Разделение ответственности и понятие методологии

Технологический подход предлагает определенное разделение ответственности между руководящими органами и оператором при проведении измерений.

Первое важное разделение касается методов контроля качества в данной технологии те­лекоммуникаций. Руководящие органы должны создавать нормы на параметры качества пре­доставления тех или иных услуг. Нормирование параметров качества является основой зако­нодательного регулирования в современной связи и гарантией работоспособности сетей. Та­ким образом, класс измерений, касающихся анализа параметров качества, является за­конодательно утвержденным и обязательным к исполнению. В то же время все эксплуа­тационные измерения, проводимые на сети для достижения требуемых норм качества, нахо­дятся вне интереса законодательных органов и полностью должны ложиться на плечи опера­тора. Законодательные и контрольные органы заинтересованы только в том, чтобы общие параметры качества сети соответствовали норме. Если оператор считает, что для обеспечения эксплуатации на его сети никаких измерений проводить не надо, это его право. Но и в этом случае он должен проводить ряд измерений, которые доказывают контрольным органам, что его сеть соответствует законодательно утвержденным нормам

Выбор параметров качества предоставления услуг, методов их измерения и методов представления результатов целиком и полностью лежит в зоне ответственности законодательных органов. Все остальные методы измерений являются делом операторов.

Технология эксплуатационных измерений значи­тельно шире измерений параметров качества. Эта объективная ситуация связана с цифровизацией современной связи Цифровая связь на всех уровнях пронизана бинарной логикой. Передача информации в цифровой форме осуществляется по принципу «да -нет», «работает - не работает» и т.д.

В аналоговых сетях ухудшение качества возникает постепенно. Например, один абонент начинает плохо слышать другого, звук постепенно слабеет, пока не тонет в шумах. В цифро­вой сети в результате бинарной логики передачи и обработки информации возникает порого­вый эффект ухудшения качества. Это означает, что качество работы цифровой сети до по­следнего будет высоким, связь прерывается только при пропадании качества, т.е. происходит скачкообразное изменение. Абонент цифровой телефонной сети либо слышит другого або­нента так, как будто последний находится в соседней комнате, либо не слышит его вообще. В результате обслуживание цифровой сети превращается в широкий набор превентивных мер по предотвращению такого порогового эффекта.

Факторов, влияющих на работу цифровой сети, во много раз больше, чем для аналоговой. При оценке общего количества измерений в современных цифровых системах передачи оказалось, что для технологии SDH оно исчисляется сотнями, а для ATM - тысячами! Это не означает, что все измерения оператор должен знать и выполнять на сети, но он может исполь­зовать те из них, которые считает нужным для повышения качества предоставления услуг.

Чтобы оператору сориентироваться во всем многообразии эксплуатационных измерений, технологический подход предлагает определенный алгоритм создания методики измерений. С этим алгоритмом связано понятие методологии измерений как совокупности общих схем проведения измерений, параметров измерений и методов интерпретации результатов.

Методология отличается от методики тем, что последняя всегда привязана к конкретным параметрам и возможностям измерительного прибора. В условиях динамичного развития рынка измерительной техники создавать методики для всех эксплуатационных измерений под каждый прибор неизбежно означало бы путешествие в бесконечность. Такие методики, если даже и были бы созданы, устарели бы через год. Поэтому единственной объективной основой изучения измерительной технологии является именно методология, а не методика.

Технологический подход к измерениям предусматривает определенный алгоритм изу­чения измерительной технологии (рис.2). В качестве первого уровня детализации предла­гается рассматривать все эксплуатационные измерения применительно к конкретным теле­коммуникационным технологиям. Действительно, технологии измерений на первичной и вторичной сетях в системах подвижной радиосвязи практически не пересекаются друг с дру­гом. Это свойство объясняется высокой специализированностью современных телекоммуни­каций и измерительной техники.

В качестве второго уровня детализации, уже исходя из специфики технологии, созда­ется классификация измерений, т.е. выделяют­ся группы измерений в зависимости от струк­туры технологии (например, структуры циф­ровой системы передачи, архитектуры прото­кола и т.д.). Такая классификация может быть простой (например, измерения ИКМ) или сложной и многоуровневой (например, клас­сификация измерений SDH и ATM). Это зависит от самой телекоммуникационной тех­нологии.

