haver uma rede de sincronismo, vários Slips consecutivos podem tornar a conversação não-inteligível.



O impacto dos Slips nos serviços 

A Telefonia Celular está sendo seriamente impactada quando: Falhas no estabelecimento da chamada Queda de Chamadas Qualidade de voz reduzida Redução da utilização da banda devido a constantes retransmissões

15



O impacto dos Slips nos serviços  



16

A Transmissão de Dados também é afetada : Perda, repetição e transmissão de dados com erros em protocolos que não possuem capacidade de retransmissão. Uma alta taxa de erro pode ocasionar uma degradação superior aos limites tolerados pela aplicação.



Desvio de Fase

17



Desvio de Fase é a diferença da Fase do sinal entre dois relógios.



A melhor condição para os relógios da rede é que mantenha uma média de desvio de Fase próxima a zero.



Variações de Sincronismo: Quando comparamos dois sinais diferentes entre si, existem três efeitos possí veis de acontecer: Sinais em fase

Sinal Ideal

18


Variação cíclica da fase

Desvio contínuo da fase

Problemas de estabilidade de frequência


Problemas de precisão de frequência

Desvio de Fase

19



Jitter, Wander…… o que significam? amplitud / dB

Range de w a n d e r

Range de j i t t e r MHz frequencia

0 Hz

10 Hz

Relogio referencia Relogio de línea recuperado

20



Jitter and Wander 







21

Jitter são variações de fase de alta frequência do sinal digital a partir da posição ideal no tempo “Short term” ou alta frequência é compreendido como ≥ 10 Hz ( ITU-T G.810 ) Movimentos de Ponteiro, sinais de rádio multi-path e mapeamento dos sinais são as principais fontes de Jitter SSU/BITS são responsáveis por filtrar a maior parte do Jitter na que acompanha o sinal na recepção (short term)


  



Wander são as variações de fase de baixa frequência “Long term” ou baixa frequência é compreendido como < 10 Hz Variações da temperatura durante o dia, variação do comprimento de onda em sinais ópticos são os ítens que mais contribuem para a geração do wander Através do uso de PRC (GPS / Relógios de Césio) é possível manter baixo e controlado o Wander da linha (long term)


Maximo Jitter & Wander tolerado 

As normas mais recentes da ITU-T: G.811/96 e G.823/00 especifica para redes públicas de telefonia: – Jitter máximo de 0.05 UI p-p/60 segundos – Wander Máximo como descrito na norma G.811 ou G.823-PRC/24hETSI – Máximo FFD* 1x10-11 para medições de tempo superiores a uma semana e até 20 anos.

FFD : Fractional Frequency Deviation

22



MTIE e TDEV   

23

MTIE e TDEV são valores calculados com base na informação de desvio da fase do sinal medido. É uma representação gráfica comparativa Definida pelo ITU-T na recomendação G.810



Generação de MTIE a partir de dados de Fase

MTIE

S 24



time

Maximum Time Interval Error MTIE É a ferramenta mais difundida Phase para avaliação da qualidade da rede de sincronismo Indicador de geração de Wander : reporta os desvios de fase em uma “janela” de tempo. MTIE Capaz de capturar qualquer variação de fase no sinal, e reportar o resultado final É necessário a utilização de um PRC independente como referência de sinal









B Phase jump

A

B

ITU limit

A

Clock signal experimented a phase hit (i.e. ADM switching to internal clock ) and MTIE shows the effect by a non conforming to ITU mask result.

25



Time Deviation TDEV 

Medição da estabilidade do sinal em redes de Telecom



Sensível ao ruído gerado pelos componentes eletrônicos, relógio interno (SEC) ou equipamentos de transmissão Não é recomendado para a detecção de saltos de fase Bom para descobrir osciladores defeituosos (que geram muito ruído)

 

Phase shows large swings in the short term but is flat in the long term TDEV is elevated for shorter term wander (left) but relatively reduced for longer term (right)

26



Máximo Jitter & Wander Tolerado A fase nos mostra: 4x10-12 FFD en 1.2 hs 0.01 UI-pp max < 0.05

27



Máximo Jitter & Wander Tolerado O MTIE nos mostra: O Wander de acordo com a recomendação G.823 PRC (ITU-T)

Pergunta : Por que existem limites de variações para PDH, SEC e SSU?… 28



Estabilidade e Precisão de Freqüência

29

Preciso mas não exato

Impreciso e não exato

Exato mas impreciso

Exato e preciso

Estável mas impreciso

Instável e impreciso

Preciso (média) mas instável

Estável e preciso



Maximum Time Interval Error MTIE

30



Medição real em rede SDH GPS

“SEC” 1

Punto no 1

31

“SEC” 2

“SEC” 3

”SEC” 4

“SEC” 5

Punto

OK!


