Управління первинною магістральною мережею електрозв’язку

Мережі електрозв’язку України перебувають на стадії реконструкції, інтенсивно будуються цифрові мережі замість існуючих аналогових. З появою цифрових мереж зростає актуальність створення автоматизованих систем управління мережами зв’язку, тому що принципи, покладені у будову цифрових систем передачі, забезпечують можливість ефективного управління цифровими мережами.

Відповідно з рекомендаціями МСЕ-Т сучасні автоматизовані системи управління ґрунтуються на концепції мережі управління телекомунікаціями (TMN). Взаємодія між такими системами управління здійснюється на рівні центру управління мережами зв’язку (ЦУМЗ) по інтерфейсу X, що передбачений рекомендацією МСЕ-T М.3010 для взаємодії між незалежними системами управління.

Системи управління, що побудовані у відповідності с принципами TMN та взаємодії відкритих систем (OSI), дозволяють відносно легко розширювати їх функції управління з появою нових задач та об’єктів управління.

Структурна схема автоматизованої системи управління телекомунікаціями, що побудована за принципами TMN, наведена на рис.4.2.

Система управління телекомунікаціями (СУТ) складається з мережі передавання даних, центра управління мережами зв’язку (ЦУМЗ) і систем управління окремими мережами.

До складу ЦУМЗ входить операційна система (Operations System), робочі станції служб оперативно-технічного управління (ОТУ) і служб технічного обслуговування (ТО).

Взаємодія з управління мережами зв’язку здійснюється за допомогою операційної системи ЦУМЗ по інтерфейсу Q₃ або Х (Q₃ – інтерфейс для взаємодії рівня управління елементами мережі з рівнем управління мережею, X – інтерфейс незалежних систем управління).

У наведеному вище вигляді система управління СУТ ще не реалізована, маються лише окремі фрагменти, і будуть потрібні роки для її створення. Однак конструкція системи, її архітектура мають модульну побудову, що дозволяє створювати систему поетапно, помодульно. Важливо, щоб кожен модуль задовольняв вимогам у частині поєднання з зовнішніми стосовно нього модулями.

Рис.4.2 Структурна схема системи управління телекомунікаціями

 

В даний час автоматизована взаємодія між системами управління різних мереж відсутня, тому на перших етапах створення системи управління взаємодію пропонується здійснювати за допомогою спеціальних пристроїв – моніторів взаємодії (МВ). Функції посередницького пристрою (Mediation Device) в цьому випадку буде виконувати людина.

На першій стадії створення системи управління телекомунікаціями пропонується провести роботи із створення системи управління цифровою первинною магістральною мережею електрозв'язку (СУ ЦМПМ). Об'єктами управління на першій стадії є мережі, побудовані за технологією синхронної цифрової ієрархії (SDH).

Заголовки цифрових потоків STM і віртуальних контейнерів несуть інформацію про стан цих потоків. Ця обставина дає можливість контролювати стан транзитних трактів систем передачі SDH різних фірм-виробників. Це особливо важливо при транзитах цифрових потоків на кордонах держав, а також коли відбувається транзит цифрових потоків з однієї системи передачі SDH в іншу. елементів мережі здійснюється за допомогою вбудованих підсистем управління EMS (Element Management System).

Система управління елементами мережі являє собою розподілену обчислювальну мережу з центром управління. Кожен мультиплексор має мікропроцесорний контролер, що забезпечує функції контролю і управління. Усі мікропроцесорні контролери підключені до локальної мережі управління. Приклад архітектури EMS наведений на рис.4.3.

 

Рис.4.3 Фізична архітектура EMS

Управління елементами мережі (мультиплексорами МХ) виконується за допомогою мережі передавання даних, яка реалізована у вбудованому каналі управління ЕCC. Фізичним рівнем цього каналу є канал DCC.

Для організації каналу DCC використовуються байти D1–D3 заголовку регенераторної секції (192кбіт/с) і байти D4–D12 заголовку мультиплексорної секції (576кбіт/с).

Взаємодія рівня елементів мережі (NE) з робочою станцією здійснюється за допомогою інтерфейсу Q_Х. Робоча станція підключається до мережних елементів за допомогою локальної мережі Ethernet через перехідний елемент (GNE), що встановлюється на одному з мультиплексорів мережі.

