Berner Fachhochschule Telekomm.-Syst. Hochschule für Technik und Informatik HTI Fachbereich Elektro- und Kommunikationstechnik.

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1 Berner Fachhochschule Telekomm.-Syst. Hochschule für Technik und Informatik HTI u. Breitbandnetze Fachbereich Elektro- und Kommunikationstechnik Praktikum SDH1 Praktikum SDH 1 1. Ziel dieses Praktikums Dieses Praktikum gibt Ihnen einen Einblick in das SDH-Netz-Management-System von Siemens, das TNMS (Telecommunication Network Management System). Mit diesem System managen die Carriers ihre ganzen SDH-Netze, wie zum Beispiel Swisscom den Schweiz weiten Teil ihres SDH-Netzes, den sie von Siemens hat. Wir haben an unserer Schule die einmalige Gelegenheit, ein solches TNMS zu besitzen. Ziel dieses Praktikums ist es, Ihnen einen kleinen Einblick in ein solches System zu geben: Sie können verschiedene Verbindungen erstellen und verwalten. Sie sind in der Lage, die Laufzeiten der Signale zu messen und sie zu berechnen. Sie lernen ein paar Fehlermeldungen kennen, wissen was sie bedeuten und können die Fehler beheben. 2. Sicherheit Bei diesem Praktikum wird mit Lichtwellenleitern und Lasersendern gearbeitet. Obwohl diese im nicht sichtbaren Lichtbereich funktionieren (1300nm), können sie auf der Netzhaut irreversible Schäden verursachen. Schauen Sie deshalb nie direkt in einen Lichtwellenleiter oder in einen optischen Verbinder! 3. Das TNMS Programm aktivieren Schalten Sie im SDH-Schrank den Hauptschalter der Netzverteilerschiene ein. Schalten Sie den Laptop ein und wählen Sie das Betriebssystem (Partition) mit dem Namen SDH. Beim Windows-Fenster zum Einloggen wählen Sie im Fenster Location den Vermerk local, dann loggen Sie sich ein mit Username Praktikum und Passwort Tiergarten. 3.1 TNMS Starten Normalerweise läuft das System Admininistration Programm auf einem zentralen Server, und mit dem Client Programm kann sich der Netzwerkbetreuer von irgendwo einloggen. Bei unserem Labornetz sind beide Programme auf dem Notebook installiert. Starten Sie das Programm System Administration mit dem entsprechenden Icon. Im Login-Fenster lassen Sie im Feld Server den Punkt und loggen sich mit dem Username administrator und Passwort burgdorf ein. Doppelklicken Sie links im Fenster auf Restore und wählen Sie das Backup mit dem Namen Praktikum 1; Backup 1. Drücken Sie auf Restore Backup Set um das Backup zu laden. Aktivieren Sie anschliessend den Server, indem Sie auf den Knopf Start Server klicken. Dies dauert eine gewisse Zeit! Warten Sie solange bis im Fenster rechts unten Running steht. Minimieren Sie das System Administrator Fenster. Anschliessend öffnen Sie das Programm mit dem Namen Client und loggen gleich ein, wie bei System Administration. Das TNMS ist nun bereit. 3.2 TNMS Beenden Am Ende des Praktikums müssen Sie unbedingt alle Services im Subscribers and Services Fenster löschen, indem Sie auf die Services rechtsklicken und Deactivate auswählen. Dann wieder rechtsklicken auf den Service und Delete auswählen.