“SEC” 6

no 2


Ñ OK

Erros de configuração PRC 5

5

4

3

3

PRC

32

3 2

PRC

2

4

4

2

1

1



Ponto de Medição

Erros de configuração PRC 5

5

4

3

3

PRC

33

3 2

PRC

2

4

4

2

1

1



Ponto de Medição

34



Geração e recepção de relógios   

35

Relógios-Fonte são geralmente Césio ou GPS (primary reference sources), definidos na Rec. ITU G.811. Relógios de Recepção são os relógios escravos contidos em cada um dos NEs ou SSU/BITS. Os relógios de recepção estão descritos na norma ITU G.812 (para a SSU) ou G.813 para os NEs.



Tipos de Osciladores Stratum 1 +++

Relógios atômicos de Mercúrio

2X10 -17 ?

Stratum 1 ++

Relógios atômicos de Césio

1X10 -16

NIST-F1 - USA, NPL-CsF1- UK, PTB-CSF1 – DE

36

1X10 -15

Stratum 1 +

Masers de Hidrogênio

Stratum 1

Césio padrão/ Receptores GPS

1X10 -11

Stratum 2E

Osciladores de Rubídio

1X10 -10

Stratum 2 Stratum 3E Stratum 3

Osciladores de Cristal de Quartzo

Stratum 4

Circuitos tunados


1X10 -9 1X10 -6

1X10 -5


Relógios comerciais

Recomendações 1,E-13 55300A

1,E-12

Cesium

1,E-11

ST1

1,E-10

ST2

ST1

ST1

TNC

1,E-09

ST1

IOC Rb

Stratum 3E Quartz

Ty I

1,E-08

SSU2000

Time Source

DCD PRC

SSU

Stratum 2E Rb

Tipo I Quartz

Time Provider

55414 Rb IOC Quartz

55415 Quartz

55412 Quartz

Ty III

ST3E 55413 Quartz

LNC SEC

SEC

1,E-07 ST3

1,E-06 37



Rev.2/00

Recomendações Stratum

Recommendations

Slips

PRC System Symmetricom

5 x 10E-13 (5 days)

--

Timesource Symmetricom

1 x 10E-12

--

DCD-LPR Symmetricom

1 x 10E-12 1 x 10E-12

55300A Symmetricom

2 x 10E-12

Cesium Clock Symmetricom

Stratum 1 PRS/PRC Rubidium Clocks Symmetricom

GR-1244 G.811 EN300 462-6-1

Quartz Clock Symmetricom

Stratum 2

1 x 10E-11 2 x 10E-11 (1.5 x 10E-11) 1x10-10

GR-1244

1 x 10E-10

Quartz Clocks

3 x 10E-10 and

Symmetricom

5x10E-10

Type I / SSU Type III Transit Node Clock Stratum 3E Local Node Clock SEC Clock Stratum 3 38

Stability (24 hours)


New G.812 I EN300 462-4-1 New G.812 III

1.5 x 10E-9 6 x 10E-10

---72 days 72 days 14.5 days

14.5 days 4,8 days

1.4 days 2.4 days

Old G.812T

1 x 10E-9

GR-1244

1 x 10E-8

3.5 hours

Old G.812L G.813 EN300 462-5-1 GR-1244

2 x 10E-8

1.7 hours

5.5 x 10E-8

38 minutes

3.7 x 10E-7

5.6 minutes


23 hours

Rev. 2/00

Escalas

39

10

12

tera

T

Trilhão

1 000 000 000 000

10

9

giga

G

Bilhão

1 000 000 000

10

6

mega

M

Milhão

1 000 000

10

3

quilo

k

Milhar

1 000

10

2

hecto

h

Centena

100

10

1

deca

da

Dezena

10

10

0

nenhum

nenhum

Unidade

1

10

−1

deci

d

Décimo

0,1

10

−2

centi

c

Centésimo

0,01

10

−3

mili

m

Milésimo

0,001

10

−6

micro

µ (mu) (*)

