Taktsynchronisierung in Telekommunikationsnetzwerken

PBX

Private Branche Exchange - Private Nebenstellenanlage: Eine Telefonvermittlungsstelle innerhalb eines Firmengeländes, die über Übertragungstechnik mit dem Festnetz verbunden ist.

PDH

Plesiochronous Digital Hierarchie: PDH ist eine digitale Kommunikationstechnologie und basiert auf der Multiplextechnik (Time Division Multiplexing - TDM). Der Ausdruck "Plesiochronous" wird vom griechischen plesio (mittel) und chronos (Zeit) abgeleitet und steht für "fast synchron".

PDH wird verwendet, um PCM30-Übertragungen zu bündeln und über digitale Übertragungsmedien wie Faseroptik- und Mikrowellen-Funksysteme zu transportieren. Obwohl diese Technik meist nicht hochgenau getaktet ist, werden die PCM30-Datenströme (2.048 Mbit/s) von synchronisierten Vermittlungsstellen daten- und takttransparent übertragen.

Digitale Vermittlungsstellen konnten mit dieser Übertragungstechnik synchrone PCM30-Datenströme zu anderen Vermittlungsstellen übertragen, so dass diese den Takt zurückgewinnen und für die eigene Synchronisierung nutzen konnten.

Die PDH-Multiplextechnik wird mehr und mehr durch die SDH-Technik ersetzt.

PRC

Primary Reference Clock - Primärer Referenztaktgeber: Meist ein Cäsiumstandard der Frequenzen erzeugt, die mit ITU G.811 oder ETSI EN 300 462-6-1 konform sind. D.h. die Taktgenauigkeit ist > 1 x 10-11.

SLIP

Slip = PCM30 Rahmenschlupf - entsteht immer im PCM-Empfänger.

Eine PCM-Übertragung zwischen zwei asynchronen Vermittlungsstellen überträgt die PCM-Rahmen fehlerfrei.

Im PCM-Empfänger werden die Daten fehlerfrei in einem Puffer, der 2 PCM-Rahmen aufnehmen kann, gespeichert. Der Puffer wird mit dem Takt der Vermittlungsstelle ausgelesen. Hat die empfangende Vermittlungsstelle eine niedrigere Frequenz als die sendende Vermittlungsstelle, kann der Puffer die Daten nicht so schnell auslesen wie sie hineingeschrieben werden. Es kommt zum Pufferüberlauf und dann zum Rahmenschlupf.

Hat die empfangende Vermittlungsstelle eine höhere Frequenz als die sendende Vermittlungsstelle, wird der Puffer schneller ausgelesen, als er gefüllt wird. Es kommt zum Pufferunterlauf und dann zum Rahmenschlupf.

Die Sliprate ist proportional zur Asynchronität.

T3

Bezeichnung eines Takteinganges für den Taktgenerator (meist PLL) eines Netzelementes wie z.B. Vermittlungsstelle, BSC, BTS und SDH-Netzelement.

Dieser Eingang oder die Eingänge können mit 2.048 MHz oder 2.048 MBit/s synchronsiert werden. Die Schnittstellen sind entweder symmetrisch oder unsymmetrisch.

T4

Bezeichnung eines Taktausganges des Taktgenerators eines Netzelementes wie z.B. Vermittlungsstelle, BSC, BTS und SDH-Netzelement.

Dieser Ausgang oder die Ausgänge können 2.048 MHz oder 2.048 MBit/s abgeben. Die Schnittstellen sind entweder symmetrisch oder unsymmetrisch.

E1

E1 - die Übertragstechnik PCM30 mit 2.048 MBit/s. Sie überträgt 32 Zeitschlitze pro PCM-Rahmen, davon ist der erste Zeitschlitz des ersten Rahmens das Rahmenkennungswort. Das Rahmenkennungswort ermöglicht es dem PCM30-Empfänger den Beginn eines Rahmen zu erkennen, so dass danach die Zeitschlitze mit den Nutzdaten (Gespräche/Daten) ihren Zielen richtig zugeordnet werden können.