2 - 2 - Melden Sie sich dann beim Betreuer, damit er das System auf allfällige Probleme kontrollieren und dann herunterfahren kann. Dies ist notwendig, damit das System von der nächsten Praktikumsgruppe wieder in einem definierten Zustand heraufgefahren werden kann. 4. Eine kurze Übersicht über das Programm Sie sehen nun das TNMS Client Programm. Nachfolgend geben wir Ihnen eine kleine Übersicht über die vielen Fenster. Dies ist nur eine Übersicht, wir werden also nicht ins Detail gehen. 4.1 Das Subscribers and Services Fenster In Bild 1 können Sie das Subscribers and Services Fenster sehen. Hier werden alle Kunden mit den zu ihnen gehörenden Dienstleistungen und Pfaden hierarchisch aufgezeigt. Service Path Bild 1: Das Subscribers und Services Fenster Subscriber: Path Container: Service: Path: Kunde. Ordner um die verschiedenen Dienstleistungen zu verstauen (wie ein Ordner in Windows). Name des Dienstes, in dem mehrere verschiedene Pfade enthalten sein können. Path ist der wirkliche Weg, den das Signal zurücklegt, um von A nach B zu gelangen. 4.2 Das Unmanaged Paths Fenster In Bild 2 sehen Sie das Unmanaged Path Fenster. Es gibt eine Übersicht über alle Pfade, die nicht oder nicht mehr durch das TNMS verwaltet werden, trotzdem aber noch in den Netzelementen vorhanden sind. Diese Pfade werden je nach ihrer Übertragungsstruktur (SDH, Ethernet, usw.) geordnet. Solche Unmanaged Pfade entstehen zum Beispiel, wenn die Services nicht gemäss Anleitung ordnungsgemäss gelöscht werden. Im Normalfall sollten bei den Praktikumsübungen keine Unmanaged Pfade entstehen. Bild 2: Das Unmanaged Paths Fenster

3 Das Network Infrastructure Fenster Das Network Infrastructure Fenster gibt eine Übersicht über alle Sicherungsverbindungen, die nur aktiv werden, wenn die Hauptverbindung ausfällt. 4.4 Das Network Elements Fenster Das Network Elements Fenster zeigt eine Übersicht über alle Add and Drop Multiplexer (ADM s) in den verschiedenen Netzwerkhierarchien (Wolken). Ein grösseres Netzwerk kann in verschiedene Hierarchien aufgeteilt werden um es übersichtlicher zu gestalten. In Bild 3 sehen Sie unser Schulnetzwerk. Bild 3: Das Network Elements Fenster 4.5 Das DCN Components Fenster Das DCN Components Fenster gibt eine Übersicht von allen ADM s. Hier können Sie sehen welcher ADM von welchem Server aus gesteuert wird. In Bild 4 sehen Sie wiederum unser Schulnetz: Wir haben nur einen Server, der alle drei ADM s verwaltet. Bild 4: Das DCN Components Fenster Zudem wird gezeigt ob allfällige Alarme in unserem Netz sind. Man kann hier sofort erkennen in welchem ADM der Fehler aufgetaucht ist und wie fatal der Fehler ist. Grün => Kein Alarm Orange => Bedeutender Fehler Blau => Warnung Rot => Kritischer Alarm Gelb => leichter Fehler Weiss => Zustand unbestimmt

4 Der ANT-20 In Bild 5 sehen Sie den Advanced Network Tester (ANT-20) von Acterna, welcher eine sehr leistungsfähige Testplattform für SDH, SONET, PDH- und ATM Netze ist. Dieses Gerät kann an allen gängigen elektrischen und optischen Schnittstellen von 2 Mbit/s bis STM-4 angehängt werden und kann die Verschiedensten Messungen ausführen. Die Signalstrukturen lassen sich bis auf die unterste Ebene (Zeitschlitz) analysieren. Ausgestattet ist das Messgerät mit einer Windows 95 Oberfläche. Die Bedienung erfolgt über einen Touchscreen oder extern über eine Maus. In diesem Praktikum benötigen Sie drei verschiedene Messungen: Die Laufzeitmessung, die Schaltzeitmessung und die TSE (Test Sequence Error) Messung. Wir erklären Ihnen in diesem Praktikum nur diese drei Messungen, die Sie dann bei den jeweiligen Aufgaben durchführen können. Wenn Sie weitere Messungen oder zusätzliche Informationen benötigen, liegt eine kurze Bedienungsübersicht separat auf. Bild 5: Der ANT Die Messgeräte im ANT 20 einstellen Gestartet wird die Messplattform über das Symbol ANT-20. Diese ist aber nach dem Aufstarten des Gerätes bereits betriebsbereit. In Bild 5 sehen Sie die Messkonsole; sie ist das Kernstück aller Messungen. Bild 5: Die Messkonsole Über das Menü Instruments/ Add and Remove Instruments können die verschiedenen Messgeräte geladen werden. Sie benötigen für dieses Praktikum die folgenden Messgeräte: Signal Structure Anomaly/Defect Insertion Anomaly/Defect Analyzer Laden Sie die entsprechenden Messgeräte (Siehe Bild 6) und löschen Sie die restlichen, die Sie nicht benötigen.

