tuzsutТруды учебных заведений связиProceedings of Telecommunication Universities1813-324X2712-8830СПбГУТ10.31854/1813-324X-2024-10-2-34-47JCNBEStuzsut-567Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, ФОТОНИКА, ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И СВЯЗЬELECTRONICS, PHOTONICS, INSTRUMENTATION AND COMMUNICATIONSМоделирование процесса обработки меток времени на устройствах транспортной сетиModelling of Timestamp Processing within Transport Network Equipmenthttps://orcid.org/0000-0002-1578-2629КанаевА. К.KanaevA.

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Электрическая связь»

kanaevak@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4549-787XКазакевичЕ. В.KazakevichE.

кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Электрическая связь» 

kev-pgups@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5067-8539СахароваМ. А.SaharovaM.

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Электрическая связь» 

maryazuvaka@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0009-5513-9302ПрошинФ. А.ProshinF.

аспирант кафедры «Электрическая связь» 

fedorproshin@gmail.comПетербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра IРоссияEmperor Alexander I St. Petersburg State Transport UniversityRussian Federation2024040520241023447Copyright © Канаев А.К., Казакевич Е.В., Сахарова М.А., Прошин Ф.А., 20242024Канаев А.К., Казакевич Е.В., Сахарова М.А., Прошин Ф.А.Kanaev A., Kazakevich E., Saharova M., Proshin F.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tuzs.sut.ru/jour/article/view/567

Современные телекоммуникационные сети строятся на основе различных технологий передачи и обработки данных. Большая нагрузка на узлы транспортного уровня требует обеспечения качественной синхронизации расположенного на них оборудования. Транспортная сеть выступает в качестве важного элемента, передающего шкалу времени на ведомые устройства. Использование принципов временного мультиплексирования и обработки высокоскоростных потоков с разделением по длине волны (OTN, аббр. от англ. Optical Transport Network) и классических сетей на основе Ethernet в качестве системы транспортного уровня требует наличия точного временного согласования, что может обеспечиваться при поддержке функций работы по протоколу точного времени (PTP, аббр. от англ. Precision Time Protocol). Предлагается аппарат моделирования процессов обмена пакетами, которые содержат сообщения PTP, на уровне мультиплексоров OTN и участке транспортной IP-подсети, построенной на маршрутизаторах. Процесс прохождения пакетов по сети рассмотрен с точки зрения базовых процессов обработки. Рассмотрено влияние нагрузки в сети на скорость обработки пакетов на маршрутизаторах и эффективность применения алгоритмов упреждающего кодирования (Forward Error Correction) на быстродействие мультиплексоров OTN. Приведены экспериментальные данные по распределению задержек и дана оценка асимметрии на оборудовании при различных условиях функционирования.

The modern telecommunication networks are forming on the basis of different transmission and data processing technologies. High load on the transport layer nodes demands quality synchronization of equipment that works on it. The transport network is an important element which delivers the time scale to slave nodes. Using the time-division multiplexing for the high-speed channel processing with the use of wavelength division multiplexing (OTN, Optical Transport Network) and classic Ethernet networks as a transport layer systems needs the precision time synchronization which can be achieved with the use of Precision Time Protocol (PTP). The modeling apparatus of PTP messages exchanging within OTN multiplexers and IP-network based on the routers are suggested. The packet transferring through the network are given as sequence of simple processing steps. The impact of a network load on PTP information processing capacity on the routers and efficiency of the Forward Error Correction algorithm for OTN equipment are analyzed. The experimental distribution of variable delays on that network elements are given.