Der erste Zeitschlitz des zweiten PCM-Rahmens ist das Meldewort mit dem Alarme und Prüfsummen (CRC4) übertragen werden können.

TRAU

Transcoder Rate Adaption Unit. Die TRAU gehört funktionell zur Mobilfunkvermittlungsstelle. Sie verfügt über die GSM-spezifische Sprachkodierung und -dekodierung (von 64 kBit/s auf 16 kBit/s pro Sprachkanal und zurück).

Sie wird über die PCM30-Übetragung von der MSC synchronisiert und gibt die empfangene Taktgenauigkeit über PCM30-Übertragungen an die Base Station Control weiter.

Die TRAU kann sich an der BSC befinden oder unmittelbar an dem MSC (Mobile Switching Center).

Sonet/SDH Definitionen und RFCs

Synchronous Digital Hierarchy (SDH) ist eine Standardtechnologie für synchrone Datenübertragung auf optischen Medien (in USA als SONET bezeichnet)

Diese Technik zeichnet sich durch höhere Datenraten aus und ermöglicht die Übertragung der bestehenden Datenformate aus der früheren PDH-Technik. Im Gegensatz zur PDH-Technik werden SDH-Netzelemente synchronisiert.

Die Nutzdaten werden in "Containern" gespeichert und mit Zusatzinformationen, dem "Overhead", als "Synchronous Transport Module" (z.B. STM-1) meist über optische Medien übertragen.

STM-1 bezeichnet eine Datenrate von 155 MBit/s , mit der z.B. 63 PCM30-Übertragungen transportiert werden können. Dieser 155 MBit/s Datenstrom transportiert auch die Taktgenauigkeit zum nächsten SDH-Netzelement und synchronisiert damit dessen Taktgenerator. Damit ist eine durchgehende Synchronisierung des SDH-Netzes möglich. Die Taktausgänge T4 der SDH-Netzelemente werden zur Synchronisierung z.B. weiterer SDH-Netzelemente oder daran angeschlossener Vermittlungsstellen oder Mobilfunkeinrichtungen verwendet.

SDH verwendet die folgenden synchronen Transport-Module (STM) und Datenraten:

STM-1 (155 MBit/s)
STM-4 (622 MBit/s)
STM-16 (2.5 Gbit/s)
STM-64 (10 Gbit/s)

SONET / SDH Technische Spezifikation

SONET und SDH sind in Verbindung stehende Standards für synchrones Datenübertragung über Fiber-Optic Netzwerke. SONET ist ein Akronym für:

Synchronous Optical NETwork

SDH ist eine Abkürzung für:

Synchronous Digital Hierarchy

SONET ist die US Version des American National Standards Institutue (ANSI) Standard. SDH ist die internationale Version des International Telecommunications Union (ITU) Standard.

SONET / SDH Digitale Hierarchie

Diese Tabelle beschreibt die SONET/SDH Daten Hierarchie:

Optical Level	Electrical Level	Line Rate (Mbps)	Payload Rate (Mbps)	Overhead Rate (Mbps)	SDH Equivalent
OC-1	STS-1	51.840	50.112	1.728	-
OC-3	STS-3	155.520	150.336	5.184	STM-1
OC-12	STS-12	622.080	601.344	20.736	STM-4
OC-48	STS-48	2488.320	2405.376	82.944	STM-16
OC-192	STS-192	9953.280	9621.504	331.776	STM-64
OC-768	STS-768	39813.120	38486.016	1327.104	STM-256

Das " Line Rate" beschreibt die reine Übertragungsgeschwindigkeit, die über die Glasfasern erreicht wird.

Ein bestimmter Betrag der Übertragungsgeschwindigkeit sind der Overhead, welcher Informationen über OAM&P - Operationen, Verwaltungs-, Wartungs- und Bereitstellunginformationen wie Framing, Trace, Multiplexing, Status und Leistungskontrolle, liefert.

Die Nutzlastenrate (Payload Rate), welche die vorhandene Bandbreite für Benutzerdaten (Pakete oder ATM-Zellen) ist, wird berechnet durch Line Rate - Overhead Rate.

