Auszug aus dem Kurs Einführung in die Welt der

Carrier, TK-Netze und Messtechnik Rainer Grözinger Training Center Europe 2 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Unsere Produkte und Dienstleistungen JDSU liefert Messtechnik, Systeme, Dienstleistungen und Komponenten, damit unsere Kunden Video-, Daten- und Sprachdienste über Next Generation Breitband-Netzwerke (NGN) effizient und störungsfrei übertragen können. 3 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions „Die größte Maschine der Welt“ 3,1Mrd. Mobile und 1.3Mrd. Festnetz Markt: TK 1.150 Mrd. € Teilnehmer Billing $ nach: Entfernung Zeit/Min. Volumen/MB Flatrate Endgeräte Nachricht Endgeräte Nachricht Sender Nachricht Empfänger Transport und Vermittlung Global Netz 4 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Anzahl: TK weltweit - Stand 2007 Festnetzanschlüsse 1.293 Milionen Quelle: Bundesnetzagentur Telkommunikationsmarkt weltweit in € : 1150 Mrd Euro, davon 360 Mrd Europa, 240 Mrd US, 160 Mrd Japan 5 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Viele Netzbetreiber …. Satelliten Seekabel BNetzA reguliert Carrier Versatel viele City Metro Arcor Transit: Telekom Sprint BT France T …… T-Mobile ISP´s TV-KabelNetzbetreiber T-Com 32Mio. Festnetz- Anschlüsse Restliche Betreiber 7 Mio 18.5Mio. Haushalte E-plus Vodafone O2 84Mio. Handys sind angemeldet 6 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Dienste in der Telekommunikationstechnik Fernsprechdienste Analog, ISDN Telefaxdienst Datendienste Online-Dienste Mehrwertdienste (IN) Festverbindungen, Mietleitungen Datenvermittlungen: Datex-P, X.25, Frame Relay Das Internet (www) Web Services Breitbandnetze: DSL, ATM, NGN, Metro Ethernet Telematik Rundfunk- und Fernsehverteilnetze Mobilfunk-Dienste Satelliten-Dienste ………… 7 © 2006 JDSU. All rights reserved. Anwender Vermittlung und Transport User WAN Dienste: Telefon, Mail, @ DiensteServer Kunden Anwender Netzbetreiber DiensteAnbieter Dienste = Services Test and Measurement Solutions Dienste und techn. Anforderungen Quality of Service - QoS Niedere konstante Bitrate ECHTZEITBEDARF Variable Bitrate, Burst-Verhalten KEINE ÜBERTRAGUNGSFEHLER Hohe konstante oder variable Bitrate ECHTZEITBEDARF Sprache Daten Fernsehen Studio 8 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Quality mit Kunden und Carrier vereinbaren Verfügbarkeit Zeit in % pro Jahr die der Kunde nutzen kann (z. B. 99% = 3,6 Tage Ausfall) Bandbreite: theor. Übertragungsgeschwindigkeit Best Effort Prinzip – So gut wie es geht – Keine Echtzeit (Realtime) – Informationen können verloren werden – Typisch ist das Internet QoS Quality of Service (Dienst/Netz-Güte) – Laufzeit (< 150ms gut, > 400ms schlecht) – Bit- oder Paketfehler – Verlorenen Pakete – Synchronisation – Paket-Jitter (ms) QoE Quality of Experience – Sichtweise des Users (End to End) den Service oder die Anwendung zu qualifizieren (MOS Mean Opinion Score von 1-5 in einer Verständlichkeits-Skala). SLA Service Level Agreement Service Vereinbarung/Vertrag zwischen Kunde/Carrier oder Carrier/Carrier um bestimmte Levels (Güte) zu garantieren – Netzverfügbarkeit (99%) – Reaktionszeit bis Techniker kommt …. – Verbindungsaufbauzeit – Durchsatz % Test and Measurement Solutions WAN 9 © 2006 JDSU. All rights reserved. Analogsignal und Digitalsignal Analogsignal (z. B. Mikrophon) im Analognetz (POTS) Frequenz und Amplitude ändern sich. Es werden Töne übertragen Leitung Hz Frequenzen 3,4 kHz Digitalsignal im Digitalnetz (ISDN): Bits werden übertragen; es gibt nur den Zustand - Ein oder Aus, bzw. logisch 1 oder 0. Konstante Bitrate (Bit/s, Takt), konstante Amplitude Leitung Bit/s Bitstrom kbit/s Protokoll-Paket Analog/DigitalUmsetzer Codec 10 © 2006 JDSU. All rights reserved. 