Наконец, рассматривая измерения в со­ставе каждой группы, выделяют методологию измерений - т.е. набор подходов, типовых схем организации измерений, набор более и менее важных параметров измерений и методов ин­терпретации результатов. Такая методология представляет собой своего рода универсальное описание эксплуатационных измерений, не привязанное к телекоммуникационному обо­рудованию и измерительным приборам.

Рис. 2. Алгоритм изучения измерительной технологии

Наконец, последним уровнем детализации описания является методика измерений, кото­рая должна быть привязана к конкретному измерительному прибору и конкретному телеком­муникационному оборудованию. Эта область детализации описывается обычно в прикладных документах по эксплуатационным измерениям (например, методиках по эксплуатации обору­дования, методиках калибровки и т.д.) и должна быть исключена из книг обзорного типа.

За выбор методики на основе методологии ответственность несет оператор, тогда как описание методологии измерений может быть отнесено к объективному знанию и представ­ляет интерес для специалистов и научно-исследовательских институтов.

3. Методология как «внутренняя технология» измерений

Помимо средства для классификации методов измерений методология оказывается удобным средством описания «внутренней технологии» измерений.

В философском смысле методология - это учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности человека. Методология представляет собой набор общих подходов, схем измерений наиболее важных параметров и принципов интерпретации резуль­татов, связанных с конкретной измерительной технологией, совокупность наиболее общих принципов измерений для всех технологий можно назвать общей методологией.

Общая методология важна постольку, поскольку есть определенный класс измерений, единый для всех технологий. Например, измерение параметра ошибки производится для лю­бой технологии цифровой связи. Общая методология позволяет сформулировать и описать набор общих принципов для таких измерений, показать их «внутреннюю технологию».

Пример

Наука XX века убедительно показала, что техническими средствами невозможно без ошибок оп­ределить значение теоретической величины. Так при проектировании технических средств в основу расчета закладываются теоретические величины, которые на практике могут быть измерены толь­ко в некотором приближении. Поэтому в ряде случаев экспериментальные данные служат для оценки параметра теоретической величины. Лучше всего это видно на следующем примере.

Для цифровых систем передачи необходимо учитывать влияние ошибок, возникающих по тем или иным причинам в системе. Основным параметром расчета здесь выступает вероятность возникнове­ния ошибки p(t), которая является функцией времени и зависит от ряда факторов и значений пара­метров, связанных с различным влиянием на систему. Примерами такого влияния могут служить ин­терференция сигналов в радиочастотных системах передачи ( Интерференция сигналов - всё, что изменяет или повреждает информацию, переносимую сигналом от передатчика через канал связи к приёмнику), алгоритмический джиттер в системах SDH u m.д. ( Джи́ттер (англ. jitter — дрожание) или фазовое дрожание цифрового сигнала данных — нежелательные фазовые и/или частотные случайные отклонения передаваемого сигнала. Возникают вследствие нестабильности задающего генератора, изменений параметров линии передачи во времени и различной скорости распространения частотных составляющих одного и того же сигнала. В цифровых системах проявляется в виде случайных быстрых (с частотой 10 Гц и более) изменений местоположения фронтов цифрового сигнала во времени, что приводит к рассинхронизации и, как следствие, искажению передаваемой информации т.е. Джиттер можно определить как "отклонение показательных участков сигнала от их требуемого положения во времени", проще говоря, насколько раньше или позже сигнал меняет состояние относительно правильного момента перехода. Для цифрового сигнала "показательными участками" являются точки перехода (пересечения), которые определяются по самим дискретным данным или по дополнительному сигналу синхронизации. )

В зависимости от природы влияния на систему характер функции p(t) может существенно от­личаться для различных систем. При проектировании необходим расчет функции вероятности в зави­симости от параметров внешнего влияния на систему для определения качественных параметров работы проектируемой системы, определения ее устойчивости к внешним условиям и т.д. Проверить результаты расчетов можно только экспериментальным путем или проведением измерений на опыт­ном образце. Однако теоретическая величина - функция вероятности возникновения ошибки в систе­ме - не может быть измерена. Вместо нее измеряется параметр ошибки по битам – BER ( Bit Error Rate Test - распространенный и наиболее популярный способ тестирования цифровых сетей. Основанные на нем методики G.821/G.826 находят широкое применение в PDH, SDH, GSM и других сетях.), который может быть представлен как:

где BITS_err - количество битов, пораженных ошибками, BITS - общее количество переданных битов.