Andere Raten wie OC-9, OC-18, OC-24, OC-36, OC-96 wurden nie großflächig eingeführt. Möglicherweise werden höhere Raten wie OC-3072 definiert in zukünftigen Zeiten.

Die SONET/SDH Level - Kennzeichnungen enthält ein " c" Suffix (z.B. " OC-48c") und zeigt ein "concatenated (verkettet)" oder "clear (frei)" Kanal an.

Diese Kennzeichnung stellt die gesamte Nutzlastenrate dar, die als einzelner Kommunikations-Kanal vorhanden ist.

In diesen Kanälen kann die gesamte Nutzlastenrate als einzelner Fluß von Paketen verwendet werden. Dem verketteten oder freien Kanal entgegengesetzt ist das "channelized (geleitet)". In einer geleiteten Verbindung wird die Nutzlastenrate in einige Kanäle mit festgelegter Rate unterteilt.

Beispiel: die Nutzlast einer Verbindung OC-48 kann in vier Kanäle OC-12 unterteilt werden. In diesem Szenario hat die Datenrate einer einzelnen Zelle oder eines Paketstromes seine Einschränkung in der Bandbreite des individuell verwendeten Kanals.

ANSI SONET Standards

ANSI koordiniert und genehmigt die SONET Standards. Diese Standards werden vom T1 Ausschuss entwickelt, der durch das Bündnis für Telekommunikations-Industrie-Lösungen (ATIS) gefördert und durch ANSI beglaubigt wird, um Netz- und Interoperabilitätsstandards für die Vereinigten Staaten zu entwickeln.

T1X1 beschäftigt sich mit digitaler Hierarchie und Synchronisation, T1M1 beschäftigt sich mit Internet - Working Operations, Verwaltung, Wartung und Bereitstellung. T1X1 und T1M1 sind die primären T1 Unterausschüsse, die SONET entwickeln.

Nachfolgend werden ein paar wichtige ANSI Standards aufgelistet. Für eine vollständige Übersicht der SONET Standards besuchen Sie bitte die ANSI Homepage.

ANSI T1.105: SONET - Basic Description including Multiplex Structure, Rates and Formats
ANSI T1.105.01: SONET - Automatic Protection Switching
ANSI T1.105.02: SONET - Payload Mappings
ANSI T1.105.03: SONET - Jitter at Network Interfaces
ANSI T1.105.03a: SONET - Jitter at Network Interfaces - DS1 Supplement
ANSI T1.105.03b: SONET - Jitter at Network Interfaces - DS3 Wander Supplement
ANSI T1.105.04: SONET - Data Communication Channel Protocol and Architectures
ANSI T1.105.05: SONET - Tandem Connection Maintenance
ANSI T1.105.06: SONET - Physical Layer Specifications
ANSI T1.105.07: SONET - Sub-STS-1 Interface Rates and Formats Specification
ANSI T1.105.09: SONET - Network Element Timing and Synchronization
ANSI T1.119: SONET - Operations, Administration, Maintenance, and Provisioning (OAM&P) - Communications
ANSI T1.119.01: SONET: OAM&P Communications Protection Switching Fragment

ITU-T SDH Standards

Die internationale Fernmeldeunion ITU (früher bekannt als der CCITT), koodiniert die Entwicklung der tatsächlichen SDH-Standards.

Sie wird von den Vereinten Nationen finanziert und koordiniert die Entwicklung der Telekommunikationsstandards für die ganze Welt. Nachfolgend aufgeführt die wichtigsten SDH-Standards, die von der ITU veröffentlicht sind. Besuchen Sie bitte die ITU Homepage für eine vollständige Liste der SONET Standards.

ITU-T G.707: Network Node Interface for the Synchronous Digital Hierarchy (SDH)
ITU-T G.781: Structure of Recommendations on Equipment for the Synchronous Digital Hierarchy (SDH)
ITU-T G.782: Types and Characteristics of Synchronous Digital Hierarchy (SDH) Equipment
ITU-T G.783: Characteristics of Synchronous Digital Hierarchy (SDH) Equipment Functional Blocks
ITU-T G.803: Architecture of Transport Networks Based on the Synchronous Digital Hierarchy (SDH)

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