Функції операційної системи EMS і робочої станції (WS) реалізовані на одному обчислювальному комплексі, існує також можливість підключення Х-терміналів до мережі Ethernet. За допомогою Х-терміналів можна організувати додаткові робочі місця операторів EMS.

У випадках пошкодження EMS, для виконання операцій управління і технічного обслуговування на вузлах зв'язку використовуються локальні термінали, що безпосередньо підключаються до NE.

Функціональність EMS визначена в рекомендаціях МСЕ-T G.784. EMS виконують наступні функції управління NE:

· формування і відображення інформації про стан обладнання;

· контроль стану вхідних цифрових потоків;

· автоматичне переключення на резерв устаткування, джерел синхронізації, цифрових потоків, оптичних агрегатів, зміна напрямку передачі при аварії лінійного тракту;

· установка шлейфів для забезпечення тестування систем передачі;

· установка конфігурації NE і мережі SDH, адрес елементів у мережі Q_Х, резервування трибів, резервування лінійних трактів і оптичних агрегатів, пріоритетів резервування джерел синхронізації;

· локалізація пошкоджень;

· спостереження за якістю роботи;

· самодіагностика системи управління;

· захист від несанкціонованого доступу до інформації і до управління шляхом встановлення різних рівнів доступу.

В даний час на ринку телекомунікацій з’явилися системи управління, що мають набір функцій рівня управління мережею. Це забезпечує управління під мережею мережних елементів, що підключені до цієї системи, в тому числі:

· автоматичне формування трас проходження трактів;

· автоматичне формування альтернативних трас.

Автоматичне формування трас може здійснюватися з урахуванням заданих параметрів: довжини, завантаженості мультиплексорної секції (25%, 50%, 75% або 100%), через які елементи повинна (або не повинна) проходити траса та інше. Відображення конфігурації мережі і її стану здійснюється в графічному режимі.

Одна система управління може забезпечити управління підмережею, що складається з 256 і більше елементів мережі.

В цілому функціональність систем управління мережними елементами (EMS) відповідає рекомендації ІTU-T G.784, але алгоритми, по яким реалізуються ці функції, не завжди є оптимальними. У зв’язку з цим EMS, що діють на первинній мережі, мають ряд істотних недоліків, які утруднюють експлуатацію й управління мережами SDH.

Системи управління мережними елементами EMS не є автоматичними, людині приходиться дуже часто приймати рішення щодо управління елементами мережі. Наприклад, усі рішення з локалізації пошкоджень приймає людина. Тому процес автоматизації взаємодії з рівнем управління мережею утруднений.

Крім того, не вирішений ряд організаційних питань, пов’язаних з тим, що програмне забезпечення систем управління мережними елементами недоступне користувачам цих систем. Тому супроводження і вдосконалювання програмного забезпечення EMS утруднено. Оператор мережі знаходиться в постійній залежності від постачальника програмного забезпечення і обладнання.

На першій стадії створення СУ ЦМПМ будуть вирішені наступні задачі:

· створення операційної системи управління мережею з застосуванням сучасних програмних і технічних засобів;

· автоматична взаємодія операційної системи управління мережею із системами управління підмережею SDH і системами управління елементами мережі.

Вирішення цих задач дозволить підвищити оперативність управління мережею.

Для того, щоб розпочати практичні роботи з розробки СУ ЦМПМ, необхідно створити програмно-технічний комплекс, що буде забезпечувати розробку, налагодження і супроводження прикладного програмного забезпечення СУ ЦМПМ.

При створенні СУ ЦМПМ виникає проблема реалізації автоматичної взаємодії між рівнем управління мережею і рівнем управління елементами мережі по інтерфейсу Q₃. Ця проблема обумовлена наступними причинами:

· управління елементами мережі здійснюється за допомогою систем управління від різних виробників;

· роботи зі створення операційної системи управління мережею не проводилися; не відпрацьовані прикладні функції управління і функції обміну інформацією по інтерфейсу Q₃.

· існуючі на мережі EMS SDH не забезпечують автоматичної локалізації пошкодження, тому не в змозі автоматично, без участі людини, передавати повідомлення про зміну стану елементів мережі.