оптическая транспортная сетьOTNтранспортная сеть Ethernetуровень агрегацииобработка PTPзадержка обработкисетевая синхронизацияалгоритм Forward Error Correctionoptical transport networkOTNEthernet transport networkaggregation layerPTP processingprocessing delaynetwork synchronizationForward Error CorrectionReferencesРекомендация МСЭ-T G.709/Y.1331 (11/2022) Интерфейсы оптической транспортной сети (OTN).Rec. ITU-T G.709/Y.1331. Interfaces of the optical transport network. November 2022.Рекомендация МСЭ-Т G.8264/Y.1364 (03/2018) Распределение хронирующей информации по пакетным сетям.Rec. ITU-T G.8264/Y.1364. Distribution of timing information through packet networks. March 2018.Ferrant J., Gilson M., Jobert S., Mayer M. Synchronous Ethernet and IEEE 1588 in Telecoms. Next Generation Synchronization Networks. John Wiley & Sons, 2013. 356 p. DOI:10.1002/9781118580080Ferrant J., Gilson M., Jobert S., Mayer M. Synchronous Ethernet and IEEE 1588 in Telecoms. Next Generation Synchronization Networks. John Wiley & Sons Publ.; 2013. 356 p. DOI:10.1002/9781118580080Rec. ITU-T G.8260 (11/2022) Definitions and terminology for synchronization in packet networks.Rec. ITU-T G.8260. Definitions and terminology for synchronization in packet networks. November 2022.Rec. ITU-T G.8251 (09/2010) The control of jitter and wander within the optical transport network (OTN).Rec. ITU-T G.8251. The control of jitter and wander within the optical transport network (OTN). September 2010.Rec. ITU-T G.8265.1/Y.1365.1 (11/2022) Precision time protocol telecom profile for frequency synchronization.Rec. ITU-T G.8265.1/Y.1365.1. Precision time protocol telecom profile for frequency synchronization. November 2022.Rec. ITU-T G.8275.1/Y.1369.1 (02/2022) Precision time protocol telecom profile for time/phase synchronization with full timing support from the network.Rec. ITU-T G.8275.1/Y.1369.1. Precision time protocol telecom profile for time/phase synchronization with full timing support from the network. February 2022.Rec. ITU-T G.8275.1/Y.1369.2 (02/2020) Precison time protocol telecom profile for time/phase synchronization with partial timing support from the network.Rec. ITU-T G.8275.1/Y.1369.2 Precison time protocol telecom profile for time/phase synchronization with partial timing support from the network. February 2022.Хмелев К. Основы фотонного транспорта. Киев: Техника, 2008. 680 с.Khmelev K. Basics of fotonic transport. Kiev; Tekhnika Publ.; 2008. 680 p. (in Russ.)Канаев А.К., Лукичев М.М., Лукичева В.Л. Методика формирования эквивалентного мультисервисного узла технологической сети связи в среде имитационного моделирования, учитывающая все параметры качества обслуживания в установившемся режиме // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2019. Т. 13. № 12. С. 13−23. DOI:10.24411/2072-8735-2018-10328. EDN:GFCKKTKanaev A., Lukichev M., Lukicheva V. The formation methodology for equivalent multi-service node of a technological communication network in a simulation environment that takes into account all the parameters of the quality of service in a steady mode. T-Comm. 2019;13(12):13−23. (in Russ.) DOI:10.24411/2072-8735-2018-10328. EDN:GFCKKTWigley L. An Update on Router Buffering: White Paper. // @xrdocs. 2022. URL: https://xrdocs.io/8000/Buffering-WP_March_2022.pdf (Accessed 15.03.2024)Wigley L. An Update on Router Buffering: White Paper. xrdocs.io. 2022. URL: https://xrdocs.io/8000/Buffering-WP_March_2022.pdf [Accessed 15 march 2024]Салифов И.И. Методика оценки сквозной задержки на оптической магистральной сети со сложной архитектурой. Дисс. … канд. техн. наук. Екатеринбург: Ростелеком, 2012. 253 с. EDN:QFTOZFSalifov I.I. Methods of assessing the delay through the optical backbone network with a complex architecture. Ph.D. Thesis. Ekaterinburg: Rostelecom Publ.; 2012. 253 p. (in Russ.)WDM/OTN Network Latency Composition // Huawei. 2020. URL: https://forum.huawei.com/enterprise/en/wdm-otn-network-latency-composition/thread/667240035646324736-667213856692383744 (Accessed 15.03.2024)Huawei. WDM/OTN Network Latency Composition. 2020. URL: https://forum.huawei.com/enterprise/en/wdm-otn-network-latency-composition/thread/667240035646324736-667213856692383744 [Accessed 19 march 2024]Veisllari R., Bjornstad S., Stol N. Scheduling techniques in an integrated hybrid node with electronic buffers // Proceedings of the 16th International Conference on Optical Network Design and Modelling (ONDM, Colchester, UK, 17−20 April 2012). IEEE, 2012. PP. 1−6. DOI:10.1109/ONDM.2012.6210185Veisllari R., Bjornstad S., Stol N. Scheduling techniques in an integrated hybrid node with electronic buffers. Proceedings of the 16th International Conference on Optical Network Design and Modelling, ONDM, 17−20 April 2012, Colchester, UK. IEEE, 2012. PP. 1−6. DOI:10.1109/ONDM.2012.6210185Veisllary R., Bjornstad S., Hjelme D.R. Experimental demonstration of high throughput, ultra-low delay variation packet/circuit fusion network // Electronics Letters. 2013. Vol. 49. Iss. 2. PP. 141−143. DOI:10.1049/el.2012.4156Veisllari R., Bjornstad S., Hjelme D.R. Experimental demonstration of high throughput, ultra-low delay variation packet/circuit fusion network. Electronics Letters. 2013;49(2):141−143. DOI:10.1049/el.2012.4156Understanding Network Latency in Ethernet Switches // Fiber Optic Network Products. URL: https://www.fiberopticshare.com/network-latency-in-ethernet-switches.html#:~:text=Normally%2C%20for%20the%20most%20commonly,from%205%20to%2050%20microseconds (Accessed 19.03.2024)Fiber Optic Network Products. Understanding Network Latency in Ethernet Switches. URL: https://www.fiberopticshare.com/network-latency-in-ethernet-switches.html#:~:text=Normally%2C%20for%20the%20most%20commonly,from%205%20to%2050%20microseconds [Accessed 19 march 2024]

The authors declare that there are no conflicts of interest present.