 

Эта величина связана с функцией вероятности возникновения ошибки соотношением:

 

Т.е. представляет собой математическое ожидание функции вероятности. По значению математического ожидания функция вероятности может быть восстановлена лишь с определенной степенью достоверности.

Чтобы на основании результатов можно было бы восстановить функцию вероятности без ошибок, необходимо проводить измерение BER в течении бесконечно большого интерва­ла измерений, что практически невозможно. Таким образом, полученное значение всегда оказывается неким приближением теоретического и зависит от условий измерения, которые определяются методологией измерений, ориентированной на минимизацию ошибки оценки теоретической величины.

В нашем примере основными параметрами измерения BER выступают алгоритм пров е­ дения измерений, интервал времени измерения и выбор тестовой последовательности для измерения. Значения этих параметров зависят от предполагаемого характера функции p(t) и должны определяться в ходе разработки методики измерений.

Знание общей методологии измерений не является обязательным для проведения экс­плуатационных измерений при обслуживании современных систем связи. Тем не менее знание этого материала необходимо хотя бы потому, что все­гда остаются такие вопросы, как "Когда я измеряю BER, что же я действительно измеряю, как я это измеряю и не ошибаюсь ли я при измерении?" Для ответа на эти вопросы необходимо знать основы общей методологии измерений. Неправильно выбранная общая методология может привести к ошибке измерений, неправильной трактовке результатов и т.д.

Таким образом, общая методология измерений лежит в основе всех современных изме­рений и является важным материалом для всех, интересующихся измерительными техноло­гиями.

 

 

4. Технологический подход: от универсальных решений к реальным задачам

Выше была показана эффективность технологического подхода применительно к зада­чам теоретического описания методов измерения, построения классификаций измерений и наиболее детального рассмотрения эксплуатационных измерений. Помимо всего перечис­ленного технологический подход позволяет, с одной стороны, разрабатывать эффективные универсальные решения, с другой - оптимизировать их при решении конкретных задач экс­плуатационных измерений.

Универсальные технические решения касались системной интеграции на рынке измери­тельной техники. Технологический подход позволяет создавать универсальные технические решения любой сложности. Действительно, следуя алгоритму рис.2, системный интегратор может построить методологию для данной технологии. Затем, на основании задач, постав­ленных оператором, системный интегратор может найти на рынке измерительной техники оборудование, наиболее подходящее для решения данной задачи и, синтезируя методологию и реальные возможности прибора, создать методику его использования. В результате созда­ется универсальное измерительное решение любой степени сложности.

При внедрении универсального измерительного решения в практику также может ис­пользоваться технологический подход. Его использование позволяет подойти индивидуально к решению задачи и оптимально, с учетом использования знаний о структуре технологии, внедрить его. Индивидуальный подход к решению задачи в сочетании с технологическим подходом дает очень эффективные экономические результаты.

Выше уже упоминалось о тенденции перехода от тендерных закупок к индивидуальным комплексным решениям. Оценивая экономическую целесообразность таких решений, можно указать следующий эффект:

• обычная скидка или локальный тендер - от 5 до 10 %

• тендер национального уровня - от 10 до 30%

• оптимизация технического решения - сокращение стоимости в 3 - 4 раза
Проиллюстрируем упомянутый тезис следующим примером.

Пример.