5 - 5 - Bild 6: Messgeräte hinzufügen und entfernen Öffnen Sie das Anomaly/Defect Insertion Messgerät, und injizieren Sie Bitfehler mit Anomaly / TSE, wie in Bild 7 gezeigt. Aktivieren Sie die Anomaly mit ON. Bild 7: TSE einschalten Öffnen Sie das Signal Structure Messgerät. Unter dem Menu Edit/Edit Structure können Sie die in Bild 8 gezeigte Signalstruktur eingeben.

6 - 6 - Bild 8: Signalstruktur eines 2Mbit/s Signals 5.2 Die Laufzeitmessung Öffnen Sie das Signal Structure Messgerät und klicken Sie auf den Delay Knopf. Es öffnet sich das in Bild 9 gezeigte Fenster. Starten Sie die Messung. Bild 9: Die Laufzeitmessung 5.3 Die Schaltzeitmessung Öffnen Sie das Signal Structure Messgerät und klicken Sie auf den APS Knopf. Es öffnet sich das in Bild 10 gezeigte Fenster. Geben Sie die gleichen Konfigurationen ein und starten Sie die Messung. Bild 10: Die Schaltzeitmessung

7 Messung des TSE Die TSE (Test Sequence Error) Messung bestimmt die Bitfehlerrate einer Verbindung, indem eine bekannte Pseudorandom-Bitfolge gesendet und dann mit der empfangenen Bitfolge verglichen wird. Eine solche Messung kann natürlich auch verwendet werden, um zu testen, ob eine Verbindung besteht. Um sicher zu gehen, dass überhaupt etwas gemessen wird, kann beim Sender im Fenster Anomaly/Defect Insertion eine Bitfehlerrate gewählt und mit dem ON-Knopf aktiviert werden. Solange nun diese Bitfehlerrate gemessen wird, hat man eine gute Verbindung. Ein Beispiel können Sie in Bild 11 sehen. Dort wird nicht die Bitfehlerrate angegeben, sondern einfach, dass es Bitfehler gibt. Um die Messung zu starten, müssen Sie in der Messkonsole auf die kleine grüne Ampel klicken oder F5 drücken. Um die Messung wieder zu stoppen, müssen Sie in der Messkonsole auf die kleine rote Ampel klicken oder F6 drücken. Verbindung Keine Verbindung Bild 11: Die TSE Messung

