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Time-Sensitive Networking

Synchrones Ethernet mit PTP

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Die Netze sind im Umbruch. Moderne Mobilfunktechnologien und die industrielle Fertigung stellen hohe Anforderungen hinsichtlich der Synchronisation in Paketnetzen. Mit Synchronous Ethernet und dem Precision Time Protocol (PTP) stehen zwei sehr verschiedene Technologien zur Verfügung, doch welcher Ansatz ist besser? Aus Carrier-Sicht ist eine Kombination aus beiden sinnvoll. Erweitert wird das Konzept durch das Time Sensitive Networking (TSN). Es bietet einen umfangreichen Katalog an Lösungen für höchste Anforderungen an QoS.

Kursinhalt

  • Taktvergabe in Netzen
  • Frequenz- und Phasensynchronität
  • IEEE 1588v2 PTP – Precise Time Protocol
  • Uhrentypen: Master, Boundary Clock, Transparent Clock, Ordinary Clock
  • Protokollablauf der Zeitvergabe, Message Types
  • Security bei PTP
  • Synchronous Ethernet, ITU-T G.8262
  • Regeln der Taktvergabe
  • Time Protection bei SyncE
  • Time Sensitive Networking (TSN)
  • Stream Reservation Protocol
  • Path Control und Redundancy

Print E-Book PDF Symbol Sie erhalten das ausführliche deutschsprachige Unterlagenpaket aus der Reihe ExperTeach Networking – Print, E-Book und personalisiertes PDF! Bei Online-Teilnahme erhalten Sie das E-Book sowie das personalisierte PDF.

Zielgruppe

Dieser Kurs wendet sich an Mitarbeiter der Carrier, Enterprise-Network-Betreiber und Internet Service Provider. Auch Nutzer von Netzen mit hohem Datenaufkommen werden gezielt angesprochen, indem ein Überblick zur Marktlage und zu den Entwicklungstrends gegeben wird.

Voraussetzungen

Gute Kenntnisse der Synchronous Digital Hierarchy – Netze, Alarme, Protection erleichtern das Verständnis. Hilfreich sind zudem Grundkenntnisse im Bereich der optischen Signalübertragung.

 