Milionésimo

0,000 001

10

−9

nano

n

Bilionésimo

0,000 000 001

10

−12

pico

p

Trilionésimo

0,000 000 000 001



Relógios de referência primária GPS Receivers

Cesium

1x10 e-12 Depende do sistema GPS, e antena e cabeamento externo. Mais preciso que um oscilador de Césio Único Hoje, suporta Holdover de 3 semanas de acordo com a Rec. G.811 @ 25C Suporta TOD e NTP

1x10 e-12 Independente

Vida-Útil delimitada pelos componentes eletrônicos

Vida-util do tubo de 8-16 anos

-

Requer licença especial do governo dos EUA 40



G.811  Descreve os requisitos mínimos para fontes primárias de

Relógio, cuja precisão é igual ou superior à 1E11  !R"

# !rimar$ Reference "loc%

 Relógio de césio&  Relógio de 'idrog(nio&  !R) # !rimar$ Reference )ource  *!) +*loal !ositioning )$stem .oran

41



Global Positioning System 

 



x,y,z,t

O GPS provê posição e temporização precisos coordenado com a UTC. Sistema robusto baseado em pelo menos 24 satélites. Cada satélite contém 2 Rb e 2 relógios de Césio atualizados com a UTC. GPS de telecomunicações são específicos para Sincronismo.

Measurement of code-phase arrival times from at least 4 satellites are used to estimate four quantities : position x,y,x and time

42



Arquitetura dos Relógios de recepção (Escravos) Os melhores relógios escravos são os de Rubídio. Sua arquitetura é similar a qualquer relógio de Césio A grande maioria dos relógios escravos são de Quartzo Os relógios de Quartzo são baseados no efeito Piezoelétrico Câmaras térmicas simples ou duplas são utilizadas a fim de se minimizar os efeitos da temperatura (Relógios OCXO ou DOCXO)

    

43


Piezoelectric effect drives oscillations of slave clocks .


G.812

Descreve os requisitos mínimos para fontes de relógio Escravos, e que traal/am recuperando sinal do !R"0  G.812 



Holdover de 1 x 10-10

Rubídio / Relógios de Quartzo (Otimizados) DOCXO

G.812 Type I 

44

Type II

Holdover de 2.7 x 10-9

Relógios de Quartzo OCXO



G.812 Type V




G.812 Type III




G.812 Type VI




G.812 Type IV




G.813

Descreve os requisitos mínimos para os relógios internos de equipamentos de rede, também conhecidos como SEC (SDH Equipment Clock) G.813 Relógio de baixo custo, com Oscilador de Quartzo.  Utiliza a tecnologia de compensação de temperatura (TCXO). 

45



G.813 Option 1




G.813 Option 2




Relógio em Holdover 

 

46

Holdover é a capacidade que o relógio tem de manter a qualidade do sinal de saída de acordo com níveis aceitáveis durante a perda de todas as entradas de referência. SSU/BITS e alguns relógios de NE proveem a função de holdover Osciladores de Rubídio junto com “Algorítimos de Relógio”, hoje podem manter holdover de acordo com a Rec. G.811por até 3 semanas (@ 25C).



Relógios em Free Run 



47

Os únicos relógios de uma rede com capacidade de funcionamento em modo Free-Run são os baseados em tecnologia atômica (Césio, hydrogen masers) Qualquer oscilador escravo irá desviar em frequência quando em modo Free-Run



Relógio no modo de “operação Ideal”   

48

“Operação ideal” é a definição utilizável para se escrever as normas Os requerimentos de interfaces da ITU-T são aplicáveis somente para o modo “ideal” de operação O modo de operação “Ideal” não considera a queda de qualidade que uma rede “real” venha a ter



Relógios em modo Estressado (Real)   



49

Operação de acordo com as condições atuais da rede Pequenas interrupções de relógio são esperadas Os relógios dos SSU/BITS e alguns NEs possuem um mecanismo para acomodar saltos em fase do sinal, e liberar essa variação lentamente. Osciladores Stratum-4 e G.813 (SEC) possuem uma performance muito pobre, e podem causar centenas de erros de transmissão por dia.