Що стосується інтерфейсу Q₃, то його розробка не може бути практично здійснена, якщо не буде існувати операційна система управління мережею.

Розробка СУ ЦМПМ і її інтерфейсів має проводитися в наступній послідовності:

· розробка програмного забезпечення функціональних модулів операційної системи управління мережею;

· розробка програмного забезпечення моніторів взаємодії;

· відпрацювання взаємодії операційної системи управління мережею з рівнем управління елементами мережі за допомогою моніторів взаємодії;

· узгодження інформаційної моделі операційної системи з інформаційними моделями систем управління елементами мережі різних виробників з метою забезпечення сумісності інформаційних моделей у частині ідентифікації об'єктів управління, структури і форматів повідомлень, що передаються у процесі взаємодії;

· вирішення питань сумісності програмно-технічних засобів;

· узгодження інтерфейсів і протоколів взаємодії;

· налагодження взаємодії по інтерфейсу Q₃;

розробка технічних вимог до інтерфейсу Q₃.

· Управління сучасними цифровими системами на рівні

Перша черга системи управління СУ ЦМПМ забезпечує управління мережею, що побудована на обладнанні систем передачі SDH.

Визначається склад, функціональне призначення і принципи взаємодії елементів системи управління СУ ЦМПМ.

До складу СУ ЦМПМ входять(рис.4.4):

· центр управління мережами зв'язку (ЦУМЗ). Одна з операційних систем ЦУМЗ виконує функції управління цифровими первинними магістральними мережами зв'язку;

· центр технічної експлуатації (ЦТЕ);

· робочі станції центрів первинної мережі (ЦПМ);

· робочі станції регіональних центрів управління (РЦУ);

· мережа передавання даних.

Взаємодія при управлінні первинною магістральною мережею SDH показана на рис.4.4.

Взаємодія ЦУМЗ із ЦТЕ та робочими станціями РЦУ і ЦПМ здійснюється мережею передавання даних.

Взаємодія між складовими частинами СУ ЦПМС здійснюється за допомогою інтерфейсів TMN:

F – інтерфейс взаємодії ЦУМЗ із робочими станціями РЦУ і ЦПМ;

Q₃ – інтерфейс взаємодії ЦУМЗ із центром технічної експлуатації (ЦТЕ).

До складу ЦУМЗ входять:

· сервер операційної системи управління цифровою первинною мережею;

· робочі станції підрозділів ЦУМЗ;

· локальна обчислювальна мережа ЦУМЗ.

Локальна обчислювальна мережа ЦУМЗ забезпечує взаємодію робочих станцій підрозділів ЦУМЗ із сервером операційної системи управління мережею.

Взаємодія операційної системи управління мережею з віддаленими об’єктами СУ ЦМПМ здійснюється по мережі передавання даних з використанням локальної обчислювальної мережі ЦУМЗ.

Для виконання функцій управління мережею і технічним обслуговуванням до операційної системи управління мережею підключені робочі станції наступних підрозділів ЦУМЗ:

· оперативного управління первинною мережею;

· формування первинної мережі;

· організації орендованих зв'язків;

· технологічного забезпечення;

· супроводження інформаційних систем.

Операційна система ЦУМЗ при взаємодії по мережі передавання даних із ЦТЕ і робочими станціями підрозділів ЦУМЗ і дирекції первинної мережі (ДПМ) повинна забезпечити виконання наступних загальних функцій управління первинною мережею і технічним обслуговуванням:

· збирання й обробка інформації про стан первинної мережі;

· облік і аналіз якості роботи первинної мережі;

· формування і розвиток первинної мережі за результатами аналізу і прогнозування розвитку вторинних мереж;

· управління конфігурацією первинної мережі у випадках надання трактів і каналів в оренду за заявками споживачів;

· управління конфігурацією первинної мережі в аварійних ситуаціях;

· резервування трактів при пошкодженні основних (захист трактів);

· управління проведенням ремонтно-налагоджувальних робіт (РНР);

· формування планів резервування;

· координування робіт при впровадженні планів резервування;

· координування планових і непланових РНР, контрольних вимірів і ремонтно-відновлювальних робіт;

 

Рис.4.4 Система управління первинною мережею SDH (перша черга)

 

· оповіщення зацікавлених споживачів про аварії і перебудові на первинній мережі;

· ведення архівів стану мережі;

· надання довідкових даних про стан мережі, про вузли зв’язку (станції), про плани резервування, про ремонтно-налагоджувальні та профілактичні роботи, про наявність резервних трактів і каналів, про устаткування, контрольно-вимірювальну техніку, про автотранспорт та ін.

