Специализированные ЦСП и ОСП / Экзамен / Poslednii_774_zaezd_probivania_ochka_DEDU_2

15. Построение одноквантовых систем передачи информации

Одноквантовые системы передачи информации используют принцип квантовой криптографии для обеспечения высокого уровня безопасности передаваемых данных. В таких системах каждый бит информации кодируется в отдельный фотон, который передается по оптическому каналу. Это делает несанкционированный доступ к данным практически невозможным, поскольку попытка перехвата даже одного фотона неизбежно изменит его состояние, что будет обнаружено на принимающей стороне.

Построение одноквантовых систем включает в себя несколько ключевых этапов:

Генерация одиночных фотонов: Для кодирования информации в фотоны используются специальные источники одиночных фотонов, которые могут генерировать фотоны с определенной длиной волны и поляризацией.

Передача фотонов по оптическому каналу: Фотоны передаются по оптическому волокну или открытому пространству.

Детектирование фотонов: На принимающей стороне используются высокочувствительные детекторы одиночных фотонов, способные регистрировать отдельные фотоны без их разрушения.

Обработка и интерпретация полученных данных: Полученные данные анализируются для определения исходного состояния фотонов и, следовательно, переданной информации.

Ключевым аспектом одноквантовых систем является использование квантово-механических принципов, таких как принцип неопределенности Гейзенберга, для обеспечения безопасности передачи данных. Если кто-то попытается перехватить информацию, измеряя состояние фотонов, это неизбежно изменит их состояние, что будет обнаружено на принимающей стороне как ошибка.

Применение одноквантовых систем передачи информации находит свое место в критически важных областях, где требуется высочайший уровень защиты данных, таких как финансовые транзакции, военное дело и правительственные коммуникации.

16. Система тактовой сетевой синхронизации.

Системы тактовой сетевой синхронизации (ТСС) играют ключевую роль в обеспечении надежной и эффективной работы цифровых сетей связи. Они обеспечивают синхронизацию генераторов тактовой частоты (ГТЧ), которые являются основой для передачи и приема данных в сетях.

Существует несколько типов систем ТСС, каждый из которых имеет свои особенности и применяется в зависимости от требований к системе связи:

От главного генератора (система “ведущий – ведомый”): в этой системе один генератор (ведущий) синхронизирует все остальные генераторы (ведомые). Ведущий генератор обычно обладает высокой стабильностью частоты и используется для синхронизации ведомых генераторов, которые могут быть менее стабильными. Это позволяет обеспечить высокую точность синхронизации и минимизировать ошибки в передаче данных.

Система взаимной синхронизации генераторов: в этой системе нет ведущего генератора, и все генераторы синхронизируются между собой. Каждый генератор подстраивается под частоту и фазу других генераторов, что позволяет достичь более равномерной синхронизации и уменьшить влияние внешних факторов на работу системы.

Плезиохронная система синхронизации: в этой системе каждый узел коммутации и цифровой системы передачи (ЦСП) синхронизируется независимо от других узлов. Это может привести к небольшим различиям в фазах сигналов, но упрощает настройку и эксплуатацию системы.

Выбор конкретной системы ТСС зависит от требований к точности синхронизации, сложности системы и ее стоимости. В некоторых случаях может использоваться комбинация нескольких типов систем для достижения наилучших результатов.

17. Параметры синхросигналов в системе тактовой сетевой синхронизации.

Параметры синхросигналов включают в себя следующие ключевые характеристики:

Частота синхросигнала (clock frequency) - это количество синхронизирующих тактов, поступающих извне на вход схемы за одну секунду. Она измеряется в герцах (Гц) и определяет скорость работы цифровой схемы.

Период синхросигнала (clock period) - это время между двумя последовательными переключениями синхросигнала. Он обратно пропорционален частоте синхросигнала.

Скважность синхросигнала - это отношение периода синхросигнала к длительности его активного состояния. Для меандра (сигнала прямоугольной формы) скважность равна двум.

Коэффициент заполнения - это величина, обратная скважности. Он показывает, какую часть периода занимает активное состояние сигнала.

Эти параметры критически важны для обеспечения правильной работы цифровых схем и систем, поскольку они определяют временные интервалы, в течение которых происходят различные операции.