Sincronismo em telecomunicações    

50

Todos mecanismos digitais de transporte e serviços necessitam de Temporização As necessidades de Temporização são diferentes para cada tipo de serviço A qualidade mínima aceitável para redes públicas de comutação / transporte é G.811 A grande quantidade de relógios cascateados é a principal causa de problemas de Sincronismo



Sincronismo em redes PDH/E1 PRC G.811

Redes PDH/E1 Recurso para lidar com flutuações de relógio: Slip Buffer (Escorregamento de Memória) Há Perda de informação Não há alteração no relógio de saída da carga Forte acúmulo de Jitter devido aos processos de Mux/Demux 51



Sincronismo em redes PDH PRC G.811

Leitor

Bit

Taxa de Erro!!

Jitter!

52



Sincronismo em redes SDH Comparação entre SDH e PDH 

!R) saída de temporia2ão

!D'

!D'

!D'

!D'

PDH: Problemas de temporização – – – – –

Wander diurno

Ruído de relógio Offset de freqüência Jitter de justificação de bits Jitter de tempo de espera

!R) ⌧ )D'0 !rolemas de

saída de temporia2ão

temporia2ão  Wander diurno 

)D'

)D'

)D'

)D'

 Offset de freq3(ncia 

e mais0 RE.4*56) E7 "8)"898 53



Ruído de relógio !rocessamento do ponteiro

Sincronismo em redes SDH: Acumulo de Wander GPS

SSU

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

eitor

it

“Foto” do Bit no início da cadeia 54


“Foto” do Bit ao término da cadeia JDSU CONFIDENTIAL & PROPRIETARY INFORMATION

NE

NE

Sincronismo em redes SDH GPS

NE

SSU

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

Primeiro modelo proposto em 1990’s Redes SDH: Recurso para lidar com flutuações de relógio: Pointer Justification (Ajustes de Ponteiro) Há alteração no relógio de saída da carga Não há Perda de informação Jitter filtrado nas PLL, porém com um forte acúlulo de Wander 55



NE

NE

Sincronizacção em SDH

Configuração Ponto a Ponto STM-n

STM-n

PDH

~

PDH

~

(1) Clock In

~ (1) Clock In

Clock Out

G.811

PRC

G.811

TNC NE

NE

NE

NE Nóo 1

56


Nó 2


Sincronismo em redes SDH Loop de Relógio GPS

NE

NE

NE

NE

Sinal de relógio G.811

NE

NE

NE

Sinal de relógio G.811

NE

NE

NE

GPS

NE

GPS

NE

57


Sinal de relógio G.813 com erro exponencial!!


Sincronismo em redes SDH GPS

NE

Rede de sincronismo Sub-dimensionada

GPS

Operação Normal NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

Cada GPS atende uma cadeia de 7 elementos GPS

NE

GPS

Operação de Emergência NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

O GPS restante atende uma cadeia de 14 elementos ! O Sincronismo chegará nesse ponto bastante degradado 58



NE

NE

NE

Sincronismo em redes SDH Rede de sincronismo Bem-dimensionada GPS

GPS

GPS

Operação Normal NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

Operação Normal: Cada GPS atende uma cadeia de 4 elementos GPS

GPS

NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

GPS

Operação de Emergência NE

NE

NE

NE

NE

NE

NE

Operação de Emergência: O GPS restante atende uma cadeia de 7 elementos ! O Sincronismo chegará nesse ponto OK

59


Modelo SDH (sem considerar sincronismo nas aplicações): Cadeias com no máximo 4 saltos; Bom controle do número de ajustes de ponteiro Mantém classe de precisão mínima de 1E-11 para todos os elementos, a fim de minimizar impactos na carga útil Não provê sincronismo de Tempo JDSU CONFIDENTIAL & PROPRIETARY INFORMATION

Sincronismo em redes ATM

897

!D' )D'

SDH

!D' )D'

897

Características: Por ser um sistema ASSÍNCRONO e sua transmissão baseada em CÉLULAS, o ATM não possui capacidade de transportar sincronismo para a ponta remota.  O sincronismo pode ser retirado da rede de transporte do ATM (PDH ou SDH), ou pode ser sincronizado localmente através de um relógio externo.  O “ATM Forum” recomenda que todo equipamento ATM seja rastreável a um relógio PRC. 