· взаємодія з робочими станціями ЦУМЗ по інтерфейсу F;

· взаємодія з ЦТЕ по інтерфейсу Q₃.

· захист від несанкціонованого доступу.

Основні функції управління технічним обслуговуванням первинної мережі:

· збирання і обробка інформації про стан обладнання систем передач первинної мережі;

· облік і аналіз якості роботи обладнання систем передачі первинної мережі;

· ведення архівів стану обладнання;

· одержання довідкових даних про лінії передачі, лінійні і мережні тракти, про вузли зв’язку (станції), про обладнання (паспортні дані), про наявність запасних пристроїв і блоків обладнання систем передачі, про наявність вимірювальної техніки, про транспортні засоби, про ремонтні бригади та ін.;

· управління ремонтно-налагоджувальними роботами (РНР);

· управління ремонтно-відновлювальними роботами в аварійних ситуаціях;

· взаємодія з робочими станціями центра технічного обслуговування по інтерфейсу F;

· захист від несанкціонованого доступу.

Робочі станції системи управління первинною магістральною мережею при взаємодії з OS-ЦУМЗ виконують наступні загальні функції:

· введення команд оператора;

· виведення інформації на екран;

· редагування інформації, що вводиться оператором, перевірка її синтаксису і семантики, розпізнавання і перевірка достовірності введення;

· підтримка інтерфейсу людина-машина з використанням сучасних технологій (графічне відображення, піктограми, вікна, меню, підказки, контекстні довідки).

Операційна система OS-ЦУМЗ повинна забезпечити інтеграцію всіх мережних елементів у єдину систему управління мережею. Функції управління OS-ЦУМЗ повинні відбивати специфіку управління первинною магістральною мережею України.

Для вирішення цієї проблеми необхідно забезпечити узгодження інформаційних моделей між вбудованими NM і OS.

На рис.4.5 позначені функціональні блоки OS-ЦУМЗ, що розробляються з залученням представників фірм-постачальників обладнання.

У нинішній час багато закордонних компаній пропонують програмно-апаратні засоби, платформи, що забезпечують прискорення розробки та впровадження автоматизованих систем управління мережами зв’язку.

Наприклад, створення автоматизованих систем управління мережами зв’язку може бути здійснене за допомогою програмних продуктів компанії Hewlett Packard і Sykora Gmb.

Інтегровані рішення цих компаній дозволяють створити автоматизовані систем управління мережами зв'язку, побудованих на обладнанні різних виробників систем передачі, вирішити питання автоматичної локалізації пошкоджень, автоматизації технічного обліку, планування, проектування мережі й інших задач.

Застосування географічних інформаційних систем (ГІС) дозволить автоматизувати процес управління й обслуговування первинної мережі.

Слід зазначити, що будь-яка система управління вимагає постійного удосконалювання і супроводження, тому всі програмні продукти повинні бути доступні операторам, які обслуговують систему управління. Невиконання цих умов приведе до повної залежності від виробників програмних продуктів.

Створення автоматизованої системи управління доцільно проводити по етапах.

Перший етап створення СУ ЦПМС вирішить задачу створення операційної системи управління мережею з застосуванням сучасних програмних і технічних засобів, що дозволить у значній мірі автоматизувати процеси оперативного управління мережею і привести їх у відповідність з рекомендаціями ІTU-T.

Другий етап створення СУ ЦПМС забезпечить автоматична взаємодія рівня управління мережею і рівня управління

Рис. 4.5. Функціональні блоки OS-ЦУСС

 

Завдання оператора найбільш ефективну стратегію інтеграції системи мережного управління (СМУ), що забезпечуватиме співіснування стандартних і нестандартних мережних інтерфейсів і використання різних засобів інформаційних технологій на всіх етапах проектування автоматизованих систем (високо рівневі прикладні програмні інтерфейси засобів інтеграції доступу до даних, засоби людино-машиних інтерфейсів).