1 Taktung – Warum?
1.1 Anforderungen – Ein paar Takte zur Taktung
1.2 Anforderungen
1.3 Ethernet und Taktung bisher
1.3.1 SDH als Referenz
2 Was ist Synchronität?
2.1 Taktgenauigkeit
2.2 Taktquellen
2.3 Taktverhalten – „As time goes by.“
3 Taktvergabe – „Wem die Stunde schlägt...“
3.1 Regeln – Wer taktet wen?
3.1.1 Takt-Hierarchien
3.1.2 Takt und Redundanz
3.2 Aufbau einer PRC
4 Synchronous Ethernet, SyncE, G. 8262, G. 8264
4.1 Prinzip
4.1.1 TDM über Ethernet
4.1.2 Ethernet Equipment Clock (EEC), G. 8262
4.1.3 Synchronization Supply Unit (SSU)
4.1.4 Synchronization Reference Chain, G. 803 – Aufbau
4.1.5 Synchronization Reference Chain, G. 803 – Länge
4.2 Taktverteilung
4.2.1 Aufbau eines SyncE Netzelementes, G. 8262,
4.2.2 ESMC – Ethernet Synchronization Messaging Channel, G. 8264
4.3 SyncE und Mobilfunk
4.3.1 Timing Paths der Frequenzverteilung
4.3.2 SyncE über WDM
4.4 SyncE und Metro Ethernet Forum
4.5 Hybride Netze: SyncE und IEEE 1588v2
4.6 PTSF – Packet Timing Signal Failure
4.7 Protection bei Taktung
4.7.1 Ausfall
4.7.2 Protection
5 Taktung nach IEEE 1588v2, G.8265.1
5.1 Taktung nach IEEE 1588
5.1.1 Uhren und Aufgaben
5.1.2 Uhren und Netzdesign
5.2 Abläufe im Überblick
5.3 PTP Telecom Profile, G.8265
5.3.1 Korrektur des Offset
5.3.2 Messen des Delay
5.3.3 Delay-Request-Response, Teil 1
5.3.4 Delay-Request-Response, Teil 2
5.3.5 Peer-Delay
5.3.6 Transparent Clock Peer-to-Peer
5.3.7 Transparent Clock End-to-End
5.3.8 Boundary Clock (BC)
5.4 PTP im Detail
5.5 Takt-Topologien
5.5.1 Hierarchische Topologie
5.5.2 Lineare Topologie
5.5.3 Multiple Connected Topology
5.5.4 Quality Level für PTP, G.781
5.6 PTP Domains
5.7 PTP Monitoring – Ein Beispiel
5.8 Security und Synchronität
5.8.1 Gefahren für die Slaves
5.8.2 Gefahren für den Master
5.8.3 Gefahren für Boundary und Transparent Clocks
5.8.4 MACsec – Verschlüsseln auf Layer 2
6 5G Mobilfunk und Synchronisation
6.1 Einblick in den 5G Mobilfunk
6.1.1 5G New Radio im Überblick
6.1.2 Der Aufbau eines 5G Netzes
6.1.3 OFDM – Multi Carrier Transmission
6.1.4 Skalierbare Bandbreiten
6.1.5 Anzahl der Resource Blocks (RB)
6.1.6 5G Timing & Latenz-Zeiten
6.1.7 Network Slicing
6.1.8 Vom massive MIMO zum Beamforming
6.1.9 FDD und TDD im Vergleich
6.2 TDD und Zeitsynchronität
6.2.1 Coordinated Multi Point (CoMP) und Sync.
6.2.2 CoMP - Coordinated Multi Point im Campus
6.2.3 Coordinated Scheduling/Coordinated Beamforming
6.2.4 Joint Processing
6.3 Störungen: Inter-Cell-Interference
6.3.1 Slot Interference
6.3.2 Slot Interference zwischen DL und UL
6.3.3 UL Interference messen
6.4 Synchronisation im 5G Radio Access Network (RAN)
6.4.1 G.8271.1: Full Timing Support (FTS)
6.4.2 Assisted Partial Timing Support (APTS)
6.5 Synchronisation und Protection
6.5.1 Einfaches Konzept
6.5.2 Zeitoptimiert
6.5.3 Protection: Konzept 2
6.5.4 Ausfall des Masters – wie erkennen?
6.5.5 Was ist wenn...?
6.5.6 Protection: PTP + SyncE
7 Time Sensitive Networking (TSN)
7.1 Time Sensitive Networking – IEEE 802.1 TSN
7.1.1 TSN für (teil)autonomes Fahren
7.1.2 Überblick wichtiger Standards
7.1.3 TSN Basiswissen
7.1.4 Ein Beispiel
7.2 Basis: Precise Synchronization IEEE 802.1AS
7.2.1 Zeit und Präzision
7.2.2 Clock Synchronization Services
7.2.3 Fehlerfall: Switch und Endgerät
7.2.4 Redundante Synchronität, 802.1ASbt
7.2.5 Transmission Order
7.3 Traffic Types des Industrial Internet Consortium (IIC)
7.3.1 Isochronous (Traffic Type I)
7.3.2 Cyclic (Traffic Type II)
7.3.3 Alarms & Events (Traffic Type III)
7.3.4 Configuration & Diagnostics (Traffic Type IV)
7.3.5 Network Control (Traffic Type V)
7.3.6 Best Effort (Traffic Type VI) und weitere
7.4 TSN Netze
7.5 Forwarding und Queueing
7.5.1 Cyclic Queueing and Forwarding (CQF)
7.5.2 Priority and Weighted Queueing
7.5.3 Credit Based Shaping (802.1Qav)
7.5.4 Preemption und Interspersing Express Traffic 802.3br
7.5.5 Frame Formate im Überblick
7.5.6 Time-Aware Shaper, IEEE 802.1Qbv
7.5.7 Guard Band
7.5.8 Zeitlich gesteuerte Gates, 802.1Qbv
7.5.9 Per Stream Filtering and Policing (PSFP)
7.5.10 Input Gates, P802.1Qci
7.5.11 Admission Control, IEEE 802.1Qat
7.5.12 SRP: Talker und Listener
7.5.13 Listener und Domain
7.5.14 TSN Streams identifizieren
7.5.15 Stream Reservation Protocol (SRP), 802.1Qcc
7.6 Path Control and Redundancy, 802.1Qca
7.6.1 IS-IS
7.6.2 Die Basis: Provider Backbone Bridging – 802.1ah
7.6.3 IS-IS Routing im Ethernet
7.6.4 Shortest Path Bridging, 802.1aq
7.6.5 Path Control & Reservation (PCR), RFC 7813
7.6.6 Path Computation
7.6.7 Path Computation centralized
7.7 Seamless Redundancy, IEEE 802.1CB
7.7.1 Parallel Redundancy Protocol, IEC 62439-3
7.7.2 PRP Netzelement
7.8 TSN Systems
8 Fehler erkennen
8.1 Fehlerquellen
8.1.1 Jitter und Wander
8.1.2 Jitter und Wander im Vergleich
8.2 Messtechnik
8.2.1 Jitter
8.3 Jitter – Generation, Transfer und Tolerance
8.3.1 Jitter Generation: BERT scan und Bathtub, IEEE 802.3ae Annex 48B.3l
8.3.2 Jitter Tolerance: Stressed Receiver Conformance Test, IEEE 802.3ae