60



Sincronismo de Tempo em rede de dados Temporização é usualmente “arquivada” através do uso de protocolos NTP ou ToD 

Estes protocolos fornecem uma referência de tempo para os outros elementos da rede 

O Protocolo NTP é baseado no formato IP, e o ToD é um protocolo serial 

As duas aplicações principais são relacionadas a eventos de temporização e pacotes de selo de hora

61



Sincronismo de tempo em rede de dados Antena

*!) c: ;9!

Rede TCP/IP

Existem diversos relógios em uma mesma rede;  São relógios com baixa qualidade;  Muito susceptíveis a variação de temperatura (não possuem controle de temperatura);  Desgaste; 

62



Servidores de base de tempo NTP Variação dos relógios para uma mesma rede de computadores

Variação estimada em minutos entre o relógio mas rápido r o mais lento da rede, acumulado durante um período de 30 dias;  Parte o principio que todos os PCs foram devidamente sincronizados al inicio do dia 1 

63



Sincronismo de Tempo em redes de dados

Detalhes do protocolo      

Funciona sobre UDP/IP Cliente servidor Não orientado a conexão Detecção de erros de verificação por soma Todos os tempos são referidos a UTC O tempo é representado com 64 bits • Segundos transcorridos desde 1900.0 (32 bits, sin signo) • Frações de segundo (32 bits, sin signo)

  

64

Volta a 0 em 2036 (prevista) Resolução teórica de 232 pS Estrato: indica a distancia à referencia UTC, não a qualidade



Como o Tempo é transferido com o NTP

Client 1. Tempo doTime Originador Originate Stamp 2. Tempo do Receptor 3. Tempo de Transmissão 4. Tempo de Recebimento do Cliente

1. Originate Time Stamp 2. Receive Time Stamp 3. Transmit Time Stamp

Cliente Tempo = (Tempo de Recebimento do Cliente – Tempo de Transmissão) + (Tempo do Originador – Tempo do Receptor) Offset 2

65



Calculando Offset do cliente NTP NTP entre cliente e servidor com 1 segundo de offset. Server (Início)

Cliente (Início)

12:00:01.00000

12:00:00.00000

NTP Packet 1) 12:00:00.00000

1) 12:00:00.00000 2) 12:00:01.00010 3) 12:00:01.00011 4) 12:00:00.00021

100 µs delay

100 µs delay

1) 12:00:00.00000 2) 12:00:01.00010

1) 12:00:00.00000 2) 12:00:01.00010 3) 12:00:01.00011

Cliente Offset = (12:00:00.00021 – 12:00:01.00011) + (12:00:00.0 – 12:00:01.0001) = -1.0 66

2



Limitações na Transferência de Tempo do NTP

Client

61

52

43

1. do Originador 1. Tempo Originate Time Stamp 2. Tempo do Receptor 3. Tempo de Transmissão 4. Tempo de Recebimento do Cliente Cliente IP “Pilha de Atraso”

67


1. Originate Time Stamp 2. Receive Time Stamp 3. Transmit Time Stamp

Atrasos de rede assimétricos, através de caminhos e roteadores. JDSU CONFIDENTIAL & PROPRIETARY INFORMATION

Tempo do Servidor “Pilha de Atraso IP”

Servidores de base de tempo GPS Stratum 0

NTS Stratum 1

68



Sincronismo em redes IP

5! *ate
!D' )D'

SDH

!D' )D'

5! *ate
Características: IP é um protocolo ASSÍNCRONO, e assim como o ATM, a tecnologia não é capaz de transmitir sincronismo de maneira adequada para transmitir serviços em tempo real.  O Sincronismo externo está começando a ser implementado como ferramenta para os elementos IP poderem emular circuitos síncronos .  Sincronismo por “Selo de Hora” é uma opção de sincronismo para redes IP 

69



Sincronismo em redes IP (Redes de Pacotes) 1) Rede Determinística TDM:

Buffer TDM

Entrada

+

+

NE TDM

NE TDM

-

ITU-T G.811

70


ITU-T G.811 ??