64 kbit/s Test and Measurement Solutions Analog/ Digital-Wandlung Analogsignal Audio 16 khz Digitalsignal Voice 4 khz Kodierer Text ASCII-Code Kbit/s Video PAL 6 Mhz Cam, Photo, Scanner Bandbreite 1010001 Digitales Netz 1010011001 1010001 Analog/Digitalumsetzer Kodierer/Dekodierer Codec G.711 STP DVB HDTV MPEG 2-Mbit/S y x, y, z Koordinaten khz Die heutigen Netze sind nahezu vollständig Digital-Netze Mechanik x,z x 11 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Das klassische Festnetz - POTS Telefon Hamburg Telefon Berlin Vermittlung PC via Modem Frankfurt Fern/Transit F n tu lei n er g Vermittlung Fax Stuttgart Vermittlung München le Orts g itun Modem Vermittlung Fax Vermittlung Nbst. 12 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Zugangs-Netze oder „Last Mile“ Private Zugänge ISDN, ADSL, Analog, TV-Kabelnetze Business-Zugänge Festverbindungen FV, SDSL 2Mbit/s(E1), Frame Relay, STM-1 PON aser f Glas OLT lnetz Kabe TV Kabelmodem POP POP Satellit ISDN, DSL Mobile Anwender Analog a/b Modem Firewall Business Mobilfunk UMTS GPRS S2M FV Frame Relay SDSL E1 Carrier Netz POP POP POP POP LAN Intranet Firma Router TK-Anlage 13 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Telefon-Kabelnetz 3,7 km Kollokationsraum Neue Carrier 0,4 km 100 m Wohn/Industriegebiete Muffe HK DA bis 2000 DIVO S 12 EWSD H V t K V z E V z 6 DA KleinVerteiler im Haus Schacht LWL K V z Aktive Technik E V z TAE Dosen im Raum „Amt“ E V z Firmennetz Fernleitung 14 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions TK-Einrichtungen und Endgeräte Company Home/Office PC Netzabschluss Server Leitungen Fiber Leitungen Modem NT CATV Firmenserver Telefon Server Router Switch Vermittlungen Mobile Funkkanäle LWL anderes Netz 15 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Transportnetze, Zugangsnetze, Vermittlungen Kunde A TE Zugangsnetz Access (Backbone, Core) Kernnetz Zugangsnetz Access Kunde B TE Übergabe TE = Endgeräte (PC, Telefon) Vermittlung Transport WDM, PDH, SDH Vermittlung Übergabe Router/Switch Internet/IP-Netz Kunde C TE TE Kunden Netz CPE Customer Premises Equipment Zugangsnetz Access Vermittlung TK Anlage Übergabe Übergabe Gateway Transitnetze: zu anderen Netzen z. B. Mobile D2, … Arcor, Sprint …. Übertragungstechnik 16 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Transportnetze SDH, PDH, WDM ….schalten Verbindungen (Kanäle) zwischen Vermittlungsstellen oder Netzknoten über weite Entfernungen von A nach B (Weitverkehrstechnik). Transportnetze haben keine Vermittlungsfunktionen. SDH oder WDM-Technik Hamburg Kanäle Düsseldorf Berlin Ring 100Km Sprache Daten und Fernsehen übertragen LWL Hannover zu anderen Netzknoten oder Vermittlungen Multiplexer PCM oder PDH-Technik Multiplexer Kanäle LWL Repeater Strecke 100Km 17 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Transporttechniken der Carrier 34Mbit/s 8Mbit/s 140Mbit/s 2Mbit/s @ SDH Mux STM-1 Stg. 2Mbit/s