8 - 8-6 Aufgaben In diesem Praktikum sind Sie Administrator eines TNMS Centers. Sie haben die Kontrolle über das in Bild 12 gezeigte Netz. (Die in Bild 12 gezeigte Ansicht erhalten Sie, wenn Sie im Network Management View Fenster auf das Icon Labor Telematik doppelklicken.) Bild 12: Das SDH Netz Die folgenden Knoten (ADM) stehen Ihnen zur Verfügung: Hasle, Kirchberg sowie Burgdorf. Die Knoten sind mit optischen STM-1 Verbindungen untereinander vermascht. Sie haben Aufträge von Kunden erhalten und sollen nun die gewünschten Verbindungen erstellen und austesten. Bemerkung: Es gibt keine Einführung ins TNMS. Wir erklären Ihnen die Vorgehensweise Schritt für Schritt. 6.1 Aufbau einer Verbindung (Kirchberg Hasle) mit Sicherheitsverbindung Sie haben von einem Kunden den Auftrag erhalten, eine Standleitung mit dreissig Telefonkanälen (=2Mbit/s) vom Geschäftssitz in Kirchberg nach Hasle zu einer Tochtergesellschaft zu schalten. a) Erstellen Sie den folgenden Pfad im TNMS Client. Dazu müssen sie die folgenden Anweisungen ausführen: 1. Kreieren Sie einen Subscriber (Kunden) mit dem Namen Ihrer Wahl. Klicken Sie dazu in das Subscribers and Services Fenster und anschliessend auf das Icon Subscriber oben in der Menuliste. Es öffnet sich das Subscriber Management Fenster. Mit dem Icon Add können Sie nun Ihren Namen eingeben. Dann Apply. 2. Wechseln Sie im Fenster Network Management View auf Services. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den ADM mit dem Namen Kirchberg und wählen sie Create Service. 3. Wählen Sie den Subscriber den Sie vorher kreiert haben aus und geben Sie dem Service und dem Pfad (Path) einen Namen. Drücken Sie auf Next. 4. Wählen Sie, wie in Bild 13 gezeigt, einen freien elektrischen Eingang unter Port/TP A(1) ( VC12 Container). (Die ausgewählten Ports müssen unbedingt Grün (=frei) gekennzeichnet sein.) Ziehen Sie mit der linken Maustaste den ADM Hasle aus dem Network Management View

9 - 9 - Fenster in das Port/TP Z(1) Fenster, und wählen Sie auch hier einen freien elektrischen Ausgang. (Merken Sie sich die Indizes der Ausgänge, denn später müssen Sie das Netz ja richtig verkabeln (siehe Teilaufgabe b ).) Elektrischer Ein/Ausgang Bild 13:.Auswählen eine freien elektrischen Eingangs 5. Stellen Sie eine Bidirektionale Verbindung und eine Sicherheitsverbindung wie in Bild 13 gezeigt ein. Drücken Sie auf Next. 6. Klicken Sie auf Route, Activate. Dann sollte ihre Verbindung etwa gleich aussehen wie die in Bild 14. Klicken Sie auf Close um das Fenster zu verlassen. Bild 14: Fertige Verbindung von Kirchberg nach Hasle So, jetzt haben Sie eine gesicherte bidirektionale Verbindung von Kirchberg nach Hasle programmiert. Wenn Sie alles richtig gemacht haben, sollten im Network Management View Fenster nun einige Fehler auftauchen. Was treten für Fehler auf? Warum treten diese auf? (Fehler können Sie anzeigen, indem Sie auf den ADM mit einem Fehler rechtsklicken und Alarms/Current Alarms auswählen.) b) Verbinden Sie den ANT-20 (Port 14 und 15) mit der konfigurierten Leitung des ADM Kirchberg, so dass der ANT-20 ein 2Mbit/s Signal sendet, und auch wieder empfängt. Schlaufen Sie bei Hasle die In und die Out Buchse. Nach einiger Zeit sollten die Alarme auf dem ANT 20 und aus dem Network Management View Fenster verschwinden.

10 c) Messen Sie nun die Laufzeit, die das Signal braucht, um durch unsere Schaltung zu gelangen. d) Doppelklicken Sie auf Ihren Pfad im Subscribers and Services Fenster, und wechseln Sie in die Routing Ansicht. Drücken Sie anschliessend auf das Icon Edit Mode. Hier können Sie nun sehen, wo die Verbindung durchläuft. Wenn Sie mit dem Mauszeiger auf den Eingangs ADM zeigen, dann können Sie die genaue Portnummer des Eingangs ablesen. (A bedeutet Eingang des ADM und Z bedeutet Ausgang des ADM.) Analog können Sie nun vorgehen um den Ausgang zu finden. Verschieben Sie einfach den Mauszeiger auf den Ausgangs ADM. Im folgenden Screenshot sind ein paar nützliche Bezeichnungen zu den Ports angegeben: optical ports Schutzverbindung ADM Kirchberg E12-TTP von nach port 1 Karte 201 (PDH ports) 2Mbps PDH port normal Verbindung SPI-OS1-TTP port 2 (zu Burgdorf) Karte 201 (STM-1 ports) optical STM-1 port Starten Sie die TSE Messung um zu verifizieren, ob wir eine Verbindung haben. Spielen Sie nun den Bagger und unterbrechen Sie die Hauptverbindung Kirchberg Hasle. Was passiert? Wo gibt es Fehlermeldungen? Interpretieren Sie diese. e) Beheben Sie den Schaden. Warten Sie bis keine Fehlermeldungen mehr vorhanden sind. Wie reagiert das Netz, wenn Sie den Baggerschaden behoben haben? Messen Sie nun mit dem ANT 20, wie lange das Netz braucht, um in die Sicherheitsverbindung zu schalten. f) Entfernen Sie anschliessend die Kabel und deaktivieren Sie diesen Service. (Der Service sollte nun grün werden.) Dazu müssen Sie im Subscribers and Services Fenster auf die Verbindung rechtsklicken und Deactivate wählen. Dies ist notwendig, damit in den nächsten Aufgaben keine Fehlermeldungen von dieser Verbindung mehr auftauchen können.

