Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Белорусский государственный университет
реклама
Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» Кафедра систем телекоммуникаций Хацкевич O. А. Конспект лекций по дисциплине ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯМИ, СИСТЕМАМИ И СЕТЯМИ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ Минск 2012 Введение. Предмет и задачи курса За последние годы структура телекоммуникационных сетей Республики Беларусь стала более сложной и многоплановой. Применение волоконно-оптических линий связи позволило повсеместно применить на первичных сетях технологии SDH. Наряду с традиционными аналогово-цифровыми телефонными сетями связи бурно развиваются новые цифровые сети связи с коммутацией пакетов, с использованием технологий Frame Relay, ATM, MPLS. Применение протокола IP и развитие сети Интернет привело к появлению на рынке услуг IP-телефонии. Развитие транспортных сетей со скоростью передачи данных от 2 Мбит/с до 64 Гбит/с и выше повлекло за собой развитие сетей высокоскоростного абонентского доступа как на базе традиционной технологии ISDN, так и с использованием технологий семейства DSL (ADSL, XDSL, SDSL, HDSL). В подвижной радиосвязи начинается переход к сетям связи 3-го поколения. Сети связи становятся гетерогенными, т.е. состоящими из многих типов оборудования и систем связи. Неизбежно возникает необходимость организации контроля, мониторинга и управления разнородным оборудованием и системами на основе единых принципов для поддержания нормативного качества обслуживания и требуемого уровня сервиса для различных категорий пользователей[1,3]. Конкуренция и существенное расширение номенклатуры услуг связи на рынке привело к тому, что пользователя привлекает не столько наличие технической возможности организации связи, сколько качественные и количественные показатели, такие как гарантированное качество услуги «из конца в конец», доступность услуги, наличие постоянной связи, мобильность, универсальность оборудования доступа, гарантия совместимости различных стандартов, возможность поддержки индивидуальных настроек и профиля клиента, развитая и удобная платежная система. Поэтому эффективные решения в области управления телекоммуникациями являются ключевыми компонентами сетей связи любого масштаба — от локальных сетей масштаба предприятия до национальных и международных (глобальных) сетей. Следует иметь в виду, что конкретные программно-аппаратные решения по управлению сетями и услугами связи могут быть как интегрированными (включающими в себя несколько задач управления), так и однокомпонентными, когда программное средство решает только одну задачу управления. Оператор сети работающий в условиях конкурентной борьбы, должен иметь центр управления сетями и/или услугами связи, который позволяет ему реализовать следующие функции: - быстрого внедрения новых услуг для приобретения новых клиентов и получения дополнительных источников доходов; - поддержки нормативного качества обслуживания клиентов, включая минимизацию времени восстановления оборудования после сбоев и техническую поддержку пользователей; - сохранения низких затрат на эксплуатацию сети при разумном соотношении стоимость/производительность сети. Организация интегрированного управления современными сетями связи требует применения соответствующих программно-аппаратных платформ, которые обеспечивают необходимый уровень качества предоставляемой услуги связи в любое время и с минимальными эксплуатационными затратами. Целью изучения дисциплины являются принципы построения отрасли связи , структура сетей связи, предприятий их обслуживающих, а также современные управляющие системы отрасли связи. Особое место уделяется изучению математического и программного обеспечения управляющих систем. Изложение материала строится с учетом знания студентами математического анализа, линейной алгебры, современных алгоритмических языков. Развитие народного хозяйства страны, становление рыночных отношений, укрепление обороноспособности объективно ведут к быстрому увеличению объема передаваемой информации с помощью средств электро- и радиосвязи, к развитию и внедрению современной связной аппаратуры. Инженеры-связисты независимо от узкой специализации должны знать принципы построения и управления всех видов современных сетей связи. Основными задачами изучения дисциплины являются: - усвоение студентами основных принципов построения систем управления сетями связи; - приобретение знаний по способам организации различных сетей связи; - приобретение умений и навыков по прoектированию сетей управления различного назначения. Задачи изучения дисциплины. В результате освоения дисциплины студенты должны знать: – современные подходы и информационные технологии для управления телекоммуникациями; – назначение управляющих систем в связи; – функциональную часть систем управления по стандарту TMN; – структуру магистральных, региональных и местных систем управления; – информационное, математическое и программное обеспечение управляющих систем; основные принципы и методы планирования и организации услуг связи; принципы международной стандартизации и регламентации в сфере телекоммуникаций; структуру отрасли связи Республики Беларусь; типовую структуру предприятия связи; основные принципы организации и управления сетями и предприятиями стационарной, мобильной, спутниковой связи; методы оптимизации, используемые в планировании деятельности предприятий связи; технико-экономические аспекты работы предприятиями связи в условиях рынка; уметь: – пользоваться программными и техническими средствами управляющих систем; – использовать современные вычислительные средства и микропроцессорную технику в системах управления телекоммуникациями; – проектировать сети передачи данных для обмена информацией в системе управления; – организовывать производственные и трудовые процессы на предприятиях связи; – решать практические задачи по планированию деятельности предприятий связи; – использовать оптимизационные методы для повышения эффективности работы предприятий связи; – принимать эффективные управленческие решения и осуществлять контроль за их реализацией. строить сети передачи различного назначения и различной конфигурации; рассчитывать экономическую эффективность управляющих сетей; работать с прикладными математическими программами управления Раздел 1. Управление и регулирование в отрасли связи Республики Беларусь. Тема 1. Современный международный опыт организации управления связью Связь – одна из наиболее динамично развивающихся отраслей инфраструктуры современного общества. Этому способствует постоянный рост спроса на услуги связи и информацию, а так же достижения научно-технического прогресса в области электроники, волоконной оптики и вычислительной техники. Связь стала служить звеном между промышленной сферой, сферой услуг и потребителями. Уже сейчас невероятно возросшие потоки информации в форме телефонных разговоров, факсимильной информации, электронной почты, массивов данных и телевизионного вещания показывают до какой степени мир становится все более зависимым от средств электросвязи, меняющих организацию производства, стиль жизни, общество в целом. Можно сказать, что современный мир находится в состоянии непрерывной информационной революции, которая сравнима по последствиям с индустриальной революцией прошлых веков. Особенно интенсивно развитие информатики и связи происходило в последние двадцать лет. Примером прогресса может служить тот факт, что уже сейчас число мобильных телефонов сравнялось с числом обычных. Развитие современных сетей связи сопровождается рядом тенденций. Глобализация и персонализация связи. Связь все больше и больше становится явлением глобальным. При этом наблюдается сращивание операторов электросвязи, телевидения и вычислительной техники. Возникают мощные международные консорциумы, (например, объединение “Дойчетелеком” и “Италтелеком” в 1999 г.). Глобализация связи приводит к созданию единой сети связи, охватывающей весь мир. Предполагается, что такая единая сеть будет построена на базе национальных сетей, объединенных с помощью интерфейсов, выполненных по международным регламентациям. Реализация этой идеи обеспечит абонента любыми видами услуг в любой части мира по его персональному номеру. Структурные изменения сетей связи. Различным абонентам необходимы услуги с различными скоростями передачи информации: от единиц килобит (факс, телекс) до сотен мегабит в секунду (кабельное телевидение). Перед оператором связи стоит задача, как развивать сети с учетом числа пользователей. В настоящее время трехуровневое представление сетей заменяется на двухуровневое: транспортную сеть связи и абонентскую сеть связи. Транспортная сеть предназначена для передачи высокоскоростных широкополосных потоков без остановок и накопления. Изменения в сфере услуг связи. Прогресс в электронике и программном обеспечении привел к созданию портативного сотового телефона (СТ). Дальнейшее развитее СТ будет осуществляться по следующим направлениям: разработка более эффективных терминалов (CDMA),создание СТ под все действующие стандарты, совмещение СТ с микрокомпьютером, создание СТ как терминала универсальной персональной связи. Вторым важным направлением в развитии услуг связи является мультимедиа, т.е. объединение в одном терминале пяти видов информации: речи, текста, данных, изображения, видео. Интеллектуализация сети. Важной особенностью интеллектуальных сетей станет то, что пользователь сам сможет управлять предоставляемыми услугами связи, заказывая их на определенное время, изменяя по своему усмотрению. Функционально такие сети основываются на сетевых базах данных, размещаемых в интеллектуальной надстройке и хранящих всю служебную информацию. Конкуренция в области взаимозаменяемых услуг. Страны мира активно включились в процесс демонополизации связи и телекоммуникаций, а с начала 1998 г. этот процесс получил законодательную поддержку, что создало условия для полной конкуренции в области телекоммуникационного оборудования и услуг. Сегодня в Европе, так же как в США и Японии, существуют сотни организаций, предоставляющих услуги с использованием комбинированных видов связи. Все выше сказанное вызывает две проблемы. Проблемы тарифов. Требуется не только разработать новую структуру тарифов и принципы их образования, но также провести экспериментальное наблюдение за их действием в реальных условиях для оценки их эффективности, подключив для такого исследования группы потребителей. Проблемы технологии. Считается, что основные технологии уже существуют, а большее внимание уделяется вопросам снижения издержек и повышения надежности систем и сетей. Результатами дальнейшего совершенствования технологий должны стать улучшение качества услуг связи, снижение цен, повышение надежности сетей связи. Телефонная связь в большинстве стран мира начиналась в рамках частных компаний, действующих на небольших территориях в городах и населенных пунктах. С одной стороны, это являлось следствием общих экономических тенденций конца 19-го века, с другой стороны степень риска при организации новых услуг была меньше для малых по размеру компаний. В начале 20-го века развитие рынка телефонной связи шло по нескольким направлениям, в результате чего к 30-м годам вследствие бурных переходных процессов возникновения, слияния и исчезновения компаний образовалось три типа рынков, которые различаются между собой по степени и характеру государственного влияния и конкуренции: - территориально разделенные монопольные рынки; - рынок с разделением сферы услуг между компаниями; - государственная монополия. Первый тип рынка сложился в тех странах, где государственная структура управления связью опиралась на множество местных (территориальных) монопольных фирм. Большинство из них были частными компаниями, хотя, были и компании со смешанными формами собственности. Государственное участие имелось и долго сохранялось только там, где предпринимателям было невыгодно организовывать услуги связи (обычно там, где малый трафик и удаленные абоненты). В эту группу стран входят, например, США, Канада, Финляндия, Дания. Так, в США с 1876 года услуги телефонной связи первоначально предоставлялись в рамках компании National Bell (предшественницы AT&T). Но уже в следующем году компания имела конкурента в лице Western Union. Однако в 1879 году National Bell (NB) выкупила у Western Union телефонную отрасль, т.е. право предоставлять услуги телефонной связи. Одновременно с этим постепенно возникали другие независимые телефонные компании, которые составляли довольно сильную конкуренцию для National Bell. Первоначально (1893-1907 годы) NB удавалось сохранять лидирующее положение на рынке, реагируя на конкуренцию снижением тарифов и расширением объемов предоставляемых услуг. Но после 1907 г. она изменила свою политику и стала скупать независимые компании, а затем с целью защиты своих интересов, стала использовать средства государственного регулирования. Основанием для этого был так называемый "эффект масштаба", которого нельзя было бы достигнуть, если бы рынок оставался поделенным между многими компаниями, т.е. издержки на производство единицы услуг были бы высоки и потребовались бы слишком высокие цены, чтобы покрывать эти издержки. Таким образом, создавалась регулируемая монополия, что гарантировало потребителям защиту от злоупотреблений монопольной властью в тарифной политике, а фирме - окупаемость ее инвестиций. К 1920 г. теперь уже AT&T получила монопольное право предоставлять услуги телефонной связи в 31- ом штате, а также между штатами. По мере монополизации телефонных услуг усиливалось и регулирование со стороны государства посредством различных законов и правовых актов, касающихся, о первую очередь, тарифной политики и цен на услуги связи. Второй тип рынка сложился, например, в Италии и Испании. Здесь на начальной стадии возникновения электросвязи образовались предприятия с правом монопольного предоставления определенных услуг, распространявшимся на всю страну. На этих предприятиях сочетались, как правило, государственная и частная собственность, а услуги местной, междугородной и международной связи предоставлялись разными фирмами. Так, в Италии компания SIP обслуживала местную связь, компании АSТТ и SIP - междугородную связь на короткие расстояния, ASTT - международную телефонную связь с Европой , странами Средиземноморского бассейна, INTERCABLE - межконтинентальную, a INTERCABLE и ITALTEL - телеграфную связь. Испанскую телефонную компанию TELEFONICA в 1924 г. основала американская AT&T, скупив маленькие частные компании и получив у государство право регулируемой монополии на электросвязь. В 1946 г. компания TELEFONICA была национализирована и обслуживала только телефонную связь. Сегодня она предоставляет такие услуги, как передача данных и связь с подвижными объектами. Государственная монополия - это рынок без рынка, типичный рынок продавца. Государственное предприятие, сколько бы подразделений у него не было, предоставляет все услуги по территории всей страны и за ее пределы. В большинстве стран Европы, таких, как Великобритания, Швеция, Германия, Франция, Австрия, Швейцария, Польша, Чехословакия, Венгрия, Румыния, Болгария, Россия, после короткого переходного периода от начальной стадии образования отрасли электросвязь стала государственной монополией. Это объяснялось в основном тем, что независимо от политической системы традиционно во всех перечисленных странах была велика роль государства в экономике. В 80-е годы ситуация стала серьезно меняться и после десятилетия относительного затишья в большинстве стран пошла весьма интенсивная волна дерегулирования и либерализации. Дерегулирование - это ослабление государственного вмешательства в деятельность жестко контролируемых до этого отраслей. Либерализация - это снятие ограничений для выхода на рынок новых фирм, способствующее нарушению монополии. Распространение либеральных идей в электросвязи в большой мере обусловлено изменениями в технике и технологии, которые без преувеличения можно назвать революционными. В ее распространении сыграла существенную роль либерализация экономики в целом и изменение экономической политики многих стран. На этом этапе мирового регуляционного процесса основные изменения обусловлены такими же мерами, которые были предприняты несколькими годами раньше в Англии, США и Японии, а именно: во многих странах традиционные фирмы электросвязи отделились от государственного сектора и их деятельность стала основываться на коммерческих принципах. В общем случае можно назвать три типа структурных изменений, характерных для данного этапа [2]: а) государственное предприятие переходит в сектор конкурентной борьбы; б) традиционная фирма разделяется на самостоятельные предприятия; в) существенно преобразуется структура фирмы . Общим для всех этапов было следующее: 1. Центральным вопросом реформы электросвязи было изменение статуса традиционной службы. В рассмотрении этого вопроса основную роль играет структура базовой сети электросвязи и ее качество. 2. Происходящие с середины 80-х годов изменения в электросвязи носят долгосрочный характер и имеют далеко идущие последствия. Это означает, что принимаемые решения, новые законы требуют постоянного внимания при их реализации, их надо корректировать, приспосабливать к новым условиям - условиям конкуренции. 3. Разрушение монополии оконечного оборудования дает большой стимул для производства, научных изобретений и импорта. Кроме того, развитие рынка оконечного оборудования имеет большое значение и из-за того, что фирмыпроизводители становятся создателями или частями новых обслуживающих операторов. Тема 2. Международные организации и международная регламентация связи В настоящее время в реформах, проводимых в большинстве стран мира, эксплуатационные и регулирующие функции в основном разделены. Задачи регулирования для сектора электросвязи можно сгруппировать по следующим направлениям: a) определение национальной политики в области связи: - тарифная политика; - формы собственности и управление операторами; - политика в области технологий; - политика в утверждении типа оборудования; - принцип разделения спектра радиочастот; - политика лицензирования; - обеспечение открытости информации в области связи; б) определение международной политики: - представительство в международных организациях, таких как Международный союз электросвязи (МСЭ), Европейский экономический союз (ЕЭС) и т.д.; - сотрудничество с органами, устанавливающими международные стандарты; - контроль выполнения международных соглашений по тарифам и взаиморасчетам; в) контроль выполнения положений лицензирования: - ведение реестра выданных лицензий; - разбор жалоб операторов связи; - модификация положения о лицензиях; - стимулирование выполнения положения лицензий; г) руководство техническими вопросами: - тестирование и сертификация оборудования; - разработка национальных стандартов для сетей связи; - утверждение планов по нумерации; - контроль использования радиочастот; - стимулирование исследований в области связи. Выбор регулирующих органов зависит от степени реорганизации отрасли. Изначально отрасль связи в большинстве стран была государственной. Однако совмещение регулирующих и эксплуатационных функций в рамках Министерства связи уже в начале 70-х годов начало создавать финансовые трудности, связанные с нехваткой государственного бюджета и малыми инвестициями, что начало сдерживать развитие отрасли. Постепенно многие страны стали изменять формы собственности, привлекая частный капитал и создавая субъекты конкуренции и условия их функционирования. Рассмотрим международный опыт реорганизации отрасли связи на примере основных стран мира. 1. Великобритания. Электросвязь и почтовая связь в этой стране долгое время были государственной монополией (Post Office). Реорганизация отрасли началась в 1981 г. В это время были осуществлены следующие мероприятия: - разделение почты и электросвязи; - создание Britishtelecom (ВТ) как 100% государственной компании; - почта осталась бюджетной корпорацией; - предоставление правительству лицензирующих полномочий; - участие правительства в ВТ было представлено Казначейству. В 1984 г. начался следующий этап реорганизации. Правительственные акции ВТ были открыты для продажи. С 1984 по 1989 г. доля правительства в ВТ была сокращена до 40%. Оно уже не назначало директоров в Совет директоров ВТ. В это же время был создан Офис по электросвязи (OFTEL) как полуавтономный орган, ответственный за исполнение лицензий, но имеющий и дополнительные функции, например, по разработке планов нумерации на сети, созданию сетей мобильной связи. Генеральный директор OFTEL обеспечивает контроль условий лицензирования, соблюдение лицензий, изменяет условия лицензий по соглашению с лицензиатами, следит за развитием отрасли связи и консультирует Премьерминистра по этой тематике, информирует общественность о развитии отрасли и публикует информацию для потенциальных заказчиков, ведет реестр регулирующих документов и решений, рассматривает жалобы и создает консультационные органы (например, комитеты потребителей). В случае конфликтных ситуаций директор OFTEL может обращаться в Антимонопольную комиссию. Организационно OFTEL состоит из шести отделений ( 1-е отделение лицензии операторам и конкуренция; 2 - потребитель и международные дела, 3финансы и администрация; 4 - юридические консультации; 5 - техническая дирекция; 6 - бухгалтерия и статистика). В OFTEL работает примерно 170 сотрудников. Бюджет составляет 78 млн. ф. ст. (расходы на зарплату составляют 43%) и покрывается за счет оплаты лицензий, причем ВТ оплачивает 70% расходов. Либерализация политики привела к созданию ряда фирм, работающих в области связи, особенно в ее современных сегментах, таких как мобильная связь, ка бельное телевидение, Интернет. Кроме OFTEL в Великобритании существует Британский одобрительный совет по Электросвязи (ВАВТ), который внедряет технические стандарты и дает одобрение на применение всех видов аппаратуры связи. Тестирование оборудования связи на соответствие стандартам ВАВТ производят пять независимых лабораторий. 2. Франция. В этой стране задачи регулирования в отрасли связи разделены между двумя директоратами в рамках одного министерства (Министерства промышленности, почты, электросвязи и международной торговли). Закон о связи принят в 1990 году. Директорат услуг общего пользования (PSD) контролирует технические, экономические и финансовые вопросы работы France Telecom (FT), являющийся государственной компанией и единственным поставщиком услуг голосового телефона, телекса, таксофонов. FT подчиняется так называемому корпоративному закону. Руководит компанией Совет директоров во главе с Председателем и Главным исполнителем, которые выполняют так называемый Руководящий контракт, согласованный с правительством и действующий три года. В нем отражены следующие вопросы: обслуживание заказчиков, модернизация сетей, качество услуг, исследование и развитие (расходы на исследовательскую деятельность составляют не менее 4% от доходов FT). Тарифная политика FT предусматривает связь между эксплуатационными расходами и услугами. Тарифы ежегодно снижаются на 3% в реальных цифрах. Финансовая политика предусматривает, что за время контракта общая рентабельность должна быть не менее 12%. Определенный процент доходов выплачивается в Государственный бюджет. Главный директорат (DRG) осуществляет стратегический анализ мирового рынка связи, официальное представительство на международных форумах, юридические консультации, лицензирование, наблюдение за конкурентной деятельностью, управление спектром радиочастот, развитием новых услуг в сфере связи (GSM, CDMA). 3. США. В этой стране главным регулирующим органом является Федеральная Комиссия по связи (FCC). Некоторые другие органы могут оказывать влияние на процесс регулирования, поскольку в США существует Федеральная система и понятие о юридическом процессе, антитрестовское законодательство. FCC выполняет широкий круг обязанностей: отвечает за правильное развитие радиовещательного спектра, телевидения, определяет доступность, быстроту и эффективность национальных услуг связи, контролирует цены, следит за конкуренцией, обеспечивает универсальность обслуживания и безопасность. FCC не отвечает за новые виды услуг, частные услуги, эксплуатацию радио Федеральным правительством. Организационно FCC представляет собой семь офисов, выполняющих главным образом административные функции и шесть бюро, выполняющих регулирующие функции. В них занято в общей сложности 1800 сотрудников. Каждое бюро имеет ряд подразделений с конкретными задачами. В состав Комиссии входит пять членов. Долгое время в США услуги связи предоставлялись в основном монопольной компанией АТ&Т. Дочерние компании АТ&Т ВОСS (Bell Operating Companies) предоставляли услуги местной телефонной связи в каждом штате, за исключением Аляски и Гавайев. В результате решений Верховного суда и FCC по ликвидации монополии АТ&Т было создано семь так называемых Операторов Белла (BOCs), которые получили право на обслуживание доступа к местной сети. Некоторые Операторы дальней связи (компания МСI) получили право выйти на рынок междугородной связи и начать конкуренцию с АТ&Т. В результате рынок услуг был разделен и создана конкурентная среда. На местном уровне были созданы 192 зоны доступа, так называемые LATA (Local Acces Transport Areas), а ВОСs было запрещено предоставлять услуги между LATA. Местный доступ к сети и местные вызовы в пределах LATA обеспечивает местный оператор (Local Echage Carrier), деятельность которого регулируется Комиссией по общественным службам штата (Public Utility Commissions). Таким образом, на штатном уровне работает множество местных компаний, которые взаимодействуют с международными операторами в так называемых пунктах присутствия (point of presence - POP), имеющихся в каждом LATA. Тарифы за междугородние разговоры в США долгое время были довольно высокими. Это делалось для субсидирования низкой платы за местные разговоры. Для изменения этой системы FCC и регулирующие органы штатов установили плату за право доступа к местной сети, которую междугородние операторы должны платить местным компаниям. Пятьдесят штатов регулируют местные тарифы и внутриштатовые услуги. Политика в этой области меняется от штата к штату. Тарифная политика в США отличается большой гибкостью. Широко практикуется политика льгот и скидок. В 1999 г. произошло объединение двух крупных операторов междугородной связи США: компании MCI и USSprint. В результате возник оператор связи, контролирующий 36% услуг связи в денежном выражении. 4. Россия. Радикальные экономические реформы в экономике России, которые осуществлялись с начала 90-х годов, существенным образом сказались и на организационно-правовом пространстве российских телекоммуникаций. Это нашло отражение, как в приватизации предприятий отрасли, так и разрушении естественной монополии на некоторых рынках телекоммуникационных услуг. Приватизация предприятий отрасли проводилась в соответствии с указом Президента РФ "Об организационных мерах по преобразованию государственных предприятий, добровольному объединению государственных предприятий в акционерные общества" и Постановления Правительства РФ "О приватизации предприятий связи". В результате были созданы 92 акционерные компании электросвязи, включая 74 областных оператора и 9 ГТС, входящих в состав холдинга "Связьинвест" и 4 оператора междугородной и международной связи. К последним относятся федеральный монополист "Ростелеком", владеющий более чем 90% междугородных магистральных и международных каналов связи, а также 3 предприятия: Междугородный Международный Телефон (ММТ) - Москва, ММТ С.-Петербург и ММТ - Екатеринбург. Часть акций холдинга «Связьинвест» была продана за границу. В области мобильной и спутниковой связи в России действует ряд крупных частных компаний . Международные организации связи В числе специализированных организаций ООН функционирует Международный Союз Электросвязи (МСЭ), имеющий более чем столетнюю историю в области нормирования и развития техники связи. В состав МСЭ входят три специализированных комитета: - Международный консультативный комитет по радио – МККР; -Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии-МККТТ; - Международный комитет регистрации частот - МКРЧ (имеет также службу, контролирующую соблюдение порядка использования частот). Вопросами технологического нормирования и организацией обмена опытом работы радиовещательных систем стран занимается международная организация радиовещания и телевидения (OIRT). Организации радиовещания европейских стран объединились в Европейский союз радиовещания. Представители обоих радиовещательных союзов принимают участие в работе МККР в качестве наблюдателей. Деятельность МСЭ регулируется Конвенцией электросвязи, которая впервые была принята в 1947 г. и с тех пор регулярно, по мере надобности, пересматривается, принимается полномочной конференцией МСЭ и ратифицируется правительственными актами. В настоящее время действует Международная конвенция электросвязи 1985 года. В МСЭ входят более 195 государств. Он осуществляет регламентацию международных электросвязей и призван способствовать расширению международного сотрудничества стран в области ЭС, поддерживает деятельность стран, направленную на развитие технических средств ЭС, наиболее рациональное В составах МККР и МККТТ работают Исследовательские комиссии их использование. (ИК). В составе МККТТ действуют 19 ИК - проводят исследования тарифных вопросов и вопросов технической эксплуатации, относящихся к телефонии и телеграфии, и разрабатывают рекомендации, выполнение которых обязательно для стран, участвующих в совместной эксплуатации международных каналов и систем связи. Очень важной является работа объединенных плановых комиссий, рассматривающих мировые и региональные планы развития отдельных видов ЭС, радиосвязи, радиовещания и телевидения. В Беларуси имеется служба Государственной инспекции электросвязи (ГИЭ), в составе которой работают станции технического радиоконтроля (СТРК). Основная задача органов ГИЭ - упорядочить использование радиоспектра, создать условия работы, исключающие взаимные помехи радиостанций и других средств связи. Вопросами защиты от радиопомех в международном масштабе занимается специализированный комитет международной электротехнической комиссии. Важным моментом в функционировании мировой телекоммуникационной сети является принцип взаимных расчетов за услуги связи. Принципы расчетов за услуги связи Основными определениями, применяющимися при организации международных расчётов за услуги связи являются: плата взаимного расчёта, абонентская плата, валюта расчёта. Плата взаимного расчета - сумма тех платежей (на минуту), о которых предприятия связи исходящей и транзитной страны и страны назначения согласились между собой для международного взаимного расчета. На практике значение имеют только доли транзитной страны и страны назначения. Абонентская плата - это плата, которая взимается с абонента. Она не обязательно соответствует по величине плате взаимного расчета. В большинстве случаев абонентская плата отличается от платы взаимного расчета, что объясняется, например, потребностью группировать абонентские платы или добавлением к ней налогов, которые нельзя добавить к платам взаимного расчета. Валюта, в котором ведутся взаимные расчеты, это - обычно SDR (Special Drawing Right - Специальные права заимствования, СПЗ) Международного валютного фонда. SDR почти целиком вытеснил золотой франк, который использовался раньше. Соотношение обмена между этими валютами определено в Международном уставе связи (International Telecommunication Regulations): 1 SDR = 3,061 золотого франка. Кроме вышеназванных валют используются доллары США, в которых международная организация спутниковой связи INTELSAT выражает свои оплаты. В связи с арендой каналов связи и их оплатой необходимо различать друг от друга следующие два понятия: - Administration Lease,( "Аренда администрации") - когда компании связи арендуют каналы через транзитные страны (вместо того, чтобы платили за минуты). - Private Lease, ("Частная аренда») - когда компании связи арендуют каналы связи клиентам для их собственного пользования. Каждая компания связи взимает аренду, как правило, за ту половину канала связи, за организацию которой она несет ответственность. Аренда выражается обычно в валюте страны компании связи, и она в настоящее время определяется свободно. Стране назначения оплачивается за использование ее собственности: - международного канала связи; - международной АТС; - национальной сети, находящейся "за" международной АТС. Существуют три различных метода взаимных расчетов на основе: - трафика (traffic-unit price procedure - метод платы за единицу трафика); - фиксированной аренды (flat-rate price procedure - плата на основе заранее обусловленной платы); - без взаимных расчетов (Sender Keeps All - SKA). На практике метод фиксированной аренды относительно страны-адресата нигде не используется, а обычно используется взаимный расчет на основе трафика (в минутах). SKA может быть использовано тогда, когда трафик в обоих направлениях в балансе и доли обеих стран на минуту равны. Транзитной стране оплачивается за использование являющихся ее собственностью каналов связи и транзитных АТС как правило: - на основе фиксированной аренды за канал (Administration Lease) в том случае, когда имеются прямые каналы через транзитную страну (Direct Transit Прямой транзит) - на основе трафика в том случае, когда транзитная АТС используется для передачи графика (Switched Transit - коммутируемый транзит). Во взаимных расчетах на основе трафика используются два метода: - прямой расчет, в котором исходящая страна оплачивает непосредственно всем транзитным странам и стране назначения; - так называемый каскадный метод расчетов (Cascade accounting), при котором исходящая страна оплачивает первой транзитной стране доли ее и других стран, а первая транзитная страна в свою очередь оплачивает доли остальных стран. Во взаимном расчете на основе аренды канала может быть использована также "субаренда" (Sub-leasing). Например, из 60-й группы (вторичной группы) Хельсинки-Рига, за которую и Финляндия и Латвия оплачивают (обе) 50 % Эстонии из получаемой за нее аренды, можно далее арендовать 12-й группу (первичную группу) Стокгольм-Рига. В этом случае Швеция оплачивает Финляндии аренду за 12-й группу также за половину транзитного расстояния Эстонии. В Европе (включая страны Средиземного моря - Алжир, Ливия, Марокко, Тунис) используется аренда за каналы. Тема 3. Сети связи Республики Беларусь и предприятия их обслуживающие Регулирующие функции в отрасли связи осуществляет Министерство связи и информатики РБ, основными штатными подразделениями которого являются: управление электрической связи, управление почтовой связи, управление телевидения, радиосвязи, радиовещания, управление научно-технического развития, управление внешних связей, управление экономики и финансов, управление правового обеспечения и кадров, управление инвестиций. К предприятиям основной формы деятельности следует отнести государственные объединения "Белетелеком" и "Белпочта", "Белорусский радиотелевизионный передающий центр" (БРТПЦ), управление государственной фельдъегерской службы (УГФС) и государственное предприятие "БелГИЭ". Организационная структура отрасли связи приведена на рис. 5.1. В состав "Белетелекома" входит шесть ГП "Облтелеком" в областных центрах, ГП "Междугородная связь", Минская городская телефонная сеть (МГТС), Минская телеграфно-телефонная станция (Телепорт), Международный центр коммутации. Республиканский информационно-вычислительный центр (РИВЦ). Основными предприятиями, входящими в состав "Облтелекома", являются районные узлы электрической связи (РУЭС), эксплуатационно-технические узлы связи (ЭТУС), ремонтно-строительные управления (РСУ). В состав "Минскоблтелекома" вместо ЭТУСа входит линейно-технический цех, две организации, финансируемые из бюджета: Учреждение образования «Высший государственный колледж связи», Научно-инженерное республиканское унитарное предприятие «Институт прикладных программных систем»[4]; пять открытых акционерных общества: ОАО «Гипросвязь», ОАО «Промсвязь», ОАО «Минсктелекомстрой», ОАО «Белсвязьстрой», ОАО «Белремстройсвязь»; одно закрытое акционерное общество: ЗАО «Белорусская сеть телекоммуникаций», 43 филиала, 241 узел связи с общей списочной численностью 52,3 тыс. человек: Белтелеком — 120 районных узлов электросвязи, МГТС — 4 узла электросвязи, Белпочта — 117 районных узлов почтовой связи. Услуги мобильной связи оказывают три совместных предприятия - "Белсел" , МТС и МЦС. В настоящее время отраслью связи реализуется программа мероприятий, рассчитанная на пять лет. Она предусматривает реализацию следующих мероприятий: - дальнейшее развитие и техническое перевооружение сетей местной телефонной связи путём замены устаревших АТС на современное цифровое коммутационное оборудование и развитие сети беспроводного доступа; - внедрение современных систем связи на междугородних линиях; - дальнейшее внедрение стандарта GSM 900 и 1800 МГц в областях мобильной связи. Создание сети стандарта CDMA; - развитие сети радиовещания в диапазоне 87,5 - 100 МГц; - начало опытного цифрового радиовещания и телевидения; - дальнейшее внедрение систем широкополосного кабельного телевидения. За пять лет предполагается ввести в действие 646000 новых телефонных номеров в городах и 154000 на селе; общее число номеров в 2005 г. должно достигнуть 3158000. Телефонная плотность должна достигнуть 32,4 телефона на 100 жителей. Число цифровых АТС к этому сроку составит 49,7%. Парк АТС будет сформирован из станций типа AXE-10, EWSD, «Квант», «Бета», ф50/1000, «Нёман», «Бета ЦС». На сетях связи уже сейчас внедрена общеканальная сигнализация №7 (ОКС №7). Число мобильных телефонов стандартов GSM и CDMA должно достигнуть 500000 (50% - Минск, 14% - областные города, 10% - районные центры). Для организации международной спутниковой связи было создано совместное предприятие с компанией «Локхид Мартин Интерспутник» (LMI), предполагается организовать международную мобильную спутниковую связь «Globalstar» в диапазоне 1610 - 2500 МГц. Структура управления Белтелекомом показана на рис. 3.2. В 2000 г. Беларусь стала членом Европейского совещания по планированию сети (ENPM). Важнейшим приоритетом развития сетей электросвязи Республики Беларусь является внедрение новейших технологий, модернизация сетей и средств электросвязи. В этих целях ведется работа по удовлетворению потребностей населения в установке телефонов, развитию первичных сетей электросвязи с использованием волоконно-оптических технологий, внедрению цифровых коммутационных систем на всех уровнях сети электросвязи. Будет производиться замена морально и физически устаревших АТС, с постепенным переходом от аналого-цифровой к полностью цифровой сети электросвязи, организации на базе цифровой сети электросвязи широкого спектра высококачественных дополнительных услуг. Внедрение новых принципов управления сетями электросвязи позволит повысить устойчивость и надежность всех элементов сети. Особое внимание предусматривается уделить улучшению доступа к сетям передачи данных с обеспечением высоких скоростей подключения. В этих целях будут применяться технологии широкополосного проводного доступа в комбинации с развитием услуг беспроводного широкополосного доступа. Инвестиционным планом предусмотрено построение транспортной сети Ethernet с пропускной способностью 10 Гбит/сек. Использование кольцевой топологии и механизмов автоматического резервирования оборудования и трафика позволит достичь высокой отказоустойчивости и эффективного расходования полосы пропускания каналов связи. Построение такой сети обеспечит значительное повышение качества существующих услуг по доступу к Интернет. В настоящее время стратегия развития Министерства связи направлена на техническое перевооружение сетей электросвязи и внедрение передовых перспективных технологий. Одной из основных задач является максимальное удовлетворение потребностей всех категорий пользователей в услугах связи, в число которых входят органы государственного управления всех уровней, субъекты хозяйствования, некоммерческие учреждения и физические лица. Особое внимание будет уделяться развитию услуг широкополосного доступа в Интернет, а также поддержанию и совершенствованию традиционных услуг телефонной связи. По услугам сети передачи данных и телематических служб планируется повышение удельного веса в общей структуре доходов до 12,2 процента, в основном за счёт прироста пользователей широкополосного доступа к Интернет по технологии ADSL (byfly). Развитие услуг местной телефонной связи направлено на увеличение количества абонентов сети. Будет продолжена работа по установке телефонов абонентского беспроводного доступа (WLL) с использованием технологии CDMA. Предприятия связи РБ предоставляет более 60 видов услуг электросвязи населению Минской области, включая местную, междугородную, международную телефонную связь, аренду каналов, связь с таксофонов, услуги на базе интеллектуальной платформы, радиосвязь, справочноинформационные услуги, услуги передачи данных, в т.