18. Системы единого точного времени в современных телекоммуникационных сетях

•GPS (Global Positioning System) – Глобальная система позиционирования. Синхронизация времени осуществляется во время определения местонахождения устройства, оснащенного GPS-приёмником. Для этого устройство ловит сигнал со спутников, установленных на околоземной орбите. Каждый из спутников имеет атомные часы, за счет чего система GPS обеспечивает хорошую точность. Минусом данного метода является необходимость в GPSантенне, сигнал от которой может быть нестабильным.

•1PPS (1 pulse per second) – Сигнал 1PPS не содержит метки времени. Master-устройство посылает 1 импульс в секунду по отдельной сети: оптоволоконной линии, витой паре или коаксиальному кабелю. Часы Slave используют этот импульс только для синхронизации начала каждой секунды. Устройства не могут с помощью 1PPS получить информацию по дате и времени, поэтому его чаще всего используют совместно с другими протоколами синхронизации, например NTP.

•NTP (Network Time protocol) – Протокол сетевого времени широко распространен в сетях Ethernet и Интернет. Принцип работы NTP основан на многоуровневой системе с множеством источников времени.

Каждый уровень системы NTP называется слоем и содержит источники времени.

• Слой 0 — эталонные часы (например, атомные часы или часы

GPS)

Раз в секунду они генерируют импульсный сигнал (1PPS), который вызывает прерывание и генерирует метку времени на подключенных устройствах. Устройства слоя 0 также известны как опорные часы. Серверы NTP не могут позиционировать себя в системе как Stratum 0. Если в пакете передачи данных в поле Stratum установлен 0, это указывает на неопределенный слой.

• Слой 1 — серверы времени, подключённые напрямую к эталонным часам. Часы этого слоя считаются лучшими источниками времени в системе На этом слое находятся устройства, системное время которых синхронизировано с точностью до нескольких микросекунд от эталонных часов. Серверы времени на этом уровне могут работать в одноранговом режиме с другими серверами Stratum 1 для резервирования и проверки точности.

• Слой 2 — серверы времени, которые синхронизируются с часами

Это устройства, которые синхронизируются по сети от серверов уровня 1. Часто устройства уровня 2 опрашивают несколько серверов уровня 1. Компьютеры Stratum 2 также могут быть одноранговыми с другими компьютерами Stratum 2, чтобы обеспечить более стабильное и надежное время для всех устройств в группе одноранговых узлов.

Максимальное теоретическое число слоев равно 15; Stratum 16 используется для указания того, что устройство не синхронизировано. Механизмы протокола NTP на каждом устройстве системы взаимодействуют таким образом, чтобы построить кратчайший путь к серверам Stratum 1 для всех клиентов. Это позволяет минимизировать накопленную задержку в передаче данных и повысить точность синхронизации. Алгоритм расчета смещения времени и круговой задержки

Вычисляемые значения θ и δ пропускаются через фильтры и подвергаются статистическому анализу. Выбросы из общей выборки отбрасываются и оценка временного смещения производится на основе оставшихся значений. Зная величины смещения времени и круговую задержку клиент подстраивает собственное время, чтоб добиться θ равного нулю.

Точная синхронизация достигается, когда входящие и исходящие маршруты между клиентом и сервером симметричны, то есть имеют одинаковую задержку. Если маршруты несимметричны, то существует систематическое смещение в половину разницы между временем передачи пакета от клиента к серверу и обратно.

Режим Unicast

Протокол NTP для передачи данных чаще всего использует режим Unicast. В этом режиме данные передаются от одного устройства сети к другому индивидуально. В Unicast пакетах в качестве IP-адреса назначения используется конкретный адрес устройства, для которого этот пакет предназначен.

Режим Broadcast

Этот режим удобен в тех случаях, когда малое количество NTP-серверов обслуживает большое количество клиентов. В этом режиме сервер периодически рассылает пакеты, используя широковещательный адрес подсети. Клиент, настроенный на синхронизацию таким способом, получает широковещательный пакет сервера и производит синхронизацию с ним.