Velocidade de saída

+ -


Buffer TDM

Entrada

+

+

NE TDM

NE TDM

-

2) Rede Rede Estatística Estatística – Pacotes Pacotes assíncrono assíncronos: s:

Jitter Buffer

Entrada

+

NE IP

ITU-T G.811

71



+ -


+

+

-

-

NE IP

ITU-T G.813 ou Stratum IV


1 - A mudanç mudançaa para rede rede base baseada ada em pac pacote otess Mundo dos circuitos chaveados Mudança Gradual Conexões ponto a ponto Testes orientados a conectividade fisica Rotas e secções bem definidas O serviço é transportado

72


Mundo dos circuitos IP Tecnologia em constante atualização Conexão em rede Testes orientados a conectividade lógica Roteamento Roteamento dinamico O serviço é distribuido


1.11 - SD 1. SDH H x Eth Ethern ernet et Fram Frames es SDH  

Ethernet

Temporização síncrona Desenvolvido para transporte de voz − Tamanho de quadro fixo − Taxa de bits constante

 

Temporização assíncrona Desenvolvido para transporte de dados − Tamanho de quadro variável − ‘Taxa de trafego variável

Relógio mestre temporiza todos os nós

STM-? RING

73



Cada nó tem seu próprio relógio

Time Division Multiplexing (TDM) x Ethernet • Diferentes tecnologias usam as capacidades de rede de diferentes maneiras. • Com o E1, para cada usuário é atribuído um intervalo de tempo (Time Slot), cada “Time Slot” é de 64 kbps e não será maior ( FIXO ), não importa a quantidade de intervalos de tempo ocioso. • Esta é a Time Division Multiplexing (TDM); cada usuário final tem um Time Slot atribuído. A atribuição de Time Slots limita o número de usuários no circuito. Se um usuário final não usa o Time Slot, ele não é usado. • Contras: - Perda de capacidade - Limita a capacidade utilizável pelo usuário final - Limita receita

74



1.2 - LARGURA DE BANDA • Serviço

não orientado a conexão

• Não existe uma determinação prévia de um caminho em que a informação irá percorrer dentro da rede • Nenhum recurso da rede é reservado para o início da comunicação, ou seja, além de proporcionar um roteamento dinâmico dos pacotes a mesma não realiza nenhuma pré-reserva de largura de banda para a comunicação. • Capacity = Capacidade é a quantidade de dados que pode ser transportado através de um sistema em bits/s.

75



SDH x Ethernet BANDA UTILIZADA X TEMPO • A utilização do Link Ethernet é dinâmica, a largura de banda utilizada varia com o tempo.

• O meio de transmissão é compartilhado e isso irá propiciar que vários usuários tentem utilizar o mesmo meio físico ao mesmo tempo, na teoria o Link irá distribuir a largura de banda entre os requisitantes porém na prática poderá ocorrer uma interferência de um usuário em relação ao outro, dessa forma foi desenvolvido um mecanismo para priorização do tráfego.

75 %

50 %

25 %

00 %

76



SDH x Ethernet • Informação transmitida ponto a ponto, de A para D, passando por B e C. • É necessária configuração de cada elemento de rede para “rotear” a transmissão da informação em VCs.

77

ADM

ADM

ADM

SDH

SDH

SDH

SDH

A

B

C

D



1.2 - SDH x Ethernet SERVIÇO DE ORIENTAÇÃO A CONEXÃO No !"#$ # &##' #()*+# o)* +),o* # *#&")o* ORIENTADO A CONEXÃO # NÃO ORIENTADO A CONEXÃO' / )#&#/ #+&# #**#* o)* o#$o* # +&/*)**o # /o* 3 4# o *#&")o o&)#+/o / 6o#(o #*+/#$#6#  6//$ 8IM-A-8IM )(o' /9#o 6o 4# o* ,/6o+#* *#:/ +&/*)+)o* *#4#6)/$#+# #4/+o o *#&")o o o&)#+/o / 6o#(o ,&o,o&6)o/&; 6/)
ET=ERNET ? UM SERVIÇO NÃO ORIENTADO A CONEXÃO@@@