ч. доступ в Интернет и объединение корпоративных сетей по IP-протоколу (VPN). Уровень цифровизации на городских телефонных сетях составляет 75 %, на сельских – 65 %. Заменены все декадно–шаговые станции. На сегодняшний день в областях цифровые опорно-транзитные станции построены во всех районах. Проведены значительные работы по реконструкции и развитию линейно-кабельных сооружений связи, на местных сетях ликвидированы все воздушные линии связи. Основными направлениями развития производственных мощностей, модернизации основных средств, внедрения новых технологий, повышения качества услуг являются: - строительство телефонных станций электронного типа; - увеличение мощностей телефонных сетей в части обслуживания междугородного трафика; - строительство волоконно-оптических линий связи и систем передачи; - замена энергоемких систем передачи на экономичные; - замена лампового оборудования радиотрансляционных узлов на транзисторное; - уменьшение протяженности воздушных линий передачи путем открытия новых радиотрансляционных узлов и организации кабельных линий проводного вещания; - строительство станций сети передачи данных позволяющих предоставлять услуги технологий ADSL и VPN, Metro Ethernet. В предпринимательской деятельности используются следующие основные средства: Основные средства отрасли это: - коммутационное оборудование телефонной связи (AXE-10, Алкатель S12, SI2000, ЭАТС-Ф, АТС Бета, АТСК 100/2000, АТСК 50/200, АТСК Пентаконта, АТСКЭ Квант, и др.); - оборудование систем передачи: цифровое оборудование (ИКМ-15/30, ИКМ-120, МОП - 16, оборудование SDH уровня STM-1/4/16 и др.); - оборудование сети передачи данных (БелПак, и т.д.); -междугородные внутризоновые линии связи (линии связи с использованием кабелей КМБ, МКСаШП, ЗКП, КСПП, линии с использованием многомодового и одномодового волокна); - оборудование телеграфной связи; - линейно-кабельные сооружения связи ГТС и СТС (прямые многоканальные кабели, телефонная канализация); - оборудование трансляции звуковых программ в сетях проводного вещания (УПВ Луч, УМЗЧ и др.). Основным предприятием магистральной связи Республики Беларусь является государственное предприятие “Междугородная связь” (ГП МС) Министерства связи Республики Беларусь.ГП МС осуществляет свою деятельность на основании полученной лицензии. Структурным предприятием ГП МС является технический узел связных магистралей (МУЭС). Всего имеется шесть МУЭС За МУЭС закреплены необходимые основные фонды и оборотные средства, ему определен порядок осуществления внутрихозяйственной деятельности. МУЭС от своего имени заключает хозяйственные договоры, формирует фонд заработной платы, фонды потребления и накопления. ГП МС при необходимости выделяет в распоряжение МУЭС часть средств, направляемых на развитие и техническое перевооружение производства. Технический узел магистральных связей как хозрасчетная структурная единица ГП МС осуществляет техническую эксплуатацию кабельных и радиорелейных магистралей, обеспечивает бесперебойную, высококачественную работу трактов и каналов первичной междугородной сети связи и телевидения. В состав МУЭС: - два - три линейно-технических цеха (ЛТЦ); - один - два линейно-кабельных цеха (ЛКЦ); - филиалы кабельного участка; - сетевой узел связи (СУС); - обособленный обслуживаемый усилительный пункт; - цех радиорелейных линий (РРЛ); - производственная лаборатория; - автотранспортный цех; -другие вспомогательные службы. Организационная структура МУЭС приведена на рис. 3.4. МУЭСэксплуатирует 100-120 линейных трактов на кабельных и радиорелейных магистралях, 200-250 необслуживаемых усилительных пунктов, 90- 100 НРП и 10-12 радиорелейных станций. На сетях применяются аналоговая аппаратура дальней связи Л-60, К-300, БК960, ТН-60, ТН-960, К-1020С, VLT-1920; цифровая аппаратура ИКМ-120Р, ИКМ480Р, а также радиорелейная аппаратура КУРС-4, КУРС-6, Радуга-4, SRF-8000, P6002MB и Р-300. МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Республиканское государственное объединение “Белтелеком” РО “Белтелеком” (головное предприятие) Международный цццццццццццццццц Аппарат Информационно – расчетный центр центр коммутации 15 РУЭС, ЭТУС ГП “Брестоблтелеком” 22 РУЭС, ЭТУС ГП “Витебскоблтелеком” ГП “Междугороднаясвязь” Минская городская ГП “Гомельоблтелеком” телефонная сеть РСУ 17 РУЭС, ЭТУС, РСУ ГП “Гроднооблтелеком” Минская телефонно – 22 РУЭС, РСУ ГП “Минскоблтелеком” 21 РУЭС, ЭТУС, ХРСУ ГП “Могилевоблтелеком” 21 РУЭС, ГТС, ЭТУС, станция Рис. 5.2. Структура управления РО телеграфная “Белтелеком” Начальник Отдел кадров Начальник цеха РРЛ Главный инженер Производствен но-техническая лаборатория Аварийнопрофилакт. группа Бухгалтерия Группа электропитания Аварийнопрофилакт. группа Отдел снабжения Группа техничекой документации Ведущий экономист Группа гражд. сооружений Отдельный обслуживаемый усилительный пункт Автоцех Линейно-кабельный цех Кабельный участок Отдел 1-й и 2-й части Линейнотехнический цех Кабельный участок Сетевой узел связи Переприемный пункт Система жизне обеспечения Кабельный участок Рис. 3.4. Организационная структура МУЭС Обслужив Усилительный пункт Брест 6 Гродно 27 4 13 3 Слоним 28 12 21 2 1 29 Минск 22 на Вильнюс 24 23 11 30 Борисов 25 16 7 26 на Даугавпилс 31 9 на Оршу Могилев 20 19 Витебск 10 Гомель 15 18 33 14 Лепель Бобруйск 8 17 32 Рис.3.5. Структурная схема построения магистральной связи Республики Беларусь 5 Регенератор Оконечное оборудование Центр коммутации. Оконечное оборудование Международный центр коммутации. Оконечное оборудование Условные обозначения В состав сети входит ряд региональных переключающих центров (SC) и три других переключающих узла с оконечным оборудованием СЦИ. Все центры переключения соединяются волоконно-оптическими линиями связи. МУЭС находятся в Минске, Витебске, Гомеле, Барановичам, Пинске. Схема синхронной цифровой иерархии (СЦИ) магистральной сети Республики Беларусь, разработанная в соответствии с рекомендациями специализированной консультационной фирмы “Шведтел” (Швеция), изображена на рис. 3.5. В состав сети входят ряд региональных переключающих центров , три переключающих узла с оконечным оборудованием. Все центры переключения соединены волоконно-оптическими линиями связи. Победитель тендерных торгов - итальянская фирма Маркони за счет поставки волоконно-оптического кабеля с малым километрическим затуханием предложила убрать регенераторы в ряде пунктов, что значительно сократило сметную стоимость строительства. Емкость волоконно-оптического кабеля была выбрана с расчетом, что по нему на втором этапе строительства будет организована зоновая связь. Это в свою очередь касается тех районных узлов связи, в которых установлены необслуживаемые регенераторные пункты (НРП). Впоследствии к этим узлам будут проложены волоконно-оптические линии связи от других районных узлов связи и по ним организованы системы передачи на областные центры. Схема построения магистральной сети позволяет осуществлять связь с международной сетью. На международной сети спроектированы два международных центра коммутации (ISC) с оконечным оборудованием. На втором этапе строительства были проложены волоконно-оптические линии связи: - Гомель - Чернигов (Украина): - Борисов - Москва (Россия); - Лепель - Рига (Латвия); - Минск - Вильнюс (Литва). На международных и магистральных сетях Республики Беларусь использована система передачи STM-4 со скоростью передачи 622 Мбит/с, на зоновых - система передачи 155 Мбит/с. Для того чтобы увеличить надежность и гибкость СЦИ, устанавливается система управления, которая обеспечит управление и наблюдение за любым элементом сети (ЭС), соединенным с региональным центром. В Минске установлена центральная система управления (CMS), из которой наблюдаются и поддерживаются все элементы сети. CMS имеет базу данных, содержащую всю информацию о состоянии сети. Централизованные эксплуатация и обслуживание передающего оборудования будут осуществляться тремя региональными центрами, расположенными в городах Брест, Минск и Гомель и одним международным центром, расположенным в Борисове. Междугородную и международную связь Беларуси обслуживает Международный центр коммутации. Основными цехами этого предприятия являются: линейно-аппаратный цех, коммутаторный цех, цех приёма и передачи газетных полос, цех пунктов коллективного пользования, автоматический узел коммутации пакетов (АУКП), автоматический узел коммутации сообщений (АУКС), автоматический узел коммутации каналов (АУКК), абонентский цех. В штате компании работает около 25 тысяч сотрудников. Компания оказывает около 70 видов услуг[4]. По итогам 2008 г. величина обеспеченности стационарными телефонами, подключенных к сети общего пользования, составила в среднем 38,9 телефонных аппаратов на 100 человек населения (1-е место среди стран СНГ). РУП «Белтелеком» входит в десятку крупнейших налогоплательщиков Беларуси. По итогам 2009 года «Белтелеком» перечислил в бюджет, помимо налоговых платежей, 7 млрд белорусских рублей (~ 2,3 млн. $ в эквиваленте). Годом ранее, по итогам работы в 2008-м году — было перечислено 40 млрд белорусских рублей[5]. На текущий момент суммарная ёмкость интернет-шлюза Белтелекома с выходом на зарубежье (т. н. «внешний интернет-шлюз») составляет 130 Гбит/с. (Соответственно, в 2005 г. — 465 Мбит/с, в 2006 г. — 1,8 Гбит/с, в 2007 г. — 2,5 Гбит/с, в 2008 — 6,3 Гбит/с., в 2009 — 22 Гбит/с, в 2010 — 57 Гбит/с). Основная доля внешнего шлюза «Белтелекома» выстроена на российском направлении. Так, по состоянию на август 2011 года объём внешнего канала передачи данных в Россию составлял 100 Гбит/с. Объём внешнего шлюза в направлении Европы составлял 30 Гбит/с[6]. Для физических и юридических лиц «Белтелеком» предоставляет услуги по доступу в интернет по технологии ADSL в рамках торговой марки «ByFly». По сообщению РУП «Белтелеком», в марте 2010 года был подключен 500 000 абонент[7]. Летом 2010 число абонентов достигло уже 600 000, в июне 2011 года оно выросло до 900 000[8]. В масштабах республики национальный государственный оператор связи контролирует 78 % рынка ADSL-доступа, в Минске — 44 %. «Белтелеком» оказывает также услугу «IP-TV» — трансляция пакета телевизионных каналов по системе интерактивного цифрового телевидения (возможность составления расписания просмотра и проч.) по линиям телефонной связи без возможности подключения к сети интернет. ADSL-модемы (самостоятельно не будут собирать модемы, сборочные комплекты закупаются для передачи сборщику, ОАО «Промсвязь»). 12 Марта 2009 года было объявлено о подписании соглашения между РУП «Белтелеком» и российской компанией «Синтерра» о соединении своих сетей на белорусско-российской границе. Таким образом, операторы электросвязи сопредельных стран объявили о завершении процесса организации межсетевого взаимодействия на базе пограничного волоконно-оптического перехода. На протяжении 2008 года РУП «Белтелеком» и компания «Синтерра» организовали соединение своих телекоммуникационных инфраструктур, в результате чего каждый из операторов выстроил собственный участок оптической телекоммуникационнной сети до линии государственной границы. На базе трансграничного перехода была создана международная линия связи с первоначальной пропускной способностью около 2,5 Гбит/с. По заявлению Константина Тикаря (генерального директора РУП «Белтелеком»), организация межсетевого стыка позволит расширить возможности Республики Беларусь по выходу в мировую телекоммуникационную сеть и даст дополнительные возможности для передачи транзитного трафика из Российской Федерации через Республику Беларусь по сетям, принадлежащим РУП «Белтелеком». Летом 2010 года РУП «Белтелеком» организовало интернет канал в 10 Гбит/с для нужд пропуска транзитного трафика от компании «Синтерра». До декабря 2008 года заявлялось, что государство намерено отказаться от своей монополии в области международной электросвязи. 15 октября 2008 года первый заместитель министра связи и информатизации Республики Беларусь Иван Рак объявил от имени Министерства связи о начале первого этапа либерализации рынка услуг междугородной/международной связи. Было объявлено, что в течение девяти месяцев после вступления в силу изменений и дополнений в закон об электросвязи, Минсвязи введет в действие положение о порядке присоединения и взаимодействия между собой сетей операторов электросвязи. Соответственно, после вступления в силу нового закона «Белтелеком» должен был перестать быть монополистом услуги по подключению и взаимодействию сетей операторов внутри республики. В результате чего: У других операторов появилась бы возможность взаимодействовать друг с другом и присоединять другие сети, что явится первым этапом либерализации рынка услуг междугородной/международной электросвязи. Будет либерализован рынок услуг международной электросвязи — взаимодействие с операторами других стран. Высказывалось мнение, что второй этап начнётся в 2010—2011 годах. Как заявлялось ранее, «Белтелеком» зарабатывал до начала 2009 года на своей монополии в эквиваленте около 15 млн. $ доходов. По этой причине в Министерстве связи считают необходимым сохранять условия, при которых финансовое состояние национального государственного оператора электросвязи Ранее было озвучено предположение о том, что введение нового порядка взаимодействия операторов связи (демонополизация Белтелекома) должно пороходить одновременно с увеличением объёма оказываемых услуг в республике и роста отчислений в государственный бюджет. Дальнейшие события показали, что государство пока ещё не готово отказаться от значительной прибыли за счёт увеличения объёма и видов услуг. 10 октября 2008 года закон был одобрен нижней палатой, а 22 октября — верхней палатой белорусского парламента. Несмотря на принятие закона обеими палатами парламента, Президент Республики Беларусь не подписал одобренную парламентом редакцию закона. Таким образом, демонополизация «Белтелекома» была отложена на неопределённый срок. По словам министра связи Беларуси условия приватизации РУП «Белтелеком» пока не выработаны. Кроме того, как было заявлено, нет смысла в приватизации только для того, чтобы кто-то завладел долей акций государственного оператора электросвязи. Вопрос о приватизации будет рассматриваться только в связи с реализацией каких-либо грандиозных проектов по дальнейшему развитию электросвязи и масштабных инвестициях в такое развитие. Без соблюдения этих условий государство не будет рассматривать вопрос о приватизации РУП «Белтелеком». До недавнего времени «Белтелеком» предоставлял в некоторых общественных местах (вокзалы, гостиницы, университеты, кинотеатры, общественные центры) доступ в интернет по технологии «Wi-Fi» на бесплатной основе. На 20 марта 2009 года число точек доступа «Wi-Fi» в республике — не менее 226. По данным пресс-службы «Белтелекома» в Wi-Fi-сети «Белтелеком» работает 3900 уникальных пользователей. Доступ в Wi-Fi-сети обеспечивается не менее чем в 180 объектах в 28 городах и населенных пунктах Республики Беларусь. Точки «Wi-Fi» обычно размещаются в гостиницах, деловых центрах, объектах культуры и отдыха, учебных заведениях. По информации ресурса it.tut.by территориальное распределение точек доступа «Wi-Fi» в Республике Беларусь следующее(2011 год): Wi-Fi в Минске — 82 точки, в Минской области — 23 точки; Wi-Fi в Бресте — 15 точек, в Брестской области — 11 точек; Wi-Fi в Витебске — 15 точек, в Витебской области — 8 точек доступа; Wi-Fi в Гомеле — 19 объектов, в Гомельской области — 10; Wi-Fi в Гродно — 23 точки, в Гродненской области — 10 точек; Wi-Fi в Могилеве — 11 точек, в Могилевской области — 4 точки. С 2009г «Белтелеком» ввёл в опытно-промышленную эксплуатацию новую услугу по беспроводному доступу в интернет. Сервис организован на базе системы высокоскоростной беспроводной широкополосной связи в полосе радиочастот 5,6 ГГц. Сегодня у «Белтелекома» пока построена лишь одна система в г. Минске. В ближайшее время планируется ввод в опытную эксплуатацию таких же систем и в некоторых областных центрах. В пределах зоны действия сети возможно предоставление доступа в Интернет с использованием оборудования радиосвязи на скоростях от 64 Кбит/с до 7 Мбит/с в радиусе 10 километров. Беспроводное соединение организуется в течение 5 рабочих дней, после чего Предоставляется бесплатный период тестирования (до 5 дней). Абонентское радиооборудование предоставляется бесплатно. Подключение по технологии WLL. На текущий момент «Белтелеком» подключил 100 тысяч абонентов с помощью технологии WLL (Wireless Local Loop) — удалённое беспроводное подключение стационарного телефона дома или в офисе к фиксированной телефонной сети с помощью специального радиотерминала. Технология применяется для обеспечения абонентов телефонной связью в отдаленных и труднодоступных населенных пунктах; в список услуг включена теперь и факсимильная связь. Терминалы WLL позволяют обеспечить абонентов «Белтелекома» как телефонной связью, так и доступом в интернет на основе беспроводных технологий. Все абоненты предоставляемой «Белтелекомом» технологии WLL с октября 2008 года могут подключиться к широкополосному доступу в интернет (в рамках торговой марки byfly возможно подключение на скорости до 153 кбит/с). Каждому абоненту доступны тарифные планы с помегабайтной тарификацией. Проект реализуется совместно с оператором сотовой связи Diallog (торговая марка «Белсел») с использованием стандарта CDMA-2000 в диапазоне частот 450 МГц. Подключение первых абонентов началось в сентябре 2007 года. Цифровое сетевое телевидение IPTV На ноябрь 2008 года Белтелеком предоставляет по всей республике услугу цифрового телевещания через линии стационарной телефонной связи. Данная услуга предоставляется в рамках проекта «IPTV», торговая марка «ZALA». IP-TV включает в себя ряд базовых услуг сервиса: LiveTV (обычное телевидение) с такими дополнительными возможностями, как «Телевидение со смещением времени» (TSTV — управление показом в реальном времени: возможность включить паузу, перемотать назад и т. д., при этом интервал смещения во времени не может превышать 15 мин.) и «Телевидение по запросу» (TVoD — просмотр программ, показанных ранее в эфире). Видео по запросу (VoD) — самый главный плюс для сервиса IP-TV: VoD позволяет не выходя из дома можно выбрать интересующий медиаконтент и немедленно начать его просмотр. Кроме того, VoD позволяет целиком контролировать просмотр выбранного контента (перемотка, пауза и т. д.). «Родительский контроль» — в системе IP-TV предусмотрена возможность парольной блокировки просмотра телепередач и фильмов для ограничения доступа детей к определённому медиаконтенту. Блокировка осуществляется на основании класса фильма (в соответствии с рейтингами, присваиваемыми Американской Киноассоциацией «МРАА»: «G», «PG», «PG-13» и «R»). 12.10.2011 было объявлено о намерении Белтелекома получить право оказания услуги посредством наземного цифрового телевещания. В случае получения соответствующего разрешения Белтелеком планирует предоставлять через стационарную радиосеть уже имеющийся пакет телепрограмм, доступный пользователям IPTV ZALA. Не планируется создавать новую торговую марку под вещание через радиосеть, а пользователям телевидения через радиосеть не будут доступны интерактивные сервисы. Белтелеком планирует передавать через радиосеть 28 телеканалов. В перспективе национальный оператор связи заинтересован в развитии цифрового телевидения стандарта DVB-T2. Министр Аппарат управления Управления РО “Белтелеком” РО “Белпочта” РО“БелГИЭ” ПО “Промсвязь” “Гипросвязь” ГП “Облтелеком” (6) ГП “Междугородняя связь” ГП “Облпочта” (6) ГП “Узел спецсвязи” РРТПУ МГТС МТТС ОблГИЭ ОАО бббБелсБББББББ Управление Фельдъегер ской службы БББелтелкомп ОАО “Белсвязьстрой” ОУРТ (6) ОУФС Рис 3.1. Структура отрасли связи ОАО “Белремстройсвязь” Раздел 2. Общая телекоммуникациях характеристика управляющих систем в Тема 4. Сущность и функции управления в отрасли связи связи Сети связи, представляющие собой совокупность узлов и линий между ними, предназначены для переноса сообщений в виде электрических сигналов от источника сообщений к получателю. Для реализации услуг связи недостаточно иметь оптимально построенные сети связи и соответствующее оборудование [1]. Необходимо создать вспомогательные службы, системы, надстройки над сетью связи, которые в условиях расширяющихся запросов потребителей обеспечили бы ее устойчивое функционирование в течение всего срока существования независимо от длительности срока службы аппаратуры и внешних дестабилизирующих воздействий, сетей зоны оператора в целом, планирование развития сетей и предоставления услуг связи, взаимодействие с центрами управления других операторов и соответствующими центральными органами управления. Итак, структура управления сетей связи и операторов связи представляет собой сложную многоуровневую структуру с многообразными функциональными связями на всех уровнях. Создание и обеспечение работоспособности рассмотренной структуры требует не только организационно-технических, но управленческих решений по реорганизации управления предприятием связи (оператором) в целом. Это более высокий уровень управления, описание которого возможно в рамках концепции функционального менеджмента. Понятие менеджмента в современной интерпретации многозначно. В современном управлении используются различные смысловые трактовки функционального менеджмента. В применении к условиям связи РБ наиболее полная и емкая из них приведена на рис.2.1 [1].Применение на практике принципов функционального менеджмента обеспечивает постоянное совершенствование управления отраслью связи РФ. Это необходимо по следующим причинам: - старые, привычные методы и приемы функционального управления не всегда срабатывают эффективно; принципиально изменились время, обстоятельства, условия и ограничения, цели деятельности связи РБ; - без современной системы функционального управления невозможна интеграция связи РБ в мировое телекоммуникационное пространство. Функциональный менеджмент связи Современная система организационноэкономического управления макро- и микрообъектами связи, направленная на достижение ими определенных целей или результатов в заданных условиях, ограничениях и принуждающих связях путем организации эффективного взаимодействия социальных и технологических звеньев производства услуг связи и базирующаяся в принятии решений на синтезе научного обоснования практического опыта и интуиции. Рис. 2.1. Определение функционального менеджмента связи ([1]) Для увеличения общей эффективности управления, повышения ответственности на каждом уровне за принятие и исполнение управляющих решений в рамках концепции функционального менеджмента могут быть предложены следующие методы: Трансформация организационной пирамиды в более плоскую структуру с меньшим количеством уровней управления. Современная теория организаций делает акцент на трех принципах: простота и компактность формы, малые размеры, ориентация на людей. Интеграция управления с человеческими ресурсами и долгосрочной стратегией развития. Использование новых подходов к теории управления, что на практике означает движение от теорий административного и корпоративного управления к теории партисипативного управления на принципах участия. Для применения в рамках системы сетевого управления наиболее важными являются методы 1 и 2, применение которых предусматривает сплошную информатизацию и автоматизацию процессов управления, обеспечение доступности управляющей информации для пользователей. Решение перечисленных задач достигается за счет применения средств технического обеспечения процессов управления. Состав и структура комплекса технических средств системы функционального менеджмента связи в общем виде показана на рис. 1.6. Рис. 2.2. Состав и структура технического обеспечения системы функционального менеджмента связи ([1]) Основные требования, предъявляемые к системам и средствам технического обеспечения функционального менеджмента связи и, следовательно, к средствам сетевого управления: - надежность (достоверность данных); - оперативность (своевременность доставки сообщений); - быстродействие (в заданных пределах); - высокое качество передачи и обработки данных управления. Целью функционирования комплекса технических средств управления является повышение эффективности функционального менеджмента связи. Поэтому в основе организации комплекса технических средств управления должны лежать следующие принципы: - централизация управления с возможной децентрализацией функций управления; - интегрированный подход к решению задач управления сетями связи в пределах общей территории; - создание гибкой архитектуры на основе методологии открытых систем, обеспечивающей возможность реконфигурации и наращивания функций управления; - обеспечение высокого уровня автоматизации процессов управления и применение новейших методов обработки информации; - использование единой системы стандартов по техническому, информационному и программно-алгоритмическому обеспечению на базе рекомендаций МСЭ-Т, стандартов ETSI, ISO, ГОСТ, а также отраслевых стандартов. Итак, основной целью внедрения системы функционального менеджмента должно стать обеспечение эффективной работы всего комплекса подразделений и предприятий оператора связи. Эта цель достигается за счет трансформации организационной структуры, интеграции управления с человеческими ресурсами на основе применения комплекса технических средств и информатизации организаций связи. Программно-аппаратный комплекс управления обеспечивает всестороннюю информатизацию и автоматизацию процессов управления, в том числе с учетом перспективного развития телекоммуникаций. Направления этого развития обсуждаются в следующем разделе. Глобальная информационная инфраструктура (Global Information Infrastructure, GII) [1,2,3] позволяет людям пользоваться услугами телекоммуникаций. Основой GII являются существующие и строящиеся телекоммуникационные системы и сети. Для предоставления услуг телекоммуникаций в GII используются многочисленные программноаппаратные средства, которые позволяют пользователям обмениваться любыми видами сообщений (речь, видео, данные) в любое время по приемлемой цене и с заданным качеством. Средства GII позволяют унифицировать процедуры предоставления доступа к услугам связи для жителей различных государств, а также организовать межсетевое взаимодействие сетей связи различных стран. ВСС РФ является частью GII. Концептуально GII включает в себя четыре основных элемента: - люди, которые являются источниками и получателями сообщений, используют информацию; - информационные устройства (information appliances), которые используются для хранения, обработки данных и обеспечивают доступ к информации; - коммуникационная инфраструктура, которая осуществляет передачу информации между географически удаленными информационными устройствами. Информационная инфраструктура может быть представлена в виде транспортной сети и сети доступа; - собственно информация, которая включает в себя прежде всего видеоинформацию, речь, данные, а также прикладное программное обеспечение (пользовательские приложения), которые позволяют конвертировать сообщения из оригинальной формы (речь, изображение, компьютерная графика) в электронную форму, доступную для использования другими пользователями GII. Взаимодействие перечисленных элементов показано на рис. 1.7. Примеры информационных устройств — персональный компьютер, сетевой компьютер, телефонный аппарат, телевизионный приемник, факсимильный аппарат, персональный цифровой помощник и т.п. В качестве платформы поддержки приложений могут использоваться вычислительные средства в совокупности с операционными системами, микропрограммное обеспечение информационных устройств, прикладное программное обеспечение, специализированные процессоры и кодеки. Платформы поддержки коммуникаций — это оконечное оборудование данных, модемы, устройства доступа различного назначения. Примеры средств доступа — абонентская линия связи до АТС, линия DSL-доступа, сеть кабельного телевидения, оптическая линия доступа, канал радиосвязи, спутниковый канал, линия радиодоступа. Примеры телекоммуникационных сетей — телефонная сеть связи общего пользования, первичная сеть связи, сеть передачи данных различных стандартов (Х.25, Frame Relay, ATM, MPLS), сеть Интернет. Все перечисленные программные и аппаратные компоненты GII, а также услуги, оказываемые на их основе, являются объектами сетевого управления. Рис. 2.3. Взаимодействие основных элементов GII Структура GII связывает между собой в единое целое сетевые ресурсы, устройства хранения и обработки данных, а также ресурсы промежуточного программного обеспечения (middleware) для того, чтобы предложить пользователям стандартные услуги и поддержать приложения пользователя. К средствам middleware в рамках GII можно отнести средства обеспечения информационной безопасности, биллинг, а также средства сетевого управления и администрирования. Средства middleware могут быть одновременно доступны не только индивидуальным пользователям, но и достаточно большим группам абонентов. Не участвуя непосредственно в преобразовании информации из одной формы в другую, средства middleware позволяют регулировать этот процесс, обеспечивая оптимальное распределение, защищенность и управляемость сетевых ресурсов. Услуги телекоммуникаций и приложения пользователей строятся из отдельных компонентов, которые называются «блоками построения» (building blocks). Наличие тех или иных компонент определяет свойства и возможности ресурсов. В рамках GII услуги телекоммуникаций характеризуются транзакциями, т.е. одной или несколькими взаимосвязанными операциями с информацией или данными, которые осуществляет пользователь при запросе/активизации услуги. При этом приложения пользователя позволяют получить полные права по использованию данной услуги. Например, установка программы почтового клиента на компьютер позволяет пользователю воспользоваться услугами электронной почты (разумеется, если пользователь имеет соответствующую авторизацию и доступ к почтовой службе, что обеспечивается middleware). При этом данная программа имеет соответствующий пользовательский интерфейс (графическое изображение на дисплее), который позволяет пользователю практически пользоваться услугой. Пользовательский интерфейс можно рассматривать в самом широком смысле. Например, радиотелефон в системе подвижной связи также можно рассматривать как интерфейс пользователя, который, являясь информационным устройством, поддерживает пользовательские приложения (электронная телефонная книга) и средства коммуникаций (цифровое кодирование и передача речи). Kлиенты могут воспользоваться услугами GII напрямую или с помощью пользовательских приложений. При этом компоненты пользовательских приложений должны поддерживаться в GIL Компоненты приложений и услуг GII могут объединяться в пакеты, чтобы создать для пользователя требуемую услугу или предоставить доступ к приложению. Общая структура услуг информационной системы в рамках GII показана на рис. 2.4. Традиционные операторы телефонной связи, как правило, предлагают пользователям технологии для доступа к новым услугам (за исключением базовых услуг связи), в то время как информационная индустрия предлагает пользовательские приложения для доступа/организации услуг. В перспективе, вероятно, будет осуществлена конвергенция этих элементов, так как уже сегодня получить доступ к большинству новых услуг связи невозможно без пользовательских приложений (Интернет-браузеров, почтовых программ, приложений для кодирования и передачи речи по IP-сетям). Спектр услуг, которые предлагаются в рамках GII, достаточно широк и может динамически меняться вместе с изменением доступных ресурсов. Поэтому зачастую целесообразно классифицировать компоненты услуг, нежели сами услуги. При этом каждый компонент услуги зависит от ресурса, необходимого для ее поддержки. Различают несколько компонентов услуги. Инфраструктурные компоненты услуги (infrastructural service components) предоставляют доступ к конечным информационным услугам (службам, телесервисам) для передачи речи через телефонную сеть, пересылки файлов данных через Интернет и т.п. Инфраструктурные компоненты также могут включать услуги компонент промежуточного и базового (baseware) уровня программного управления. Компоненты услуг промежуточного (middleware) уровня используются прежде всего для обеспечения межсетевого взаимодействия и совместного функционирования нескольких приложений. Они позволяют объединять компоненты услуг базового уровня и поддерживать инфраструктуру, которая необходима для предоставления всего набора услуг. Как правило, компоненты услуг, которые могут быть предоставлены конечному пользователю на коммерческой основе, включают в себя описания способов продажи этих услуг, способы учета использования услуг, средства мониторинга и описание уровней качества услуги. Существуют четыре категории услуг промежуточного уровня. Категория Ml — компоненты пакетизации и взаимодействия услуг. Обеспечивают возможность объединения в пакет ряда инфраструктурных услуг, поддерживают взаимодействие между различными системами GII. Категория М2 — компоненты поддержки услуг промежуточного ПО. Применяются для обеспечения коммуникационной функции GII и включают компоненты услуг: - человеко-машинного интерфейса; - регистрации пользователя; - аутентификации; - обеспечения информационной безопасности; - поиска информации; - биллинга; - управления услугами. Категория МЗ — поддержка компонентов для создания услуг или пользовательских приложений. Эти компоненты, как правило, являются специфичными для той или иной системной программно-аппаратной платформы или типа средств связи. Категория М4 — компоненты услуг, предназначенные для обеспечения межсетевого взаимодействия и поддержки распределенных приложений. Распределенные приложения функционируют на различных информационных устройствах, поддерживающих компоненты базового уровня. Сюда же относятся услуги конвертации сообщений и файлов из одного формата в другой. Существует несколько подходов к определению категории услуг М4. Международная неправительственная группа Object Management Group (OMG) предлагает использовать для описания взаимодействия между услугами специальный язык общего описания интерфейсов (common interface definition language), который называется CORBA IDL. Этот язык обеспечивает трансляцию определения одной услуги в определение другой услуги. Подробнее об использовании принципов CORBA для управления сетями связи рассказывается в главе 7. Услуги категории М4 относятся также к задачам сетевого управления. Компоненты услуг базового уровня (базового программного обеспечения) поделены между компонентами услуг сетей связи и компонентами услуг обработки и хранения данных. Соответственно компоненты услуг связи используют сетевые ресурсы, а компоненты услуг сбора и хранения информации — ресурсы систем хранения и обработки данных (центры обработки и хранения данных). Компоненты услуг базового уровня поддерживают функции, которые в свою очередь обеспечивают компоненты услуг высшего уровня. Поэтому услуги базового уровня охватывают все виды телекоммуникационных сетей, устройства/платформы хранения и обработки данных. Компоненты услуг базового уровня делятся на три категории. К первой категории (В1) относятся компоненты транспортировки/передачи информационных услуг. К данным компонентам относятся: - передача данных от интерфейса до интерфейса (имеются в виду одинаковые сетевые интерфейсы, которые территориально находятся в различных сетях); - передача сообщений, которые требуются для поддержки компонентов услуги категории ВЗ. В рамках GII необходимы компоненты для глобальной передачи данных, речи и видео. Этими компонентами являются сети связи различного назначения, которые в перспективе будут интегрированы в единые конвергентные транспортные сети, например на основе технологии ATM. Категория В2 включает компоненты услуг обработки и хранения информации. Эти компоненты включают установку, вызов и обработку компонентов приложений для ответа на запросы других приложений. Кроме того, компоненты категории В2 обеспечивают хранение данных в устройствах памяти и выполнение заданий процессорами. Компоненты услуг категории В2 доступны через прикладные программные интерфейсы (Application Program Interface, API). Следует отметить, что полная и всесторонняя спецификация, т.