ADM LAN Company Ethernet PDH Vermittlung Router ADM SDH-Ring ADM STM-16 STM-1 STM-1 140Mbit/s 34Mbit/s 8Mbit/s Berlin 2Mbit/s Schleife Unterbrechung? DXC STM-1, STM-4 PDH Vermittlung Q3 Internet NOC Network Operation Center 18 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Viele Carrier-Netze ergeben das weltweite Netz Endgeräte POP BTS Office Vermittlung MSC Access City Carrier 1 Metro MUX Mobile Nr.7 Metro Transport Router Carrier 3 City Cable HFC Access Carrier 2 Tansport Internat. Carrier V5.x V5.x Router Switch/Mux Point of presence Zugangs/Einwahl Company Nr.7 Signalisierungs-Netz Nr.7 Test and Measurement Solutions 19 © 2006 JDSU. All rights reserved. Das Frequen- oder Wellenlängen-Multiplex Viele Verbindungen (z. B. 4 Telefone) teilen sich eine Leitung Frequenz-Multiplex (FDM) f Wellenlängen- Multiplex (WDM) f1 f2 f3 f4 Unterscheidung durch unterschiedliche Frequenzen (MHz) oder Licht-Farben (nm) Schnitt durch das LWL-Kabel oder Koaxialkabel 20 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Ein reales WDM System CWDM Coarse Wavelength Division Multiplexing Grobes Wellenlängenmultiplex DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing Dichtes Wellenlängenmultiplex JDSU Waveready Opt. Fenster z. B. 4 Kanäle nm Test and Measurement Solutions 21 © 2006 JDSU. All rights reserved. Zeitmultiplex – das Prinzip Viele Teilnehmer (hier 4) teilen sich zeitlich eine Leitung PCM, ISDN, PDH und SDH funktionieren im Zeitmultiplex Synchronisation t Zeit-Rahmen C= Codierer D= Deodierer „Drehschalter“ 1 2 3 4 Codewort 8Bit alle 125 µs abtasten, schalten und 8 Bitwort übertragen = 64kbit/s pro Kanal 22 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Paketmultiplex Viele Teilnehmer teilen sich portionsweise eine Leitung (Ethernet, Internet) Paket- Multiplex Paketvermittlung (Switch/Router) VoIP Phone Schnitt durch das Kabel Adressfilter z. B. IP Adresse 23 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Leitungsvermittlung vs. Paketvermittlung 1.) Leitungsvermittlung: Telefonnetze (Analog, ISDN) oder spezielle Datennetze Vermittlung Leitung oder Kanal durchschalten …. kontinuierlicher Bitstrom fließt LAN 2.) Paketvermittlung: öffentliches Internet oder Intranet IP Paket IP Paket VoIP-Gateway Router DSL Adresse IP Netz: Pakete über Routen …diskontinuierlicher Pakettransport Webserver 24 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Sprach- und Datenvermittlungen (Netze) Eine Übersicht Datenbank LAN Home: Analog STM-1 Firmenzentrale Server Router ISDN DSL POTS a/b ATM POP E1 NT ISDN FV SHDSL Server X.25 MPLS Frame Relay Mobile IPInternet Router Office LAN Mobile 25 © 2006 JDSU. All rights reserved. Office LAN Test and Measurement Solutions Anschlüsse an der OVST Zugang Analog a/b TS FL Analog Modem a/b Modem TS Dig. Koppelfeld Uko Digital ISDN NT LT U2M LT Router (Edge) ADSL/VDSL DSL VoIP Mietleitung, FV, SDSL DAG Codec Analog-Digtalumsetzer Test and Measurement Solutions DSL IAD DSLAM M U X Orts-Vermittlung Transport Ort Zu anderen Vermittlungen OVST FL Fern B B D NTPM B Basiskanal Nutzdaten D Datenkanal Sign. IP Internet Datennetz 26 © 2007 JDSU. All rights reserved. Aufbau und Begriffe im ISDN ISDN LT ISDN Primärmultiplexanschluss 30 x 64 kbit/s S2M ISDN Weitverkehr DIVO LT NTPM Reichweite 2 km (mit HDSL auch weiter) Firma a/b Analog Port a/b DIVO LT