11 Aufbau von Ringstrukturen (Simulation einer Verbindung über mehrere Knoten) a) Erstellen Sie einen Pfad, der bei Kirchberg hineingeht, einmal im Kreis herumgeht und wieder bei Kirchberg herauskommt. In der Praxis sind solche Ringstrukturen nicht sinnvoll, und das Programm sieht bei der Erstellung einer solchen Verbindung einen Fehler. Deshalb müssen wir sie von Hand konfigurieren. Führen Sie dazu folgende Anweisungen durch: (Falls die dazu notwendigen folgenden Schritte Probleme ergeben, verlieren Sie damit nicht zu viel Zeit und gehen Sie direkt zum Ende von Punkt a), um die entsprechende Konfiguration mit einem Backup zu laden.) 1. Gehen Sie die Punkte 2 und 3 wie in Aufgabe 6.1 durch. 2. Gehen Sie den Punkt 4 wie in Aufgabe 6.1 durch. Aber ziehen Sie nicht Hasle, sondern wiederum den ADM mit dem Namen Kirchberg in das Port/TP Z(1) Fenster. Wählen Sie einen freien Ausgang. (Wichtig: nehmen Sie nicht die gleiche Portnummer wie beim Eingang.) 3. Stellen Sie eine Unidirektionale Verbindung und keine Sicherheitsschaltung ein. Drücken Sie auf Next. 4. Drücken Sie im nächsten Fenster auf Previous, dann neben dem Symbol Next auf das kleine Dreieck, und wählen Sie Route Manually aus. 5. Ziehen Sie mit der linken Maustaste den ADM Hasle aus dem Network Management View Fenster in das Port/TP Z(1) Fenster, und wählen Sie die LWL Karte mit der Nummer SPI OSI TTP Wählen Sie einen freien (=grün) TU12 Container, wie in Bild 15 gezeigt, und drücken Sie anschliessend auf Route. TU12 - Container Bild 15: Auswahl eines TU12 - Containers 6. Schliessen Sie das neu aufgetauchte Connection Assistant Fenster. Klicken Sie im Path Wizard Routing Results Fenster mit der rechten Maustaste auf den ADM mit dem Namen Hasle und drücken Sie Remove Connection. (Dies ist notwendig, damit das Signal nicht auf zwei Ausgänge aufgeteilt wird.) Mit Doppelklick auf denselben ADM öffnen Sie wiederum einen Connection Assistant. 7. Stellen Sie wiederum eine Unidirektionale Verbindung ein. Sie können nun Punkt 5 und 6 wiederholen. Aber nehmen Sie anstelle von Hasle den ADM mit dem Namen Burgdorf und die LWL Karte Jetzt ist die Kreisstruktur fast fertig. Stellen Sie eine Unidirektionale Verbindung ein. Um die Schlaufe zu verlassen, müssen Sie noch den ADM mit dem Namen Kirchberg mit der linken