е. детальное описание API и соответствующих компонентов услуг, достаточно сложна. Различают API UNIX, Java, ActiveX, WIN32. Компоненты услуг категории ВЗ осуществляют контроль и управление функциями поддержки компонентов услуг категорий В2 и ВЗ. Компоненты категории ВЗ выполняют: - управление последовательностью операций на информационных устройствах; - сохранение файлов и операции восстановления информации; - установление и поддержку соединений, управление сеансом обмена данными; - управление базовыми услугами передачи, обработки и хранения данных. Итак, среди компонентов услуг как промежуточного, так и базового программного обеспечения имеются услуги управления. При этом для базового уровня характерна «приближенность» услуг к функционированию в реальном времени, т.е. оперативно-техническое управление соединением на уровне организации оконечных сетевых соединений или сеансов связи. Логика управления на промежуточном уровне носит более общий характер и затрагивает вопросы контроля качества услуг связи, обеспечение информационной безопасности, обеспечение межсетевого взаимодействия. Интерфейсы взаимодействия между функциями управления и другими функциями GII рассматриваются далее. Функция — это некий логический элемент (реализуемый на практике программно-аппаратными средствами), который выполняет заранее определенное задание в ответ на появление входного сигнала; в результате действия функции появляется определенный выходной сигнал или информация. Функции осуществляются телекоммуникационными устройствами. Одна и та же функция, например установление исходящего соединения, может осуществляться телекоммуникационными устройствами различных видов и типов. Логический интерфейс — это полностью описанная процедура взаимодействия между двумя функциями, включая формат информации, которая передается между функциями, и описание отклика на передачу информации. С точки зрения технического устройства, которое реализует ту или иную функцию, отклик означает срабатывание этого устройства. В описание логического интерфейса также включается описание протокола взаимодействия и функциональной опорной точки (functional reference point) обмена информацией. Протокол содержит описание входных/выходных сигналов и последовательности обмена ими. Функциональная опорная точка определяет, что именно доступно в данной функции (какие данные доступны) при внешнем обращении к ней. Функции, логические интерфейсы в совокупности составляют функциональную модель GII. Функциональные модели (рис. 2.5 широко применяются в телекоммуникационных и информационных технологиях в связи с тем, что они позволяют разработчикам ответить на один из основных вопросов: как будет функционировать тот или иной элемент GII и какие функции этот элемент будет выполнять. При этом функциональная модель не зависит от той или иной информационной или телекоммуникационной технологии. Существует несколько методологий функционального моделирования: - использование модели распределенных вычислений ODP; - использование независимых блоков построения услуг (Service Independent Building blocks, SIB) в интеллектуальных сетях; - использование понятия «функциональный блок» при описании телекоммуникационного оборудования. По «форматом информации» на рис. 2.5 понимается способ кодировки данных в том или ином протоколе, в частности, уже упомянутый язык CORBA IDL, HyperText Markup Language (HTML), форматы сигнальных единиц в общеканальной сигнализации ОКС № 7, форматы кодирования речи и видеоизображения. В GII существуют следующие основные виды функций. Рис. 2.5. Функциональная модель[1] Функции приложений (Applications Functions, AF) — описание прикладных задач пользователя, в частности прикладных задач управления. Функции промежуточного уровня (Middleware Functions, MF) — описание задач, которые решаются программами прикладного уровня: - функции контроля услуг (Service Control Functions, SCF) позволяют создавать услуги из отдельных компонент и назначенных для услуг сетевых ресурсов; здесь же присутствуют функции контроля за взаимодействием пользователя и услуги. Как отмечалось выше, это функции контроля нижнего уровня, например, это может быть контроль исправности абонентской линии или времени набора телефонного номера. Эти функции могут реализовываться на уровне программного обеспечения оборудования связи; - функции управления (Management Functions, ManF), которые реализуют задачи управления всеми другими функциями. Функции базового уровня (Baseware Functions, BF) позволяют прикладным функциям и функциям промежуточного уровня действовать, обмениваться сообщениями с другими функциями, используя для этого сетевые функции, и организовывать интерфейс (точки взаимодействия) с пользователями. Функции базового уровня включают в себя: - сетевые функции (Network Functions, NF), которые поддерживают обмен сообщениями, т.е. коммуникативность между различными объектами GII, и включают в себя, транспортные функции (Transport Functions, TF) и функции контроля (Control Functions, CF); - функции обработки и хранения информации (Processing and Storage Functions, P&SF), которые обеспечивают работу компонентов промежуточного уровня и приложений, а также сохраняют информацию; - функции интерфейса человек-машина (Human-Computer Interfacing Functions, HCIF), которые позволяют приложениям обмениваться информацией с пользователем. Перечисленные функции могут, в свою очередь, состоять из специализированных функций. В частности, в дополнение к функции переноса информации и функции программного управления узлами связи могут существовать дополнительные функции управления, например функции поддержки управления узлами интеллектуальных сетей или уз лами программной коммутации (Softswitch). Оператор связи должен использовать следующие сетевые функции: - транспортная функция (или функция переноса, transport functions), которая позволяет передавать информацию между разнесенными в пространстве узлами; функция поддержки управления телекоммуникационным оборудованием (control functions), которая обеспечивает маршрутизацию информации между исходным узлом и узлом назначения; - усовершенствованная функция предоставления услуги (enhanced service provisioning functions), которая обеспечивает возможность предоставления и контроля услуг интеллектуальных сетей, а также других новых услуг связи; - функция сетевого управления (management functions), которая используется для управления другими функциями оператора связи. Следует отметить, что многие прикладные функции могут многократно использоваться многими новыми приложениями, что приводит к их постепенной миграции в направлении функций промежуточного уровня. Это может в полной мере относиться и к функциям сетевого управления, например, когда формирование требуемого пакета услуг для различных пользователей осуществляется с помощью одинаковых функций, вызываемых с помощью информационных устройств пользователя. С учетом многообразия функций GII существует несколько типов логических интерфейсов между различными типами функций: - прикладной протокол (Application Protocol, АР) — логический стык между прикладными функциями; - прикладной программный интерфейс (Application Programming Interface, API) — логический интерфейс между прикладными функциями и функциями промежуточного уровня, которые поддерживают прикладные функции; - протокол промежуточного уровня (Middleware Protocol, MP) — логический стык между функциями прикладного уровня; - базовый программный интерфейс (Basic Programming Interface, BPI) — логический интерфейс между функциями промежуточного уровня и функциями базового уровня, которые поддерживают функции промежуточного уровня (часто эти интерфейсы относят к API); - интерфейс человек-компьютер, или человеко-машинный интерфейс (Human-Computer Interface, HCI) — логический интерфейс между пользователем и, главным образом, функциями базового уровня; это не исключает возможности человеко-машинного интерфейса с функциями промежуточного уровня и с прикладными функциями; - опорная точка сетей связи (Telecommunications Reference Point, TRP) — логический интерфейс между функциями базового уровня и сетевыми функциями. На рис. 2.6 показаны функции управления различного уровня, взаимодействующие через соответствующие интерфейсы. Рис. 2.6 Примеры функций и логических интерфейсов в GII [1] Интерфейсы 1, 9 соответствуют опорным точкам транспортных функций, которые «прозрачны» для поддержки других логических интерфейсов, включая прикладные протоколы, протоколы промежуточного уровня и функции контроля (оперативного управления) между функциями базового уровня и функциями сетевого контроля (network control functions). Интерфейс 2 соответствует опорным точкам транспортных функций, которая обеспечивает обмен информацией между функцией сетевого контроля и функцией базового уровня, а также функциями управления услугами. Интерфейс 3 соответствует опорным точкам транспортных функций, которые «прозрачны» для всех типов протоколов. Интерфейс 4 соответствует опорным точкам между функциями базового уровня и функциями оперативного управления сетью (контроля сети), которые позволяют предоставлять услуги связи и независимы от технических средств реализации транспортной функции. Интерфейс 5 соответствует опорным точкам сетевого управления, которые имеют множество реализаций, осуществляют управление всеми функциями и независимы от транспортной функции. Интерфейсы 6, 7, 8 реализуются с помощью протоколов промежуточного уровня, которые прозрачны для сетевых функций. Интерфейс 10 соответствует протоколу сетевого управления (management protocol). Осуществляет обмен данными между функциями сетевого управления. Итак, в функциональной модели GII обозначены опорные точки и соответствующие интерфейсы управления. При этом функции управления распределены между функциями базового и промежуточного программного обеспечения. В то же время необходимо организовать взаимодействие между функциями управления и транспортными функциями, так как в противном случае будет потеряна управляемость транспортной (телекоммуникационной) сетью связи. Следовательно, для реализации задач сетевого управления в рамках ВСС как составной части GII необходимы опорные точки и интерфейсы различного назначения, которые позволяют реализовать следующие виды взаимодействия: - взаимодействие внутри GII от функций управления через функции базового и промежуточного уровня к функциям транспортной сети; - взаимодействие пользователя и GII; - взаимодействие между различными функциями управления. Тема 5. Сеть TMN- основные определения и структура Термин Telecommunication Management Network (TMN) введен МСЭ-Т с 1992 г. и означает «Сеть управления электросвязью». Общие положения концепции TMN определены в Рек. МСЭ-Т М.ЗОЮ[1]. Концепция TMN основана на базовых принципах управления открытыми системами. Согласно Рек. МСЭ-Т М.ЗОЮ, TMN является самостоятельной сетью, которая соединена с сетью электросвязи. Архитектура и принципы построения TMN обеспечивают реализацию задач по управлению, оперативному контролю и эксплуатации разнородного телекоммуникационного оборудования и систем электросвязи, которые изготовлены различными фирмами-производителями (рис. 3.1). TMN предназначена для управления услугами сетей связи, для эксплуатации и технического обслуживания оборудования, для оперативно-технического контроля и администрирования сетевыми устройствами в целях обеспечения нормативного качества оказания услуг связи [ 1, 2-8]. Рис. 3.1. TMN и сеть электросвязи (согласно Рек. МСЭ-Т М.ЗОЮ)[1] Объектами управления TMN являются телекоммуникационные ресурсы. Телекоммуникационные ресурсы управления физически представляют собой реальное оборудование связи — стативы, функциональные блоки, модули, на определенные свойства которых можно осуществлять целенаправленное управляющее воздействие. Например, можно запрещать организацию обходных направлений связи через определенный узел связи или повышать уровень допустимых потерь в направлении связи. TMN предоставляет оператору связи услуги по управлению сетями электросвязи (management service). Услуги управления определяются как компоненты, предлагаемые TMN для удовлетворения потребностей оператора в сетевом управлении. Самая элементарная из этих компонентов, например генерация сообщения о неисправности, определяется как функция управления (management function). TMN предоставляет оператору связи широкий набор функций управления телекоммуникационными сетями и услугами, обеспечивая обмен информацией в процессе управления. Обмен информацией предусматривает прежде всего выдачу команд управления, получение подтверждения получения команд, их выполнение и передачу в систему управления результатов выполнения команд. Обмен командами управления и иной информацией между TMN и оборудованием связи осуществляется через опорные точки (reference points), которые реализуются в виде стандартизованных или нестандартизованных интерфейсов TMN. Для передачи сигналов и команд управления TMN соединяется с оборудованием систем и средств электросвязи при помощи сети передачи данных (Data Communication Network, DCN). DCN реализует транспортные уровни TMN согласно модели ВОС. Функции прикладного уровня TMN реализуются с помощью одной или нескольких операционных систем (Operations Systems, OS). Рис. 3.2. Операционная система в TMN[1] В первую очередь, операционные системы (рис. 3.2) обеспечивают обработку данных, поступающих от управляемой сети электросвязи, в целях мониторинга и контроля функционирования телекоммуникационного оборудования, а также для обеспечения работы собственно TMN; поддерживают информационную модель сети электросвязи, которая представляет собой описание физических объектов электросвязи с использованием принятой информационной технологии и специальных программных средств, например систем управления базами данных (СУБД); обеспечивают работу прикладных программных средств управления (приложение управления), которые, собственно, и реализуют большинство услуг и функций управления системами. Функции управления могут выполняться непосредственно человеком-оператором или в автоматическом режиме. Кроме того, OS обеспечивает поддержку терминалов пользователя, форматирование данных [4]. Некоторые функции управления могут выполняться несколькими операционными системами. В этом случае DCN используется для обмена информацией между различными управляющими системами, а также для соединения между рабочими станциями (Work Stations, WS) и операционными системами, что позволяет операторам и администраторам получать и интерпретировать информацию управления. Рабочие станции имеют графические человеко-машинные интерфейсы согласно Рек. МСЭ-Т Z.300; детальное определение такого интерфейса находится вне рамок рекомендаций МСЭ-Т по TMN. Рабочая станция поддерживает язык общения «человек-машина» и обладает возможностями обработки данных, средствами ручного и автоматического ввода-вывода информации. Вместо WS может использоваться терминал управления. Кроме того, на основе DCN данная TMN может взаимодействовать с другими аналогичными TMN. Это взаимодействие по сути является взаимодействием различных операционных систем. Минимальные возможности TMN обеспечивают единичное соединение между управляющей системой, рабочей станцией и отдельным устройством электросвязи. В максимальной конфигурации TMN представляет собой технически сложную сеть, которая объединяет в единый комплекс управления значительное число различных систем и средств электросвязи, используя при этом несколько типов управляющих систем, с учетом территориальной удаленности объектов управления друг от друга. При этом в TMN учитывается, что сеть электросвязи состоит из многих типов аналогового и цифрового оборудования, в частности, систем передачи SDH, PDH, электронных АТС, сигнальных пунктов системы общеканальной сигнализации (ОКС) № 7, оборудования для оказания телематических услуг, серверов доступа в Интернет, маршрутизаторов и коммутаторов сетей передачи данных. По стандартам TMN такое оборудование обычно называется элементом сети, или сетевым элементом (Network Element, NE). При необходимости описание элемента сети в TMN можно детализировать до уровня отдельной стойки, статива, функционального блока, модуля. Элементы сети предоставляют клиентам и абонентам услуги электросвязи благодаря использованию телекоммуникационных технологий, а также поддерживают обмен с OS. С учетом характеристик управления открытыми системами TMN функционально должна обеспечивать: - обмен информацией управления между сетями электросвязи и сетью TMN; - преобразование информации управления для различных систем связи в единый формат с целью обеспечения совместимости и согласованности данных в TMN; - перенос информации управления между различными компонентами в TMN; - анализ и соответствующую реакцию на информацию управления; - преобразование информации управления в форму, которая понятна пользователю системы управления — оператору или администратору. В результате повышается качество услуг управления и обеспечивается дружественное взаимодействие с пользователями посредством общепринятых стандартов графического отображения информации; - защищенный доступ к информации по управлению для пользователей TMN; - контроль крупных и сложных объектов управления. С точки зрения оператора связи можно сформулировать следующие цели, которые должны быть достигнуты при внедрении TMN: - минимальное времени реакции системы управления на существенные сетевые события; - минимизация нагрузки, создаваемой системой управления; это особенно важно в случае, когда для передачи информации управления используются ресурсы сети электросвязи общего пользования, а не выделенные каналы связи; - реализация процедур для изоляции мест повреждения (неисправностей) в реальном времени, возможность дистанционного вызова и запуска процедур восстановления повреждений; - учет различных схем организации сетей связи при реализации функций управления. При детальном рассмотрении сети электросвязи в контексте концепции TMN можно выделить три функциональных уровня (plane) (рис. 3.3) [1,2]. Рис. 3.3. Уровни управления в сети TMN[1] - Уровень пользователя (user plane). На этом уровне осуществляется оказание пользователю услуг электросвязи, например, прием и передача речи, пакетизированных данных, видеоизображений и т.п. - Уровень управления оборудованием (control plane) представляет собой непосредственное управление оборудованием связи с помощью встроенного или загружаемого программного обеспечения, которое в реальном времени осуществляет технологическое управление процессом установления соединений и разъединений, маршрутизацию вызовов, обмен и обработку сигнализации и т.п. Для устаревшего электромеханического оборудования управление осуществляется с помощью релейных схем. - Уровень менеджмента (management plane) включает общее управление сетью и управление развитием телекоммуникаций. Здесь можно выделить управление установкой, монтажом, техобслуживанием и эксплуатацией оборудования связи, контроль настроек и тестирование средств связи, управление трафиком, обеспечение информационной безопасности, мониторинг сетевой инфраструктуры, реконфигурацию сети в случае неисправностей с тем, чтобы позволить уровню пользователя и уровню контроля функционировать с максимальной эффективностью. Уровень пользователя или абонента сети электросвязи рассматривается в TMN с точки зрения обмена данными по управлению с элементами сети NE. Обмен осуществляется через стандартизованные интерфейсы TMN. На уровне пользователя технически осуществляется доступ к услугам управления. На уровне управления оборудованием реализуются функции технологического управления системами связи, которые встроены в элементы сети на программно-аппаратном уровне и используют общепринятые протоколы сигнализации. Здесь основной задачей является предоставление услуг связи и процессов установления соединения в реальном времени, оперативное выявление повреждений и генерация первичной информации управления. Уровень менеджмента содержит функции, реализованные с помощью прикладного программного обеспечения, что обеспечивает вмешательство в работу технологического управления сетей и систем электросвязи. На этом уровне непосредственно не затрагивается процесс обслуживания поступающих вызовов. Представленное деление на уровни в настоящее время не включается в официальные рекомендации МСЭ-Т, но позволяет более четко определить роль и место TMN в телекоммуникациях. TMN непосредственно не предоставляет универсальные и новые услуги связи, однако поддерживает услуги управления [1], которые необходимы для контроля качества предоставления универсальных услуг связи и обеспечения безаварийного функционирования сетей связи. TMN поддерживает также услуги управления, которые используются конечными пользователями, например, заказ услуги, учет объема пользования и расчет за услугу (accounting), управление составом или профилем услуг пользователя (service profile customisation). Перечисленные возможности объединяются под общим названием «Администрирование услуг пользователем». TMN осуществляет мониторинг всей сети электросвязи (а не только локальных участков, как это делается на уровне управления оборудованием), вырабатывает управляющие решения, исходя из реальных сетевых условий и сопутствующей информации. При этом могут использоваться элементы экспертных систем и баз знаний о возможном развитии сетевых событий. Воздействие на сеть электросвязи осуществляется по принципу «обратной связи» с целью корректировки управляющих воздействий с учетом последствий управления. Обратная связь позволяет сети электросвязи функционировать «разумно» в той мере, насколько это возможно, без наделения элементов сети дополнительными функциями управления. В сущности, «интеллект» сетевого управления функционирует «снаружи» сети электросвязи, что расширяет возможность централизованного предоставления услуги управления для интеллектуальных сетей, сетей подвижной радиосвязи, сетей доступа и т.п. В заключение необходимо добавить, что, поскольку TMN «не вмешивается» в управление услугами связи в реальном времени, она менее требовательна к требованиям работы в реальном времени. С учетом сложности и многообразия задач, решаемых TMN, существуют несколько способов описания ее свойств. Каждый способ описания соответствует ряду свойств сети. В терминах TMN в этом случае говорится об архитектуре сети. Здесь под архитектурой понимается совокупное обозначение состава и структуры TMN, взаимное расположение и способы взаимодействия компонентов TMN между собой и с внешней средой. Рек. МСЭ-Т М.ЗОЮ определяет общие понятия концепции управления TMN и представляет несколько видов архитектуры управления с позиции различных уровней ее описания: - функциональная архитектура TMN, которая описывает ряд функций управления; - физическая архитектура TMN, которая определяет, как и какими средствами функции управления могут быть реализованы на вычислительном и ином оборудовании; - информационная архитектура TMN, которая описывает понятия TMN на основе стандартов управления ВОС в рамках объектноориентированного подхода; - логическая многоуровневая архитектура TMN (Logical Layered Architecture, LLA), которая показывает, как управление сетью может быть структурировано в соответствии с различными потребностями администрации связи. Основные положения концепции TMN и перечисленные виды архитектуры стали результатом длительного исследовательского процесса и работ по стандартизации. Исследования по TMN были начаты в 1985 г. IV исследовательской группой МККТТ (ныне — МСЭ-Т). Первая рекомендация TMN имела код М.ЗО и была издана в 1988 г. как часть «Синей книги». В 1992 г. появилась полностью пересмотренная версия данной рекомендации, и ее номер был изменен на М.ЗОЮ. Эта версия вновь претерпела изменения в 19962000 гг[2]. По сравнению с версией М.ЗО от 1988 г., в версии М.ЗОЮ в 1992 г. удалены разделы по планированию и проектированию и раздел «Функции, связанные с TMN». В версии 1992 г. добавлен также ряд новых разделов, в первую очередь, «Информационная архитектура TMN». Наиболее важные изменения в версии 1996 г. касаются логической многоуровневой архитектуры TMN. Однако для второй половины 1990-х годов были характерны новые достижения в отрасли информационных технологий, началась практическая конвергенция сетей для передачи речи и данных, развивались интеллектуальные сети, существенно сократились сроки внедрения новых услуг электросвязи. Это привело к необходимости пересмотра некоторых принципов TMN. В результате начиная с февраля 2000 г., ITU-T приступил к публикации пересмотренных рекомендаций, относящихся к концепции TMN2000. В дальнейшем, если не будет сделано специальных оговорок, рассматриваются положения, вошедшие в версии рекомендаций TMN, начиная с 2000 г.[1] С 1988 г. также сформированы более 20 рекомендаций серии М.Зххх, связанных с TMN. Эти рекомендации призваны совершенствовать специфические аспекты TMN, используя при этом М.ЗОЮ как основу для углубления и доработки положений TMN. Большое количество рекомендаций TMN было разработано для управления сетями ISDN. Европейский институт по стандартизации телекоммуникаций (Europe Telecommunication Standart Institute, ETSI), в свою очередь, разработал ряд спецификаций отдельных элементов TMN, в частности, интерфейса Q.3 для управления сетями SDH, а также выделенными линиями связи. Архитектура сети TMN обладает рядом характеристик, отличающих ее от основных конкурентов — SNMP-продуктов и фирменных систем управления, основанных на частных стандартах, например, систем на основе TL/1(M), широко используемого североамериканскими операторами, но мало распространенного в Европе. Рис. 3.4. Логические взаимосвязи между рекомендациями TMN[1] Наиболее значимыми из особенностей архитектуры TMN являются: - возможность интеграции управления разнородными сетями за счет комплексной стандартизации большого числа аспектов поведения и структуры системы управления, а также в силу того, что стандарты TMN являются официальными стандартами МСЭ-Т; - высокая степень масштабируемости решений благодаря поддержке семиуровневой модели ВОС и специальным элементам для построения больших распределенных систем: промежуточной сети передачи данных, средств маршрутизации и фильтрации сообщений с управляемыми объектами, наличие информационной базы данных, хранящей информацию об их свойствах и местоположении и т. п.; - защищенность управления посредством использования открытых стандартов безопасности ISO/OSI. Функциональная архитектура TMN состоит из следующих основных компонентов: - функциональные блоки (functional blocks) — наименьшие (элементарные) единицы TMN, которые могу быть стандартизированы; - функции приложений управления (Management Application Functions, MAF) — функции, которые предоставляют одну или несколько услуг управления. Название MAF может соответствовать функциональным блокам, где они применяются. Данные функции являются основой для формирования услуг управления. В рамках одного функционального блока реализуется одна MAF Функциональный блок наверху столбца может обмениваться информацией управления с функциональным блоком в левом столбце через опорную точку, которая указана на пересечении столбца и строки. В случае, если пересечение пусто, функциональные блоки не могут непосредственно обмениваться информацией управления друг с другом. Кроме перечисленных элементов, описание функциональной архитектуры TMN до 2000 г. включало некоторые дополнительные функции, в частности функцию передачи данных (Data Communication Function, DCF). Несмотря на то, что описание указанных функций исключено из текущей версии рекомендации М.ЗОЮ, на практике они действуют. Функция передачи данных, реализованная сейчас в DCN, обеспечивает с 1 по 3 уровни (транспортные уровни) TMN согласно семиуровневой модели ВОС. То же можно сказать о функции передачи сообщений (Message Communication Function, MCF). которая сейчас не выделяется, но присутствует во всех функциональных блоках, которым требуются услуги протоколов нижнего уровня модели ВОС для осуществления обмена информацией управления. MCF реализована с использованием стека протоколов, которые позволяют соединить функциональные блоки с DCN. После определения функциональной архитектуры необходимо определить физическую архитектуру TMN, которая показывает, как функции TMN, определенные в функциональной архитектуре, могут быть реализованы с помощью информационных технологий, вычислительной техники и телекоммуникационного оборудования. Физическая архитектура TMN менее абстрактна, чем функциональная архитектура, и показывает, как функциональные блоки могут реализованы с помощью физических блоков (phisical blocks). Физическим блокам соответствуют оборудование связи, ЭВМ, системное или прикладное программное обеспечение. Опорные точки реализуются с помощью интерфейсов (interfaces). Физическая архитектура определяет, как функциональные блоки и опорные точки могут быть реализованы с помощью программно-аппаратных средств (рис. 6.1). Рис. 6.1. Взаимосвязь между различными архитектурами TMN Физическая архитектура TMN состоит из следующих физических блоков: - элемент сети (NE); - устройство медиации (Mediation Device, MD); - Q-адаптер (QA); - операционная система (OS); - рабочая станция (WS); - сеть передачи данных (DCN). Физическая архитектура TMN представлена на рис. 6.2. Рис. 6.2 Физическая архитектура TMN[1] Физические блоки являются реализацией одноименных функциональных блоков. Например, блок «Элемент сети» выполняет функции оборудования связи. Функции трансформации в данном случае разделяются на две составляющие: функции адаптации, которую реализуют устройства адаптации, и функции медиации, которую выполняют устройства медиации. Функции адаптации и реализующие данную функцию устройства адаптации (Adaptation Device, AD) обеспечивают информационный обмен между физическими элементами, не поддерживающими стандарты TMN, и элементами сети или операционной системой, которые соответствуют принципам TMN. В этом случае необходимо применение физического устройства, которое называется Q-адаптером (Q-adapter, QA). Q-адаптер обеспечивает подключение элемента сети с несовместимым с TMN интерфейсом к Q-интерфейсу TMN. Характерным примером такого взаимодействия может быть подключение устаревшей электромеханической или квазиэлектронной АТС к сети TMN. Адаптер поддерживает интерфейсы TMN, интерфейс к не-TMN системе, а также при необходимости внешние интерфейсы для вывода информации (например, аварийной). Выделяют также Х-адаптер (X-adapter, XA), который позволяет организовать обмен информацией между операционной системой TMN и несовместимой с TMN операционной системой, которая не поддерживает стандартный коммуникационный механизм TMN. Скажем, унаследованная автоматизированная система технической эксплуатации с устаревшим типом программного управления может взаимодействовать с операционной системой TMN через Х-адаптер. В свою очередь, устройства медиации MD осуществляют трансформацию данных при обмене между физическими блоками TMN, которые поддерживают несовместимый механизм обмена информацией. Здесь также различают Q-медиатор (Q-Mediator, QM) и Х-медиатор (X-Mediator, ХМ). Q-медиатор поддерживает соединения внутри TMN, а Х-медиатор — между операционными системами различных TMN. Адаптеры и медиаторы могут выполнять функции преобразования форматов данных. Существует техническая возможность разработки на базе одного физического блока нескольких функциональных блоков одного и того же или различных типов. Например, операционная система может быть использована для выполнения нескольких OSF, а также применяться для реализации OSF, MF и WSF. В случае, если блок построения реализует несколько функциональных блоков различных типов, выбор наименования блока определяется его преобладающим использованием. Функциональное разделение должно осуществляться так, чтобы взаимодействие осуществлялось через четко определенные опорные точки. Тема 6. Функциональная часть системы управления, интерфейсы, протоколы сети TMN Сетевое управление РБ строится с учетом основных положений концепции сети управления электросвязью (TMN). Концепция TMN в общем виде изложена в Рек. МСЭ-Т М.ЗОЮ. Детальное описание стандартов и технологий TMN содержится в остальных рекомендациях МСЭ-Т серии М.Зххх, начиная с Рек. М.3000 и заканчивая Рек. М.3660[1]. Концепция TMN, предложенная МСЭ-Т, представляет собой методологическую основу для организации интегрированного управления сетями связи с разнообразными структурой, составом оборудования, объемом передаваемых данных, типами нагрузки и т.п.[1] В свою очередь, концепция TMN основана на семиуровневой модели взаимодействия открытых систем (ВОС), которая была стандартизована международной организацией по стандартизации МСО (International Standard Organizaton, ISO). Концепция TMN является своеобразной «действующей силой», позволяющей учитывать особенности модели взаимодействия открытых систем в телекоммуникациях. В дальнейшем ссылки на принципы построения семиуровневой модели ВОС будут достаточно частыми, поэтому перед тем, как обратиться к проблемам сетевого управления, в настоящей главе приводятся необходимые сведения о модели ВОС. Существуют несколько определений понятия «открытая система», которые в разное время были сформулированы такими организациями, как Институт инженеров по электротехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE), Национальный институт по стандартам и технологиям США (National Institute of Standards and Technology, NIST), компанией Hewlett-Packard. С учетом материалов российской межотраслевой программы «Развитие и применение открытых систем» [2] в качестве определения можно использовать следующую трактовку понятия «открытых систем», которую дал комитет IEEE POSIX 1003.0: «Открытая система — это система, реализующая открытые спецификации на интерфейсы, службы и форматы данных, достаточные для того, чтобы обеспечить: - возможность переноса (мобильность) прикладных систем, разработанных должным образом, с минимальными изменениями на широкий диапазон систем; - совместную работу (интероперабельность) с другими прикладными системами на локальных и удаленных платформах; - взаимодействие с пользователями в стиле, облегчающем последним переход от системы к системе (мобильность пользователей)». Открытая система есть абстрактное описание физических объектов. Поэтому открытая система может быть представлена любым типом телекоммуникационного оборудования — АТС, маршрутизатором, сервером доступа в Интернет, абонентским терминалом и т.п. Все перечисленные устройства можно рассматривать как открытые системы, если они удовлетворяют приведенному определению. Ключевой момент в определении открытых систем — использование термина «открытая спецификация». Здесь и далее под «спецификацией» понимаются требования, предъявляемые к системе [1,4]. Спецификация включает упорядоченное описание параметров и структуры объекта или интерфейса; в таком описании обязательно присутствует определение основных терминов, используется определенный метод описания объекта и содержатся указания на взаимосвязь данного объекта с другими объектами. Открытая спецификация определяется [4] как «общедоступная спецификация, которая поддерживается открытым, гласным согласительным процессом, направленным на постоянную адаптацию новой технологии, и соответствует стандартам». Отсюда следует, что спецификацию, к примеру, того или иного интерфейса для управления сетями связи вводят безотносительно к конкретным программно-техническим средствам реализации этого интерфейса. Как следует из определения, сущность технологии открытых систем состоит в обеспечении переносимости (portability) прикладных программ между различными компьютерными платформами или устройствами телекоммуникаций при сохранении взаимодействия (interoperability) таких систем друг с другом. Технически это достигается за счет использования стандартизованных программных и аппаратных интерфейсов между компонентами (уровнями) открытых систем. Работы по организации и стандартизации взаимодействия открытых систем постоянно ведутся как на уровне крупнейших производителей вычислительных средств и телекоммуникаций (Hewlett-Packard, IBM, Sun Microsystems и др.), так и на уровне правительственных организаций. Ведущее место в области стандартизации открытых систем принадлежит Совместному техническому комитету СТК-1 (Join Technical Committee, JTC-1) «Информационная технология» в составе ISO, а также Международной электротехнической комиссии (International Electrotechnical Commission, IEC) и Международному союзу электросвязи, МСЭ (International Telecommunication Union, ITU). Следует отметить, что в 1995 г. в мире насчитывалось более 1000 международных стандартов по информационным технологиям (в России таких стандартов более 80), поэтому модель ВОС является методологической базой для многочисленных разработок. Стандартизация взаимосвязи систем охватывает три уровня описания средств информационного обмена. На первом уровне специфицируется эталонная модель взаимодействия открытых систем, в рамках которой определяются основные понятия и общая структура взаимосвязи, описываются принципы построения системы базовых стандартов, т.е. определяются язык описания и методологические основы построения и описания стандартов ВОС. На втором уровне определяются спецификации сервиса (услуг), предоставляемого отдельными компонентами модели ВОС, т.е. на данном уровне стандартизуются функциональные возможности уровней модели. Третий уровень описания является наиболее детальным. На этом уровне осуществляется спецификация протоколов информационного обмена между функциональными элементами эталонной модели, определяющими правила и форматы взаимодействия элементов. С позиций перечисленных уровней модель ВОС, обозначаемая в англоязычной литературе как ISO/RM (Open System Interconnected/Reference Model), на сегодняшний день является достаточно проработанной с точки зрения функциональности, полноты набора стандартов, определения совместимости стандартов друг с другом. Модель основана на разбиении среды на семь уровней (рис. 4.1). Каждый уровень соответствует подсистеме с определенными функциями обработки информации [1,3-6]. Рис. 4.1. Модель взаимодействия открытых систем ISO/RM[1] На прикладном уровне (application layer) работают приложения, с которыми имеет дело пользователь, например, выполнение вычислительных задач, поиск сведений в базе данных или в каталогах и т.