При описании технология измерений в системах передачи SDH (Синхронная цифровая иерархия СЦИ: англ. SDH — Synchronous Digital Hierarchy - это система передачи данных, основанная на синхронизации по времени передающего и принимающего устройства. Стандарты СЦИ определяют характеристики цифровых сигналов, включая структуру фреймов (циклов), метод мультиплексирования, иерархию цифровых скоростей и кодовые шаблоны интерфейсов и т.д.) в числе прочих рассматри­вался вопрос о целесообразности проведения измерений с использованием приборов в системах SDH. Эксплуатационные измерения с использованием приборов целесообразно выполнять в точках сопряже­ния колец SDH разных фирм-производителей или разных операторов, т.е. на коммутаторах DXC. Этот факт следует из детального рассмотрения SDH с использованием технологического подхода (рис.3).

Рассмотрим реальную задачу измерений на составной сети SDH, включающей несколько колец уровня STM-16 ( STM - cинхронный транспортный модуль (Synchronous Transport Module) — основной формат сигнала или единицы данных в SDH, используемый для передачи данных по оптическим (реже электрическим или радиорелейным) сетям. Скорость STM-1 составляет 155,52 Мбит/с. Модули группируются по 4 в более крупные, 4 модуля STM-1 в один модуль STM-4, 4xSTM-4 в один STM-16 и т. д.) и уровня STM-4 двух фирм-производителей. Формальная логика требует использования в такой системе анализатора уровня STM-16/STM-4 стоимостью от 80 до 120 тыс.$.

Технологический подход показывает, что измерения надо производить на коммутаторе между оборудованием двух фирм-производителей для поиска причин взаимного несопряжения и ухудшения качества. Такие коммутаторы работают на уровне STM-1 Только в начале 2000 г появились комму­таторы уровня STM-4. Таким образом для измерений в данной системе передачи достаточно анализатора уровня STM-1 Это косвенно подтверждается стати­стикой продаж анализаторов SDH в Европе, где на один анализатор уровня STM-16 (обычно прода­ваемого в тестовые и производственные лаборатории) продается до 50-100 анализаторов уровня STM-1, используемых непосредственно в эксплуатации Это при условии, что большая часть сетей работает на уровне STM-4 и STM-16 Анализатор уровня STM-1 стоит около 30 тыс.$, а новое поколение анализаторов (VICTORIA и др.) по стоимости доходит до 20 тыс $ т.е. технологический подход позволяет уменьшить структуру затрат на измерительную технику от 4 до 6 раз.

Рис. 3. Измерения в системе SDH

 

В условиях рыночной экономики технологический подход - это единственно эффектив­ный метод для решения как общих проблем управления и руководства отраслью телекомму­никаций, так и мощным практическим методом оптимизации технических решений.

Домашнее задание: § конспект.

Закрепление материала:

Ответьте на вопросы:

1. Как выстраивается иерархия приоритетов в технологии современной связи?

2. Опишите почему нормирование параметров качества является основой зако­нодательного регулирования в современной связи и гарантией работоспособности сетей?

3. В чем отличие нормирования от эксплуатационных измерений?

4. Что предусматривает технологический подход к измерениям?

5. Приведите алгоритм изучения измерительной технологии. Как происходит разбиение по уровням детализации?

6. Кто несет ответственность за выбор методики измерения?

 

Литература:

 

1. Амренов С. А. «Методы контроля и диагностики систем и сетей связи» КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ -: Астана, Казахский государственный агротехнический университет, 2005 г.

2. И.Г. Бакланов Тестирование и диагностика систем связи. - М.: Эко-Трендз, 2001.

3. Биргер И. А. Техническая диагностика.— М.: «Машиностроение», 1978.—240,с, ил.

4. АРИПОВ М.Н, ДЖУРАЕВ Р.Х., ДЖАББАРОВ Ш.Ю. «ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ» -Ташкент, ТЭИС, 2005

5. Платонов Ю. М., Уткин Ю. Г. Диагностика, ремонт и профилактика персональных компьютеров. -М.: Горячая линия - Телеком, 2003.-312 с: ил.

6. М.Е.Бушуева, В.В.Беляков Диагностика сложных технических систем Труды 1-го совещания по проекту НАТО SfP-973799 Semiconductors. Нижний Новгород, 2001

7. Малышенко Ю.В. ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА часть I конспект лекций

8. Платонов Ю. М., Уткин Ю. Г. Диагностика зависания и неисправностей компьютера/Серия «Техномир». Ростов-на-Дону: «Феникс», 2001. — 320 с.