Analog Telefon ISDN Basisanschluss 2 x 64 kbit/s U Reichweite bis 7 km U TA B ISDN Ort-Vermittlungsstelle B D So NTBA Bus Home/Office FAX B Basiskanal D Datenkanal Sign. Kanäle 27 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions DSL Technik zum Carrier Carrier Netz ISDN IP Internet Firma/Home PoP Router Access Carrier D S L A M DSLModem ADSL oder VDSL 2 Telefondrähte ! Router Switch WWW STP Telecom Switch Voice Gateway DSLAM VoIP IP-TV Up- und Download von Daten und paralleler Telefonie 28 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Der Internet Service Provider ISP xx PoP Point of Presence Hamburg Zugangsknoten des ISP HH Carrier Netz Düsseldorf Hannover Hannover User Berlin Internationale und nationale Übergänge DECIX Frankfurt B Köln Frankfurt ISP DHCP WWW Karlsruhe Stuttgart S M Nürnberg Gateway Router Freiburg München DNS FTP Internet Content Provider www.anywhere.com 29 © 2006 JDSU. All rights reserved. E-mail HomePages Test and Measurement Solutions Das öffentliche Internet vermittelt (routen) mit IP-Adressen IP Paket 10.43.127.5 PoP PoP Telkom.de VoIP Phone PoP PoP Peering Point DECIX PoP BT PoP 173.42.54.33 Arcor.de PoP Telekom Carrier n Autonome Teilnetze (Subnetze) Router & Server Gateway/Router JDSU.com PoP IP Paket m. Adr. Point of Presence (Zugang) 30 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Home- oder Office-Netz WLAN Client Anwender Access Point Client Verkabelung Switch Carrier Router Modem Server PoP Drucker WAN WAN Übergabe öffentl. Carrier 31 © 2006 JDSU. All rights reserved. Ethernet Netze Test and Measurement Solutions Firmen LAN - Local Area Network 100 Mbps Verkabelung in Glasfaser oder Telefonkabel Kat. 5 100 Mbps Mail FTP wwwl Farm Anwendungen Server Fast Ethernet Switch 100 Mbps zum WAN Carrier 100 Mbps 100 Mbps Router Gigabit Ethernet Switches Firewall Neu: VoIP Anwender in den Offices 32 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Carrier Ethernet auf SDH-Backbone Ethernet Filiale 1 Switch Mux/ADM Filiale 2 Switch VoIP Softswitch Metro Backbone SDH/WDM Router Mux/ADM Switch Router Internet Gateway VLAN-Tag (IDs) kennzeichnen die diversen Datenströme auf Layer 2 Internet Datenbank Server Telefonie VoIP Eth in SDH mappen ISDN GSM Zentrale Stg. VoIP Phone 33 © 2006 JDSU. All rights reserved. Datenbank Server Test and Measurement Solutions Fernseh-Kabelnetze übertragen Daten und Sprache ProgrammAnbieter Kopfstelle Satellit Sender Telef., @ Provider (Telekom) Netzebene 3 LWL Netzebene 2 Netzebene 1 FiberKnoten Kabelmodem Verstärker Wohngebiete Rück-Kanal (rot) V Antennen Dose Netzebene 5 HÜP Netzebene 4 Koaxialkabel KVz 34 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Was ist Triple Play ? "Triple Play" –die Chance für Carrier ? „Vom Verbindungsanbieter zum Diensteanbieter“ Sprache Übertragung aller drei Dienste („Triple Play“) über nur einen Anschluss DSL, Cable, PON T-Home Full Services IP-Network NGN Daten, @ Video/TV („Quadruple Play“ plus Mobile) Bundle Angebote 35 © 2006 JDSU. All rights reserved. Mobile Test and Measurement Solutions Testen und Messen von Telekommunikationsnetzen Störungen im Netz – JDSU hilft! Was ist Ursache für… – – – – – Knacken, Knistern oder Echo im Telefon? Falsch verbunden? Wartezeit nach dem Klick? weiße Flecken und verzerrte Bereiche des IP-TV Bildes? Noch schlimmer: es