п. Этот уровень не предоставляет своих услуг другим уровням модели ВОС. На прикладном уровне осуществляется взаимодействие прикладных процессов. На уровне представления (presentation layer) обеспечивается возможность перекодировки информации прикладного уровня в единый формат, который принят в данной системе обмена. На этом уровне, при необходимости, осуществляется шифрование данных. На сеансовом уровне (session layer) организуется диалог между уровнями представления, т.е., по сути, диалог (сессия, или сеанс) между прикладными задачами высшего уровня; на этом же уровне осуществляется управление сессией и ее прерывание. На транспортном уровне (transport layer) осуществляется разбиение данных на пакеты с целью последующей передачи в узлы назначения. При этом передача сообщения от сеансового уровня на транспортный осуществляется через точку доступа к услуге (Service Access Points, SAP), которая называется также портом. Каждый порт имеет свой номер; начало сеанса связи означает занятие порта в исходящем узле, а о наличии соединения свидетельствует занятый порт на входящем узле. На сетевом уровне (network layer) осуществляется соединение двух открытых систем с выбором маршрута установления соединения через сеть связи, соединяющей эти системы. Выбор маршрута может осуществляться с помощью специальных пакетов данных или самим пакетом. На канальном уровне (data-link layer) осуществляется передача данных через канал связи или канал передачи. При этом к пакету могут быть добавлены служебные поля для обеспечения физической адресации, контроля целостности данных; в качестве служебной информации добавляется порядковый номер, а также биты, разделяющие пакеты. В итоге формируются кадры, которые поступают на физический уровень. Перечисленные функции канального уровня могут быть физически реализованы на сетевом интерфейсном модуле/карте (Network Interface Card, NIC). На физическом уровне (physical layer) осуществляется физическое соединение узлов сети при побитовой передаче кадров между узлами. Данный уровень определяет тип среды передачи, кодирование данных, методы передачи. Физическая среда распространения обеспечивает перенос электрического или оптического сигнала (по медным или оптическим кабелям связи, радиоэфиру и т.п.). Разбиение на уровни обеспечивает «прозрачность» взаимодействия между уровнями как внутри данной системы, так и между уровнями различных открытых систем. Поэтому модель ВОС в большей степени относится к области коммуникационных взаимодействий между различными системами и детально не рассматривает взаимодействие элементов «внутри» данной системы. Коммуникационное взаимодействие означает не только обмен информацией, но и взаимодействие нескольких систем для достижения определенных целей, например при распределенных вычислениях. В описании модели ВОС содержатся определения таких важных понятий для сетевого управления, как сервис (service), интерфейс (interface) и протокол (protocol). Сервисы, или услуги определяют функциональность соответствующего уровня модели ВОС и могут быть предоставлены для вышестоящих уровней модели ВОС со стороны нижестоящих уровней. В этом случае нижестоящий уровень является поставщиком услуг или служб для вышестоящего уровня [1]. Интерфейс определяет способ взаимодействия сущностей, принадлежащих двум смежным уровням одной открытой системы. Интерфейсы определяют правила передачи информации между уровнями и сигналы управления передачей, которые называются примитивами (primitives). В частности, в [1] говорится о примитивах запроса, примитивах ответа и т.п. В дальнейшем, учитывая, что интерес представляют приложения модели ВОС, будут использоваться термины «запрос», «ответ», «индикация». Протокол отражает логику взаимодействия одноранговых (одноуровневых) сущностей при реализации ими определенного сервиса и описывает форматы данных, которыми обмениваются сущности. Каждый протокол имеет свою версию и свой идентификатор, который передается при связи между уровнями. Сущности могут принадлежать различным открытым системам. Под сущностью (entity) понимается активный элемент внутри уровня ВОС, который обладает набором функциональных возможностей, определенных для данного уровня. В качестве физических аналогов сущности могут рассматриваться программы управления связью между приложениями, программы разбиения информации на кадры и т.п. На данном уровне модели ВОС может быть несколько сущностей. Понятие сущности используется преимущественно для описания взаимосвязи открытых систем. В модели ВОС существует еще понятие «прикладная сущность» [4], или прикладной процесс (application process); это понятие относится к физическим объектам, которые удовлетворяют определению открытой системы. Прикладные процессы реализуют обработку информации в ручном режиме ввода и управления в виде выполнения компьютерных программ, с помощью дистанционного контроля (вывод аварийных сигналов АТС на компьютер в центре технической эксплуатации). Содержательное описание прикладных процессов в интеллектуальных сетях применительно к обработке сообщений протокола IN АР содержится в [1]. Поэтому сущность в модели ВОС является абстрактным представлением функций, присущих данному прикладному процессу. Как уже отмечалось, в модели ВОС нижестоящие уровни (уровни N) предоставляют сервисы вышестоящим уровням (уровням N+1). Сервисы обеспечиваются за счет функций, реализованных на уровне N, включая также функции остальных уровней N-1. Предоставление сервисов осуществляется по запросу уровня N+1. Таким образом, сервисы запрашиваются и предоставляются между смежными уровнями; «перескочить» через уровень N и сразу запросить услуги уровня N-1 или N-2 нельзя. Сервисы предоставляются через упомянутую выше SAP. Эти точки имеют индивидуальные адреса, которые запрашиваются уровнем N+1 при организации доступа к уровню N. Соединения между уровнем N+1 и сервисами уровня N также имеют индивидуальные идентификаторы. Взаимодействие между уровнями обслуживается с помощью функций маршрутизации. Благодаря описанному взаимодействию осуществляется обмен между уровнями ВОС, а также между различными открытыми системами (см. рис. 4.2), этот обмен называется ассоциацией (association), или связью между подсистемами. Связь, или ассоциация между сущностями, т.е. между уровнями открытых систем, может осуществляться как с установлением, так и без установления соединения в режиме дуплекс, симплекс или полудуплекс. Для установления связи между уровнями N+1 могут использоваться протоколы, сервисы и интерфейсы нижестоящих уровней, начиная с уровня N вплоть до физической среды распространения сигнала. В случае связи с установлением соединения имеются три фазы процесса: установление соединения, передача данных и разъединение. Установление соединения предпочтительно для тех систем, которые находятся в постоянном информационном обмене (соединение АТС в телефонной сети, передача данных между узлами). Режим установления соединений физически реализуется как соединение абонентов А и Б в телефонной сети с коммутацией каналов. С другой стороны, если осуществляется обмен эпизодической или нерегулярной информацией, то целесообразно рассматривать режим без установления соединения. Этот режим можно применять, в частности, для широковещательной рассылки данных сразу многим системам, а не только заданной системе. Рис. 4.2. Обмен данными между уровнями открытых систем Обмен информацией между уровнями ВОС осуществляется с помощью протокольного блока данных (Protocol Data Unit, PDU), который состоит из данных пользователя (рис. 4.2) и управляющей информации протокола, используемой для информационного обмена. При поступлении PDU с уровня N на уровень N-1 на нижестоящем уровне этот PDU воспринимается как совокупность данных, чья достоверность не будет проверяться при передаче на уровень N-1. Эта совокупность данных предлагается для обработки на уровне N-1 как блок данных услуги (Service Data Unit, SDU), так как услуги (Service Data Unit, SDU), так как фактически уровень N-1 оказывает услугу уровню N по передаче данных. В свою очередь, уровень N-1 добавляет к SDU свою информацию управления протоколом (Protocol Control Information, PCI) для координации работы с уровнем N-2. В данных PCI, в частности, могут быть указаны идентификатор и версия протокола обмена. Каждый уровень модели ВОС добавляет к начальному информационному блоку свой блок данных PCI, который по сути является заголовком. Следует отметить, что семиуровневая модель OSI/RM хотя и является самой распространенной и официально признанной, не единственная модель подобного рода. В США применяется эталонная модель среды открытых систем, которая обозначается как OSI/RF. Эта модель также была предложена IEEE. В отличие от семиуровневой модели ВОС данная модель предусматривает разбиение среды на три составных части: - прикладная система; - прикладная платформа; - внешняя среда. Влияние указанной модели можно обнаружить в большинстве разработок североамериканских компаний и фирм. Структура модели OSI/RF представлена на рис. 4.3[1]. Рис. 4.3. Модель взаимодействия открытых систем OSI/RF[1] В рамках этой модели под прикладной системой понимаются прикладные программы, рабочие данные, а также документация и средства обучения пользователей. Прикладная платформа состоит из аппаратной платформы и программного обеспечения, в которое входят операционная система, компиляторы, система управления базами данных (СУБД), графические системы, т.е. все средства, составляющие операционную среду для прикладных систем. К внешней среде относятся все системные элементы, которые являются внешними по отношению к прикладной платформе и прикладному обеспечению. Эти сервисные программы и прикладные системы реализуются на других (удаленных) платформах, а также на периферийных устройствах. Взаимодействие между прикладным обеспечением и прикладной платформой в модели осуществляется с помощью прикладных программных интерфейсов (Application Programmer Interface, API). В области API предусматривается четыре интерфейсных элемента для взаимодействия со следующими службами: - системными; - коммуникационными; - информационными; - службами, обеспечивающими человеко-машинный интерфейс. Учитывая, что все перечисленные интерфейсы в той или иной степени имеются в системах сетевого управления, можно сделать вывод о целесообразности использования ряда элементов модели OSI/RF при анализе различных подходов к управлению сетями электросвязи. К достоинству модели OSI/RF следует отнести выделение внешней среды в самостоятельный элемент с определенными функциями и соответствующими интерфейсами. Кроме того, модель OSI/RF содержит широкую номенклатуру служб (распределенная обработка, управление системой), которые в этой модели детально не рассматриваются. Фактически в OSI/RF сделана попытка стандартизировать не только функциональность, но и состав, структуру открытой системы на уровне прикладных задач. Эта «технологическая» модель, в отличие от рассмотренной выше стандартной «теоретической» модели ВОС, достаточно адекватно описывает, например, системы, построенные на основе архитектуры «клиент-сервер», которые в последнее время получили широкое распространение во многих областях. Основное отличие между рассмотренными моделями ВОС заключается в различном делении на элементы (службы), а также в уровне абстрактности описания. Общим для всех моделей является то, что с их помощью определяются место и функции компонент и интерфейсов, которые обеспечивают взаимодействие между программным приложением (прикладной уровень) и компонентами, которые обеспечивают те или иные виды обслуживания прикладных программ. С учетом требований МСЭ-Т далее в качестве базовой будет рассматриваться семиуровневая модель ВОС, применяемая в стандартах КОЛТи. Начиная с 1995 г. появляются новые направления развития модели открытых систем, в частности, речь идет об эталонной модели для открытой распределенной обработки данных (Open Distributed Processing, ODP). Основные правила управления ВОС (OSI management framework) описаны в документе ISO/IEC 7498-4: Basic Referens Model, Part 4, Management Framework (Базовая эталонная модель. Часть 4. Структура управления). Предлагаемая модель управления является развитием идеи общей семиуровневой модели взаимодействия открытых систем для случая, когда одна система управляет другой, т.е. имеются управляющая и управляемая система. В целом стандарт ISO 7498 публиковался и согласовывался по частям с 1984 г. по 1989 г. В 1994 г. стандарт пересматривался и претерпел некоторые технические исправления и редактирование. В настоящее время представленная в документах ISO 7498 и в соответствующей Рек. МСЭ-Т Х.200 модель взаимодействия открытых систем играет роль одного из фундаментальных стандартов в области информационных технологий. В Рек. Х.200 определены базовые понятия, структура, семантика, механизмы исполнения, телекоммуникационной функции, т.е. функции, обеспечивающие взаимосвязь удаленных систем посредством обмена данными, в том числе и с целью управления. Интерфейсы могут рассматриваться как физическая реализации опорных точек TMN. В то время как опорные точки можно сравнить с услугами управления, интерфейсы можно сравнить со стеками протоколов, которые реализуют эти услуги. Интерфейсы осуществляют реализацию физического взаимодействия между различными элементами (физическими блоками) TMN или взаимодействие TMN и внешнего окружения. С точки зрения модели ВОС интерфейсы обеспечивают интероперабельность, т.е. позволяют сохранять взаимодействие между различными открытыми системами или между уровнями открытых систем. Для TMN это означает организацию взаимодействия между физическими блоками TMN безотносительно к типу устройств и фирме-поставщику. TMN получает то же самое имя (записывается прописными буквами), что и соответствующая опорная точка. Рис. 5.1. Взаимосвязь между опорной точкой и интерфейсом[1,4,3] Интерфейсы TMN можно рассматривать в двух аспектах: в аспекте концепции TMN и в физическом аспекте. Концептуальный аспект описания интерфейса определяется посредством опорной точки. В этом аспекте интерфейс характеризуется подсистемой сообщения M-Part (message part), в то время как в физическом аспекте — подсистемой протокола P-Part (protocol part). В рамках модели ВОС, которая используется в TMN, M-Part определяет структуру сообщения, посланного или полученного от управляемого объекта, т.е. фактически сообщения CMIS согласно Рек. МСЭ-Т Х.710. P-Part определяет стек протоколов, используемый для передачи этого сообщения. Последнее определяет профиль интерфейса, т.е. совокупность протоколов различных уровней модели ВОС, которые поддерживают данный протокол. Взаимосвязь опорных точек и соответствующих им интерфейсов выглядит следующим образом: Спецификации интерфейсов TMN разрабатывают различные организации, в том числе МСЭ-Т, ETSI, TMF. Спецификации интерфейсов, как правило, содержат формальное описание управляемого объекта с помощью выбранного метода описания, а также сценарии использования интерфейса, причем эти сценарии не входят в состав рекомендаций TMN. В спецификациях указываются все ресурсы, доступные для управления, и способы доступа к информации управления данными ресурсами. Спецификация интерфейса TMN определяет функции интерфейса, но не содержит описание протоколов, которые используются для обмена информацией через интерфейс. Методология, которую нужно применить при проектировании и разработке интерфейсов TMN, подробно описана в Рек. МСЭ-Т М.3020. Согласно этой методологии, проектирование интерфейса TMN начинают с определения услуг управления, которые желательно получить. Далее услуги управления разделяют на отдельные компоненты, а компоненты услуг управления — на функции управления. Функции управления с помощью объектно-ориентированного подхода представляют в виде классов объектов управления. При этом возможно использование средств моделирования и конструирования объектов управления. После моделирования осуществляется объединение разработанных классов объектов. На этом этапе подтверждается, что первоначально спланированные услуги управления поддерживаются классом объектов управления, который создан разработчиком. На всех этапах разработки безусловно учитываются содержание процесса управления, правила и цели управления. Услуги управления и функции, необходимые для разработки информационной модели управления, документированы в Рек. МСЭ-Т М.3200 и М.3400. Эти рекомендации в большей степени носят информативный, чем нормативный характер. Поскольку интерфейсы TMN созданы на базе объектноориентированного подхода, новые разработки интерфейсов должны учитывать основную сетевую информационную модель согласно Рек. МСЭ-Т М.3100.. Существует три стандартных интерфейса TMN: Q-интерфейс, Fинтерфейс и Х-интерфейс. Q-интерфейс характеризуется прежде всего тем, какая часть информации об управляемом объекте используется совместно операционной системой и элементом сети (другой операционной системой). Другими словами, Q-интерфейс определяет, какие телекоммуникационные ресурсы и операции элемента сети будут «видны» TMN, а какие ресурсы «не видны». Qинтерфейс применяется также на стыках OS - NE и OS - OS. F-интерфейс позволяет соединить рабочую станцию WS и физические блоки TMN, которые поддерживают реализацию OSF и TF. Соединение осуществляется через сеть передачи данных. Х-интерфейс поддерживает взаимосвязь TMN и других внешних систем, включая, разумеется, иные TMN, а также используется для управления предоставлением коммерческих услуг. Это возможно при наличии в соответствующих системах интерфейсов, взаимодействующих с TMN. Для передачи информации во внешнее окружение уровень информационной безопасности для Х-интерфейса должен быть выше, чем для Q-интерфейса. По аналогии с Q-интерфейсом Х-интерфейс определяет для внешних систем видимую часть «айсберга» TMN и порядок доступа к ее ресурсам [1,2,4]. На технологическом уровне управление телекоммуникациями представляет собой обработку информации, поступающей от элементов сети, специализированными программными приложениями. Необходимо осуществлять информационный обмен между многочисленными устройствами и оборудованием связи, операторами и провайдерами услуг. Поэтому в настоящее время управление телекоммуникациями реализуется на базе распределенных программных приложений. Информационная архитектура TMN, в рамках которой осуществляется обмен данными по управлению, основана на модели управления согласно стандартам ВОС (Рек. МСЭ-Т Х.720), использует объектно-ориентированный подход и оказывает непосредственное влияние на спецификацию интерфейсов TMN. Ключевыми элементами информационной архитектуры являются информационные элементы, модели взаимодействия элементов и собственно информационные модели. Рис. 5.2. Управляемый объект Информационные элементы с точки зрения объектно-ориентированного подхода и принципов ВОС моделируются как управляющие и управляемые объекты. В дальнейшем рассматривается описание управляемого объекта как наиболее существенной части информационной архитектуры TMN. Согласно модели ВОС описание управляемого объекта осуществляется с помощью контура управляемого объекта (managed object boundary). В этом контуре указаны характеристики объекта, доступные для управления, в частности: атрибуты, которые описывают свойства объекта; операции, которые могут выполняться на объекте; поведение или режим работы объекта, которые задаются согласно операции; сообщения или уведомления, которые выдаются объектом. Как видно из сказанного, описание объектов управления достаточно абстрактно и может относиться к самым разнообразным сетевым элементам. Формально МСЭ-Т рекомендует для описания структуры и поведения управляемых объектов использовать «Общее определение объектов управления» (Guidelines for the Definition of Managed Objects, GDMO) согласно Рек. МСЭ-Т Х.722. Управляемый объект наиболее точно характеризуется своим состоянием и взаимоотношениями с другими объектами. Эти характеристики представлены в атрибутах управляемого объекта, доступ к которым можно получить с помощью операций, которые выполняются по команде управляющего объекта. При описании объекта управления определяется набор уведомлений (acknowledgement), которые посылает управляемый объект для оповещения управляющей системы о событиях, связанных с данным объектом. Для описания синтаксиса данных, передаваемых между управляющим и управляемым объектами, используется специальный метаязык описания данных. Для описания семантики операций над атрибутами и объектами применяются шаблоны поведения объектов, которые обычно записываются на естественном языке. Подробно данный вопрос рассматривается в главе 4. Управляемый объект может быть создан или удален внешними командами, если это разрешено GDMO. Этот документ также допускает, что заданный объект может наследовать все операции, уведомления и поведение других объектов. При определении новых объектов предполагается, что стандартные определения при возможности используются повторно. Это один из сложных аспектов моделирования объектов ВОС. Набор инструментальных средств моделирования GDMO упрощает такую задачу. Управление ВОС осуществляется с помощью модели взаимодействия агент-менеджер [1, 2, 3] (рис. 5. 3). Рис. 5.3. Взаимодействие менеджера и агента в информационной архитектуре TMN[1] Считается, что программное приложение, которое выдает команды управления и принимает уведомления, является программой-менеджером. Приложение, установленное на элементе сети, выполняющее управляющие команды и посылающее уведомления от имени управляемых объектов, является программой-агентом. Менеджер устанавливает взаимосвязь с агентом для осуществления управляющего взаимодействия. Возможное нарушение такой взаимосвязи может быть обнаружено обеими сторонами. Как только связь между менеджером и агентом установлена, может начаться обмен управляющей информацией. Программа-менеджер может потребовать выполнения операций «Создать» (CREATE), «Удалить» (DELETE), «Выполнить» (ACTION) в отношении управляемых объектов в целом, а также операций «Получить» (GET) и «Установить» (SET) относительно атрибутов управляемых объектов, согласно GDMO. В итоге, получив команду начать ту или иную операцию, программа-агент выполняет требуемое действие на управляемом объекте и посылает менеджеру сообщение о результатах или подтверждение о выполнении операции. Программа-агент выступает своего рода посредником между менеджером и управляемым ресурсом. При этом агент с помощью функционального интерфейса взаимодействует с управляемыми физическими ресурсами. Описание ресурсов агент поддерживает с помощью информационной модели управляемого ресурса. В этой модели отражаются рабочие характеристики ресурса, на которые можно воздействовать или которые можно контролировать в процессе управления. С другой стороны, менеджер также поддерживает информационную модель управляемого ресурса, т.е. информационные модели агента и менеджера в основном одинаковые. Но информационная модель менеджера может быть более точна в силу того, что информация менеджера является «очищенной», нормализованной, упорядоченной. Это происходит благодаря агенту, который фильтрует поток данных в сторону менеджера от незначительных ошибок, искажений. Кроме того, информационная модель менеджера включает модели нескольких ресурсов, т.е. модель менеджера более глобальна, чем модель агента. Модель агента часто называют базой данных управляющей информации (Management Information Base, MIB). Разумеется, менеджер также поддерживает MIB, но база данных менеджера вторична по отношению к базе данных агента по причинам, которые были перечислены выше. Для обновления своей базы данных менеджер всегда запрашивает агента. В MIB хранятся атрибуты управляемых объектов, описания классов, которые соответствуют элементам сети. MIB является, по сути, абстрактным описанием характеристик управляемых ресурсов, т.е. оборудования и систем связи, и позволяет хранить описание действий (операций управления), которые можно осуществлять над управляемыми объектами. Другими словами, MIB позволяет программным приложениям управления (в первую очередь агенту, затем менеджеру) получать информацию об управляемых объектах. Управляемые объекты могут самостоятельно выдавать уведомления, например, о своем состоянии при наступлении некоторых событий, которые заданы в соответствующих описаниях GDMO. Уведомления обычно означают, что на объекте произошло что-либо, представляющее интерес, например, создание, удаление объекта или изменение значений его атрибутов. Агенты доставляют уведомления менеджеру либо непосредственно, либо через дискриминаторы (descriminators) передачи событий. Дискриминаторы являются управляемыми объектами, фильтрующими события, поступающие от агентов. Фильтрация гарантирует прием менеджером информации только о событиях, представляющих интерес, или согласно приоритета сообщения. Например, сообщения о критических неисправностях будут направлены менеджеру в первую очередь, а сообщения о незначительных неисправностях смогут поступить только после отработки сообщения о критических неисправностях. Другой важный аспект управления системами в TMN состоит в том, что передача управляющих команд основана на модели асинхронной передачи сообщений. Все операции, осуществляемые над управляемым объектом, могут быть разделены на четыре примитива (или типа): запросы, ответы, подтверждения и указания. Эти примитивы используются следующим образом: чтобы выполнить операцию, менеджер посылает управляющую команду (сообщение-запрос); когда такое сообщение поступает агенту, оно принимается как сообщение-указание; агент выполняет требуемое действие и может послать сообщениеответ; сообщение-ответ принимается менеджером как сообщениеподтверждение. Раздел 3. Управляющие системы сетей связи РБ Тема 7. Управление транспортной сетью SDH TNMS Core – система управления транспортными сетями SDH с архитектурой Клиент/Сервер. Она состоит из определенного количества стандартизованных для производственного применения персональных компьютеров (ПК) под управлением ОС Windows 2000 с различными программными приложениями (здесь не рассматриваются такие внешние устройства как, например, принтеры, накопители на магнитных лентах или удаленные клиенты). Аппаратными компонентами системы TNMS Core/CDM, выполненными на базе персональных ЭВМ, являются: Сервер TNMS Core/CDM (TNMS Core/CDM Server); Клиент TNMS Core/CDM (TNMS Core/CDM Client); Сетевой сервер TNMS Core/CDM (TNMS Core/CDM NetServer). Программное обеспечение (ПО) системы TNMS Core включает приложения Клиента (Client), Администратора системы (SysAdmin), Сервера (Server) и Сетевого сервера (NetServer) (рис. 1.1). Рисунок 1.1 – Компоненты программного обеспечения системы TNMS Core/CDM В зависимости от размера требуемой области управления конфигурация системы управления сетью может включать один сервер или несколько отдельных серверов. Конфигурацию системы TNMS, состоящую из одного Сервера и до 25 ПК Клиентов используют при организации управления транспортными сетями малого и среднего размера (в эквиваленте не превышающих 400 SMA1) (рис.1.2). Масштабируемость конфигурации поясняется рис. 1.3. Ограничения возможностей односерверной конфигурации определяются следующими параметрами: системы TNMS Core максимальный размер области управления (Core domain): эквивалент 64 SMA-1; количество активных точек оценки параметров (PMP) тракта с 15минутными интервалами: максимум 500; количество активных точек РМР с 24-часовыми интервалами: максимум 1500; количество Клиентов в одном домене: максимум 5; количество Сетевых серверов в одном домене: 1 (Сервер и Сетевой сервер совмещены на одном компьютере); максимальное количество сетевых элементов эквивалентных SMA-1, соединенных с одним Сетевым сервером: 64. Рис. 1.2 Конфигурация системы TNMS Core/CDM для управления сетями малого или среднего размеров Рисунок 1.3 – Вариант размещения прикладных программ на ЭВМ системы TNMS Core/CDM Многосерверная конфигурация системы TNMS Core/CDM необходима для организации управления транспортными сетями большого размера. В конфигурацию системы управления входит Сервер системы и Сетевые серверы, при этом количество Клиентов может быть увеличено с 25 до 30. Сервер TNMS Core может одновременно взаимодействовать с 25-ю Клиентами, четырьмя приложениями SysAdmin и 10-ю Сетевыми серверами. Размещение программного обеспечения на ЭВМ системы управления поясняется рис. 1.4. Возможности системы TNMS Core/CDM в конфигурации с раздельными Сервером и Сетевыми серверами определяются следующими параметрами: максимальный размер основного домена (Core domain): эквивалент 4000 SMA-1; максимальное количество активных PMP с 15- минутными интервалами (15-мин. PMP) в домене: 3000; максимальное количество активных PMP с 24-часовыми временными интервалами (24-час PMP) в домене: 12 000; максимальное количество сетевых элементов эквивалентных SMA-1, соединенных с одним Сетевым сервером (NetServer): 500; максимальное количество элемент-менеджеров EM-OS на один Сетевой сервер: 8; максимальное количество кросс-коннекторов SXA 256 или SXA 512 (полностью оборудованными портами 2 Mбит/с) на один Сетевой сервер: 4; максимальное количество элемент-менеджеров TNMS-SX на один Сетевой сервер (при общем числе SXA на все TNMS-SX под управлением одного Сетевого сервера) не более указанного выше): 4. Рис. 1.4 – Размещение прикладных программ на ЭВМ системы TNMS Core/CDM для сети большого размера Область управления элементами транспортной сети ограничивается влиянием следующих основных факторов: характеристиками сети, например, размер, топология, простые/сложные сетевые элементы; рабочими характеристиками, например, емкость, количество точек оценки параметров (Performance Measurement Point, PMP); параметрами отказов, например, частотой сигналов аварии. Система TNMS Core поддерживает различные топологии транспортных сетей (линейные, звездообразные, кольцевые). Элементы сети (network elements, NE) могут обладать различными интерфейсами управления. Функции управления элементами сети реализуются через элемент-менеджеры (element manager, EM: LCT, TNMS-SX, ЕМ-OS), устанавливаемые на Клиентах системы TNMS Core/CDM. Важную роль в управлении транспортными сетями играет сеть передачи данных (DCN). Сбои в работе сети DCN могут оказать существенное влияние на функциональные возможности транспортной сети в целом. На качество функционирования транспортной сети влияет также скорость передачи данных в сети DCN. Взаимодействие сетевых элементов с системой TNMS Core через сеть передачи данных может быть организовано несколькими способами. Использование комбинаций различного оборудования SDH позволяет системе TNMS Core управлять услугами по распределению информационных потоков со скоростями от 2 Mбит/с (Е1) до 622 Mбит/с (STM-64). Поддерживаются как линейные, так и кольцевые топологии сетей, включая двунаправленное самовосстанавливающееся кольцо (Bidirectional Self Healing Ring, BSHR) и защищенную мультиплексорную секцию MSP (Multiplex Section Protection) (в зависимости от версии сетевых элементов). Сочетание функций управления на уровне элемента с функциями управления сетевого уровня всесторонне обеспечивает решение задач оператора сети, в том числе по созданию непрерывных (end-to-end) услуг и обслуживанию трактов связи. Важно отметить то, что все операции, связанные с контролем состояния, обслуживанием и поддержкой сети SDH, могут быть выполнены без привлечения дополнительного оборудования TMN. Сети хранения данных. Имеется ряд типов сети хранения данных, одним из которых является SAN (Storage Area Network). SAN представляют собой скоростные широкополосные сети хранилищ данных, в которых соединение с устройством хранения для получения доступа к информации осуществляется через коммутатор. Они консолидируют устройства хранения данных (массивы RAID, накопители на магнитных лентах) и отделяют их от других информационных ресурсов ЛВС, обходясь без соединений с сервером, которые в традиционных компьютерных сетях являются, как правило, не только узким местом, но и единой точкой потенциального сбоя. Иными словами, данную специализированную сеть располагают между сервером и различными системами хранения данных. Среды SAN обеспечивают между серверами и ресурсами хранения связь по типу «каждый с каждым». Кроме того, имеется возможность использовать множественные пути между серверами и устройствами хранения. В сетях SAN доступ к ресурсам хранения данных для многочисленных серверов обеспечивается за счет использования коммутационных устройств, аналогичных тем, которые применяются в средах LAN (коммутаторы, концентраторы и т.д.). В сетях этого типа используются стандарты скоростного ввода/вывода SCSI и Fibre Channel. По волоконнооптическим соединениям такая сеть работает с гигабитным быстродействием. Технология SAN создает ряд преимуществ по сравнению с традиционными конфигурациями хранения. Все стандартные оптоволоконные соединения типа ESCON, FICON и Fibre Channel поддерживаются системой TNMS Core. Сети на основе многосервисных узлов (Multi Service Node, MSN). Для транспортных сетей большой емкости целесообразно использовать кольцевую топологию со способностью самовосстановления. Кольца оптических мультиплексоров ввода/вывода (OADM) обеспечивают создание нескольких оптических частотных каналов (длин волн), которые, в свою очередь, допускают формирование виртуальной ячеистой сети, в которой услуги транспортируются между любыми из узлов. MSN содержит несколько сетевых элементов, которые поддерживают интерфейсы широкополосных оптических линий связи и различные трибутарные интерфейсы (рис. 1.6). MSN, как правило, кластер, состоящий из отдельных сетевых элементов NE, отображаемый графическим интерфейсом пользователя (GUI) системы TNMS Core специальным знаком одного сетевого элемента (рис.1.7). Этот объект (кластер сетевых элементов) управляется специальным элементменеджером. Таким образом, оператор TNMS Core может управлять несколькими сетевыми элементами одновременно, используя один кластер NE. Рисунок 1.6 – Кольцо мультисервисных узлов (MSN) Рисунок 1.7 – Типовая конфигурация мультисервисного узла MSN Управление отказами обеспечивается для MSN через список аварийных сигналов. Управление рабочими характеристиками поддерживается в соответствии с функциональными возможностями компонентов, входящих в MSN. При использовании узлов MSN могут быть предоставлено два основных вида услуг: услуги, обеспеченные SDH оборудованием (SDH, SONET, IP услуги). Защита этих услуг обеспечивается SDH оборудованием. другие услуги (данные, видео, выделенные каналы), обычно защищаемые средствами защиты Waveline/FSP. Механизмы защиты служат для обеспечения непрерывной доступности услуг (сервисов) при возникновении отказов, в том числе обрывов линии связи. Защита услуг достигается как использованием защиты тракта (для тракта передачи), так и защиты пути (трассы) (для физических сетевых элементов и линий). При этом поддерживаются различные сетевые топологии транспортных сетей (ячеистые, линейные и кольцевые). 