Classroom Training

Bevorzugen Sie die klassische Trainingsmethode? Ein Kurs in einem unserer Training Center, mit einem kompetenten Trainer und dem direkten Austausch zwischen allen Teilnehmern? Dann buchen Sie einen der Classroom Training Termine!

Hybrid Training

Hybrid Training bedeutet, dass zusätzliche Online-Teilnehmer an einem Präsenzkurs teilnehmen können. Die Dynamik eines realen Kurses bleibt erhalten, wovon besonders auch die Online-Teilnehmer profitieren. Als Online-Teilnehmer eines Hybrid-Kurses nutzen Sie eine Collaboration-Plattform wie WebEx Training Center oder Saba Meeting. Dazu wird nur ein PC mit Browser und Internet-Anschluss benötigt, ein Headset und idealerweise eine Webcam. Im Kursraum setzen wir speziell entwickelte und angepasste hochwertige Audio- und Videotechnik ein. Sie sorgt dafür, dass die Kommunikation zwischen allen Beteiligten angenehm und störungsfrei funktioniert.

Online Training

Möchten Sie einen Kurs online besuchen? Zu diesem Kursthema bieten wir Ihnen Online-Kurstermine an. Als Teilnehmer benötigen Sie dazu einen PC mit Internet-Anschluss (mindestens 1 Mbit/s), ein Headset, falls Sie per VoIP arbeiten möchten und optional eine Kamera. Weitere Informationen und technische Empfehlungen finden Sie hier.

Inhouse-Schulung

Benötigen Sie einen maßgeschneiderten Kurs für Ihr Team? Neben unserem Standard-Angebot bieten wir Ihnen an, Kurse speziell nach Ihren Anforderungen zu gestalten. Gerne beraten wir Sie hierzu und erstellen Ihnen ein individuelles Angebot.
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Die Netze sind im Umbruch. Moderne Mobilfunktechnologien und die industrielle Fertigung stellen hohe Anforderungen hinsichtlich der Synchronisation in Paketnetzen. Mit Synchronous Ethernet und dem Precision Time Protocol (PTP) stehen zwei sehr verschiedene Technologien zur Verfügung, doch welcher Ansatz ist besser? Aus Carrier-Sicht ist eine Kombination aus beiden sinnvoll. Erweitert wird das Konzept durch das Time Sensitive Networking (TSN). Es bietet einen umfangreichen Katalog an Lösungen für höchste Anforderungen an QoS.