12 Maustaste aus dem Network Management View Fenster in das Port/TP Z(1) Fenster ziehen, auf Route drücken und mit OK bestätigen. Den Ausgang sollte es nun automatisch finden. 9. Drücken Sie auf Create und auf Activate. Wenn Sie alles richtig gemacht haben, sollte Ihre Struktur nun gleich aussehen wie die in Bild 16. Bild 16: Fertige Kreisstruktur von Kirchberg nach Kirchberg Sie sehen: Manuell ein solches Netz zu schalten ist gar nicht so einfach. Verschwenden Sie nicht den ganzen Halbtag. Im Notfall können Sie das Backup mit dem Namen Praktikum 1; Backup 2 laden. Dort haben wir Ihnen so einen Ring schon vorbereitet. Dazu müssen Sie unbedingt vorher alle Services löschen (wie Sie das machen, ist im Kapitel 3.2 beschrieben), den TNMS Client ausloggen und schliessen, im TNMS SysAdmin den Server anhalten und im linken Fenster auf Restore doppelklicken. Laden Sie nun das neue Backup. Starten Sie anschliessend den Server und loggen Sie sich wieder in den TNMS Client ein. Sie müssen jetzt nur noch die Verbindung Ring von/nach Kirchberg aktivieren (Student / Aufgabe 7.2 / Ring ) (analog wie Verbindung deaktivieren). Verkabeln Sie den ANT 20 mit unserem Netz. (Wie Sie die richtigen Ports finden, ist in der Aufgabe 6.1.d beschrieben.) b) Messen Sie nun die Laufzeit, die das Signal braucht um durch unsere Schaltung zu gelangen. c) Wo treten die bisher gemessenen Verzögerungen auf? Arbeiten Sie mit einem Modell, bei dem das Mapping (E1 in SDH und umgekehrt) und das Switching (Crossconnection) je eine feste Verzögerung aufweisen. Benutzen Sie die ersten beiden Messungen (6.1c und 6.2b), um herauszufinden, wie gross diese Verzögerungen sind. Benutzen Sie die nächsten beiden Messungen (6.2e und 6.2f) um zu überprüfen, ob Ihre Berechnungen stimmen. d) Löschen Sie unbedingt alle Services. Laden Sie das Backup mit dem Namen Praktikum 1; Backup 3 (siehe oben.) und aktivieren Sie den Pfad mit dem Namen Zweimal. Interpretieren Sie, wo dieser Pfad durchgeht und eruieren Sie, wie Sie den ANT 20 anschliessen müssen, um die Verzögerungszeit zu messen. Machen Sie sich zunutze, dass unser Pfad bidirektional ist. Das Signal soll einen möglichst weiten Weg zurücklegen. e) Messen Sie die Verzögerungszeit. f) Deaktivieren Sie den Pfad mit dem Namen Zweimal, aktivieren Sie den Pfad mit dem Namen Dreimal, und machen Sie dasselbe wie bei beim Pfad Zweimal.

13 Zusatzaufgabe (falls genügend Zeit) a) Erstellen Sie einen bidirektionalen Pfad, der bei Kirchberg elektrisch hineingeht und bei Burgdorf elektrisch wieder herauskommt. Dann einen zweiten bidirektionalen Pfad, der bei Burgdorf elektrisch hineingeht und bei Hasle elektrisch herauskommt. Und schliesslich einen dritten bidirektionalen Pfad, der bei Hasle elektrisch hineingeht und bei Kirchberg elektrisch herauskommt. b) Verbinden Sie die verschiedenen Pfade und den ANT 20 zu einer Kreisstruktur. So dass das Signal bei Kirchberg hineinkommt, einmal im Kreis herumläuft, bei Kirchberg geschlauft wird und denselben Weg zurück nimmt. c) Schätzen Sie aufgrund der in Aufgabe 6.2c erhaltenen Zeiten, wie lange die Verzögerungszeit des Signals ungefähr betragen muss. d) Messen Sie die Verzögerungszeit. Weicht Sie stark von Ihrer Schätzung ab? 7 Materialliste SDH-Labornetzwerk Laptop mit installierter TNMS Software IC ANT 20 Messgerät MA 233-1