1.4 Уровни и функции управления системы TNMS Core/CDM Руководствуясь логической многоуровневой архитектурой TNM, Система TNMS Core обеспечивает все основные функции сетевого управления. Логическое разбиение системы управления TNMS выполнено на три иерархических уровня управления (рис.1.14): Уровень управления элементами сети (element management layer, EML). Уровень управления сетью (network management layer, NML). NML отвечает за управление всеми сетевыми элементами или их набором и обеспечивает возможности сети SDH, управляемое «видение» элементов сети SDH, предоставление текущей информации о сети для уровня сервиса; Уровень управления услугами (service management layer, SML) определяет конструктивные аспекты услуг, предоставляемых заказчикам. Услуга состоит в предоставлении одного или нескольких трактов транспортной сети конкретному абоненту. В системе TNMS Core определены следующие функциональные области управления: управление безопасностью (Security Management, SM); управление рабочими характеристиками (Рerformance Management, PМ); управление отказами (Fault Management, FM);управление конфигурацией (Сonfiguration Management, CМ) и управления расчетами (Accounting Management, AM). На каждом из указанных логических уровней операции по управлению строго соответствуют установленным пределам областей ответственности. Области управления безопасностью, рабочими характеристиками, отказами, и конфигурацией установлены для уровней управления элементами, сетью и услугами (в пределах соответствующих операций, предусмотренных для каждого из указанных уровней). Для уровня управления услугами дополнительной функциональной областью является управление расчетами. Уровень управления элементами сети. Элементы сети являются основой сетевой топологии. Единое управление обеспечивается сетевыми элементами с интерфейсами WDM, SDH, PDH и Ethernet. Уровень управления элементами сети EML содержит актуальную информацию об элементах сети, контролирует элементы сети и играет роль преобразователя форматов данных между элементами сети и уровнем управления сетью. Каждый отдельный сетевой элемент обладает идентификатором и может быть объединен с другими сетевыми элементами для формирования сетевых структур, называемых контейнерами сетевых элементов. В дальнейшем контейнеры сетевых элементов могут быть созданы для каждой их конфигурации. Этот уровень поддерживается набором элемент-менеджеров, каждый из которых отвечает за конкретное подмножество сетевых элементов или их контейнер. В ситуациях, когда сетевые элементы или другие устройства непосредственно не поддерживаются системой TNMS Core или ее возможности по отношению к ним существенно ограничены, обеспечение требуемых функций управления достигается за счет их определения как универсальные объекты. Управление универсальными объектами элемент-менеджера, которое обеспечивается поддерживает специальным функции приложением создания/удаления модулей и портов. Рисунок 1.14 – Уровни и функции управления TNMS Core/CDM Управление сетью. Сетевые элементы и соединения портов формируют физическую сеть, изображаемую на сетевом плане. Система TNMS Core содержит информацию о всех соединениях портов сетевых элементов и средства ее обработки. Таким образом, оператор обладает необходимыми сведениями для определения требований по обновлению или модернизации сетевых компонентов или по расширению сети. Использование функциональных возможностей Универсальных Объектов в системе TNMS Core/CDM позволяет интегрировать вновь вводимые сетевые элементы в существующую систему TNMS совместно с их элемент-менеджерами (ЕМ). Таким образом, запуск и конфигурация ЕМ для вновь вводимого сетевого элемента (NE) может непосредственно выполняться оператором из сетевого плана системы TNMS Core. При этом не требуется знание адреса NE или какихлибо других его параметров. Если ЕМ не доступен для рассматриваемого NE, то в системе используется заданное по умолчанию значение ЕМ. К динамическим аспектам сетевого управления можно отнести переход от одного механизма защиты к другому, вставки и удаления элементов сети передачи трафика, изменение маршрутов трактов, расширение управляемых сетей и слияние фрагментированных управляемых сетей. Система TNMS Core обеспечивает следующие опции для интенсификации сети (Network Augmentation): изменение маршрутов трактов. Это действие может быть осуществлено как непосредственно, если разрешается прерывание трафика, так и путем использования механизмов SNCP; вставка и удаление сетевых элементов: сетевые элементы могут быть вставлены или удалены путем изменения соединений портов, даже если они используются сервисами (услугами). Данные сервисы предварительно должны быть выделены. Сквозное управление соединениями реализуется на следующих уровнях передачи SDH/SONET: STM-256, STM-64, STM-16, STM-4, STM-1, STM0, STS1 (VC4, VC4-4, VC4-16, VC3, VC2, VC11, VC12); поддержка сцепления контейнеров VC4; PDH: 140, 45, 34, 8, 2; 1.5 Мбит/с, 64 кбит/с, n x 64 кбит/с; WDM: OCh, OMS, ODU2. Управление услугами. Управление услугами (сервисами) включает их создание, обслуживание и контроль. Предусмотренными услугами является предоставление однонаправленных, двунаправленных и вещательных (состоящих из нескольких однонаправленных соединений) трактов. Услуги, управляемые системой TNMS Core, категорируют по портам источника и адресата, по направлению передачи и типу оконечных точек (TP) соединений, номинальной скорости и передаваемым пользователям данных (WDM, SDH или PDH). Такое разделение необходимо при создании, анализе, изменении однонаправленных трактов (соединений) на основе ручной и автоматической маршрутизации. Предусмотрены также серверные оптические тракты, позволяющие усовершенствовать поддержку оптических сетевых элементов и связанных с ними услуг SDH. Эта функция облегчает создание оптических линий (например, Infinity MTS 2.0) и маршрутизацию трактов (например,. SDH) через оптические сетевые элементы. Другим признаком категорирования услуг является расположение оконечных точек тракта: обе точки могут находиться в пределах управляемой сети (закрытый тракт) или одна/ обе точки располагаются вне сети (полуоткрытый/открытый тракт соответственно). Вследствие того, что частью управления услугами является управление большим количеством портов и оконечных точек (TP) трактов может оказаться трудным выполнить адекватный обзор конфигурированных услуг. По этой причине, в системе управления создается специальный иерархический каталог, позволяющий отображать только оконечные точки текущего уровня. Кроме того, порты, разделенные двумя различными модулями, отображаются в каталоге только один раз. Предусмотрены также специальные символы (иконки), позволяющие четко различать рабочие состояния и типы соединений портов. Система TNMS Core позволяет отображать как весь список оконечных точек, так и только оконечные точки на выбранном уровне. Непосредственно после выбора необходимых сетевых элементов система TNMS Core позволяет оперативно установить требуемые для абонентов сети услуги (сквозные соединения или тракты). Управление безопасностью. Управления функциями безопасности предусмотрены в целях ограничения доступа как к интерфейсу пользователя системы TNMS Core, так и к отдельным элементам управляемой сети. Доступ к интерфейсу пользователя TNMS Core регулируется предварительной установки идентификатора (ID) и пароля пользователя. Конфигурацией прав пользователей в строгом соответствии с исполняемыми обязанностями. Уровень безопасности может быть программных/программно-аппаратных повышен межсетевых путем экранов применения и средств антивирусной защиты. Управление рабочими характеристиками. Система TNMS Core позволяет контролировать качество передачи в сети в одном или нескольких сетевых элементах, используя ряд PMP (точек измерения параметров). Кроме того, точки РМР могут быть установлены для каждого выбранного тракта или услуги. Собранные данные о рабочих характеристиках сохраняются на Сервере TNMS Core в определяемых пользователем файлах регистрации рабочих характеристик. Размер таблицы базы данных для отчетов PMP практически не ограничен. Для каждого файла регистрации измеряемых рабочих характеристик выполняется конфигурация интервалов их измерения и обновления. Интервал измерения, определяющий частоту сбора данных, может быть установлен на каждые 15 минут или каждые 24 часа. На установку интервала обновления, определяющего фактические моменты записи данных в файл регистрации рабочих характеристик, ограничений не накладывается. Однако в целях уменьшения нагрузки на сеть DCN, он должен всегда устанавливаться в соответствии с интервалом измерения. Данные оцениваются в соответствии с рекомендациями ITU-T в отношении ошибок (сбоев) передачи информации различной номинальной скорости в транспортной сети (G. 821 и G. 826). Качество передачи может также контролироваться с использованием элемент- менеджеров. Для сетевого элемента, управляемого EM-OS , управление рабочими характеристиками возможно через этот элементменеджер. Для сетевых элементов, управляемых системой TNMS-SX, управление рабочими характеристиками возможно как через систему TNMS Core, так и непосредственно через элемент- менеджер TNMS-SX. Система соединения TNMS (Tandem Core поддерживает Connection Monitoring также контроль (TCM)). TCM тандемного - атрибут, устанавливаемый для файла непрерывной регистрации рабочих характеристик. Тандемное соединение состоит из начальной точки PMP и конечной точки PMP. В течение выполнения TCM, данные для этих точек PMP сравниваются, и любые имеющиеся различия записываются в отдельный файл сообщений. Управление отказами. Управление отказами в TNMS Core включает следующие функции обработки тревожной сигнализации: ведение списка сигналов аварии (тревоги); регистрация сигналов аварии (тревоги); отображение статистики аварий; отображение состояния отказа; отображение степени опасности сообщения аварии; звуковая сигнализация поступившего сигнала аварии; внешний вывод сигналов аварии; передача резюме сигналов аварии через электронную почту/ SMS. Управление конфигурацией. Управление конфигурацией охватывает задачи, связанные с составлением и модификацией сетевого плана, созданием и изменением услуг и администрированием абонентов в отношении предоставляемых услуг. Функции управления системы доступны через интерфейсы приложений SysAdmin и Клиента. Основные возможности системы TNMS Core состоят в следующем: масштабируемость архитектуры системы; многопользовательский режим работы (до 25 Клиентов может быть подключено к Серверу); интегрированное управление сетевыми элементами с интерфейсами WDM, SDH, PDH и передачи данных; поддержка контейнерного объединения сетевых элементов; управление на уровне сетевого элемента, сетевом уровне и на уровне услуг; управление отказами, конфигурацией, рабочими характеристиками и безопасностью; управление абонентами; возможность дистанционного управления через сети общего пользования; сквозное управление соединениями на следующих транспортных уровнях: SDH/SONET: STM-256, STM-64, STM-16, STM-4, STM-1, STM0, STS1 (VC4, VC4-4, VC4-16, VC3, VC2, VC11, VC12); PDH: 140, 45, 34, 8, 2; 1.5 Мбит/с, 64 кбит/с, n x 64 кбит/с; WDM: OCh, OMS, ODU2; данные: различные уровни Ethernet, уровни ESCON, FICON, Fiber Channel; поддержка SNCP; поддержка конкатенации VC4; поддержка мультисервисных узлов; поддержка базовой технологии RPR; интерфейсы TMF CORBA и SNMP (управления отказами и состояниями) к TMN более высокого ранга; интерфейс импорта / экспорта данных конфигурации и файлов регистрации; внешняя аварийная сигнализация (резюме сетевой статистики) через email/SMS; визуальное представление сети, интуитивно понятный интерфейс оператора, встроенная детальная тематическая помощь (подсказка); специализированные окна для автоматической и ручной конфигурации маршрутов; оперативный обзор пропускной способности соединений портов; прямая инсталляция / модернизация ПО сетевых элементов; программные модификации без потери данных; поддержка различных интерфейсов управления сетевыми элементами; поддержка дополнительных типов сетевых элементов или версий в пакетах обновлений; обеспечение высокой доступности системы методами резервирования. Тема 8. Автоматизация процессов управления на городских сетях связи 8.1 Архитектура городских сетей связи Городская телефонная сеть предназначена для обслуживания телефонной связью населения, предприятий, учреждений и организаций, расположенных на территории города и его ближайших пригородов. Схема городской телефонной сети приведена на рисунке 8.1. ТА1 Абонентские Абонентпункты ские линии РАТС1 Станцион- Соединительные ные линии сооружения РАТС2 ТА2 РАТС3 ТА3 Станцион- Абонент- Абонентские ные ские пункты сооружения линии Рисунок 8.1– Схема связи между абонентскими пунктами ГТС[1]. Станционные сооружения предназначены для коммутации, а при необходимости и для усиления или регенерации сигналов связи. К основным станционным сооружениям связи относятся районные автоматические телефонные станции (РАТС), узлы коммутации (УВС — узел входящих сообщений, УИС — узел исходящих сообщений). Линии связи в зависимости от назначения могут быть соединительными (СЛ) или абонентскими (АЛ). Соединительные линии соединяют между собой телефонные станции. Абонентские линии соединяют телефонный аппарат (ТА) абонента и телефонную станцию. Существуют две системы построения городской телефонной сети: нерайонированная и районированная. Нерайонированная система построения ГТС является более простой (рисунок 8.2): в городе одна АТС, в которую включаются все абонентские линии. Если в этом же городе выделить два или больше районов и в каждом районе установить свою АТС, то получим районированную систему построения ГТС (рисунок 8.2б. ТА1 РАТС1 РАТС2 ТА2 ТАi АТС1 ТА3 ТА4 а) ТАj РАТС3 РАТС4 ТАk ТАm б) Рисунок 8.2– Нерайонированная (а) и районированная (б) система построения ГТС [1]. Сравнивая схемы, можно сделать ряд выводов. При районированной системе построения ГТС по сравнению с нерайонированной увеличиваются затраты на станционные сооружения (четыре АТС вместо одной), появляются дополнительные затраты на строительство и эксплуатацию соединительных линий между АТС. Вместе с тем значительно сокращается средняя длина абонентских линий, а значит, и затраты на эти линии. В случае декадно-шаговых и координатных АТС нерайонированная система построения применяется обычно при общей номерной емкости ГТС до 10 тыс. номеров и компактной застройке города. При емкости ГТС свыше 10 тыс., как правило, применяется районированная система построения. Районированная система построения может применяться при емкости ГТС до 10 тыс. номеров, если застройка города не компактна. В городах, где ГТС построена на основе квазиэлектронных или электронных АТС, нерайонированная система построения может быть экономически выгодна при общей номерной емкости много большей чем 10 тыс. номеров. В настоящее время в Минске и других крупных городах Беларуси применяется кольцеобразная схема построения сети связи на базе волоконнооптических линий связи и технологии SDH. Переход к кольцевым сетям позволяет: - резко повысить надежность и живучесть сети; - упростить ее структуру; - организовать управление пропускной способности сети, распределяя число контейнеров между узлами и станциями сети с помощью МВВ в соответствии с существующим в данном периоде времени трафиком; - расширить возможности восстановления сети и ее реконфигурации, в результате чего будет получен более качественный доступ и более быстрое предоставление услуг; - обеспечить удобный механизм для организации мониторинга и управления транспортными возможностями всей сети; -получить оператору сети значительную экономию затрат за счет уменьшения объема оборудования, а повышение эффективности и надежности сети приводят к дополнительной экономии, обусловленной уменьшением расходов на эксплуатацию и техническое обслуживание. На сетях происходит постоянное изменение структуры трафика: рост трафика данных опережают телефонный трафик. В подобных условиях меняются подходы к построению сетей, и на первый план выходят сети нового поколения, так называемые мультисервисные сети, сети NGN (Next Ceneration Network, или сети следующего поколения). Преимущества перехода к сетям NGN очевидны: - отказ от многочисленных наложенных сетей, а значит, они проще в обслуживании и надежнее, чем ряд параллельно существующих сетей; - интеграция трафика разнородных данных и речи; - минимизация объема трафика, проходящего через коммутатор и уменьшение нагрузки на оборудование, как следствие, улучшение его пропускной возможности. - возможность получения любой информации из любой точки в любое время; - набор высокотехнологических дополнительных услуг; 8.2Аппаратура городских телефонных сетей Исходя из тенденций развития сетей связи целесообразность выбора того или иного способа организации связи, в конечном счете, сводится к расчету технико-экономических показателей, составлению бизнес-плана и анализу существующего положения на сетях связи с дальнейшей перспективой по предоставлению различных услуг. Упрощенная классификация аппаратуры ГТС: по типу станции: Координатные станции. Приборы релейного действия – многократные координатные соединители – играют роль коммутационных устройств. Регистры памяти принимают и запоминают информацию, маркёры устанавливают соединения на разных ступенях, получая информацию от регистров; Квазиэлектронные АТС. Они отличаются тем, что коммутация в них осуществляется посредством сложных электромеханических устройств - герконов. Кроме того, этот вид телефонных станций обладает процессорным управлением. Этот вид АТС часто заменяет собой координатные станции. Качество связи на неплохом уровне, однако, нередко встречающееся нестандартное напряжение этих станций может мешать работе некоторых устройств, например, модемов; Электронные АТС. Занимают свою нишу в качестве офисных телефонных станций малой ёмкости. Коммутация аналогового сигнала реализуется посредством полупроводниковых приборов, управляемых процессором; Цифровые АТС. Они оперируют цифровыми сигналами. Этот способ передачи информации гарантирует качество связи и отсутствие потери информации. В абонентском комплекте аналоговый сигнал оцифровывается, после чего предается на АТС; IP-АТС. Данные телефонные станций нового поколения, посредством этого типа АТС передаётся не сигнал, а целый пакет. Транспортный протокол – IP. С помощью IP-АТС осуществляется коммутация соответствующих устройств – VoIP – устройств IP-телефонии ; по типу направляющих систем (соединительных линий): абонентские линии (симметричный кабель, витая пара, коаксиальный кабель, реже волоконно-оптические линии связи); межстанционные соединительные линии (волоконно-оптические линии связи, коаксиальный кабель, реже симметричный кабель); по типу систем распределения линий связи: распределительная коробка; бесшкафная система распределения; распределительный шкаф, кабеле-ведущие колодцы; комбинированная; по типу оконечных терминалов: аналоговые телефонные аппараты, таксофоны (стационарные, абонентские, ведомственные и др.); цифровые терминалы связи (ISDN, xDSL и др.); модемы, средства передачи данных; средства телеметрии и сигнализации. При районированной системе построения городских телефонных сетей существуют четыре системы построения соединительных линий между РАТС: радиальная, каждая с каждой, с узлами входящих сообщений (УВС), с узлами входящих и исходящих (УИС) сообщений. На рисунке 8.3 приведены схемы: радиальная (является наиболее простой, каждая АТС имеет два пучка соединительных линий: исходящий и входящий, пучки СЛ включены в узел коммутации (УК), основным недостатком схемы является низкая живучесть связи, т.к при выходе из строя пучка соединительных линий от одной из АТС обрывается связь абонентов этой АТС со всеми другими станциями); РАТС21 РАТС11 РАТС1 УК РАТС12 УВС1 РАТС4 УВС2 РАТС22 РАТС2 РАТС3 в) РАТС13 а) РАТС23 РАТС11 РАТС1 РАТС22 РАТС4 РАТС13 РАТС12 УВС 1 УИС УВС 3 УИС РАТС5 РАТС2 РАТС21 УВС 2 УИС РАТС3 б) г) РАТС31 Рисунок 8.3 Системы построения соединительных линий. «каждая с каждой» (каждая АТС связана двумя пучками соединительных линий (исходящим и входящим) с каждой другой АТС города, преимущество – надежность и восстанавливаемость, недостаток – большое количество СЛ); с УВС (городская телефонная сеть делится на узловые районы, внутри узлового района АТС могут быть связаны между собой по принципу «каждая с каждой», по радиальному принципу через УВС или по комбинированному способу, когда близко расположенные АТС связаны между собой напрямую, а с остальными АТС этого же узлового района через УВС, а для связи с абонентами других узловых районов от каждой АТС идет пучок соединительных линий на каждый УВС, который связан пучком соединительных линий с каждой АТС своего узлового района); с УВС и УИС (снижаются затраты на соединительные линии, но появляются дополнительные затраты на станционные сооружения, внутри узлового района АТС могут быть связаны между собой по принципу «каждая с каждой», по радиальному принципу через УВС или комбинированным способом, связь между абонентами различных узловых районов осуществляется через пучки соединительных линий, проложенные между узлами коммутаций от УИС к УВС по принципу «каждый с каждым»). Количество СЛ при данных топологиях можно оценить по формулам (1.1)-(1.4) [1]: nСЛ _ РАДИАЛЬНАЯ 2(n 1) , (1.1) nСЛ _ КАЖДЫЙ _ С _ КАЖДЫМ n(n 1) , (1.2) n(b 1) n(n / b 1) n, каждый с каждым nСЛ _ УВС , n(b 1) 2n, радиальная nСЛ _ УВС _ УИС n(n / b 1) 2n b(b 1) , (1.3) (1.4) где n – количество АТС, b – количество УВС или УВС+УИС. Для абонентских линий также существуют следующие системы подключения: бесшкафная (непосредственного включения к АТС, системы прямого питания); шкафная; комбинированная 8.2Характеристика систем автоматического управления на городских сетях связи (ГТС). Автоматизированная система управления (АСУ) – система «человекмашина», обеспечивающая эффективное функционирование объекта, в которой сбор и переработка информации, необходимой для реализации функций управления, осуществляется с применением средств автоматизации и вычислительной техники. АСУ включают следующие виды обеспечения: информационное – технико-экономическая информация, нормативносправочная информация, формы организации и предоставления данных в системе и др. программное – программы, с программной документацией на них, необходимые для всех функций АСУ; математическое – методы решения задач управления, модели и алгоритмы (в функционирующей АСУ оно реализуется в составе программного обеспечения); техническое – технические средства, необходимые для реализации функций АСУ (средства ввода, вывода, отображения, хранения регистрации, передачи информации и средства реализации управляющих воздействий); организационное – документы, определяющие функции подразделений управления, действия и взаимодействия персонала АСУ; правовое – нормативные документы, определяющие правовой статус АСУ, персонала АСУ, правила функционирования АСУ и нормативы на автоматические формируемые документы, в том числе на машинных носителях информации; лингвистические – языки описания и манипулирования данными. На ГТС АСУ технологическими процессами решает следующие основные задачи: автоматический сбор, обработка и отображение информации об аварийных и предаварийных ситуациях на объектах ГТС; автоматизированный прием заявок на ремонт с автоматическим тестированием абонентских линий и установок; автоматизированный сбор информации о параметрах телефонной нагрузки, превышения нагрузки по направлениям, о значении показателя качества обслуживания телефонных вызовов, о превышении установленного уровня отказов по направлениям; сбор информации о техническом состоянии соединительных линий (СЛ) и заказных СЛ к автоматической междугородной телефонной станции (АМТС), а также аппаратуры систем передачи и автоматического определения номера; сбор и обобщение информации о стоянии оборудования и сооружений ГТС по поступающим документам и сообщениям из производственных подразделений; анализ качества работы оборудования и сооружений ГТС. В состав АСУ технологическими процессами ГТС входят следующие подсистемы: АСКР (автоматизированная система корпоративных расчетов); АСТУП (автоматизированная система технического учета и паспортизации); ЦБР (центральное бюро ремонта); АС109 (автоматизированная служба 109); АПУС (аппаратура поминутного учета соединений). АСКР – система комплексных расчетов за услуги связи. Основные ее функции: проверка наличия оплаты, подготовка платежных уведомлений промышленного сектора, занесение данных об оплате в базу данных сети, оповещение должников. В будущем это система получит большое развитие. Это связано с внедрение мультимедийных услуг (видео под заказ, Internet, Internet-торговля, спутниковое телевидение и др.), каждая из которых будет тарифицироваться отдельно. АС109 – система автоматического информирования пользователей сети. Она включает в себя мощные базы данных по начислению оплаты, поступлению денег и другую информацию. Для такой системы на сети используются синтезаторы человеческого голоса. АСТУП – автоматизированная система управления потоками информации о линиях связи, абонентских терминалах, линейно-кабельном хозяйстве, станционном оборудовании и абонентах. Данная система является наиболее разветвленной и емкой на ГТС и включает в себя ряд подсистем (абонентский учет, наряд, технический учет и паспортизация). 8.3Аппаратура поминутного учета соединений Система АПУС предназначена для регистрации, учета и измерения длительности всех исходящих телефонных соединений абонентов электромеханических АТС типа АТСК, АТСКУ, АТСК-100/2000, АТСДШ, ПСК, Пентаконта и электронных АТС типа АХЕ, F50/1000, КВАНТ, БЕТА и другие. Система обеспечивает определение и регистрацию номера вызываемого и вызывающего абонентов, даты и времени начала разговора, измерение его продолжительности, накопление и хранение этих данных для каждого исходящего соединения, включая спаренных абонентов и таксофонов. Система АПУС представляет собой иерархическую структуру. На первом уровне системы используются однотипные модули АПУС-5 на всех типах электромеханических АТС. Второй уровень системы представлен сервером АТС. Основой системы является модуль АПУС-5 первого уровня. В его комплект входит блок контроля с энергонезависимой памятью, в основе которого лежит возможность электронного подсчета импульсов, генерируемых генератором импульсов, период следования которых может изменяться (т.е. существует возможность изменения точности изменения). ГИ запускается в момент установления соединения. Блок контроля позволяет обслуживать от 200 до 10000 абонентов. Модуль обеспечивает регистрацию, учет и хранение данных от 3-х до 5 суток. Информация о фазе процесса соединения передается на верхний уровень немедленно. Информация о завершенных разговорах накапливается в модуле АПУС-5 и периодически считывается верхним уровнем. Структурно система состоит из сети обслуживаемых АТС, подключенных каналами связи к одному или нескольким центрам сбора информации (ЦСИ). ЦСИ АТС КК ГКК АТС КК АТС КК АТС КК КК - коммутационный контроллер ГКК - групповой КК Рисунок 8.4Схема системы АПУС Функционально система АПУС представляет собой компьютерную online сеть, в которой непрерывно регистрируется информация о состоявшихся разговорах и попытках организации соединения. Это позволяет решать не только задачи АПУСа, но и измерять в on-line режиме затребованную и разговорную исходящие нагрузки, как по группам абонентов, так и по направлениям. Результаты измерения трафика постоянно записываются, что позволяет обобщенно и детально исследовать объект измерения на интересующем интервале времени. Подсистема диагностики оборудования АТС использует как модули АПУС5, так и специальные, зависящие от ТИПА АТС и: контролирует оборудование АОН; контролирует исходящие шнуровые комплекты; определяет неиспользуемые и длительно занятые абонентские комплекты; регистрирует в базе данных все сбои и ошибки оборудования; выделяет на основе сортировок данных и статистического анализа неисправное или плохо работающее оборудование; допускает расширение контрольно-диагностических функций за счет включения в подсистему дополнительного оборудования; при необходимости выдает аварийное сообщение техническому персоналу АТС. Подсистема поддержки оперативно-розыскных мероприятий в реальном масштабе времени фильтрует данные в соответствии со списком абонентов, таксофонов и списком набираемых номеров. Ведется полная регистрация в отдельном файле всех действий абонента, включая попытки организации соединения. Кроме основного назначения эта подсистема полезна при разборе жалоб со стороны абонентов на качество связи. Подсистема встроенной самодиагностики осуществляет контроль за состоянием оборудования системы и наличием связи между уровнями. Все отклонения и время их возникновения фиксируются на сервере АТС и могут быть проанализированы техническим персоналом. Достоинства системы АПУС: относительно низкая стоимость, обусловленная способом подключения к оборудованию АТС; высокая однородность; гибкая тарификация; работа с системой в режиме реального времени; легкая интеграция в существующие сети и системы, имеющиеся у заказчика; отображение данных под управлением любой OS (HTML формат); возможность использования дешевых терминалов для потребителей информации; защита от несанкционированного доступа; on-line диагностика и сигнализация неисправности оборудования АТС; статистическая обработка исходящего трафика по различным критериям. 8.4 АСУ бюро ремонта АСУ БР в данный момент только внедряется на городских телефонных сетях. Предполагается следующий вариант: человек, у которого неисправен телефон, с любого исправного телефона набирает номер бюро ремонта, а затем номер своего неисправного телефона. Специальная аппаратура посылает в линию сигнал сложной формы, а по отклику ЭВМ определяет неисправность. Далее ремонтная бригада устраняет найденную неисправность. Внедрение данной системы позволяет повысить производительность труда. Для проверки линий связи в России были разработаны приборы типа ТАД-5. Они генерируют сигнал сложной формы, посылают его в линию и по искаженному отклику определяют неисправность. В память управляющего компьютора занесены все возможные типы искажений, связанные с соответствующими неисправностями на сети. Такие службы имеются на каждом узле связи. 8.5 Системы дистанционного контроля за состоянием сети В настоящее время существует проблема контроля работоспособности за состоянием сети. Предполагается установить программно-аппаратный комплекс нового образца, которые позволят осуществлять контроль и обеспечить подключение ЭВМ для выхода в Internet, т.е. обеспечить удаленное управление через глобальную сеть. На основе результатов работы автоматизированных систем управления и сбора данных осуществляется сравнительный анализ работы ГТС в целом и в отдельных ее районах, выявляются узкие места ее работы, подготавливается ряд мер направленных на улучшение положения состояния работы сети, рассчитываются доходы и затраты полученные в результате деятельности ГТС. Поэтому основная часть экономического расчета, как правило, и опирается на статистических данные полученные от систем сбора и обработки информации, поскольку данная часть расчета предполагает получение прибыли. Важной частью системы дистанционного контроля за работоспособности сети составляет система дистанционного контроля таксофонов (СДКТ). СДКТ предназначена для дистанционного контроля и управления таксофонами типа «Агат-07», «Агат-071», дистанционного изменения в них тарифов. Система позволяет оперативно обнаруживать неисправные таксофоны, следить за правильностью расчетов и расходованием ресурса каждой таксофонной карты, разрешать или запрещать серии используемых карт, формировать список запрещенных карт в разрешенной серии, следить за несанкционированным использованием таксофонных линий. Покупателями СДКТ являются областные подразделения РО «Белтелеком». Практика использования таксофонов показывает об успешной работе СДКТ. СДКТ представляет собой технический центр, состоящий из двух автоматизированных рабочих мест (АРМ) для операторов и размещенный на специализированном пункте, имеющем абонентские телефонные линии, выделенные для работы СДКТ. Технические характеристики СДКТ: 1. количество телефонных линий для связи с контролируемыми таксофонами — до 32; 2. количество таксофонов, обслуживаемых СДКТ — до 6400; 3. информация, получаемая 1 раз в сутки от каждого таксофона: номер таксофона; дата передачи сообщения; время передачи сообщения; состояние таксофона; количество звонков за отчетный период; 4. содержание информации по каждому разговору: тип карты; номер карты; вид связи (местная, междугородная и т. п.); номер вызываемого абонента; количеств тарифных единиц на карте до разговора; количества снятых с карты тарифных единиц; дата и временя начала разговора; длительность соединения. 5. СДКТ передает в таксофон: текущее время; время следующего выхода на связь; изменение режимов работы (при необходимости): номера бесплатных соединений; номера серий разрешенных карт; номера запрещенных карт; разрешение/запрещение входящего вызова; дневное и ночное время и т. п.; измененные тарифы (при необходимости). Несколько СДКТ (до 8 штук) можно замкнуть на один сервер единого контрольного центра (ЕКЦ), предназначенного для обработки информации о работе таксофонов в рамках региона. В ЕКЦ ведется оперативная база данных по всем эксплуатируемым таксофонам и всем таксофонным картам, находящимся в обращении в регионе. ЕКЦ успешно эксплуатируется минскими городскими телефонными сетями (МГТС) и обеспечивает качественный контроль над таксофонами по своему региону. 8.6 Базы данных управления сетью На сегодняшний день ни один важный экономический, технический либо какой другой процесс не опирается на статистические данные. Основу которым, составляют базы данных (БД), призванные объединять, систематизировать и обрабатывать полученную информацию (нагрузку). Под базой данных (БД) понимают совокупность сведений, логически связанных таким образом, чтобы составлять единую совокупность данных, хранимых в запоминающих устройствах вычислительной машины. Эта совокупность выступает в качестве исходных данных задач, решаемых в процессе функционирования автоматизированных систем управления, систем обработки данных, информационных и вычислительных систем. Хранилище всех данных называют сервером, данные системы предназначены для объединения разрозненных потоков, кроме того, сервер БД обслуживает базу данных и отвечает за целостность и сохранность данных, а также обеспечивает операции ввода-вывода при доступе пользователя к информации. При этом БД создаются и функционируют под управлением специальных программных комплексов, называемых системами управления базами данных (СУБД) которые располагаются как на компьютерах пользователей (клиентов – те которые хотят получить доступ к серверу БД), так и на более мощных станциях (серверах БД, транзитных ПК). Архитектура клиент-сервер состоит из клиентов и серверов. Основная идея состоит в том, чтобы размещать серверы на мощных машинах, а приложениям, использующим языковые компоненты СУБД, обеспечить доступ к ним с менее мощных машин-клиентов посредством внешних интерфейсов. Основные тенденции развития СУБД: криптографическая целостность (защита информации, позволяет полуть доступ для ограниченного числа пользователей); персонализация (обеспечения идентификационного доступа к хранимой информации, процедура ID: логин, пароль; кроме того, конкретному клиенту может быть предоставлен определенный уровень доступа к информации, level ID, т.е. доступ ограничен к тем таблицам БД, который считаются более закрытой информацией); глобализация (предоставляет удаленный доступ, т.е. в любой точке Земли, к БД по средствам защитных соединений глобальной сети Internet (либо открытых, в этом случае БД называется открытой)); мобилизация (осуществляет доступ к информации серверов БД в режиме реального времени и по средствам различных аппаратных средств, конвергенция технологий); расширение услуг (предоставление новых услуг по обработке, автоматизации процессов и т.д.). Увеличение объема и структурной сложности хранимых данных, расширение круга пользователей информационных систем привели к широкому распространению наиболее удобных и сравнительно простых для понимания реляционных (табличных) СУБД. Для обеспечения одновременного доступа к данным множества пользователей, нередко расположенных достаточно далеко друг от друга и от места хранения баз данных, созданы сетевые мультипользовательские версии СУБД. В них тем или иным путем решаются специфические проблемы параллельных процессов, целостности и безопасности данных, а также санкционирования доступа. Одним из основных преимуществ реляционного подхода к организации БД является то, что пользователи реляционных баз данных получают возможность эффективной работы в терминах простых и наглядных понятий таблиц, их строк и столбцов без потребности знания реальной организации данных во внешней памяти. Реляционная модель данных, содержащая набор четких предписаний к базовой организации любой реляционной СУБД, позволяет пользователям работать в ненавигационной манере, т.