Режим Multicast

Режим Multicast работает аналогично Broadcast. Разница заключается в том, что для доставки пакетов используется не широковещательный адрес подсети, а адрес Multicast-группы. Для клиентов и серверов задается групповой IP-адрес, который они используют для синхронизации времени. Это делает возможным синхронизацию групп машин, расположенных в различных подсетях, при условии, что соединяющие их маршрутизаторы поддерживают протокол IGMP и настроены на передачу группового трафика.

Режим Manycast

Этот режим является нововведением последней версии (v4) протокола NTP. Режим Manycast функционирует как режим Multicast только с неизвестными IP-адресами серверов NTP. Путем рассылки Multicast-сообщений клиент ищет в сети Manycastсервера, получает от каждого из них образцы времени и производит выбор трех «лучших», с которыми будет производить синхронизацию. В случае выхода из строя одного из серверов клиент автоматически обновляет свой список.

Метки времени

Изначально NTP использовал 64-битные метки времени, состоявшие из 32-битной части для секунд и 32-битной части для долей секунды, что давало временную шкалу, которая прокручивалась бы каждые 232 секунды (136 лет) и давало теоретическое разрешение 2-32 секунды (233 пикосекунды). Отсчет времени начинался с 1 января 1900 года, поэтому первая эпоха закончилась бы 7 февраля 2036 года.

Последняя версия протокола NTPv4 вводит 128-битный формат представления времени: 64 бита для секунд и 64 бита для долей секунды, что дает временную шкалу более 584 млрд лет и разрешение в 0,05 аттосекунд. Дополнительно было введено 32-

—функциональном, определяющим состав функциональных блоков, позволяющий реализовать сеть TMN любой сложности;

—информационном, основанном на объектно-ориентированном подходе и принципах OSI;

—физическом, описывающем реализуемые интерфейсы и примеры физических компонентов TMN.

TMN включает ряд функциональных блоков, выполняющие следующие одноименные функции (в скобках даны термины, используемые в русских переводах стандартов ITU-Т): OSF - функции управляющей (операционной) системы OS;

MF - функция устройств сопряжения М (медиаторная функция);

NEF - функция сетевого элемента NE;

QAF - функция

Q -адаптера QA;

WSF - функция рабочей станции WS.

Для передачи информации между указанными блоками TMN используется функция передачи данных DCF. Пары функциональных блоков, обменивающихся информацией, разделены между собой опорными (или интерфейсными) точками.

20. Системы NMS и EMS

Реализация систем управления Производители телекоммуникационного оборудования зачастую

помимо задачи производства своего оборудования занимаются разработкой системы управления этим оборудованием. Эта система управления посредством опросов сетевых элементов и промежуточных звеньев сети должна предоставлять информацию системам поддержки текущих операций для технических и нетехнических подразделений, а также системам поддержки бизнеса. Таким образом, можно выделить две основные группы, отвечающие за управление (в широком смысле, относительно английского термина management): системы управления сетью и системы поддержки операций и бизнеса.

Система управления элементами (EMS), как следует из названия, представляет собой программный инструмент, который обычно используется для управления всеми элементами сети. Здесь элемент представляет узел, т. е. устройство, такое как компьютер, маршрутизатор и т.д.

Система управления сетью (NMS), как следует из названия, представляет собой программный инструмент, который обычно используется для управления сетью, то есть взаимосвязанными узлами.

Системы NMS (Network Management System) и EMS (Element Management System) являются важными компонентами в управлении сетью связи. NMS отвечает за мониторинг всей сети, взаимодействие между различными сетевыми элементами и сетями разных операторов, а также за управление конфигурацией и производительностью сети. Эта система собирает данные о состоянии сети, анализирует их и принимает решения о необходимости корректировки параметров сети для обеспечения её стабильной работы.

EMS, в свою очередь, обрабатывает сигналы от отдельных элементов сети или групп однородных элементов, предоставляя информацию для управления и поддержки этих элементов. Она позволяет операторам сети получать детальную информацию о состоянии каждого элемента сети, его производительности и возможных проблемах. Это помогает быстро выявлять и устранять неисправности, а также оптимизировать работу сети.

Обе системы работают совместно, обеспечивая эффективное управление и поддержку работы сети. NMS координирует работу всей сети, а EMS предоставляет детализированную информацию о состоянии конкретных элементов сети. Это позволяет операторам сети оперативно реагировать на изменения в работе сети и обеспечивать её стабильную работу.