Kursinhalt

  • Taktvergabe in Netzen
  • Frequenz- und Phasensynchronität
  • IEEE 1588v2 PTP – Precise Time Protocol
  • Uhrentypen: Master, Boundary Clock, Transparent Clock, Ordinary Clock
  • Protokollablauf der Zeitvergabe, Message Types
  • Security bei PTP
  • Synchronous Ethernet, ITU-T G.8262
  • Regeln der Taktvergabe
  • Time Protection bei SyncE
  • Time Sensitive Networking (TSN)
  • Stream Reservation Protocol
  • Path Control und Redundancy

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Voraussetzungen

Gute Kenntnisse der Synchronous Digital Hierarchy – Netze, Alarme, Protection erleichtern das Verständnis. Hilfreich sind zudem Grundkenntnisse im Bereich der optischen Signalübertragung.

 

1 Taktung – Warum?
1.1 Anforderungen – Ein paar Takte zur Taktung
1.2 Anforderungen
1.3 Ethernet und Taktung bisher
1.3.1 SDH als Referenz
2 Was ist Synchronität?
2.1 Taktgenauigkeit
2.2 Taktquellen
2.3 Taktverhalten – „As time goes by.“
3 Taktvergabe – „Wem die Stunde schlägt...“
3.1 Regeln – Wer taktet wen?
3.1.1 Takt-Hierarchien
3.1.2 Takt und Redundanz
3.2 Aufbau einer PRC
4 Synchronous Ethernet, SyncE, G. 8262, G. 8264
4.1 Prinzip
4.1.1 TDM über Ethernet
4.1.2 Ethernet Equipment Clock (EEC), G. 8262
4.1.3 Synchronization Supply Unit (SSU)
4.1.4 Synchronization Reference Chain, G. 803 – Aufbau
4.1.5 Synchronization Reference Chain, G. 803 – Länge
4.2 Taktverteilung
4.2.1 Aufbau eines SyncE Netzelementes, G. 8262,
4.2.2 ESMC – Ethernet Synchronization Messaging Channel, G. 8264
4.3 SyncE und Mobilfunk
4.3.1 Timing Paths der Frequenzverteilung
4.3.2 SyncE über WDM
4.4 SyncE und Metro Ethernet Forum
4.5 Hybride Netze: SyncE und IEEE 1588v2
4.6 PTSF – Packet Timing Signal Failure
4.7 Protection bei Taktung
4.7.1 Ausfall
4.7.2 Protection
5 Taktung nach IEEE 1588v2, G.8265.1
5.1 Taktung nach IEEE 1588
5.1.1 Uhren und Aufgaben
5.1.2 Uhren und Netzdesign
5.2 Abläufe im Überblick
5.3 PTP Telecom Profile, G.8265
5.3.1 Korrektur des Offset
5.3.2 Messen des Delay
5.3.3 Delay-Request-Response, Teil 1
5.3.4 Delay-Request-Response, Teil 2
5.3.5 Peer-Delay
5.3.6 Transparent Clock Peer-to-Peer
5.3.7 Transparent Clock End-to-End
5.3.8 Boundary Clock (BC)
5.4 PTP im Detail
5.5 Takt-Topologien
5.5.1 Hierarchische Topologie
5.5.2 Lineare Topologie
5.5.3 Multiple Connected Topology
5.5.4 Quality Level für PTP, G.781
5.6 PTP Domains
5.7 PTP Monitoring – Ein Beispiel
5.8 Security und Synchronität
5.8.1 Gefahren für die Slaves
5.8.2 Gefahren für den Master
5.8.3 Gefahren für Boundary und Transparent Clocks
5.8.4 MACsec – Verschlüsseln auf Layer 2
6 5G Mobilfunk und Synchronisation
6.1 Einblick in den 5G Mobilfunk
6.1.1 5G New Radio im Überblick