е. для выборки информации из БД человек должен всего лишь указать список интересующих его таблиц и те условия, которым должны удовлетворять выбираемые данные. СУБД скрывает от пользователя выполняемые ей последовательные просмотры таблиц, выполняя их наиболее эффективным образом. Основная особенность реляционных систем состоит в том, что результатом выполнения любого запроса к таблицам баз данных является также таблица, которую можно сохранить в БД или по отношению к которой можно выполнять новые запросы. Большинство СУБД используют язык SQL (Structured Query Language — язык структурированных запросов) разработанный в 1974 году фирмой IBM для экспериментальной реляционной СУБД System, так как он удобен для описания логических подмножеств БД. Назначение SQL состоит в следующем: создание БД и таблицы с полным описанием их структуры; выполнение основные операции манипулирования данными (такие как вставка, модификация и удаление данных из таблиц); выполнение простых и сложных запросов. Одна из ключевых особенностей языка SQL заключается в том, что с его помощью формируются запросы, описывающие какую информацию из базы данных необходимо получить, а пути решения этой задачи программа определяет сама. Существуют расширенные версии языка SQL, которые поддерживают такие расширения, как хранимые и расширенные процедуры, а также управление ходом программы через ветвления и организацию циклов. Хранимые процедуры – это предварительно откомпилированные предложения языка SQL, которые сохраняются на сервере базы данных, использующей язык SQL. Клиент запускает хранимую процедуру с помощью команды EXRCUTE <имя процедуры>. Таким образом, по сети передаются только два слова вместо двух сотен. Поскольку эта процедура уже откомпилирована и оптимизирована, серверу не нужно тратить время на компиляцию и оптимизацию. В качестве хранимых процедур обычно используются часто выполняемые запросы. Присоединенные процедуры (триггеры) подобны хранимым процедурам и исполняются в ответ на события, происходящие в БД. Когда с некоторыми приложениями языка SQL связана присоединенная процедура, выполнение этого предложения всегда запускает целую серию команд, входящих в эту процедуру. Присоединенная процедура автоматически выполняет одно или более предложений языка SQL, всякий раз, когда выполняет предложения INSERT, UPDATE или DELETE. Большинство SQL-серверов поддерживают ссылочную целостность реляционных БД, состоящих из отдельных таблиц, которые могут быть объединены на основе общей информации Рассмотрим на следующем примере: база данных содержит таблицу клиентов и таблицу заказов, которые связаны полем номера клиента, содержащимся в обеих таблицах. Поскольку может быть более одного заказа от одного клиента, соотношение таблиц – «один-ко-многим». Когда таблицы соединены, то таблица клиентов является родительской, а таблица заказов – дочерней. Если записьродитель стирается, а соответствующие ей дочерние записи – нет, то говорят, что дочерние записи «осиротели». Ссылочная целостность означает, что ни в одной таблице не допустимы записи-«сироты». Запись может осиротеть тремя способами: - родительская запись удалена; - родительская запись изменена таким образом, что связь между «родителем» и «потомками» потеряна; - введена дочерняя запись без соответствующей родительской. Поддержание ссылочной целостности возможно несколькими спо собами: - через ключи, хранящиеся в таблицах БД (родительские таблицы содержат первичные ключи, представляющие собой комбинации внешних ключей, которые могут быть найдены внутри каждой из дочерних таблиц); - использование присоединенных процедур – процедурная ссылочная целостность. Присоединенные программы обеспечивают ссылочную целостность за счет автоматического выполнения предложений SQL всякий раз, когда встречается одно из предложений UPDATE/INSERT или DELETE (либо запрещается удаление родительской записи, либо стираются все дочерние записи). Цель оптимизации состоит в обеспечении как можно более быстрого получения ответа на запрос с минимальным числом обращений к БД. Существует два типа оптимизации на языке SQL: оптимизация по синтаксису; оптимизация по затратам; Оптимизация по синтаксису использует тот факт, что в языке SQL эффективность запроса зависит от того, как он сформулирован. В данном случае оптимизация зависит от квалификации программиста. При оптимизации по затратам происходит сбор сведений о БД – числе таблиц, числе строк, типе данных в каждой строке, доступности индексирования для конкретного столбца и т. д. Оптимизатор использует эту информацию для выработки наилучшего плана обработки запросов. Преимущества метода оптимизации по затратам: задача определения наилучшего способа выполнения запроса перекладывается с пользователя на процессор БД. Недостаток: нахождение оптимального метода само по себе может занять много времени. Особенности Microsoft SQL: - исключительная поддержка платформы Windows NT; - СУБД настолько связана с операционной системой, что ее надежность, масштабируемость и производительность определяются надежностью, масштабируемостью и производительностью самой платформы, и положение SQL Server на рынке будет зависеть от выпуска новых версий Windows; - применяется в мобильных устройствах (Windows Mobile, CE); - простата в управлении; - высокая производительность, масштабируемость и скорость; - интеграция с Internet; - позволяет использовать на одном компьютере несколько одновременно работающих серверов; - поддержка пользовательских функций, которые можно создавать средствами языка Transact SQL. Помимо скалярных значений такие функции могут возвращать и таблицы; - каскадные удаления и обновления (CASCADE DELETE, CASCADE UPDATE); - поддержка языка XML, включая ключевое слово FOR XML для извлечения данных в виде XML-потоков; - индексы для представлений (Indexed Views), поддерживается создание индексов в убывающем порядке; - улучшенная поддержка распределенных запросов через интерфейс OLE DB позволяет использовать статистику с удаленного сервера для построения более эффективных планов выполнения (execution plans). Важным разработчиком систем управления базами данных, инструментов для разработки баз данных, а также ERP-систем является компания Oracle Corporation (NASDAQ: ORCL) . Самым известным продуктом Oracle Inc. является одноимённая СУБД. Однако сфера интересов корпорации не исчерпывается решениями по организации данных. Oracle постепенно наращивает своё влияние во всех сферах, в которых заинтересован средний и крупный бизнес: средства разработки бизнес-приложений, средства автоматизации и т. д. Основные отличия объектно-реляционной СУБД Oracle от SQL: - поддержка различных операционных систем; - применение Java платформы (гибкость, мобильность); - высокая стоимость продукта (при аналогичных функциях) по сравнению с SQL; - более высокая надежность СУБД, более сложна в управлении и администрировании; - координация доступа пользователей к данным, хранящимся в различных серверах Oracle, с помощью Oracle Management Server - компонента среднего звена, предназначенного для централизации управления доступом клиентов к серверам; - поддерживает индексы, основанные на функциях и выражениях; - позволяет модифицировать план выполнения запроса и сохранить его в базе данных, что во многих случаях оказывается весьма полезным; - возможность создавать табличные пространства, управляемые локально, а также создавать переносимые табличные пространства, что позволяет переносить данные с одного сервера на другой без применения экспорта и импорта данных; - средства автоматизации конфигурирования серверов, утилиты для управления ресурсами используемых компьютеров, а также мониторинга загрузки и производительности; - концепция Virtual Private Database для упрощения управления доступом: средства защиты данных встроены в саму базу данных, а не в приложения; - поддержка управление базами данных большого объема; - параллельная обработка данных и параллельное сопровождение и обслуживание баз данных. Еще один программный продукт для баз данных - ODBC (Open DataBase Connectivity) . Это программный интерфейс доступа к базам данных, разработанный фирмой X/Open. Позволяет единообразно оперировать с разными источниками данных, отвлекаясь от особенностей взаимодействия в каждом конкретном случае. В начале 1990 г. существовало несколько поставщиков баз данных, каждый из которых имел собственный интерфейс. Если приложению было необходимо общаться с несколькими источниками данных, для взаимодействия с каждой из баз данных было необходимо написать свой код. Для решения возникшей проблемы Microsoft и ряд других компаний создали стандартный интерфейс для получения и отправки данных источникам данных различных типов. Этот интерфейс был назван open database connectivity, или открытая связь с базами данных. C помощью ODBC прикладные программисты могли разрабатывать приложения для использования одного интерфейса доступа к данным, не беспокоясь о тонкостях взаимодействия с несколькими источниками. Это достигается благодаря тому, что поставщики различных баз данных создают драйверы, реализующие конкретное наполнение стандартных функций из ODBC API с учетом особенностей их продукта. Приложения используют эти функции, реализованные в соответствующем конкретному источнику данных драйвере, для унифицированного доступа к различным источникам данных. MFC усовершенствовала ODBC для разработчиков приложений. Истинный интерфейс ODBC является обычным процедурным API. Вместо создания простой оболочки процедурного API, разработчики MFC создали набор абстрактных классов, представляющих логические сущности в базе данных. При применении ODBC требуется помнить, что данная технология доступа к данным не рассчитана на работу с большим числом клиентов. В том случае, если необходимо, чтобы с БД одновременно работало много активных клиентов, требуется использовать SQL API или специальный интерфейс для взаимодействия с конкретной БД. При построении БД следует различать различные способы представления данных: -физические данные - это данные, хранящиеся в памяти ЭВМ; -логические данные – это данные соответствующие пользовательскому представлению физических данных. Различие между физическим и соответствующим логическим представлением данных состоит в том, что последнее отражает некоторые важные взаимосвязи между физическими данными. Самым естественным способом представления данных для пользователя непрограммиста является двумерная таблица. А так как доказано, что любая сетевая структура, с некоторой избыточностью, может быть представлена в виде совокупности древовидных структур, а те, в свою очередь, тоже с некоторой избыточностью, могут быть описаны плоскими таблицами, то табличное представление данных стало доминирующим в современных СУБД. Таблица - это прямоугольный массив данных, который можно описать математически. Таблицу, в терминологии реляционных БД, называют отношением. Каждый столбец таблицы является атрибутом. Значения атрибута выделяются из домена (множества допустимых значений атрибута). Число столбцов называется степенью (арностью) отношения, а число его строк - его мощностью (или кардинальным числом). Строки отношения называются кортежами. Один или ряд столбцов отношения называют возможным ключом отношения, если их значения однозначно идентифицируют строки таблицы. Если таких наборов больше одного, то один из них рассматривают в качестве первичного ключа. Процесс выявления объектов и их взаимосвязей с помощью концепций реляционной модели и табличной формы представления называется процессом нормализации. Процесс нормализации таблиц позволяет привести их к виду, удовлетворяющему основным необходимым свойствам реляционных структур (отношению): все столбцы таблицы однородны; каждому столбцу присвоено уникальное имя; все столбцы атомарны, т. е. отношение не может иметь в качестве компонента другое отношение; отсутствуют одинаковые кортежи (строки), каждая строка имеет уникальный идентификатор (ключ); все кортежи имеют одну и ту же структуру; в операциях с таблицами все строки и столбцы могут просматриваться в любой последовательности безотносительно к информационному содержанию и смыслу. В физическом представлении каждому отношению (таблице) соответствует файл БД. Реляционная БД реализуется одним или несколькими отношениями. Связь между кортежами разных отношений (для совместной обработки) реализуется с использованием одного и того же ключа в различных отношениях, помещением ключа одного отношения в качестве атрибута кортежа другого отношения, созданием специальных связующих отношений. Для реализации конкретной БД необходимо определить те массивы данных, которые будут вводиться, храниться и обрабатываться. Теперь уделим внимание непосредственно базам данных на ГТС. Выше были описаны автоматизированные системы управления, существование которых невозможно без соответствующих баз данных. АСУ непрерывно работает с нужными ей данными, изменяя существующие и дополняя новые в базу. Притом база данных может быть непосредственно методом представления необходимых данных для человека машиной БД БД Абонентский учет Наряд АСУ внешние БД, Internet БД Техучет и паспортизация БД Бухгалтерия (1С:...) Рисунок 8.5 Модель взаимодействия БД с ресурсами ГТС Более укрупненная система БД на ГТС (без учета системы БД «Бухгалтерия» показана на рисунке 8.6 Для регистрации заявлений на установку телефона существует БД «Журнал регистрации очередников». В ней записаны фамилия, имя, отчество человека подавшего заявление, регистрационная карточка будущего абонента, сведения о льготах, гарантийные письма предприятий. Данная БД служит для постановки на очередь на установку оборудования абоненту. Притом можно выстраивать очередь с учетом льгот, даты подачи заявления и других условий. Для учета услуг оказываемых уже подключенным абонентам существует БД «Журнал регистрации услуг». В ней занесен список подключенных услуг для абонента с соответствующими тарифными планами. Притом существование такой базы позволяет решить проблему тарификации разных услуг с учетом времени суток и существующих льгот абонента. В БД «Шкафная книга» помещена информация о свободных и подключенных парах кабеля в распределительных шкафах и коробках. Данная БД служит для определения технической возможности установки телефона. Схожей по назначению является БД «Кабельная канализация». Эти базы могут использоваться при построении оптимального маршрута, а также при модернизации существующей городской телефонной сети. Базы данных «Наряды» и «Нормы расхода материалов» служат для составления отчетов о проделанной работе и о перерасходе материалов. Информация о нарядах на работу может служить основой для оплаты труда работников ГТС. По аналогии другие БД предназначены для выполнения своих специфических функций. Основное их назначение – упорядочивание и хранение различной информации. Необходимо отметить, что с развитием автоматизированных систем управления роль баз данных будет возрастать, т.к. они облегчают доступ к нужной информации, обеспечивают сохранность данных и освобождают человека от лишней работы. Конкретные примеры реализации БД представлены на рисунках 8.6-8.8 Журнал регистрации очередников Журнал регистрации акта приемки Эскизы и паспорта Схемы на карте города Журнал регистрации услуг Кабельное оборудование Уличнодомовая карточка Кабельная канализация Абоненты/ Предприятия (основная емкость) Линейнокабельный данные Рисунок 8.6Структура БД на ГТС Шкафная Книга Наряды и нормы расходов материалов Журнал регистрации очередников Данные Васильев ИЛ Адрес Ровень ИЕ Филипчук СС Ковель ВН Кулинчик ИИ …. пр. Скорины 33-1 РШ 234-17ОР-11 РК 234-17-1Э Абоненты Петров АЛ Невская АИ Рушель СВ Петицин ОН Масловкий ПВ …. Данные Предприятия ЧУП Интрострой РУП БелАЗ Гор. поликлиника ЗАО Свитанок Кулинчик ИИ …. Адрес пр. Мира 12-25 РШ 211-14ОР-12 РК 211-14-3Э Услуги ТФ, Радио,... Договор 012888-211 Дата ... Журнал регистрации услуг Телефония Телефония АОН Конференц-связь АОН Радио Конференц-связь Call ID Радио …. Телеграмма …. 23.11.1998 ... Данные Соединение местное Длительность входящих, минут 3,75 Кассово-расчетная система Длительность исходящих, минут 3,75 Оплата Тариф, руб. за 30,8 каждую п/н. минуту Льготы Без льгот …. Всего, руб. 115,5 Пеня, руб. 0 Начислено, руб. 115,5 Льготы, руб. 0 Итого, руб. 115,5 Данные Абонементная плата в месяц 1960 Местные разговоры 3530 Междугородние разговоры 4990 Радио 1550 ... ... Итого, руб. 12030 Рисунок 8.7Пример реализации БД ГТС «Абонентский учет» Линейно-кабельные данные Данные П7015. Провод ПРППМ 2х1,2 мм П7000. Провод ТРПтр 2х0,4 мм розовый с тросом П7075. Кабель ТППэп 100х2х0,5 мм ... Прим. Цена за м. (4,0х8,2) мм, Р=0,0458 кг/м 1200 Другое --- Наряды и нормы расходов материалов Шкафная книга РШ-211-13ОР-120 211-14ОР-120 211-15ОР-300 211-16ОР-120 211-17ОР-120 …. П7015. Провод ПРППМ 2х1,2 мм Данные РШ 211-13ОР-120 Задейс. 88 Свобод. 32 Марка П7015 Особенности, техникоэксплуатационные параметры Паспорт обьекта П7015. Провод ПРППМ 2х1,2 мм Колодцы 0128-211,... 723-9А-П7015-К-ПП8764 Рисунок 8.8 Пример реализации БД «Наряд» Тема 9 Автоматизация процессов управления на сельских сетях связи 9.1Принципы построения сельских сетей связи На сегодняшний день на стационарной телефонной сети общего пользования сельского административного района работают 30-60 АТС (автоматическая телефонная станция) РУП «Белтелеком» суммарной номерной емкостью 20000-40000 номеров и могут быть ведомственные цифровые АТС, присоединённые к местной сети связи. Количество станций и емкость зависит от величины района и величины райцентра. На местной сети связи района используются АТС различных типов, основное количество которых составляют электронные цифровые автоматические станции АТСЭФ различных модификаций и емкостей. На ГТС (городская телефонная сеть) района установлено несколько станций, в том числе 2-3 АТС установлены в райцентре. Одна из них является междугородной станцией. В больших райцентрах это число может достигать 10-15. Суммарная номерная емкость составляет 10000-20000 номеров и зависит от величины райцентра и других городов района. На СТС (сельская телефонная сеть) установлено несколько десятков станции малой емкости. Совместно с операторами мобильной связи в труднодоступных местах района, где прокладка кабельных линий связи нецелесообразна, предоставляется связь посредством беспроводных абонентских линий (WLL – Wireless Local Loop). На данный момент в среднем по району задействовано 1300-1500 WLL в стандарте CDMA (оператор ООО СП «БелСел») и 20-50 WLL в стандарте GSM (оператор СООО «Мобильные ТелеСистемы»). Для межстанционной связи используется аппаратура уплотнения различных типов. Для связи по медным кабелям применяется аппаратура ИКМ15 «Ива» и ИКМ-30 «Кедр». Для связи по волоконно-оптическим кабелям используется оборудование МОП-Е1х4, МОП-Е1х8, МОП-Е1х16, SMA-16. В качестве резервной аппаратуры используется ИКМ-120 для связи с опорнотранзитными узлами. На местной сети связи сельского района применяется также абонентская аппаратура уплотнения РСМ-4, 6, 8, 12, 16 и ЕМХ-16. На ГТС и СТС района на местной сети связи применяются различные типы кабелей связи. На сети используются как медные, так и волоконнооптические кабели. Кабельные линии связи проложены в телефонной канализации и в грунте. Воздушные линии связи на сегодняшний день не используются. Для организации межстанционной связи применяются кабели связи с медными жилами КСПП 1х4х0,9, КСПП 1х4х1,2, ЗКП 1х4х1,2, а также волоконно-оптические кабели ОМЗКГЦ и других типов с различным количеством оптических волокон. В качестве магистральных кабелей связи на ГТС используются кабели марок ТПП, ТППБ, ТППэп, ТППэпЗ емкостью от 50х2 до 600х2 и диаметром жил 0,32…0,5 мм. На СТС в качестве магистральных используются те же кабели связи но емкость не привышает 200х2. В качестве распределительных кабелей связи на ГТС и СТС применяются кабели ТПП, ТППБ, ТППэп, ТППэпЗ, КТА емкостью до от 5х2 до 100х2 и диаметром жил 0,32…0,64 мм. Кроме того на СТС учитывая дальние расстояния широко используются кабели связи с четвёрочным повивом жил марок ТЗБ, ТЗАВБ, ТЗАШП и диаметром жил 0,64…1,2 мм. При строительстве новых кабельных линий связи применяются кабели с гидрофобным заполнением марки ТППэпЗ различных емкостей с диаметром жил не менее 0,5 мм. В качестве абонентских кабельных линий связи используются малогабаритные кабели связи МТППЗ, КАПЗП и ТППэпЗ-АД емкостью 1х2, 2х2 и 3х2 с диаметром жил 0,5 мм, а также провода ПРППМ 2х0,9 и ПРППМ 2х1,2. Иногда в качестве абонентских кабелей связи используются старые кабели марок ЗКП, КСПП, П-270. На АТС применяются кабели с поливинилхлоридной оболочкой не поддерживающей горение марок ТСВ и ТПВ. На ГТС и СТС применяются различные оконечные устройства: - шкафы – ШКМ, ШР-20, ШР-50, ШР-150, ШР-300, ШР-600, ШР 1200; - кабельные ящики, столбы и боксы – ЯКГ 10х2, ЯКГ 20х2, УКС 10х2, УКС 20х2, УКП 10х2, БМВ, ЯКР 20х2, СР 10х2, СР 20х2, СР 30х2; - коробки – КРТ, КРТП, КРТМ и т.д. На рисунке 9.1 приведен пример построения сети связи сельского административного района. 9.2 Сети передачи данных СТС Сетью передачи данных (СПД) называется совокупность оконечных устройств (терминалов) связи, объединенных каналами связи и коммутирующими устройствами (узлами), обеспечивающими обмен сообщениями между всеми оконечными устройствами [1]. По расстоянию между связываемыми узлами (территории охвата) сети передачи данных можно разделить на локальные, кампусные, городские и глобальные. Сеть передачи данных РУП «Белтелеком» является глобальной (территориальной) сетью (WAN) и охватывает всю территорию Республики Беларусь. Она не имеет единой сетевой архитектуры и строится на основе некоммутируемых каналов существующих сетей связи. СПД РУП «Белтелеком» Волпа FM FK-35 Дубовцы F FK-35 рп кспп 4 н 26 к м Кр.Груд К-50/200 ИКМ-30 ВОЛС 29 км рп Шиловичи FM МТ-20 Ендриховцы FM ИКМ-30 Россь FM МТ-20 кс 7,4 пп км Дулевцы К-50/200 ИКМ-15 8н кспп 32 к м Верейки F=50\1000 МТ-20 9 - 16 Репля FM ИКМ-30 №12 1- 4 5- 8 Кр.Село FM ОПТС Мочулино FK-35 К-50/200 ИКМ-30 №7 5 п4 ксп м 19 к 9 - 16 ) Теолин К-50/200 ИКМ-30 рп кн кс 8, пп 6 км 2 н ло о кспп 1 н 8,5 км рп нрп н п 3 ксп км 5 14, рп ксп п 11,5 2 нрп км рп 4н пп м к с ,5 к 30 рп 4н пп м кс ,3 к 18 кс 10 пп км 1 н рп во л 4,4 с 33 км ВОЛКОВЫСК 7 кспп 27 к м нрп Хатьковцы К-50/200 ИКМ-15 АТС-5 FM МОПП-Е1Х16 АТС-6 F МОПП-Е1Х16 Юбилейный К-50/200 ИКМ-30 нрп кспп 1 9,5 км ОПТС кспп 4 20 км Родники К-50/200 ИКМ-30 во -4 п нр 3 с мк км 11 волс 1,7 км Субочи К-50/200 ИКМ-30 7,8 6 (1 №5 во лс -1 13 нрп Гнезно FM МТ-20 -8 Войтковичи К-50/200 ИКМ=15 Изабелин FM ИКМ-30 Матвеевцы FM ИКМ-30 Подороск FM ИКМ-30 Рисунок 9.1 – Пример сети связи района Конюхи К-50/200 ИКМ-15 выполняет роль связующего транспортного звена для обмена информацией между индивидуальными пользователями, локальными, кампусными и городскими вычислительными сетями различных организаций и ведомств страны, а также предоставляет пользователям доступ к сети Интернет. СПД РУП «Белтелеком» является основой сети интерактивного телевизионного вещания (IPTV) торговой марки «ZALA». Глобальная сеть передачи данных РУП «Белтелеком» состоит из двух основных уровней: транспортного уровня и уровня доступа. К транспортному уровню относятся связи г.Минска с областными центрами и связи областных центров с районными. Все участки транспортного уровня сети передачи данных строятся по кольцевым схемам и использованием волнового мультиплексирования высокой плотности (DWDM – Dense Wavelength-Division Multiplexing). Построение транспортного уровня сети передачи данных осуществляется на основе существующих магистральных и зоновых линейных сооружений связи [3]. На уровне доступа сети передачи данных имеют в большинстве случаев топологию «звезда» или «дерево». Для доступа к сети передачи данных РУП «Белтелеком» в большинстве случаев применяется технология xDSL. В последнее время проектируются и строятся сети абонентского доступа с использованием пассивных оптических сетей (xPON – Passive Optical Network). В первом случае для осуществления доступа устанавливаются мультиплексоры доступа по цифровой абонентской линии (DSLAM – Digital Subscriber Line Access Multiplexer), во втором – оптические линейные терминалы (OLT – Optical Line Terminal). Глобальная сеть передачи данных РУП «Белтелеком построена по иерархическим принципам. Общее устройство такой сети поясняется рисунком 1.2. Транспортная сеть передачи данных построена на основе магистральной сети связи Республики Беларусь и взаимоувязана с сетями сопредельных государств. Для передачи телефонного трафика как внутри страны, так и за её пределы, используются системы на основе синхронной цифровой иерархии (SDH – Synchronous Digital Hierarchy) такие как STM-4, 16, 64. Для передачи данных применяются системы с волновым мультиплексированием высокой плотности DWDM со скоростями 10 и 40 Гбит/с. Областная СПД РУП «Белтелеком» построена на основе зоновой сети связи области и, как и республиканская, имеет кольцевую топологию. Она состоит из нескольких колец, причем кольцо может иметь сложную ветвящуюся структуру на физическом уровне (рисунок 9.3). Рисунок 9.2 – Иерархическое построение сети передачи данных Областной узел передачи данных находится на АМТС (автоматическая междугородная телефонная станция) областного города. Передача трафика по кольцам осуществляется посредством волнового мультиплексирования (DWDM). На каждой длине волны передается либо поток со скоростью 40 Гбит/с, либо 10 Гбит/с. Рисунок 9.3 –Пример построения СПД Основным звеном в совмещении сети передачи данных каждого района области с областной транспортной сетью является опорный маршрутизатор, который устанавливается на центральной АТС районного центра, а также АТС некоторых населенных пунктов, не являющихся районными центрами. Сети всех районов построены по топологии «звезда». Выбор данной топологии эффективен при строительстве СПД на местных сетях области, характеризующихся наличием большого количества небольших населенных пунктов, не требующих для удовлетворения потребности в ШПД (широкополосный доступ) большого количества портов и высокой пропускной способности. Сеть передачи данных района построена на основе существующей сети связи с использованием волоконно-оптических кабелей. РУП «Белтелеком» предоставляет на территории сельского района услуги ШПД на основе технологий xDSL, поэтому связующим звеном в сети доступа между опорным маршрутизатором и абонентским оборудованием являются мультиплексоры доступа цифровой абонентской линии (DSLAM). Мультиплексоры доступа, установленные на ЦАТС (центральная АТС) райцентра подключены к опорному маршрутизатору оптическими интерфейсами 1000 Base-LX. Удаленные DSLAM подключены к маршрутизатору также посредством одномодовых оптических интерфейсов 1000 Base-LX, но с использованием мультиплексирования WDM и DWDM. Основная масса DSLAM включены в маршрутизатор РУЭСа. Их общая монтированная емкость составляет 4000-6000 портов. Следует отметить, что эта цифра постоянно увеличивается в связи с подключением новых абонентов IPTV и высокоскоростного доступа к сети интернет. Пример топологии построения сети передачи данных типичного РУЭСа приведен на рисунке 9.4. СПД на уровне доступа имеет протяженность и сложность во много раз меньше чем транспортная сеть. Несмотря на это, от данного участка напрямую зависит уровень и качество услуг, которые может предоставить своим абонентам интернет-провайдер. Внедрение услуг на базе технологий семейства xDSL стало настоящим прорывом в развитии местных сетей связи небольших районных центров, а также сельских населенных пунктов. На основе данной технологи оказываются такие виды услуг как высокоскоростной интернет, интерактивное телевидение, оказываются услуги по организации виртуальных частных сетей. Основным достоинством данной технологии (особенно на местных сетях связи районов) является отсутствие необходимости в дополнительной прокладке дорогостоящих кабельных линий связи, причем расстояние от узла передачи данных до абонента может достигать на кабелях с парной скруткой и диаметром жил 0,5 мм 2,5 км при скорости передачи 6 Мбит/с [4]. Типичный РУЭС (районный узел электросвязи) как структурной единицей РУП «Белтелеком» оказываются услуги высокоскоростного доступа к сети Интернет различных тарифных планов со скоростями до 6,144 Мбит/с. Высокоскоростной доступ к сети интернет по технологии xDSL позволяет оказывать такой вид услуг как телевидение по интернет протоколу (IPTV), при котором реализуется телевизионное вещание как в реальном режиме времени, так и интерактивное телевидение. Данная услуга сочетает в себе преимущества кабельного телевидения с интерактивностью сети Интернет. Услуга позволяет самостоятельно управлять выбором телевизионных каналов, группировать их, просматривать программу передач на экране телевизора в реальном и интерактивном (с задержкой по времени) режимах, производить запись программ. Доступен также широкий спектр дополнительных услуг. Для передачи видеоизображения требуется высокая скорость передачи информации в нисходящем потоке. Высокоскоростной интернет по технологии xDSL подходит для этого. Для организации интерактивного вещания достаточно наличие узла передачи данных на АТС (ГТС, СТС). У абонента устанавливается ADSL-модем и приставка STB (Set Top Box) – ресивер цифрового телевидения, который принимает сигнал телевидения по интернет каналам и передает его на аналоговый вход (RCA, S-Video) телевизионного приемника. Рисунок 9.4 – СПД РУЭС Услуга «Объединение корпоративных сетей по интернет протоколу» VPN (Virtual Private Network – виртуальная частная сеть) предназначена для объединения территориально разрозненных сетей передачи данных абонента в единую сеть передачи данных с использованием виртуальных каналов, организованных на базе сети передачи данных РУП «Белтелеком». Виртуальные каналы могут быть организованы на местном, областном и республиканском уровнях. Обладая всеми преимуществами xDSL соединения, VPN вытесняет услугу «Коммутируемый доступ к корпоративной сети Заказчика» (VPDN – Virtual Private Dialup Network). В последнее время распространение получает технология беспроводного доступа к сети передачи данных по технологии Wi-Fi (Wireless Fidelity) стандарта IEEE 802.11. Данная услуга в небольших районных центрах, а тем более в сельской местности, внедряется очень низкими темпами. Обычно на территории района действует несколько беспроводных точек доступа. Следует отметить, что большая часть современных ADSL-модемов обладают функциями беспроводной точки доступа по технологии Wi-Fi, что дает абонентам возможность в большей мере использовать портативные устройства (смартфоны, портативные компьютеры – ноутбуки, нетбуки). На рисунке 9.5 представлены способы подключения основных современных телекоммуникационных услуг на СПД РУП «Белтелеком» c применением технологий семейства xDSL. Для организации сети передачи данных РУП «Белтелеком» применяется оборудование различных типов, назначений, производителей, имеющее различные характеристики. Основную массу оборудования составляет оборудование фирмы Huawei Technologies (Китай). На транспортной сети передачи данных в качестве опорно-транзитных используются коммутирующие маршрутизаторы Quidway NE80E-16, NE40EX16/8 (Huawei). Маршрутизаторы NE80E-16 и NE40E-X16 устанавливаются в областном городе. NE40E-X8 установлены в узлах СПД двух «колец» областной СПД и на «кольце» городской сети областного города. На транспортном уровне для волнового мультиплексирования DWDM применяются мультиплексоры Optix Metro фирмы Huawei. На местных сетях используются более простые спектральные мультиплексоры WDM, которые часто называют оптическими конверторами. Они позволяют осуществлять передачу на двух длинах волн, по одной из которых передаются потоки Е1 для связи удаленной АТС с ЦАТС РУЭСа, а по другой – поток для связи опорного маршрутизатора с удаленным DSLAM. На сети связи сельского РУЭС применяются WDM/CWDM устройства линейки ОСМ фирмы Ротек (Россия). Мультиплексоры ОСМ-01 и ОСМ-02 осуществляют передачу соответственно на двух и восьми длинах волн. Мультиплексор ввода/вывода может использовать до трех длин волн. Данные устройства являются пассивными и электрической энергии не потребляют. Кроме того на транспортной сети областей, используется множество другого вспомогательного оборудования, назначением которого является сбор и хранение информации в базах данных, управление трафиком для работы посторонних интернетпровайдеров, управление сетью передачи данных, управление работой частных виртуальных сетей и т.д. Большую часть из этого оборудования составляют коммутаторы и маршрутизаторы фирмы Cisco (США). В качестве мультиплексоров доступа цифровых абонентских линий (DSLAM) используется разнообразное оборудование различных производителей. В таблице 9.1 приведены характеристики DSLAM, которые используются на сети передачи данных РУЭС. В качестве оборудования доступа РУЭСом используются xDSL-модемы, точки беспроводного радиодоступа и STB-приставки для IP TV. Основным звеном в сети доступа по технологии xDSL являются модемы, которые могут выполнять функции шлюзов для предоставления различных телекоммуникационных услуг (передача данных, видео, звука и т.д.). На сети РУЭСа используются модемы различных производителей. Все устройства данного класса предназначены для организации высокоскоростных абонентских линий в большинстве случаев с ассиметричной скоростью передачи. Подерживаются режимы работы ADSL, ADSL2, ADSL2+, что позволяет передавать данные со скоростью до 24 Мбит/с к абоненту (downstream) и 1 Мбит/с от абонента (upstream). У некоторых модемов есть режим работы, при котором скорость передачи от абонента увеличивается до 3,5 Мбит/с (Annex M). Дальность передачи информации некоторых моделей можно увеличить до 5,5-7 км (Annex L). Основными различиями моделей с практической точки зрения является количество портов Ethernet 10/100 Base-T – 1 или 4, и наличие или отсутствие беспроводного радиодоступа Wi-Fi (стандарт IEEE 802.11). В некоторых случаях используются модемы с симметричными скоростями передачи (SHDSL). Такие устройства предназначены для организации частных сетей передачи данных. Рисунок 9.5 – Услуги абонентского доступа по технологии xDSL Таблица 9.1 – Основные характеристики DSLAM МА5600 Surpass Hi x5630 AAM-1212 Производитель Huawei (Китай) Siemens (Германия) ZyXEL (Китай) Поддерживаемые VDSL2, ADSL, ADSL, ADSL2, ADSL, ADSL2, технологии ADSL2, ADSL2+, ADSL2+, SHDSL, ADSL2+ SHDSL VoIP Количество слотов 14 8 1 Количество портов на одну плату услуг: - ADSL 64 72 12 - SHDSL 32 48 Высота стойки 10 U 6U 1U (IES-1000M) Максимальное количество портов: - ADSL 896 576 12 / 241 - SHDSL 448 384 1 – шасси IES-1000M позволяет установить два комплекта ААМ-1212 Список ADSL модемов, используемых на сети передачи данных типичного РУЭС приведен в таблице 9.2. Таблица 9.2 – Модемы xDSL Производитель Модель Huawei (Китай) Huawei (Китай) Huawei (Китай) Huawei (Китай) D-Link (Тайвань) D-Link (Тайвань) ZyXEL (Китай) Промсвязь (РБ) Промсвязь (РБ) ZTE (Китай) ZTE (Китай) ZTE (Китай) Smart AX MT880a (u) Smart AX MT882a (u) EchoLife HG510a (v) EchoLife HG520c (v) DSL-2500U DSL-2540U/BRU/D P660RT3 УА-101А (В) УА-200А (В) ZXDSL 831 II ZXDSL 832 CII ZXV10 W300 Количество портов 10/100 Base-T 1 1 4 4 1 4 1 4 4 4 4 4 Наличие Wi-Fi (IEEE 802.11) Нет Нет Нет Есть Нет Нет Нет Нет Есть Нет Нет Eсть Для просмотра программ IP-телевидения на сетях сельской связи используются STB-приставки ПТ-100 (Промсвязь, РБ) и ZXV10 B600IP (ZTE, Китай). Для беспроводного радиодоступа по технологии Wi-Fi IEEE 802.11 на территории сельского района устанавливается несколько точек доступа Cisco Aironet 1231G производства США. 9.3 ХАРАКТЕРИСТИКА ОПТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ДОСТУПА Сектором стандартизации Международного Союза Электросвязи (ITU – International Telecommunication Union) выделяется несколько характерных вариантов архитектур построения сетей оптического доступа, которые характеризуются степенью приближения оптического сетевого терминала или узла к пользователю. Все разновидности архитектур предполагают наличие участка с распределительными медными кабелями, но чем короче этот участок, тем больше используется волоконно-оптический кабель, и, соответственно, выше пропускная способность сети. Возможные варианты архитектур при использовании волоконнооптического кабеля изображены на рисунке 9.1. Максимальное использование оптических технологий предполагает архитектура FTTH (Fiber to the Home – волокно до дома/квартиры), при которой оптический сетевой терминал устанавливается в квартире или частном доме пользователя. К нему при помощи коротких медных кабелей подключаются различные устройства (телефон, телевизор, компьютер и т.д.). Технология FTTB (Fiber to the Building – волокно до здания) предполагает установку ONT (Optical Network Terminal – оптический сетевой терминал) в подъезде многоэтажного здания. Те или иные архитектуры могут использоваться как для жилых зданий, так и для производственных. В современных оптических сетях доступа могут использоваться различные топологии сети. Выбор наиболее оптимальной технологии построения сети зависит от различных факторов: плотность абонентов, расположение абонентов, необходимая пропускная способность, виды предоставляемых услуг и т.