geht gar nichts (Störung) Unterbrechung? Carrier Server überlastet Netz(e) überlastet Leitung schlecht Falsche Verbindungen Gateway überlastet Anschlusskapazität zu knapp Carrier …mit Messtechnik die Situation in den Griff bekommen …aber wie? 37 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Übertragungstechnik Anforderung: weit, fehlerfrei und verständlich soll übertragen werden Analog-Signal Sender Verstärker TelefonNetz Empfänger Digital-Signal Länge km • Signale werden längenabhängig geschwächt und verzerrt • Verstärker oder Regeneratoren entdämpfen und regenerieren Störungen beeinflussen das Signal (S/N) • Das gilt für elektrische und optische Übertragungs-Strecken 38 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Probleme im Zugangbereich zum Carrier HST-3000 Der Triple Play Tester für: Leitungen Cu. & LWL Ethernet Traffice VoIP und IP-TV Jitter, MOS ISDN, E1 Home oder Office Fibre Kupfer DSL POP 39 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Messen von Telefon- und Datenleitungen (LAN) Meßtechnik-Anwendungen für Kupfer: Kunde/Teiln. – Amt/Vermittlung (Analog, ISDN, DSL-Leitungen) Office- oder Inhouse-Verkabelung, LAN & Telefon Paar 1 Paar 2 Kupfer-Leitung Kabeltester JDSU-Kabeltester: HST-3000, SLK, ELQ-30, ELF-10 für Telefonkabel Test-Um Family für LAN-Kabel Test and Measurement Solutions 40 © 2006 JDSU. 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All rights reserved. Test and Measurement Solutions OTDR Messtechnik: wo liegt der Fehlerort? Steckverbindung Fusions- Steckverspleiß bindung Fiber mechanischer Bend Spleiß Faser Ende LWL-Strecke Dämpfung / dB) Entfernung in m MTS-8000 OTDR -Messgerät Entfernung /km Das Messprinzip: OTDR = Optical Time Domain Reflectionmeter Die Laufzeit des reflektierten Lichtes wird gemessen. Aufgrund der Pulsform und Amplitude werden die Störungen ausgewertet. 44 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions Bitfehler beeinflussen die Qualität der Strecke PDH oder SDH-Strecke BitfehlerMessgerät Generator Mux Monitor Analysator HDB-3 ZWR ZWR Mux HDB-3 Schleife fehlerhafte Bits Bitfehler = ------------------------------- (Bitrate nx64kbit/s) richtig gesendete Bits a.) Strecken-Messung in beiden Richtungen gleichzeitig b.) Schleifenmessung von einer Seite aus c.) Monitor überwacht und analysiert Rahmen, kann Mithören 45 © 2006 JDSU. All rights reserved. Test and Measurement Solutions End-to-End Test einer Strecke STM-n Multiplexer ONT-50x A SONET/SDH/PDH Carrier Network D C Was wird getestet: • Ist der Anschluß aktiv • Ist der Pfad (Verbindung) richtig verschaltet • Wird die garantierte Bandbreite (Durschsatz) eingehalten • Gibt es Verzögerungen (ms) • Treten Bitfehler auf % • Gehen Datenrahmen (Ethernet) verloren % • Werden Alarme, Defekte oder Anomalien (Fehler) der SDHVerbindung erkannt • und ….. 46 © 2006 JDSU. All rights reserved. B Gigabit Ethernet FST 2802 Test and Measurement Solutions Aktives Testen mit Paketen, Rahmen oder Bits SmartClass FST 2802 ANT-5 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Anschlusstest Pakete oder Bits gestört Pakete verloren Laufzeit durch das Netz Lastverhalten, Durchsatz % Jitter RFC 2544 ONT-50x MTS-6000 Delay First bit in First bit out Mux Switch Strecke Testen von SDH oder Ethernet Test and Measurement Solutions Loop 47 © 2006 JDSU. All rights reserved.