ESTAÇÃO 2

ESTAÇÃO 1 PACOTE 1 PACOTE 2 PACOTE 3 PACOTE 4 78


OS PACOTES SEGUEM CAMIN=OS INDEPENDENTES E PODERÃO C=EGAR DE 8ORMA ALEAT>RIA


PACOTE 1 PACOTE 4 PACOTE 3 PACOTE 2

1.4 - Comparação TDM x Ethernet (STDM) TDM – Desenvolvido para tráfego de voz



– Tamanho de quadro fixo – Formatação por Time slot (canais) (E1=32 time slots)

F

TS-1 F

TS-2

= Framing

TS-3

TS-32

TS-XX = Payload

Ethernet – Desenvolvido para tráfego de dados



– Tamanho de quadro variável

H

Payload

H

Payload

H

H = Ethernet Header

79



Payload

Packet Switching (Statistical TDM)

y t i c a p a C

User 1 User 2 User 3 User 1 User 2 User 3 User 1 User 1 User 1 User 3 User 2 User 1

User 2 User 1 User 2 User 3 User 1 User 2 User 2 User 3 User 2 User 3 User 2

User 3 User 2 User 3 User 1 User 3 User 1 User 2 User 1 User 1 User 3 User 2 User 1 User 3

Cada usuário compartilha a largura de banda disponível. Pacotes de tamanhos diferentes existem na rede e pode ser imprevisível quanto a capacidade que estará disponível para qualquer aplicação de um nó ou em qualquer momento, uma vez que nenhum pacote está limitado a usar um canal específico. 80




Buffer TDM

Entrada

+

+

NE TDM

NE TDM

-

2) Rede Estatística – Pacotes assíncronos:

Jitter Buffer

Entrada

+ -

NE IP

NE IP


+

-


+

NE IP

ITU-T G.811 © 2010 JDSU. All rights reserved.

-

+

Jitter Buffer +

Entrada +

81

+

NE IP

3) Rede Estatística emulando um circuíto síncrono:

-



-

-

IEEE 1588-2008 IEEE 1588-2008 … – É a definição de um protocolo e não de um produto, – É conhecido como: “Precision Time Protocol – PTP” (Protocolo de Precisão para Transferência de Tempo) – -2008 também conhecida como versão 2, é voltada para aplicações em telecomunicação, – É uma segunda versão do padrão IEEE1588 que define como realizar uma transferência precisa de tempo através de uma rede. Não definindo como realizar a recuperação de frequencia. – O desafio é converter pacotes em um sinal de frequência rastreável ao relógio da rede, de uma maneira economicamente viável. 82



Novos protocolos de Sincronismo: PTP PTP (IEEE1588 V.2): Protocolo desenvolvido para transmitir sinal de sincronismo de frequência em redes IP  Opera de modo inband  Foi desenvolvido para fornecer temporização a um elemento de maneira remota, com qualidade similar a uma rede TDM;  O GPS PTP chama-se Grandmaster, e é o elemento de maior hierarquia.

83



Novos protocolos de Sincronismo: PTP O cliente PTP: Ao contrário dos elementos de rede TDM e (NTP), o protocolo PTP precisa de um cliente na ponta remota.  Este cliente deverá estar presente na maioria dos dispositivos Ethernet (em roadmap para os principais fabricantes), na forma de um chipset interno.  Porém, para os elementos legado, é possível a utilização de um cliente externo (equipamento) com capacidade de recuperação de um sinal E1 de sincronismo a partir do PTP via Eth.

84



Detalhes da IEEE1588 

Arquitetura Mestre-escravo: Pacotes 1588 são transportados sobre IP



Necessita Hardware na ponta remota (client) e Grand Master na Central.



Pacotes de temporização trafegam junto com os demais pacotes.

SSU 1588 Clients

85

Placas 1588 Grand Master no SSU



PTP – IEEE1588 V2 1) Transferência de Sincronismo em rede Ethernet :


Entrada

+ -

+ NE IP

NE IP

-

2) Transferência de Sincronismo em rede Ethernet com PTP:

PTP Entrada


GrandMaster

+ -

86


+

PTP

NE IP


NE IP

PTP

-

IEEE 1588 – Overview IEEE 1588-2008 … – O “relógio de referência” Grandmaster envia uma série de mensagens com marcação de tempo para os escravos. – Os escravos eliminam o round-trip delay e se sincronizam ao Grandmaster. – A frequência é recuperada da referência exata de horário do dia . – A precisão é melhorada através de: • Taxa de envio de pacotes frequente (até 128 por segundo) • Marcação de tempo pelo hardware (elimina os delays de processamento do software) • Relógio Mestre centralizado e multiplos clientes com comunicação unicast. Escravo Embutido 1588 1588 1588 1588