д. Из множества топологий построения оптических сетей доступа можно выделить четыре основные топологии: «кольцо», «точка-точка», «дерево с активными узлами» и «дерево с пассивными узлами» [3]. Топология «кольцо» (рисунок 9.2 а) зарекомендовала себя с лучшей стороны в городских телекоммуникационных сетях, так как городские магистрали, расположение узлов планируются еще на стадии проектирования. При построении сети доступа не всегда известно где, когда и сколько абонентских узлов будет установлено. Из-за такого недостатка как сложность наращивания новых абонентов использование топологии «кольцо» на сетях доступа весьма ограничено. Рисунок 9.6 – Архитектуры сетей оптического доступа Топология «точка-точка» (рисунок 9.7 б) может быть реализована как для любого сетевого стандарта, так и для нестандартных решений, например, использующих оптические модемы. Основным преимуществом данной топологии является очень высокая степень безопасности и защиты передаваемой информации. Однако существует и ряд недостатков, которые связаны с неэкономичностью данной топологии поскольку волоконнооптический кабель необходимо прокладывать к каждому абоненту. Кроме того не экономятся станционные порты оптических линейных терминалов. Неэкономичности в использовании волокон и портов OLT избавлена топология «дерево с активными узлами» (рисунок 9.7 в). Данная топология хорошо подходит для построения сетей на основе стандарта Ethernet с соблюдением иерархии по скоростям. Недостатком данной топологии является необходимость установки дополнительных промежуточных активных узлов, что приводит к дополнительным материальным затратам и необходимости индивидуального питания этих узлов. При использовании топологии «дерево с пассивными узлами» (рисунок 9.7 г) вместо активных узлов применяются пассивные оптические разветвители (сплиттеры). В данном случае используется логическая структура «точкамноготочка», которая заложена в основу технологии пассивных оптических сетей (PON). Экономия достигается как в использовании пассивных компонентов сети, которые не требуют питания и постоянного обслуживания, так и в более экономичном использовании кабельной инфраструктуры и станционного оборудования. К одному порту OLT подключается одно оптическое волокно, по которому могут работать до 64 оптических сетевых терминалов (в некоторых случаях до 128 ONT). К достоинствам данной технологии также можно отнести простоту подключения новых абонентов без перерыва связи, возможность динамического расширения полосы, которая достигается увеличением скорости передачи за счет неработающих в данный момент абонентов. Рисунок 9.7 – Варианты построения оптических сетей доступа Дальнейшее увеличение скорости передачи может производиться без замены используемого оборудования. Кроме того, при дальнейшем развитии возможно использование спектрального мультиплексирования (WDM) для увеличения скорости передачи для каждого пользователя. В основе принципа работы пассивных оптических сетей заложено то, что информация для всех пользователей передается от оптического линейного терминала (OLT) одновременно с временным разделением каналов [2]. Из общего потока информации каждый оптический сетевой терминал (ONT) выделяет и передает пользователю только ту часть информации, которая предназначается только ему. При передаче в обратном направлении информация от каждого ONT с помощью сплиттера объединяется в один общий поток и передается в OLT (рисунок 9.8). Передача и прием в обоих направлениях осуществляется по одному оптическому волокну но на различных длинах волн. При передаче от информации от пользователя к OLT (upstream) используется длина волны 1310 нм, при передаче Рисунок 9.8– Принцип работы пассивных оптических сетей от OLT к пользователю (downstream) – длины волн 1490 или 1550 нм. Довольно часто длина волны 1550 нм используется для передачи всем абонентам одновременно телевизионных сигналов. В таком случае на станции устанавливается дополнительный мультиплексор WDM. Всего существует несколько разновидностей пассивных оптических сетей. Первоначально в 90-х годах была разработана технология APON (ATM PON), принцип работы которой основывался на передаче информации в ячейках ATM со служебными данными. Этой технологией обеспечивалась передача информации в симметричном (155/155 Мбит/с) и ассиметричном режимах (622/155 Мбит/с). Для предотвращения ошибок, связанных с наложением информации, OLT направляет каждому абонентскому устройству сообщения, разрешающие отправку информации. Технология BPON (Broadband PON) [2] является дальнейшим развитием технологии APON с увеличением скорости передачи данных до 622/622 Мбит/с в симметричном и 1244/622 Мбит/с в ассиметричном режимах. Данная технология поддерживает концепцию Triple Play. На современном этапе технологии APON и BPON считаются устаревшими и практически не используются. Широкое распространение Ethernet привело к применению этой технологии в пассивных оптических сетях [2]. По технология EPON (Ethernet PON) или GEPON (Gigabit Ethernet PON) оптическая пассивная сеть функционирует на основе интернет протокола (IP) со скоростью 1000/1000 Мбит/с. Для предотвращения конфликтов между сигналами обратных потоков в EPON применяется протокол управления множеством узлов (MPCP). Данная технология ориентирована на предоставление услуг по передаче данных. Из всех технологий PON наиболее удачной в плане реализации концепции Triple Play считается технология GPON (Gigabit PON). Она является продолжением технологий APON/BPON, но с большей скоростью передачи информации (до 2488 Мбит/с). В основе GPON лежит базовый протокол SDH. Технология GPON поддерживает трафик ATM, IP, речь, видео, а также SDH. Сеть на основе GPON работает в синхронном режиме с постоянной длительностью кадра. Высокая эффективность полосы пропускания обеспечивается линейным кодом NRZ со скремблированием. Основным недостатком технологии GPON является большая стоимость активного оборудования в сравнении с другими технологиями пассивных оптических сетей. Учитывая преимущества GPON, связанные с хорошими возможностями реализации концепции Triple Play, используем эту технологию при построении оптической сети передачи данных. Сравнительные характеристики пассивных оптических сетей приведены в таблице 9.3. При построении пассивных оптических сетей из-за плохой совместимости оборудования различных производителей необходимо придерживаться выбора активного станционного и абонентского оборудования одного производителя. В настоящее время в Республике Беларусь широко используется оборудование фирмы Huawei Technologies Co., Ltd. (Китай), являющееся одним из лидеров в производстве телекоммуникационного оборудования в мире. Основой пассивной оптической сети является оптический линейный терминал (OLT). Выбор OLT производится по количеству необходимых PONинтерфейсов. В качестве OLT терминала можно использовать SmartAX MA5600T (рисунок 9.9). В данном устройстве объединены функции агрегирующего коммутатора и граничного маршрутизатора. Для построения проектируемой сети потребуются шасси SmartAX MA5600T со стандартными платами управления и коммутации и 8 линейных интерфейсных плат GPON (по 8 портов каждая). В комплект линейных плат GPON входят SFP-модули обеспечивающие работу GPON-интерфейса в классе В или классе С. Основные технические характеристики оптического линейного терминала SmartAX MA5600T приведены в таблице 9.4. Терминал EchoLife HG8245 имеет возможность беспроводного абонентского доступа Wi-Fi IEEE802.11. Оборудование данного типа используется из расчета пять терминалов на один подъезд жилого дома (в одной из квартир на каждом этаже). Питание ONU MA5612 и MA5620 предусмотрено переменным напряжение 220 В или постоянным –48 В. Для снижения энергопотребленя и повышения отказоустойчивости данных устройств применяется пассивное охлаждение. Основным пассивным элементом сети является оптический сплиттер (разветвитель). Обычно используются сплиттеры с коэффициентом ветвления 2:64. Два входа сплиттера обеспечивают резервирование по схеме «1+1» без участия обслуживающего персонала для переключения элемента сети на резервное волокно. Используются компактные сплиттеры Huawei серии SPL9101-64-P2064 (рисунок 9.11), характеристики которых приведены в таблице 9.6 [6]. Входы и выходы сплиттеров выполнены в виде пигтейлов. Таблица 9.3 – Сравнительные характеристики разновидностей PON Характеристики BPON GPON Стандарт Рекомендации ITU-T G.983.x Протокол ATM Линейный код NRZ со скремблировани ем Максимальная дальность, 20 км Диапазон затухания, дб 5-20 (класс A) 10-25 (класс B) 15-30 (класс С) Количество абонентов до 32 Диапазон длин волн, нм: а) одно волокно - прямой поток 1480-1580 - обратный поток 1260-1360 б) два волокна 1260-1360 1 Скорость передачи , 155,52/155,52 Мбит/с 622,08/155,52 622,08/622,08 1244,16/155,52 1244,16/622,08 Уровень ошибок BER Резервирование Защита данных 10-10 Есть Шифрование открытыми ключами 1 – прямой поток / обратный поток; 2 – теоретически возможно до 128 Рекомендации ITU-T G.984.x SDH (GFP) NRZ со скремблировани ем 20 5-20 (класс A) 10-25 (класс B) 15-30 (класс С) до 64 (1282) 1480-1580 1260-1360 1260-1360 1244,16/155,52 1244,16/622,08 1244,16/1244,16 2488,32/155,52 2488,32/622,08 2488,32/1244,16 2488,32/2488,32 10-10 Есть Шифрование открытыми ключами EPON (GEPON) Стандарт IEEE 802.3ah Ethernet 8B10B 10 (класс 1) 20 (класс 2) 21/231 (класс 1) 26/261 (класс 2) до 32 1490, 1550 1310 1000/1000 10-12 Нет Нет Рисунок 9.9 – Внешний вид OLT SmartAX MA5600T Для электропитания OLT используется стандартная шина питания АТС –60 В. Энергопотребление при выбранной конфигурации (шасси MA5600T и восемь линейных оптических плат) составит 660 Вт. Таблица 9.4 – Характеристики OLT SmartAX MA5600T Наименование Количество сервисных слотов Количество портов в линейной плате GPON Максимальное количество портов PON Класс GPON интерфейсов Коэффициент деления ветви Суммарная пропускная способность объединенной шины, Тбит/с Емкость коммутации управляющих плат, Гбит/с Габаритные размеры, мм Температура окружающей среды, ºС Напряжение питания (постоянное), В Диапазон рабочего напряжения, В Потребляемая мощность одной платы, Вт Суммарная потребляемая мощность, Вт Значение 16 8 128 B, C до 1/128 3,2 960 530 × 275,8 × 447,2 –25…+55 –48 или –60 –38,4…–72 не более 55 до 1100 В качестве оптических сетевых терминалов для оказания телекоммуникационных услуг в гостинице и жилых домах можно использовать оборудование Huawei EchoLife HG850a и HG8245 (рисунок 9.10). EchoLife HG850a EchoLife HG8245 Рисунок 9.10 – Оптические сетевые терминалы фирмы Huawei Характеристики оптических сетевых терминалов фирмы Huawei приведены в таблице 9.5 [6]. Таблица 9.5 – Характеристики ONT Huawei EchoLife Модель EchoLife HG850a Интерфейсы: - абонентские 4FE, 2POTS - сетевые GPON (SC) Размеры, мм 195 × 155 × 33 Питание: - напряжение, В ~ 110, 220 - частота, Гц 50…60 Потребляемая мощность: - максимальная, Вт до 10 - средняя, Вт до 8 Поддержка протоколов VoIP SIP, H.248 EchoLife HG8245 4GE, 2POTS, Wi-Fi GPON (SC) 195 × 174 × 34 ~ 110, 220 50…60 до 17 до 8 SIP, H.248 SmartAX MA5612 SmartAX MA5620 Рисунок 9.12 – Оптические сетевые узлы фирмы Huawei Рисунок 9.11– Оптический сплиттер SPL9101 Таблица 9.6– Характеристики оптического сплиттера SPL9101-64-P2064 Коэффициент ветвления 2 : 64 Вносимые потери, дБ ≤ 20,6 Возвратные потери, дБ ≥ 50,0 Поляризационные потери, дБ ≤ 0,4 Направленные потери, дБ ≥ 55,0 Оптическая мощность, мВт ≤ 300 Длина пигтейла, м 1,5 Тип контакта адаптера SC/APC Габаритные размеры корпуса, мм 60 × 20 × 110 Для установки сплиттеров используются настенные оптические распределительные шкафы (кроссы) фирмы ВИМКОМ (Россия). В 40 квартирных домах устанавливаются шкафы НКРУ-А48-SC; в 60 квартирных домах и гостинице – НКРУ-А96-SC. Всего потребуется 24 шкафа НКРУ-А48-SC и 5 шкафов НКРУ-А96SC. Их внешний вид показан на рисунке 9.13, а характеристики приведены в таблице 9.7. НКРУ-А48-SC НКРУ-А96-SC Рисунок 9.13– ОРШ фирмы ВИМКОМ Таблица 9.7 – Характеристики ОРШ Марка ОРШ Количество оптических портов Тип оптических портов Количество сплайс-кассет Емкость сплайс-кассеты, волокон Габаритные размеры, мм Масса, кг НКРУ-А48-SC 48 SC 3 16 354 × 324 × 102 3,7 НКРУ-А96-SC 96 SC 6 16 354 × 430 × 132 5,0 В качестве станционного оптического кросса используется блок терминирования и сращивания GPX147-GPR-72A производства Huawei, который монтируется в установленный в помещении ЛАЗ одной из АТС РУЭС 19" статив оптического кросса. Устройство предназначено для подключения до 72 оптических волокон, снабжено адаптерами SC и имеет размеры 482,6 × ×266 × 4U мм. Потери в адаптерах не превышают 0,3 дБ. Блок терминирования и сращивания GPX147-GPR72A изображен на рисунке 9.14. Для ответвления абонентских оптических кабелей применяются оптические разветвительные коробки (ОРК). ОРК устанавливаются в слаботочных нишах жилых домов и гостиницы. В качестве ОРК применим коробки Huawei GPX147-FAT3101-6. Коробка предназначена для установки внутри помещений [6]. Рисунок 9.14 – Блок терминирования и сращивания GPX147-GPR-72A Для подключения оптического сетевого терминала используются оптическая абонентская розетка и патчкорд (гибкий оптический кабель). Применим в проекте оптические розетки Huawei АТВ3102. В розетку могут устанавливаться различные типы адаптеров (SC, FC, ST). Габаритные размеры 100 × 86 × 25,2 мм, емкость волокон – одно. Вносимые потери адаптера розетки не превышают 0,3 дБ [6]. Используются оптические розетки с коннекторами SC. В качестве патчкордов для подключения абонентских терминалов используем одномодовые SS-OP-SC-SC-S-3-3 производства Huawei. Тип используемого волокна в патчкорде G657A, вносимые потери не более 0,3 дБ, длина 3 м [2]. Всего потребуется 1290 оптических патчкордов данного типа. Для подключения оптического кросса к терминалу OLT используется 64 оптических патчкорда, для подключения OLT к опорному маршрутизатору NE40E-X8 – 8 патчкордов. В качестве станционных используем одномодовые патчкорды SS-OPSC-SC-S-3-5 производства Huawei. В патчкордах используется волокно G657А, вносимые потери составляют не более 0,3 дБ, длина 5 м. Всего потребуется 72 оптических патчкорда данного типа. Оптические сетевые узлы (ONU) торгового центра и детского сада устанавливаются в шкафы Е-1 производства фирмы ВИМКОМ. Шкаф имеет габаритные размеры 500 × 350 × 120 мм и предназначен для установки телекоммуникационного оборудования с типовым размером 19" 1U. Для установки ONU потребуется установить в шкаф дополнительное крепление для оборудования. Потребуется 2 шкафа Е-1. Для включения магистрального кабеля в оптический кросс, подключения оптических магистральных и распределительных кабелей к сплиттерам, подключения к сети сетевых узлов торгового центра и детского сада применим оптические пигтейлы OP-SC/PC-3-1 производства Huawei. Пигтейл имеет длину 1 м и с одной стороны оснащен оптическим разъемом SC. Свободный конец пигтейла с помощью сварного соединения подключается к оптическому волокну кабеля. В пигтейлах используется волокно G657A, вносимые потери не более 0,3 дБ. Всего потребуется 1436 пигтейлов. В качестве оптических муфт на магистральном участке сети применим продукцию фирмы Huawei. В муфтах М1, М2, М4, М5, М7, М10, М11 сварные соединения только на отводимых волокнах, поэтому используем универсальные муфты конструкции Slide-In-Lock состоящих из двух половинок и позволяющие отводить волокна без разрезания транзитных волокон кабеля. Муфты имеют шесть входных/выходных отверстий и могут использоваться как в телефонной канализации, так и в грунте. Количество отводимых волокон – не более 24, размеры 396 × 200 × 126 мм. В качестве остальных используем муфты, простой конструкции, характеристики которых приведены в таблице 9.8. Таблица 9.8 – Характеристики оптических муфт Обозначение Типовые характеристики М1, М2, М4, М5, 3 ввода, 3 вывода, 24 волокна М7, М10, М11 (Slide-In-Lock) М3 2 ввода, 2 вывода, 72 волокна М6, М9 3 ввода, 3 вывода, 96 волокна М8, М12 2 ввода, 2 вывода, 24 волокна Размеры, мм 396 × 200 × 126 464 × 210 × 103 490 × 252 × 127 464 × 210 × 103 Неразъемные (сварные) соединения в оптических муфтах, шкафах, коробках и розетках имеют затухание не более 0,1 дБ. Для оказания услуг телевидения по интернет протоколу используем приставки IPTV ПТ-100 производства ОАО «Промсвязь» (РБ). Всего потребуется 1297 приставок. Для подключения того или иного оборудования к оптическим сетевым устройствам (терминалам, узлам) потребуются линейные провода ШПТЛ 2х0,08, ШПТЛ 2х0,12, а также сетевые кабели 5-й категории КВП 4х0,5. Данные материалы будут закупаться при необходимости подключения той или иной услуги. Затраты на закупку будут ложиться на расходы абонентов. 9.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ НА СТС Для управления пассивными оптическими сетями на основе оптических линейных терминалов SmartAX MA5600T используется система управления и конфигурирования iManager N2000 BMS. Данная система является универсальным средством для управления как различными устройствами широкополосного доступа, так и мультисервисными платформами компании Huawei (MA510x, MA520x, MA530x, MA560x, MA5600T, MA5603T, MA5680T, Radium8750, ISN8850, MD5500, UA5000). Система поддерживает управление такими услугами доступа как xDSL, xPON, POTS и VoIP что позволяет в полном объеме реализовать концепцию Triple Play. Система iManager N2000 BMS выполняет следующие функции управления: - централизованное и унифицированное управление сетью широкополосного доступа; - единый подход при управлении различным оборудованием; - интегрированное управление услугами; - внеполосное и внутриполосное управление. Система позволяет осуществлять мониторинг и собирать статистическую информацию о производительности сети. Система мониторинга выполняет следующие функции: - сбор информации о производительности сети; - временной анализ; - прогнозирование эксплуатационных характеристик; - установка пороговых показателей; - слежение за состоянием оборудования в режиме реального времени; - сбор информации о типе, количестве и направлении передаваемого трафика. При наличии удаленных узлов и терминалов iManager N2000 BMS позволяет осуществлять централизованный мониторинг и выполнять некоторые функции которые существенно повышают производительность и отказоустойчивость: - мониторинг питания; - мониторинг окружающей среды; - сигнализация при отклонении контролируемых параметров от нормальных. При управлении большими массивами абонентов система имеет возможность пакетной и шаблонной обработки информации, что значительно облегчает конфигурирование сети, упрощает выполнение часто повторяющихся операций и снижает трудовые затраты оператора. В iManager N2000 BMS в пакетном режиме организуются измерения и обработка их результатом. В данном случае участие оператора требуется при обнаружении системой отклонений от норм. В пакетном режиме также осуществляется конфигурирование сети, при котором изменения в настройки вносятся либо для всех абонентов, либо для группы абонентов. Центр обработки и хранения данных осуществляет хранение информации, которая стекается со всех узлов и терминалов сети. При необходимости он в ручном или автоматическом режиме выполняет обновление встроенного программного обеспечения оборудования сети. Обновление может выполняться по установленному оператором расписанию. При наличии большого количества оборудования обновление может выполняться в пакетном режиме. Система обладает функциями тестирования линии. Сюда могут входить определение длины линии, проверка предельно достижимой скорости передачи информации к абоненту и от абонента, определение терминирования линии, определение затухания и уровня мощности сигнала в канале. Тестирование может осуществляться для одного порта, группы портов или всех портов одновременно. Поддерживаются различные варианты проведения тестирования: обычное, быстрое (экспресс-тест) и т.д. Система iManager N2000 BMS снабжена функциями формирования отчетов. Отчеты по оборудованию необходимы для обслуживания сети и содержат информацию об общем количестве портов, количестве свободных и простаивающих портов, коэффициентах активности портов, статусах портов, параметрах линий, версиях установленного оборудования и абонентах. Отчеты по службам формируются для управления службами и содержат информацию о статусах виртуальных компонент сети, типах портов различных служб, занятых и свободных ресурсах. Для ремонтно-эксплуатационных служб система может формировать вспомогательные отчеты о количестве различного рода оборудования и запасных частей. iManager N2000 BMS имеет удобный пользовательский интерфейс, что позволяет оперативно конфигурировать сеть, управлять различными устройствами, входящими в состав сети. Благодаря использованию сплиттеров 2:64 (2 входа, 64 выхода) и двух оптических волокон на магистральном участке, в которые включается сплиттер, обеспечивается автоматическое резервирование сети на магистральном участке по схеме «1+1». Основные и резервные волокна включаются в разные оптические интерфейсы, что позволяет, сконфигурировав должным образом систему управления, без участия человека переключиться на резервное волокно при возникновении какойлибо неисправности в основном. Автоматизация процессов управления на сетях СТС осуществляется с помощью Центра Технической Эксплуатации(ЦТЭ). ЦТЭ обеспечивает непрерывное получение информации о состоянии эксплуатируемого на сетях республики оборудования и функционирующих систем, административное управление их параметрами, оценку качества их работы и выдачу необходимой статистической отчетности. Автоматизированная Система Центра Технической Эксплуатации построена по иерархическому принципу - нижний уровень (ЦТЭ НУ) – уровень районного центра; - средний уровень (ЦТЭ СУ) – уровень области; - верхний уровень (ЦТЭ ВУ) – уровень РУП «Белтелеком». Центр Технической Эксплуатации построен по модульному принципу, т.е. состоит из ядра системы и отдельных подсистем, работающих с определенным типом оборудования или другими системами, функционирующими на сети. Ядро системы должно поддерживать многопользовательский режим работы, обеспечивающий одновременную работу нескольких пользователей с возможностью разделения прав доступа между ними, а так же с возможностью организации групп пользователей с различными полномочиями. Основное назначение автоматизированной системы Центра Технической Эксплуатации : - контроль технического состояния оборудования обслуживаемых объектов; - работы по поддержанию оборудования в исправном и работоспособном состоянии; - работы, связанные с административным управлением; - сбор и анализ данных о техническом состоянии и функционировании оборудования и данных для определения показателей технического обслуживания абонентов; - маршрутиза цию потоков данных от ЦТЭ-НУ-оборудование к ЦТЭ-СУ-оборудование; - оперативное оповещение о возникающих в процессе эксплуатации сбоях и аварийных ситуациях; - регистрация событий в базе данных и предоставление необходимой статистической информации о качестве работы АТС по запросу или в соответствии с заданным алгоритмом. - анализ информации о состоянии сети и передача необходимой информации ЦТЭ высшего уровня. На рис. 9.15 представлена схема организации ЦТЭ всех трех уровней. К ЦТЭ верхнего уровня Пользователи Пользователи (юридические лица) (юридические лица) Область Область Пользователи Пользователи (физические лица) (физические лица) СПД оборудование уровня ядра Таксофоны Контакт-центр АМТС АРМ OSS ЦТЭ-О Сети областного города Транспортные сети АРМ Главный инженер АРМ Начальник службы Пользователи Пользователи Районный Районный центр центр АРМ СПД 1. Управление отказами 2. Управление конфигурацией 3. Управление радиоузлами 4. Подсистема анализа качества 5. Дистанционные измерения параметров 7. Формирование отчетов АТС УСПД города (служба 108) АРМы Дежурного персонала Транспортная внутризоновая сеть Оборудование доступа АРМы СОТУ Пользователи Пользователи IP ОПТС Контакт-центр (бюро ремонта) УСПД РУЭСов ЦТЭ-Р АТС города 1. Управление отказами 2. Мониторинг радиоузлов 3. Дистанционные измерения параметров 4. Мониторинг источниками первичного и вторичного эл.питания 6. Формирование отчетов АТС-СТС АРМ Заместитель Главный начальника инженер АРМы АРМ Дежурного Главный персонала инженер Рис.9.15 Схема Центра Технической Эксплуатации Оборудование доступа РУ РУ В последние годы на сельских сетях связи внедрена автоматизированая система комплексных расчетов за услуги электросвязи (АСКР-Э), что позволило автоматизировать систему управления РУЭС и организовать автоматизированные рабочие места на кроссе, абонентском отделе, бюро ремонта, бухгалтерии, отделе по расчетам, экономиста, техническом отделе, зам. начальника, начальника РУЭС, а также автоматизировать рабочие места операторов пункте приемов платежей на ПКП. Централизованное автоматизированное бюро ремонта (ЦАБР) предназначено для автоматизации технологических процессов бюро ремонта районных узлов электросвязи. ЦАБР является основным инструментом, позволяющим получить оперативные данные о работе персонала телефонных сетей и повысить качество обслуживания сооружений связи и абонентов. Система решает следующие задачи: прием заявок от абонентов; контроль за устранением повреждений; формирование и ведение архива заявок; Комплекс ЦАБР содержит следующие автоматизированные рабочие места (АРМы): АРМ оператора бюро ремонта; АРМ работника линейно-кабельного участка; АРМ инженера бюро ремонта; АРМ администратора системы; Справочная информация; Статистика. АРМ оператора бюро ремонта выполняет следующие функции: работа с абонентом - прием заявки; передача заявок на устранение повреждений: передача заявок линейных повреждений; передача заявок кабельных повреждений; передача заявок на станцию; передача заявок сегодня на сегодня; корректировка заявок; закрытие заявки при устранении линейного повреждения; справка по номеру абонентской линии; просмотр заявок. АРМ работника линейно-кабельного участка должен включать следующие функции: справка по номеру абонентской линии; просмотр заявок; вывод незакрытых заявок; вывод кабельной заявки; печать нарядов на устранение повреждений; заявки, закрытые кодом «НО». АРМ инженера бюро ремонта должен включать следующие функции: просмотр заявок; просмотр архива заявок; заявки, закрытые с нарушением контрольных сроков; контроль прохождения заявок; справочник номеров, находящихся на ремонте на станции; справочник устройств, находящихся на ремонте на линии. АРМ администратора системы включает в себя следующие функции: справочник операторов системы; справочник типов повреждений; справочник видов повреждений; просмотр заявок; работа с архивом заявок. Функция «Статистика» системы включает в себя следующие операции: - распечатка ведомости повторных заявлений и повреждений на городских и сельских телефонных сетях; - ежемесячный учет повторных повреждений городских и сельских телефонных сетях; - сводка о работе сети по данным ЦАБР за заданный период времени (день, месяц, квартал, год); - распечатка ведомость учета линейно-абонентских, аппаратных, линейных и кабельных повреждений (за месяц) (согласно инструкции о порядке учета заявлений о повреждениях и устранении повреждений на городских и сельских телефонных сетях); - распечатка ведомости учета станционно-абонентских повреждений, регистрируемых ЦАБР (за месяц) на сельских телефонных сетях; - распечатка ведомости учета качественных показателей работы сети в разрезе АТС (за месяц) повреждениях и устранении повреждений на городских и сельских телефонных сетях; - распечатка ведомости повторных повреждений на городских и сельских телефонных сетях; - распечатка учетного листа монтера сельских телефонных сетей; - распечатка учетного листа явки монтера сельских телефонных сетях. Функция системы «Справочная информация» следующие справочники: справочник типов повреждений; справочник видов повреждений; справочник обслуживающего персонала; справочник участков; справочник выходов монтеров; справочник пределов обслуживания. включает в себя Раздел 4. Алгоритмическое и программное обеспечение управляющих сетей связи РБ Тема 10. Алгоритмы управления конфигурацией сети связи 10.1 Способы описания сетей связи Основу сети связи составляют узлы (станции и линии связи). Для обеспечения связи любой пары абонентов на сети не всегда целесообразно использовать линии связи, уплотненные аппаратурой связи. Более эффективное использование каналов достигается в том случае, когда такие линии связи прокладываются на основных направлениях, а создание структуры вторичной сети осуществляется на узлах при помощи устройств долговременной коммутации. Для образования оптимальной структуры сети при проектировании необходимо определить возможные пути организации пучков каналов, произвести оценку целесообразности организации пучков по каждому из путей и выбрать емкости пучков таким образом, чтобы обеспечить передачу заданных объемов информации и наиболее эффективно использовать каналы и оборудование сети. Аналитически описать происходящие процессы в сетях трудно, а иногда и невозможно. Для успешного решения таких задач необходимо применять современные методы оптимизации и широко использовать вычислительную технику. Важным моментом при решении таких задач является корректное построение математической модели сети. Существует несколько способов описания сети связи. Одним из наиболее простых и наглядных способов является построение дерева путей . Этот способ позволяет определить все пути от одного наперед заданного узла ко воем остальным узлам сети. Такой метод является очень наглядным. Дерево путей для узла 2 сети, изображенной в виде графа на рис 1, приведено на рис.2. Дерево путей отроится по матрице связности: 1 0 0 1 1 1 1 0 B 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 Перечень путей между узлами сети можно записывать и в виде таблицы путей B размера k m , где k – число путей, а m – число ветвей сети. Задачу выбора оптимальной емкости пучков каналов между узлами сети можно сформулировать в виде задачи линейного программирования /2/. Пусть M mi – совокупность путей, которые могут быть использованы для передачи потоков информации между узлами сети; f i – емкость пути mi , а ci – вес этого пути, который определяет относительную целесообразность использования пути. Выбор ci зависит от критерия, по которому производится оптимизация. Он может быть выбран обратно пропорционально длине пути, стоимости и т.д. /1/. Тогда для оптимальной организации пучков каналов между узлами сети необходимо максимизировать сумму вида F ci f i mi M При этом нужно учесть следующие ограничения: 1) емкости путей не могут быть отрицательными; 2) суммарная емкость путей между произвольной парой узлов сети должна быть равна (если это возможно) числу каналов, которое необходимо организовать в пучке между этой парой узлов сети, т.е. f i i , j , где i , j – требуемое число каналов между узлами i и j ; 3) для любой ветви bxy сети суммарная емкость всех путей, содержащих эту ветвь, не может быть больше емкости ветви, т.е. f i bxy mi bxy Приведенный перечень ограничений является полным. Рис. 1. Рис. 2. В качестве примера рассмотрим сеть связи, изображенную на рис.1. Пусть емкость ветвей определяется матрицей b12 0 0 b b23 b32 21 B 0 b32 b34 0 b42 b43 b51 0 b53 b54 Пусть в такой сети требуется организовать узлами 2 и 5; I и 4; 1 и 3 емкостью 1 , 2 , 3 . 0 b35 b45 три пучка каналов между Для организации пучков допускается использовать пути, записанные в таблице путей (табл. 1). Таблица 1. Таблица путей b12 b15 b23 b24 b34 b35 b45 mi bxy m1 m2 m3 2..5 m4 m5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 m6 1 1 1 m 7 1 1 1..4 m8 1 1 1 m9 1 1 1 m10 1 1 m11 1 1 1..3 m12 1 1 1 m13 1 1 1 Предположим, что пути 1, 2, 3, 6, 7 имеют вес 3, а пути 4, 5, 8, 9, – 2. Тогда задачу в терминах линейного программирования можно записать в следующем виде: 15 max F ci f i i 1 при условии, что fi 0 f1 f 2 f 3 f 4 f 5 25 f 6 f 7 f 8 f 9 14 f10 f11 f12 f13 13 f1 f 6 f 8 f10 f12 b12 f1 f 7 f 8 f 9 f11 f13 b15 f 2 f 4 f8 f3 f5 f6 f 4 f5 f8 f9 f 2 f 5 f 9 f11 f3 f4 f5 f6 f7 f10 b23 f12 b14 f12 b34 f13 b35 f13 b45 Для приведения системы ограничений к каноническому виду в каждое из ограничений необходимо ввести по одной свободной переменной x1 , x2 ,..., x10 . Исходная симплекс-таблица приведена в табл.2. Сформулированную таким образом задачу можно решить либо вручную, либо с помощью ЭВМ. Если предположить, что b23 20 , b24 b34 10 , а остальные емкости 15, то на седьмом шаге оптимизации можно получить оптимальное решение: 2..5: 1..4: 1..3: m2 b23 ,b35 , m3 b24 ,b45 , m6 b12 ,b24 , m7 b15 ,b45 , m10 b12 ,b23 , m11 b15 ,b35 , f 2 10 , f3 5 , f6 5 , f 7 10 , f10 5 , f11 10 . Приведенный выше метод решения задачи распределения каналов сформулирован для однородных сетей без учета категоричности абонентов. Методы линейного программирования можно использовать и для неоднородных сетей и с учетом категорийности, однако при этом алгоритм будет несколько более сложным. 10.2 Управление конфигурацией сети методом Штейнера Представим себе такую ситуацию: телефонная компании подсчитала, что можно сэкономить ресурсы, если удастся найти кратчайшую из возможных сетей телефонных линий, соединяющих несколько населённых пунктов. Здесь мы столкнулись с одним из примеров так называемой задачи Штейнера, в которой требуется найти кратчайшую сеть прямолинейных отрезков, связывающих между собой заданное множество точек. Задачу Штейнера невозможно решить, просто рисуя линии между заданными точками. Для решения необходимо добавить новые точки, называемые точками Штейнера и служащие в качестве узлов искомой кратчайшей сети. Чтобы определить количество и расположение точек Штейнера, математики и программисты разработали специальные алгоритмы. Однако даже лучшие из этих алгоритмов, выполняющиеся на самых быстродействующих компьютерах, не в состоянии дать решение для большого множества заданных точек за реально приемлемое время. Более того, задача Штейнера принадлежит к классу задач, для которых, по мнению многих современных исследователей, эффективные алгоритмы, по-видимому, так никогда и не будут найдены. Однако приближённые методы решения довольно часто применяются в различных приложениях задачи поиска кратчайших сетей. Среди них — конструирование интегральных электронных схем, построение эволюционного дерева для группы биологических видов и минимизация расхода материалов на создание сетей телефонных линий, трубопроводов и шоссейных дорог. Алгоритм Штейнера сводится к следующему: все узлы разбиваются на пары, каждая пара соединяется отрезком, на отрезке как на хорде строится дуга длиной 120° , для каждой дуги строится соответствующий угол, основания углов соединяются линией, точки пересечения этой линии с дугами называются точками Штейнера. Алгоритм Штейнера иллюстрирует следующий рисунок. Рис. 10.2.1 Метод Штейнера Хотя за последние годы наши познания в области алгоритмов значительно расширились, задача поиска кратчайшей сети остаётся всё такой же неприступной. Несмотря на то что формулировка этой задачи очень проста, её решения трудно поддаются анализу. Крошечное изменение геометрии задачи, кажущееся несущественным, может коренным образом изменить кратчайшую сеть, являющуюся её решением. Такая чувствительность к исходным данным делает даже периферийные вопросы, касающиеся кратчайших сетей, весьма не простыми. Задача поиска кратчайшей сети будет ещё долгие годы привлекать наше воображение. 10.3 Управление конфигурацией сети методом Прима Алгоритм Прима принадлежит к категории алгоритмов построения кратчайшей сети ,позволяющий достаточно просто решать сетевые задачи. Задача Прима сводится к следующему : имеется n узлов, которые нужно объединить в единую телефонную сеть. Для этого достаточно проложить (n-1) телефонных линий между узлами. Как соединить узлы так, чтобы суммарная стоимость соединений (телефонного кабеля) была минимальна? В общем случае, задачу можно сформулировать так. Пусть дан связный, неориентированный граф с весами на ребрах G(V, E), в котором V — множество вершин (контактов), а E — множество их возможных попарных соединений (ребер). Пусть для каждого ребра (u,v) однозначно определено некоторое вещественное число w(u,v) — его вес (длина или стоимость соединения). w() называется весовой функцией. Задача состоит в нахождении такого связного ациклического подграфа T ⊂ G, содержащего все вершины, что суммарный вес его ребер будет минимален. Так как T связен и не содержит циклов, он является деревом и называется остовным или покрывающим деревом (spanning tree). Остовное дерево T, у которого суммарный вес его ребер w(T) = ∑(u,v)∈ T w(u,v) минимален, называется минимальным остовным или минимальным покрывающим деревом (minimum spanning tree). Алгоритм Прима итерационный . На первой итерации выбирается начальный узел, например а. Затем анализируются все исходящие расстояния(4 и 7). Выбирается минимальное На второй итерации анализируются все расстояния от двух соединенных узлов до всех остальных (7,9,7,10) и опять выбирается минимальное(7). Процедура повторяется несколько раз пока не получим минимальное остовное дерево ( см рис 10.2.2). Это и есть кратчайшея по длине сеть. Рис. 10.2.2. Минимальное остовное дерево. Суммарный вес дерева равен 37. Это минимальное остовное дерево не уникально: удалением ребра (c,d) и добавлением ребра (a,b) получается новое минимальное остовное дерево. Тема 11. Алгоритмы управления трафиком на сетях связи К задачам управления трафиком на сетях связи относятся задачи маршрутизации на сетях, задачи максимизации потока, задачи оптимального резервирования на сети. К алгоритмам маршрутизации на сетях относятся алгоритм Дейкстры, алгоритм Форда и ряд других алгоритмов. Алгоритм является наиболее простым и популярным алгоритмом на графах, предложенный нидерландским ученым Э. Дейкстрой в 1959 году. Находит кратчайшее расстояние от одной из вершин графа до всех остальных. Алгоритм работает только для графов без рёбер отрицательного веса. Алгоритм широко применяется в программировании и технологиях, например, его использует протокол OSPF для устранения кольцевых маршрутов. Метод позволяет находить в сети кратчайший путь между двумя выделенными узлами сети i и j . Для этого сеть связи представим матрицей расстояний L , элементы которой Lkl означают длину ребра между узлами k и l и равны: lkl , если между узлами k и l нет ребра; lkl 0 для всех k l ; k , l 1,2,..M ; lkl – длине ребра между узлами k и l , где M – количество узлов на сети. Метод Дейкстры состоит из выполнения следующих шагов: 1. Начинаем с непосредственных расстояний, т.е. длиной в одно ребро от заданного узла i до всех остальных узлов. 2. Затем выбираем наименьшее из них в качестве "постоянного" наименьшего расстояния, фиксируя узел, к которому наименьшее расстояние, в качестве нового узла. 3. Далее добавляем это наименьшее расстояние к длинам ребер от нового узла до всех остальных узлов. 4. Сравниваем эту сумму с предыдущим расстоянием от узла до остальных узлов и заменяем прежнее расстояние, если новое меньше. 5. Затем новый узел удаляем из списка узлов, до которых еще не определены кратчайшие расстояния, и ему присваиваем "постоянную" метку. Затем шаги 1...5 повторяем, присоединяя новое кратчайшее расстояние к списку "постоянных" узлов и т.д., пока конечный узел j не окажется соединенным с узлом i путем из выделенных ребер. Теперь можно сформулировать алгоритм Дейкстры. Алгоритм Дейкстры для определения кратчайшего расстояния Lkl от заданного начального узла i до конечного узла j в связной сети связи G , имеющей M узлов и N ребер и представленной матрицей расстояний L . Шаг 0. Отмечаем метками все узлы, для этого припишем узлу i "постоянную" метку, а остальным узлам сети "временные" метки. Шаг 1. Присвоим длину lkl всем ребрам сети между узлами, имеющими непосредственную связь; если между узлами k и l нет ребра, то lkl ; lkl 0 для всех k l , k , l 1,2,..M . Присвоим узлу i вес, равный нулю, т.е. d i 0 , остальным узлам присвоим веса, равные бесконечности, т.е. d k , k 1. Черта над индексом означает, что метка d i – постоянная. Шаг 2. Если узел j не включен в список узлов с "постоянной" меткой, то идти к шагу 3, в противном случае задача решена. Шаг 3. Для каждого узла k с "временной" меткой определим меньшее расстояние по формуле d k min d k , d m lmk , d m – вес узла, который включен в список с "постоянной" меткой последним. Шаг 4. Пусть k – узел, из числа узлов с "временными" метками, до которого расстояние d k – наименьшее среди всех узлов с "временными" метками; припишем узлу k "постоянную" метку и присвоим ему постоянный вес, равный d k . Шаги 2, 3, 4 повторять до тех пор, пока узел j не будет включен в список узлов с “постоянной” меткой. Продемонстрируем работу алгоритма Дейкстры на примере. Пример. Для заданной структуры сети (рис. 1) определить кратчайший путь между узлами 1 и 6. Цифры возле ребер обозначают длину каждого ребра. рис. 1 Шаг 0. Припишем узлу 1 "постоянную" метку, а остальным узлам – "временные" метки, т.е. C 1, C 2,3,4,5,6 Шаг 1. Присвоим длину всем ребрам, т.е. составим матрицу расстояний L : 0 0 3 2 0 3 0 2 0 2 0 4 3 7 Присвоим узлу 1 постоянный вес d1 0 , а остальным узлам временные веса d k , k 2,3,4,5,6 . Следовательно, m 1 . И т е р а ц и я 1. Шаг 2. Так как узел 6 не включен в список узлов с "постоянной" меткой, то идем к шагу 3. Шаг 3. Для всех узлов с "временными" метками определим веса по формуле d k min d k , d m lmk , где k 2,3,4,5,6 ; m 1 . Подставляя поочередно k в последнюю формулу, получим d 2 min d 2 , d1 l12 , min ,0 4 4 , d 3 min d 3 , d1 l13 , min ,0 3 3 , d 4 min d 4 , d1 l14 , min ,0 7 7 , d 5 min d 5 , d1 l15 , min ,0 , d 6 min d 6 , d1 l16 , min ,0 . Шаг 4. Определим наименьший вес из полученных на третьем шаге по формуле min d k min 4,3,7, , 3 k Следовательно, узлу 3 припишем "постоянную" метку присвоим постоянный вес, равный 3, т.е. C 1,3, C 2,4,5,6, d1 0 , d 3 3 , d 2 4 , d 4 7 , d5 , d 6 И т е р а ц и я 2. Шаг 2. Так как узел 6 не включен в список С, идти к шагу 3. Шаг 3. Для всех узлов с "временными" метками определим веса по формуле d k min d k , d m lmk , где k 2,4,5,6 , m 3 , (так как узел 3 в список с "постоянными" метками включен последним). Получим d 2 min d 2 , d 3 l32 , min 4,3 4 d 4 min d 4 , d 3 l34 , min 7,3 7 , d 5 min d 5 , d 3 l35 , min ,3 3 6 , d 6 min d 6 , d1 l36 , min ,0 . Шаг 4. Определим наименьший вес min d k min 4,7,6, 4 k Следовательно, C 1,3,2 , C 4,5,6, d1 0 , d 3 3 , d2 4 , d4 7 , d5 6 , d6 И т е р а ц и я 3. Шаг 2. Идти к шагу 3. Шаг 3. Определим веса при k 4,5,6 , m 2 . d 4 min d 4 , d 2 l24 , min 7,4 3 7 , d 5 min d 5 , d 2 l25 , min 6,4 2 6 , d 6 min d 6 , d 2 l26 , min ,4 . Шаг 4. min d k min 7,6, 6 , k C 1,3,2,5, C 4,5, d1 0 , d 3 3 , d 2 4 , d 5 6 , d 4 7 , d 6 . Итерация 4. Шаг 2. Идти к шагу 3. Шаг 3. Определим веса при k 4,6 ; m 5 : d 4 min d 4 , d5 l54 , min 7,6 7 , d 6 min d 6 , d5 l56 , min ,6 2 8 . Шаг 4. min dk min 7,8 7 k C 1,2,3,4,5, C 6 , d1 0 , d 2 4 , d 3 3 , d 4 7 , d 5 6 , d 6 8 . И т е р а ц и я 5. Шаг 2. Идти к шагу 3. Шаг 3. Определим веса при k 6 ; m 4 : d 6 min d 6 , d 4 l46 , min 8,7 2 8 C 1,2,3,4,5,6, C 0 , d1 0 , d 2 4 , d 3 3 , d 4 7 , d 5 6 , d 6 8 . И т е р а ц и я 6. Шаг 2. Так как узел 6 включен в список узлов с "постоянной" меткой, то задача решена. Промежуточные результаты, полученные при решении данной задачи, приведены в таблице 1 Таблица 1 Узлы Итерация 0 1 2 1 0 0 0 2 ∞ 3 ∞ 4 ∞ 5 ∞ ∞ 4 4 3 3 7 7 3 4 0 0 4 4 3 3 7 7 6 6 ∞ 5 0 4 3 7 6 8 6 6 ∞ ∞ ∞ 8 Как видно из табл. 3.1, узлу 6 приписывается постоянная метка d 6 8 . Следовательно, длина кратчайшего пути из узла 1 в узел 6 равна 8. Этот путь состоит из ребер, для каждого из которых разность между значениями постоянных меток ее концевых узлов равна длине этого ребра. Иными словами, если d i и d j – постоянные метки узлов i и j , соответственно, то условие, при выполнении которого эти узлы принадлежат кратчайшему пути, может быть записано следующим образом; d j d i lij Последнее соотношение можно использовать рекурсивно, двигаясь от узла j к узлу i . Определив узел, непосредственно предшествующий j в кратчайшей цепи, будем повторять данную процедуру до тех пор, пока не достигнем узла i . Покажем, как это делать, обратившись к нашему примеру. 