6.1.2 Der Aufbau eines 5G Netzes
6.1.3 OFDM – Multi Carrier Transmission
6.1.4 Skalierbare Bandbreiten
6.1.5 Anzahl der Resource Blocks (RB)
6.1.6 5G Timing & Latenz-Zeiten
6.1.7 Network Slicing
6.1.8 Vom massive MIMO zum Beamforming
6.1.9 FDD und TDD im Vergleich
6.2 TDD und Zeitsynchronität
6.2.1 Coordinated Multi Point (CoMP) und Sync.
6.2.2 CoMP - Coordinated Multi Point im Campus
6.2.3 Coordinated Scheduling/Coordinated Beamforming
6.2.4 Joint Processing
6.3 Störungen: Inter-Cell-Interference
6.3.1 Slot Interference
6.3.2 Slot Interference zwischen DL und UL
6.3.3 UL Interference messen
6.4 Synchronisation im 5G Radio Access Network (RAN)
6.4.1 G.8271.1: Full Timing Support (FTS)
6.4.2 Assisted Partial Timing Support (APTS)
6.5 Synchronisation und Protection
6.5.1 Einfaches Konzept
6.5.2 Zeitoptimiert
6.5.3 Protection: Konzept 2
6.5.4 Ausfall des Masters – wie erkennen?
6.5.5 Was ist wenn...?
6.5.6 Protection: PTP + SyncE
7 Time Sensitive Networking (TSN)
7.1 Time Sensitive Networking – IEEE 802.1 TSN
7.1.1 TSN für (teil)autonomes Fahren
7.1.2 Überblick wichtiger Standards
7.1.3 TSN Basiswissen
7.1.4 Ein Beispiel
7.2 Basis: Precise Synchronization IEEE 802.1AS
7.2.1 Zeit und Präzision
7.2.2 Clock Synchronization Services
7.2.3 Fehlerfall: Switch und Endgerät
7.2.4 Redundante Synchronität, 802.1ASbt
7.2.5 Transmission Order
7.3 Traffic Types des Industrial Internet Consortium (IIC)
7.3.1 Isochronous (Traffic Type I)
7.3.2 Cyclic (Traffic Type II)
7.3.3 Alarms & Events (Traffic Type III)
7.3.4 Configuration & Diagnostics (Traffic Type IV)
7.3.5 Network Control (Traffic Type V)
7.3.6 Best Effort (Traffic Type VI) und weitere
7.4 TSN Netze
7.5 Forwarding und Queueing
7.5.1 Cyclic Queueing and Forwarding (CQF)
7.5.2 Priority and Weighted Queueing
7.5.3 Credit Based Shaping (802.1Qav)
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7.6.1 IS-IS
7.6.2 Die Basis: Provider Backbone Bridging – 802.1ah
7.6.3 IS-IS Routing im Ethernet
7.6.4 Shortest Path Bridging, 802.1aq
7.6.5 Path Control & Reservation (PCR), RFC 7813
7.6.6 Path Computation
7.6.7 Path Computation centralized
7.7 Seamless Redundancy, IEEE 802.1CB
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7.7.2 PRP Netzelement
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8 Fehler erkennen
8.1 Fehlerquellen
8.1.1 Jitter und Wander
8.1.2 Jitter und Wander im Vergleich
8.2 Messtechnik
8.2.1 Jitter
8.3 Jitter – Generation, Transfer und Tolerance
8.3.1 Jitter Generation: BERT scan und Bathtub, IEEE 802.3ae Annex 48B.3l
8.3.2 Jitter Tolerance: Stressed Receiver Conformance Test, IEEE 802.3ae

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