Grandmaster (Servidor)

87


Pacotes 1588


Escravo Externo

Estratégias para Entrega de Sincronismo em Backhaul IEEE-1588-2008

Uso de IEEE 1588 para transportar tempo preciso (e derivar frequência) em estações de celular. Benefícios  Por ser baseado em normas, possibilida a RNC Servidor interoperabilidade de sistemas. IEEE 1588 Cliente  Transporte Inband. IEEE 1588 Rede de  Rastreável a G.811. Pacotes  Os grandes fornecedores estão incorporando Node B clientes IEEE 1588 em seus equipamentos (BTS)  Tempo e frequência podem ser recuperados Pacotes IEEE 1588 transportados inband para suportar uma grande variedade de serviços.  A qualidade dos relógios escravos pode ser gerenciada. Desvantagens  Variações excessivas de jitter de pacote afetam o desempenho.  Planejamento mais complexo do que outras soluções. 88



Frequência  Horário do dia 

Serviços de locação 

Estratégias para Entrega de Sincronismo em Backhaul Sync Ethernet (SyncE) Extensão do Ethernet Síncrono (SyncE) para estações de celular, a fim de transportar frequência. Benefícios  Clock transportado junto com o tráfego (transport type clock).  Sincronismo de estações de celular rastreável pela rede core. Desvantagens  O transporte de clock requere SyncE fim-a-fim.  Interfaces SyncE no NodeB ainda não estão disponíveis.  Eficiência de custo para a RAN dependerá da utilização e do bom aproveitamento do serviço de transporte SyncE.  Aplicações limitadas para redes alugadas de backhaul, onde a rastreabilidade do SyncE não pode ser garantida.

Switch Sync-E Switch Sync-E

RNC

Rede Sync-E

Node B (BTS)

Freq. transportada por SYNC-E PHY

PRC/SSU

Frequência  Horário do dia 

Serviços de locação  89



Estratégias para Entrega de Sincronismo em Backhaul NTP Uso do NTP para transportar tempo (e derivar frequência) em FemtoCell. Benefícios  Baseado em normas existentes.  Timestamp transportado com o tráfego.  Tempo (e frequência) podem ser recuperados.  Precisões típicas suportam grandes escalas de implantações FemtoCell (aplicação estática). Desvantagens  Protocolo camada 3 da década de 1980, não foi projetado para transferir sincronismo de frequência.  Projetado para operar em ambiente LAN  Gerenciamento limitado de relógios escravos.  A taxa de transição NTP é limitada em 1 transação a cada 64 segundos. Macrocélulas geralmente requerem uma taxa maior. 90


RNC Servidor NTP

FemtoCell com cliente NTP incorporado

Rede de Pacotes

Pacotes NTP transportados inband

As nossas placas SSU NTP e servidores corporativos fornecem soluções NTP viáveis.


Frequência  Horário do dia 

Serviços de locação 

Estratégias para Entrega de Sincronismo em Backhaul Estratégias de Sincronismo de Operadoras Wireless E1/T1 Pacote

ACR Pacote

Overlay de Circuito(s) E1/T1 Estratégia a curto prazo baseado na utilização de sistemas legados (maior OPEX). Este método é defasado para padrões 4G. Adaptive Clock Recovery (ACR) Uma solução específica utilizada para suportar serviços TDMoIP. Os métodos ACR estão sendo substituídos pelo IEEE 1588. GPS em Estações Base Bom desempenho, suportanto uma ampla gama de aplicações. Custo e autonomia definem a adoção de implantação.

SyncE Pacote

1588-v2 Pacote

91


Ethernet Síncrono (SyncE) Solução fim-a-fim que depende da implantação de SyncE ininterrupta à BTS/NodeB. A implantação de SyncE em RAN dependerá do suporte da estação base. IEEE 1588-2008 Uma solução baseada em normas, com a maior flexibilidade, o menor custo e o maior índice de aprovação. JDSU CONFIDENTIAL & PROPRIETARY INFORMATION

01-Conceitos de Sincronismo

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