Взаимодействие между NMS и EMS осуществляется через стандартизированные протоколы обмена данными, такие как SNMP (Simple Network Management Protocol) и другие проприетарные протоколы. Это обеспечивает совместимость между различными системами управления сетью и позволяет интегрировать их в единую систему управления.

21. Концепция OSS/BSS

Понятие OSS переводится как «система поддержки и эксплуатации сетей для оператора связи». Однако упоминание только сетей без услуг связи представляется определённым занижением декларированного международными организациями уровня функциональности OSS. В

результате, систему OSS оператора связи в рамках действующих нормативно-правовых актов можно рассматривать как отраслевую автоматизированную систему управления информационнотелекоммуникационными сетями и услугами связи, что соответствует тенденциям развития информатики и управления в телекоммуникациях. Система OSS реализует поддержку процессов плана улучшенной эксплуатации электросвязи еТОМ. Для такой поддержки система OSS включает в свой состав готовый программный продукт (продукты) и комплекс технических средств, в совокупности обеспечивающие функционирование процессов еТОМ.

Итак, в самом широком смысле под OSS понимаются все автоматизированные/информационные системы, необходимые для обеспечения основного производства оператора связи - процесса предоставления услуг и управления сетевыми средствами.

В настоящее время российские операторы связи в рамках OSS

последствиями отказов, системы технического учёта и системы управления 1Р-трафиком. Применяются единые продуктовые каталоги.

Зарубежные операторы связи преимущественно внедряют системы управления услугами, управление доступом и идентификацией пользователей, геоинформационные системы.

Концепция BSS (Business Support System) относится к системам,

используемым поставщиками телекоммуникационных услуг для управления взаимодействием с клиентами. Эти системы охватывают широкий спектр функций, поддерживающих ключевые бизнес-процессы, такие как управление клиентами, продуктами, заказами, ресурсами и биллингом.

Основные компоненты BSS включают:

1)Управление продуктами: Позволяет операторам определять и управлять каталогами продуктов, включая предложения услуг, тарифы, пакеты и рекламные акции.

2)Управление заказами: Отвечает за жизненный цикл заказа, начиная от его создания и заканчивая предоставлением клиенту и последующей активацией.

3)Управление клиентами: Управляет информацией о клиентах, включая их профили, подписки на услуги и биллинг.

4)Управление доходами: Включает процессы приема платежей и обеспечения доходов, а также расчеты и генерацию счетов на оплату.

5)Управление услугами: Координирует активацию и предоставление услуг клиентам.

6)Забота о клиентах: Предоставляет инструменты для обработки запросов клиентов и устранения неполадок.

7)Отчетность и аналитика: Включает модули аналитики для сбора и анализа данных о поведении клиентов, используемых услугах,

доходах и операционной эффективности.

BSS-системы играют ключевую роль в обеспечении эффективного управления операциями телекоммуникационных компаний, предоставлении высококачественных услуг клиентам и росте доходов. Они автоматизируют различные бизнес-процессы, способствуя повышению качества обслуживания клиентов, оптимизации и улучшению операционной эффективности бизнеса, а также росту прибыльности.

22. Технология OTN.

OTN – основная технология построения магистральных волоконнооптических сетей связи на сегодняшний день, сменившая SDH/SONET. Аббревиатура OTN расшифровывается как Optical Transport Network («оптическая транспортная сеть»).

Принцип действия

Принцип технологии OTN заключается в том, что сигналы различных форматов упаковываются в стандартные контейнеры, которые затем передаются по волоконно-оптической сети. Таким образом, обеспечивается возможность передачи по транспортной сети любых необходимых типов клиентских сигналов (STM, ATM, IP, Fibre Channel, InfiniBand и др.), а

также эффективное использование пропускной способности за счет плотной упаковки разнородного трафика.

В заголовки контейнеров может добавляться служебная информация, которая позволяет контролировать прохождение трафика по сети и обнаруживать ошибки работы, а также избыточное кодирование, которое позволяет восстанавливать повреждённый трафик без необходимости его повторной передачи.