1 Определим d 6 d i li 6 для i 1,2,3,4,5 , d 6 d1 l16 0 , d 6 d 2 l26 4 , d 6 d 3 l36 3 , d 6 d 4 l46 7 2 9 , d 6 d 5 l56 6 2 8 . Так как постоянный вес d 6 равен 8, то из анализа последних выражений видно, что на кратчайшем пути из узла 1 в узел 6 находится узел 5. 2. Далее определим d 5 d i li 5 для i 1,2,3,4,6 , d 5 d1 l15 0 , d 5 d 2 l25 4 2 6 , d 5 d 3 l35 3 3 6 , d 5 d 4 l45 7 , d 5 d 6 l65 8 . Так как постоянный вес d 5 6 , то на кратчайшем пути из узла 1 в узел 6 находится как узел 2, так и узел 3, выбираем любой из них, например, узел 2. 3. Определим d 2 d i li 2 для i 1,3,4,5,6 , d 2 d1 l12 0 4 4 , d 2 d 3 l32 3 , d 2 d 4 l42 7 , d 2 d 5 l52 6 , d 2 d 6 l62 8 . Так как постоянный вес d2 = 4, узла 1 в узел 6 находится узел 1. Следовательно, мы показали, что кратчайший путь в рассмотренной нами сети связи образуется последовательностью узлов 1→ 2→ 5→ 6 либо 1→ 3→ 5→ 6, так как здесь есть альтернативное решение при переходе из узла 5. Вторым по популярности методом маршрутизации является алгоритм Форда– Фалкерсона. Алгоритм предназначен для распределенной системы динамического управления потоками информации в сетях связи, позволяет найти кратчайшие пути от всех узлов сети к одному общему входящему узлу, который обозначим как узел I . Для сохранения информации о кратчайшем пути будем обозначать каждый узел k парой чисел n, Lkl , где n – номер следующего, соседнего с узлом k в данном кратчайшем пути, Lkl – на текущей итерации кратчайшее расстояние от узла k до узла I . 1. В исходном состоянии принимается, что для узла I L11 0 , а все остальные узлы обозначают парой чисел n, Lkl , при этом вместо номера узла ставится точка, что означает, что еще ни один из соседних узлов сети не выбран в качестве транзитного в кратчайшем пути, а длина пути принимается равной бесконечности, т.е. пара, характеризующая все узлы, кроме узла I , записывается в виде , . 2. На последующих шагах обновляется кратчайшее расстояние для каждого транзитного узла на основе выражения Lkl min lki Lil i где Lil – кратчайшее расстояние от узла i , соседнего с узлом k , до узла I ; lki – длина ребра между узлами k и i . При этом берется минимальное значение среди всех значений lki Lil при связи узла k с I через все возможные узлы i . В обновленном весе узла k указывается соответствующий номер соседнего узла i , через который проходит кратчайший путь, выбранный при вычислении нового значения Lkl . Этот шаг повторяется до тех пор, пока не прекратятся изменения весов в каждом узле. Проиллюстрируем применение алгоритма Форда-Фалкерсона на примере. П р и м е р. Для заданной структуры сети (рис. 4.1) определить кратчайшее расстояние между всеми узлами сети и узлом I . Цифры рядом с ребрами указывают длину ребра. Порядок выполнения шагов по этому методу указан в табл.4.I. 0. В исходном состоянии ни один из узлов не используется в качестве транзитного в кратчайшем пути от узлов 2 . . . 6 к узлу I , следовательно, в табл. 4.1 пишем пару чисел , . Т а б л и ц а 4.1 Шаг итерации 0 Узел 2 Узел 3 Узел 4 Узел 5 Узел 6 ( ∙,∞) ( 1. 2 ) ( ∙,∞) ( 1, 5 ) ( ∙,∞) ( 1, 1 ) ( ∙,∞) ( ∙,∞) ( 1. 2 ) ( 4, 4 ) ( 1, 1 ) ( ∙,∞) ( 4, 2 ) ( ∙,∞) ( 3, 10) 3 ( 1. 2 ) ( 5, 3 ) ( 1, 1 ) ( 4, 2 ) ( 5, 4 ) 4 ( 1. 2 ) ( 5, 3 ) ( 1, 1 ) ( 4, 2 ) ( 5, 4 ) 1 2 1. В связи с тем, что L11 0 , на первом шаге для каждого из соседних узлов будет указан узел I и расстояние до него, равное длине соединяющего их ребра, т.е. L21 I 21 L11 2 0 2 , L31 I 31 L11 5 0 5 , L41 I 41 L11 1 0 1 , L51 I 51 L11 0 , L61 I 61 L11 0 . Поэтому в табл. 4.1 на первом шаге будут заполнены клетки с номером узла 1 и расстоянием до него только для узлов 2, 3 и 4. Рис 2 2. На втором шаге уже можно определить пути через один транзитный узел. Определим кратчайшее расстояние от узла 2 к узлу 1 через транзитные узлы 3 и 4 L'21 I 23 L31 3 5 8 , при этом значение L31 используем из результатов, полученных на предыдущем шаге, L"21 I 24 L41 2 1 3 . На первом шаге кратчайшее расстояние между узлами 2 и 1 было равно 2, следовательно, столбец с узлом 2 не изменится. Определим кратчайшее расстояние от узла 3 к узлу1 через узлы 2 и 4 L'31 I 32 L21 3 2 5 , L"31 I 34 L41 3 1 4 . На первом шаге L31 5 , следовательно, принимаем в качестве L31 новое значение, равное 4, и в таблицу записываем новую пару чисел 4,4 . Аналогично определяем кратчайшее расстояние от узла 4 до узла 1 L'41 I 43 L31 3 5 8 , L"41 I 42 L21 2 2 4 . В таблице значение данной пары не изменится. Кратчайшее расстояние между узлами 5 и 1 будет равно наименьшему из двух чисел, определяемых по формулам 4,2. L'51 I 53 L31 1 5 6 , L"51 I 52 L41 1 1 2 . следовательно, L51 min 6,2 2 , а в таблицу записываем пару чисел Определим L61 через транзитный узел 3: L61 I 63 L31 5 5 10 , в таблицу запишем пару чисел 3,10 . 3. На этом шаге можно определять кратчайшие расстояния от узлов 2 . . . 6 к узлу 1. Как видно из табл. 4.1, для данного примера потребовались выполнить четыре итеративных шага. При этом на втором и третьем шагах в столбце для узла 3 изменились пары чисел. Это означает, что кратчайшим путем между узлами 3 и 1 является не непосредственная связь, а через транзитные узлы 5 и 4. Для иллюстрации результатов, приведенных в табл. 4.1, определим кратчайший путь между узлом 6 и 1. Из последней строки табл. 4.1, в столбце для узла 6, из пары чисел 5,4 определяем, что длина этого пути равна 4, а первым промежуточным узлом в кратчайшем пути является узел 5. Из столбца, принадлежащего узлу 5, определим следующий транзитный узел, т.е. узел 4, расстояние от которого до узла 1 равно 2. Из столбца, относящегося к узлу 4, видно, что следующим в пути будет требуемый узел 1. Таким образом, кратчайший путь из узла 6 в узел 1 определяется последовательность узлов 6 5 4 1, а длина этого пути равна 4. Следующей важной задачей управления трафиком является задача определения максимального потока между двумя выделенными узлами связной сети. Каждая дуга сети обладает пропускными способностями в обоих направлениях, которые определяют максимальное количество потока, проходящего по данной дуге. Ориентированная (односторонняя) дуга соответствует нулевой пропускной способности в запрещенном направлении. Пропускные способности cij сети можно представить в матричной форме. Для определения максимального потока из источника s в сток t используются следующие шаги. Шаг 1. Найти цепь, соединяющую s с t , по которой поток принимает положительное значение в направлении s t . Если такой цепи не существует, перейти к шагу 3. В противном случае перейти к шагу 2. Шаг 2. Пусть cij ( cij ) — пропускные способности дуг цепи s, t в направлении s t ( t s ) и min cij 0 . Матрицу пропускных способностей образом: (а) вычесть из всех cij ; c ij изменить следующим (б) прибавить ко всем cij . Заменить текущую cij матрицу на вновь полученную и перейти к шагу 1. Операция (а) дает возможность использовать остатки пропускных способностей дуг выбранной цепи в направлении s t . Операция (б) восстанавливает исходные пропускные способности сети, поскольку уменьшение пропускной способности дуги в одном направлении можно рассматривать как увеличение ее пропускной способности в противоположном направлении. Шаг 3. Найти максимальный поток в сети. Пусть C cij — исходная матрица пропускных способностей, и пусть C * cij * — последняя матрица, получившаяся в результате модификации исходной матрицы (шаги 1 и 2). Оптимальный поток X xij в дугах задается как * * cij cij , cij cij xij * . cij cij 0, Максимальный поток из s в t равен z x si xtj . i j Заметим, что z есть сумма всех положительных 0, определенных на шаге 2. Таким образом можно объяснить, почему используются положительные элементы матрицы C C * для определения результирующего потока в направлении s t . Рис. 1 Пример. Рассмотрим сеть на рис. 1 с данными пропускными способностями. Соответствующая матрица пропускных способностей C приведена в табл. 1. Таблица 1 s s 1 2 С= 3 4 t 1 10+ 5+ 5 12 3 6 7 9+ 2 3 4 3 5 14 9 15 4 5- 10 3 7 8 4 t 10 2 13- 5+ Цепь s 1 4 t min 10,5,13. В качестве исходной цепи можно выбрать s 1 4 t . Таким образом, ячейки s,1 , 1,4 и 4, t помечаются знаком (-), ячейки 1, s , 4,1 и t ,4 — знаком (+). Для данной цепи максимальный поток определяется как min cs1 , c14 , c4t min 10,5,13 5 . Заметим, что можно выбирать различные исходные цепи. Очевидно, что хороший выбор (вначале и на каждой итерации) должен давать наибольшее значение . Однако при этом, возможно, понадобится перебрать несколько вариантов, что в конечном итоге оказывается малоэффективным. При программировании алгоритма цепь удобно определять непосредственно из матрицы С, начиная с первой строки (s-строки) и выбирая следующий узел среди тех, которые соединены с s положительным потоком. Далее рассматривается строка, соответствующая выбранному узлу, и выбирается следующий узел, соединенный с предыдущим положительной дугой. Процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнут узел t . Матрица С в табл. 1корректируется путем вычитания 5 из всех элементов, помеченных знаком (-), и сложения со всеми элементами, имеющими знак (+). Результаты приведены в табл. 2. Таблица 2 s s 1 2 3 4 t 10 5 12+ 3 1 2 3 4 5 3 5 149 15+ 4 0 6 7 14 Цепь s 3 2 t 103+ 7 8 4 t 102 8 10 min 14,10,10 10 . Результаты последующих итераций приведены в табл. 3—7. Из табл. 6.12 следует, что между s и t нельзя построить цепей с положительным потоком, поскольку все элементы в столбце t равны нулю. Таким образом, табл. 7 дает матрицу C * . Таблица 3 s s 1 2 3 4 t 10+ 5 22 3 1 2 3 4 5- 3 5 4 925 4 0 6 7+ 14 0 13 78+ 4 t 0 2 8- 10+ Цепь s 1 3 4 t min 5,9,7,8 5 . В табл. 1 (матрица C ) и 6.12 (матрица C * ) приведены данные, характеризующие оптимальный поток, которые получаются вычислением X C C * и заменой отрицательных величин нулями. Табл. 8 дает матрицу X. Таблица 4 s s 1 2 3 4 t 15 5 22 3+ 1 2 3 4 0 3 5 4 4 25 40 6 7+ 14 0 13 Цепь s 4 t 2 13 4 t 0 23- 15+ min 4,3 3 . Таблица 5 s s 1 2 3 4 t 15 5 22+ 6 1 2 3 4 0 3 5 44 25 1 0 6 12 14 Цепь s 3 t 0 13 2 13 4 min 4,2 2 . 18+ t 0 20 Таблица 6 s s 1 2 3 4 t 15 5 24 6 1 2 3 4 0 3 5 2 4 25 1 0 6 12 14 0 t 2 13 4 13 0 0 0 20 (Между s и t нельзя построить цепь) Таблица 6 s s 1 2 X= 3 4 t 1 2 3 10 12 5 10 4 t 3 5 5 10 2 13 Из табл. 7 видно, что z xsi 10 12 3 xti 10 2 13 25 . Сумма всех 5 10 5 3 2 25 также дает максимальный поток. Графически решение представлено на рис. 6.10. Рис2 Здесь уместно ввести понятие минимального разреза. Разрез в связанной сети представляет собой такое множество дуг, которое определяет нулевой поток из s в t , если пропускные способности этих дуг полагаются равными нулю. Пропускная способность разреза равна сумме пропускных способностей его дуг. В сети на рис. 1 можно выделить следующие разрезы: Разрез Пропускная способность (s, 1), (s, 2), (s, 3), (s, 4) (4, t), (3, t), (2, t) (1, 4), (s, 4), (3, 4), (3, t), (2, t) 10 + 3+14 + 4 = 31 13 + 2+10 = 25 5+4 + 7+2+10 = 28 Интуитивно очевидно, что максимальный поток можно найти, перебирая все разрезы сети. Разрез минимальной пропускной способности даст решение. Это интуитивное соображение на самом деле можно доказать, используя теорему о максимальном потоке — минимальном разрезе, согласно которой максимальный поток в сети равен пропускной способности минимального разреза. Задачи о кратчайшем пути и максимальном потоке можно сформулировать как задачи линейного программирования. Следует, однако, подчеркнуть, что решение сетевых задач симплекс-методом едва ли целесообразно. С другой стороны, изучение формулировок сетевых задач как задач ЛП помогает идентифицировать модели ЛП, которые на первый взгляд не являются сетевыми, но которые либо непосредственно, либо с некоторыми модификациями можно свести к сетевым. Очевидное преимущество такого подхода состоит в том, что при использовании сетевых постановок эффективность вычислений может значительно увеличиться. Модель линейного программирования для задачи о кратчайшем пути строится следующим образом. 1. Каждая переменная соответствует дуге. 2. Каждое ограничение соответствует узлу. Пусть xij представляет величину потока по дуге i, j . Тогда задача о кратчайшем пути в сети с n узлами формулируется как минимизировать z d ij xij i , j при ограничениях x 1, j 1j i ,k ik x 1 (исходный пункт), x k , j kj (для всех k≠1 или n), x i ,n in 1 (пункт назначения), xij 0 для всех i и j . Ограничения модели линейного программирования соответствуют формулировке задачи о кратчайшем пути как транспортной задачи с промежуточными пунктами Единица потока доставляется из узла 1 в узел n . Первым и последним ограничениями устанавливается, что суммарный поток (сумма переменных), выходящий из узла 1, равен 1, как и суммарный поток, поступающий в узел n . В любом промежуточном узле суммарный входящий поток равен суммарному выходящему потоку. Целевая функция требует, чтобы общее расстояние, пройденное единицей потока, было минимальным. Следует подчеркнуть, что данная постановка имеет реальный смысл, если xij 0 или 1, т. е. дуга i, j принадлежит кратчайшему пути, только если xij 1 . Если xij 0 , то i, j не входит в кратчайший путь. Несмотря на то, что условия xij 0 или 1 не отражены в модели в явном виде, ее специальная структура всегда приводит к оптимальному решению, которое удовлетворяет этим требованиям. В самом деле, модель обладает свойством абсолютной унимодулярности, согласно которому в решении задачи линейного программирования всегда xij 0 или 1 Таким же образом к задаче линейного программирования можно свести задачу о максимальном потоке. Пусть y — поток из источника 1 в сток n . Обозначив поток в дуге i, j через xij , получим следующую модель линейного программирования: максимизировать z y при ограничениях x 1, j 1j x i ,k x i ,n y (источник), x ik in y (сток), k , j kj (для всех k≠1 или n), 0 xij cij для всех i и j , где cij обозначает пропускную способность дуги i, j . Заметим, что ограничения строятся по той же схеме, которая использовалась для построения модели ЛП задачи о кратчайшем пути. Тема 12. Алгоритмы управления резервированием на сетях связи Управление резервированием на сетях связи является важной задачей, обеспечивающей требуемое качество работы сети. Основным показателем качества работы сети является вероятность безотказной работы - p. Вероятность безотказной работы это вероятность того, что сеть связи сохранит свою работоспособность в течении времени Т, называемого временем наработки на отказ и устанавливаемым производителем. Значение р обычно близко к 1 ( 0,98—0,99). Делать Т бесконечно большим нет смысла, через 10 лет аппаратура связи морально устареет. Величина обратная р называется вероятностью отказов q и определяется как q = 1 –р. Вероятностью отказов обычно малая величина (0,01—0,1). Если отрезки в линии связи соединены параллельно, то надежность повышается: один вышел из строя, второй работает Поэтому перемножаются вероятности отказов т.к .вероятность отказов должна уменьшится. Если блоки соединены последовательно, то надежность линии связи уменьшается, стоит одному блоку выйти из строя как вся система выходит из строя. На магистральных сетях SDH резервировании сводится к защите тракта (Subnetwork Connection Protection, SNCP), защите пути (trail), защите мультиплексной секции (Multiplex Section Protection MSP) и защите модулей. Тракт (path) состоит из последовательности соединений портов и кросссоединений. Оба окончания тракта имеют одну или две выходные (оконечные) точки. Оконечные точки тракта могут лежать на одном или на разных уровнях сетевого элемента. Маршрут и оконечные точки тракта могут изменяться оператором системы управления. Защита рабочего тракта заключается в образовании для него резервного (защитного) тракта. Резервный тракт может быть создан как для всего рабочего тракта (при этом начало и конец резервного тракта совпадают с соответствующими точками рабочего тракта, рис.12.1), так и для нескольких его участков (при этом создается несколько независимых резервных трактов для соответствующих участков рабочего тракта, рис.12.2). Рисунок 12.1 – Сквозная (End to End) защита тракта Рисунок 12.2 – Защита различных участков тракта Для выбранного рабочего тракта конфигурирование резервного тракта в системе TNMS Core выполняется с использованием ряда предустановленных окон. Опция SNCP (sub-network connection protection) обеспечивает защиту на каждом из уровней передачи (VC12, VC3, VC4) и может, следовательно, использоваться как для защиты всего тракта, так и для защиты его частей в данной сети. Защита пути (trail). Путь (трасса) состоит из определенного числа соединений между оконечными точками, лежащими на одном и том же сетевом уровне. Соединения на смежных уровнях передачи взаимодействуют по правилам клиент/сервер. Отдельные пути называют клиентскими. При их расположении на смежных уровнях передачи они могут быть соединены для создания серверного пути. Защита пути реализуется на уровне сетевого элемента через элемент - менеджер или местный рабочий терминал (LCT). Она достигается применением защиты мультиплексорной секции (Multiplex Section Protection, MSP), двунаправленного самовосстанавливающего кольца (BSHR) или путем оптической защиты оборудования. а) Защита мультиплексной секции (Multiplex Section Protection MSP). Защита мультиплексорной секции (резервирование по схеме 1+1) используется на линиях для защиты соединений типа "точка-точка" между сетевыми элементами с мультиплексирования/демультиплексирования. функциями Она состоит в защите соединения между двумя сетевыми элементами (рис. 1.10). Реализация MSP требует двух различных линий связи, например, одно оптическое волокно для рабочей линии, а другое оптическое волокно - для защитной линии. Защита мультиплексной секции должна быть конфигурирована на входе и выходе сетевого элемента с использованием локального элемент-менеджера (LCT). После соединения рабочей и резервной физических линий связи, необходимо создать два соединения для соответствующих портов в системе TNMS Core - одно для рабочей линии и одно - для защитной линии. Создаваемые в дальнейшем тракты и серверные маршруты, которые проходят через защищенное соединение портов, одновременно защищены соответствующей MSP. Отдельная услуга не защищается, так как резервируется целая мультиплексорная секция между двумя смежными узлами. MSP обеспечивается на сетевом уровне (NWL). В случае значительного ухудшения качества передачи в мультиплексорной секции выполняется оперативное переключение на резервную мультиплексорную секцию. Рисунок 12.3 – Принцип защиты мультиплексорной секции 1+1 При резервировании по схеме 1+1 сигналы, передаваемые по двум разнесенным трассам, анализируются, и выбирается тот, который имеет наилучшее соотношение параметров. Кольцевая сеть. Кольцевая система состоит из ряда узлов, формирующих замкнутую петлю, в которой каждый узел связан с двумя смежными узлами. Такое кольцо построено на мультиплексорах вставки/выделения (add-drop multiplexers, ADM) и характеризуется тем, что каждый из промежутков кольца обладает одной и той же емкостью передачи (например, STM-1, STM-4 или STM-16). Наиболее общими типами двунаправленных самовосстанавливающихся колец (BSHR) являются BSHR2 (двухволоконное двунаправленное самовосстанавливающееся кольцо) и BSHR-4 (четырехволоконное двунаправленное самовосстанавливающееся кольцо). Двух или четырех волоконное двунаправленное сдвоенное кольцо (BSHR-2/4) -специальный механизм защиты мультиплексорной секции, используемый в кольцевых структурах. Как и в случае с MSP, он защищает промежуток кольца (целую мультиплексорную секцию между двумя смежными узлами кольца). Управление BSHR обеспечивается на сетевом уровне. Принципы BSHR поясняются на примере BSHR-2 (рис.12.4). BSHR-2 требует использования двух ВОЛС в каждом промежутке кольца (прием и передача). Каждая ВОЛС служит для переноса рабочих и резервных каналов (50% каналов определены как рабочие и 50% каналов - как защитные). По отношению к рабочим каналам в защитных (резервных) каналах каждой ВОЛС передача выполняется в противоположном направлении кольца (рис.12.5), тем самым создается двунаправленная транспортировка рабочего трафика (двойное кольцо со встречными потоками). Рисунок 12.4 – BSHR в нормальном режиме работы Рисунок 12.5 – BSHR в режиме защиты Аналогично MSP, все тракты, проходящие через защищенное кольцо, одновременно защищаются BSHR. Также как и для MSP, самовосстанавливающееся кольцо BSHR должно быть подготовлено на используемых в нем сетевых элементах местным (локальным) элементменеджером. После выполнения местной установки BSHR и физического соединения ВОЛС в системе TNMS Core могут быть созданы соединения для соответствующих портов в каждом промежутке кольца. Оптическая защита выполняется исключительно для предотвращения отказов на оптическом (физическом) уровне. Система TNMS Core поддерживает оптическую защиту по схеме резервирования 1 + 1. Представление оптической защиты 1 + 1, «видимое» на сетевом уровне TNMS Core и на уровне управления элементом, зависит от средств защиты сетевого элемента. В аппаратных средствах оптическая защита 1 + 1 реализуется в определенных модулях или картах, поддерживающих функцию автоматического защитного переключения или по команде оператора (рис. 12.6). Порт, связанный с защитным модулем, фиксирован (статическое кросссоединение). TNMS Core поддерживает оптическую защиту 1+1 от отказов на уровне оптического канала независимо от оптического канала клиента (с сетевыми элементами OCU или Waveline/FSP), а также на уровне мультиплексорной секции (с сетевыми элементами Waveline/FSP). Все сетевые элементы, принадлежащие MSP, должны быть расположены в пределах только одного домена TNMS Core. Рисунок 12.6 – Принцип защиты модулей 1+1 и N : 1 Раздел 5. Управление бизнес процессами на сетях связи. Тема 13. Структура бизнес процесса, особенности управления бизнес процессами на предприятии связи Модель TMN, определенцая в Рек. М.З010 МСЭ-Т, представляет собой систему взглядов на технологическое управление неоднородной телекоммуникационной сетью, построенной на различных технологиях, типах оборудования и программного обеспечения. Стандарты, предлагаемые МСЭ-Т, в основном сконцентрированы на уровне элемента сети и управления сетями. Фактически рекомендации МСЭ-Т были разработаны «снизу вверх» [1,17]. Этот подход вызвал определенные за-труднения уже на этапе определения экономической эффективности применения систем сетевого управления. У операторов электросвязи вызывают существенные затруднения вопросы определения экономической эффективности и целесообразности применения систем сетевого управления. Кроме того, подход «снизу вверх» не учитывает всей сложности бизнес-задач оператора связи, связанных с предоставлением/продажей услуг связи, гарантиями качества услуг, продаж услуг и т.п. И это несмотря на то, что все перечисленные процессы прямо или косвенно нуждаются в едином управлении, которое должно быть взаимоувязано с «технологическим» управлением оборудованием и средствами связи по стандартам TMN. «Бизнес-процесс — это множество внутренних шагов (видов) деятельности, начинающихся с одного или более входов и заканчивающихся созданием продукции, необходимой клиенту. Назначение каждого бизнеспроцесса состоит в том, чтобы предложить клиенту товар или услугу удовлетворяющую его по стоимости, долговечности, сервису и качеству» [1,17]. Существуют внешние и внутренние бизнес-процессы компании связи. Внешние бизнес-процессы определяют взаимодействие компании связи с другими участниками бизнеса телекоммуникаций. Характерным здесь является то, что набор действий, который осуществляет компания связи, должен быть структурирован, измеряем [1,] и иметь конкретный выход для клиента. В этом контексте контроль за непрерывностью связи предусматривает, к примеру, мониторинг состояния систем связи с обусловленной дискретностью во времени, резервирование оборудования/линий/каналов по различным схемам, организацию обходных направлений и своевременное проведение аварийновосстановительных и планово-предупредительных работ. Каждое из перечисленных здесь действий включает определенную совокупность процедур технического обслуживания и эксплуатации со строго определенными временными границами. Внутренние бизнес-процессы представляют собой декомпозицию внешних бизнес-процессов на внутренние процессы компании связи, которые позволяют получить требуемый результат для пользователей услуг. Каждый процесс должен «уметь» принимать входные данные, совершать над ними определенные операции, использовать при осуществлении операции различные ресурсы (человеческие, информационные, вычислительные) и данные, формировать решение и выдавать определенные сведения «на выходе». Для обработки данных в каждом процессе имеются соответствующие функции, т.е. составные части процессов. Функция — это определенная сущность, выполняющая заданную операцию по обработке входной информации. После завершения работы той или иной функции на выходе появляется определенная информация, которая используется в качестве входной другой функцией. Функции инициализируются внешним событием, например результатом выполнения предыдущего процесса (рис. 13.1). Для описания динамики бизнес-процесса используют понятие «поток событий» [1], т.е. последовательность взаимосвязанных процессов (и составляющих функций). Например, при регистрации нового клиента компании электросвязи необходимо не только правильно ввести фамилию, имя, отчество, адрес регистрации, паспортные данные, информацию о технической возможности оказания услуги связи, но и проверить сведения о возможных прошлых долгах по оплате услуг электросвязи. Потоки событий описываются с помощью прецедентов, в качестве которых выступает последовательность определенных операций (транзакций, функций), которые направлены на получение какой-то потребительской ценности, например на предоставление услуги связи по запросу клиента. Все участники телекоммуникационного бизнеса в рамках тех или иных отношений/прецедентов являются субъектами, т.е. выполняют ту или иную роль. Например, компания — провайдер услуг Интернета по отношению к пользователю выполняет роль провайдера услуги, a по отношению к оператору связи — арендатора номерной емкости и каналов свя-зи/выделенных линий. Причем и провайдер, и оператор связи находятся в рамках одной бизнес-системы. Различают внешнюю и внутреннюю модель бизнес-процессов для компании связи. Внешняя модель описывает взаимоотношения данной компании связи с клиентом и другими компаниями связи. Здесь чрезвычайно важна детальная проработка интерфейса между клиентом и процессом компании. Внутренняя модель соответственно предназначена для описания того, из каких внутренних процессов (рабочих задач) состоит бизнес-процесс компании. Задачи управления являются ключевыми как во внешней, так и во внутренней модели. Как следует из вышесказанного, задачи управления сетью связи на современном этапе рассматриваются не только в контексте сетевого управления, но в первую очередь как задачи управления услугами связи и бизнес-процессами оператора. В дальнейшем изложении задачи управления бизнесом рассматриваются только в связи с предоставлением услуг связи; управление акционерным капиталом, способы привлечения финансовых средств, стратегические направления инвестиций детально не обсуждаются, так как находится за рамками темы данной книги. В целом общее представление схем бизнес-процессов представлено на рис. 13.1. Рис. 13.1. Уровень 0 представления схемы бизнес-процессов оператора связи[1] На этом рисунке показан так называемый уровень 0 представления схем бизнес-процессов (еТОМ business process framework — level 0 process). Эта схема демонстрирует самое общее представление процессов оператора связи. При этом все процессы поделены на две общие (вертикальные) группы: в первой группе сосредоточены процессы, определяющие стратегию развития оператора, его инфраструктуры и используемые продукты, т.е. фактически жизненный цикл оператора; во второй находятся сетевые операции, которые осуществляет оператор или сервис-провайдер. По горизонтали в виде четырех уровней представлены функциональные области, которые включают функции, обеспечивающие выполнение бизнес-процессов от момента начала стратегического планирования до расчетов за предоставленные услуги. Здесь же указаны другие элементы, оказывающие непосредственное воздействие на бизнеспроцессы оператора связи: управление производством, акционеры, персонал, поставщики услуг для опера-тора, партнеры. Разделение на вертикальные группы и горизонтальные уровни логически объяснимо, так как успешное завершение процесса обслуживания абонента может зависеть как от типа и возможностей установленного оборудования связи (что обусловлено планированием, выбором поставщика, задействованными ресурсами), так и от используемых оператором технологических операций, например, процедур технической эксплуатации, регламента использования средств связи. Декомпозиция бизнес-процессов полезна как для операторов связи, так и для сервис-провайдеров, поскольку позволяет сделать бизнес более эффективным, упорядочить собственные технологические процессы, успешно применять программное обеспечение, разработанное третьей стороной, без затрат на существенную адаптацию. При этом рекомендации еТОМ относятся прежде всего к бизнесу традиционных операторов связи с возможным расширением решений для электронного бизнеса. На рис. 13.2 показаны семь групп процессов, сгруппированных по вертикали. Это сквозные (end-to-end) процессы, которые охватывают несколько функций и требуются для поддержки пользователей услуг и ддя управления бизнесом оператора связи. С этой точки зрения центральными здесь являются процессы эксплуатационной поддержки, сетевые операции пользователей (customer operations processes), которые объединены под общей аббревиатурой FAB (Fulfillment, Assurance, Billing). При этом процессы обеспечения или поддержки эксплуатации и готовности систем связи (operations support & readiness) функционально отделены от FAB. Это вызвано тем, что процессы, составляющие FAB, происходят в реальном времени, и описываемое функциональное разделение подчеркивает необходи мость автоматизации процессов FAB для постоянной и своевременной подцержки пользователей. Процессы FAB имеют прямые интерфейсы с пользователями услуг связи и находятся в центре производственной деятельности оператора связи. Стратегия развития (strategy & commit), управление жизненным циклом инфраструктуры (infrastructure lifecycle management) и управление жизненным циклом продуктов (product lifecycle management) функционально разделены. Они, в отличие от сетевых операций, не связаны с непосредственной поддержкой пользователей и функционируют в другом масштабе времени. Для создания инфраструктуры телекоммуникаций, строительства зданий и сооружений требуются годы, в то время как для проверки состояния счета пользователя перед установлением сеанса связи требуются секунды. На рис. 13.3 выражение «жизненный цикл» опущено. Это понятие означает, что управление осуществляется от момента начала строительства инфраструктуры или введения новой услуги до момента демонтажа сети и прекращения действия услуги связи. Рис. 13.2. Уровень 1 представления схемы бизнес-процессов оператора связи[1] В частности, ддя успешного предоставления услуги связи необходимо (сверху вниз по горизонтальным уровням): - работать с потенциальным пользователем (управление взаимоотношениями с пользователем); - организовать техническую возможность предоставления услуги на оборудовании связи, например обновить программное обеспечение (сетевая эксплуатация и управление услугами); - своевременно проводить планово-предупредительные и регламентные работы на оборудовании ддя подцержания качества услуги (сетевая эксплуатация и управление ресурсами); - организовать взаимодействие с третьей стороной, например с ОАО «Ростелеком» или ОАО «Транстелеком» (управление взаимоотношениями с партнерами и поставщиками). Те же перечисленные функции надо осуществлять и при обеспечении услуги, и при расчетах за услуги связи. Управление инфраструктурой и управление продуктами и услугами представляют собой основу стратегического развития оператора. Очевидно, что без плана капитального строительства, схем развития сетей связи, планов ввода емкости ни один оператор не может нормально реализовать свои бизнеспланы. Сюда же относится планирование предоставления новых услуг, таких как Интернет, ІР-телефония и т.п. Все эти вопросы объединяются в рамках стратегии развития оператора связи. Процессы SIP необходимы для того, чтобы гарантировать, что сетевые процессы пользователя (customer operations processes) полностью отвечают требованиям клиента, в том числе в части сроков предоставления, стоимости, уровня поддержки и доступности услуги. Например, развитие системы сигнализации ОКС № 7 как стратегическое направление совершенствования инфраструктуры сделало возможным предоставление услуги междугородной видеоконференцсвязи по технологии ЦСИС (только цифровизации магистральной первичной сети было недостаточно). Процессы SIP не имеют прямых интерфейсов с пользователями услуг связи, хотя и критически важны для производственной деятельности предприятия связи в целом. Особо надо отметить процессы, связанные с разработкой и управлением цепочками поставок (supply chain management). Эти процессы особенно важны для электронного бизнеса, а также в случае поставок продуктов и услуг се стороны других операторов и партнеров. Например, в случае крупных культурных или спортивных событий, репортажи о которых транслируются в сети Интернет в режиме on-line, провайдер услуг Интернет может заказать у оператора связи увеличение полосы пропускания на магистральном канале согласно времени трансляции с места события. Даже в самом общем виде схема бизнес-процессов является полезной не только ддя операторов или сервис-провайдеров, но и для разработчиков и интеграторов программного обеспечения систем бизнес-поддержки операторов связи (Business Support System, BSS) и систем эксплуатационной поддержки операторов связи (Operations Support System, OSS) [1,17, 19]. Предлагаемая схема позволяет оператору связи или сервис-провайдеру отойти от ориентации только на предоставление услуг или пресловутой «заботы об абоненте» в пользу управления взаимоотношениями с пользователями. Это позволяет делегировать ряд полномочий по управлению оконечного оборудования пользователю или партнеру, внедрять cere-see управление и контроль со стороны пользователей, повышая таким образом долю и уровень участия клиентов в деятельности предприятий связи. О некоторых аспектах такого участия будет рассказано в дальнейшем при рассмотрении описания взаимодействия пользователь-оператор при аренде выделенной линии связи. В заключение представим дальнейшую проработку бизнес-процессов на рис. 13.2. Для примера рассмотрим группу «Предоставление услуги» (fulfillment) c точки зрения функции «Управление взаимоотношениями с пользователями». Указанная группа функций может быть разделена на пять составляющих процесса 2-го уровня (Level 2), представленных на рис. 13.4. Рис. 13.3. Уровень 2 схемы бизнес-процессов оператора связи[1] Представленное здесь разбиение бизнес-процессов уровня 2 не является конечным. Каждый оператор или сервис-провайдер может разделить, например, процесс «Продажа услуг» еще на ряд подпроцессов. Как уже отмечалось выше, подход TMF состоит в том, чтобы, используя ориентированность на бизнес-процессы и предоставление услуг для конечных пользователей, достичь сквозной автоматизации процессов оператора, используя готовое программное обеспечение от различных поставщиков. Для достижения указанной цели TMF предлагает интегрированный подход к проблемам организации и управления процессами оператора или сервис-провайдера, увязывая тем самым разнообразные международные и национальные стандарты. При этом используется принцип «сверху вниз», т.е. развитие стандартов построения сетевого управления осуществляется от основных сетевых процессов (в том числе эксплуатации) по направлению к оборудованию связи. Для реализации на практике такого подхода TMF разрабатывает многочисленные руководства, которые включают прежде всего описание, обобщение и разбиение процессов оператора связи с описанием данных и функций, необходимых для работы оператора. При этом основой для построения моделей TMF являются рассмотренные в главе 3 основные положения концепции TMN, в частности функциональная и логическая архитектура TMN. В этом плане важным этапом является разработка в 2000 г. схемы под названием Telecom Operation Map (TOM), которая во многом стала основой для еТОМ, рассмотренной в разделе 13.2. При этом TOM версии 2000 г. представляет прежде всего интерес для специалистов по эксплуатации и работе с абонентами (рис. 13.5). Фактически на рис. 13.4 изображена детальная версия правой части схемы на рис. 13.2. Далее каждый процесс на рис. 13.5 может детализироваться как по схеме на рис. 13.3, так и с точки зрения описания информационного обмена. Рис. 13.4. Технологическая схема сетевых процессов оператора[1] Целью сервис-провайдеров является автоматизация процессов для того, чтобы предоставить потребительскую ценность пользователям. Следовательно, наиболее критические процессы предоставления услуг разрабатываются и описываются как сквозные потоки процессов. TOM предлагает три группы процессов, общих для любого телекоммуникационного бизнеса, ориентированного на предоставление услуги: - предоставление услуги (service fulfillment), т.е. корректное по времени и объему предоставление той потребительской ценности, которую заказал пользователь; - обеспечение услуги (эксплуатация и техническая подцержка услуг, в частности, своевременное обнаружение и распознавание инициированных проблем пользователя, отслеживание проблем, генерация сообщения о проблемах, в том числе журналирование, управление и принятие мер для улучшения харакгеристик услуг во всех аспектах); - биллинг услуг, т.е. своевременная подготовка точного счета, всесторонняя и всеобъемлющая информация при запросе счета клиентом, включая своевременное исправление счетов при обработке и сбор информации об осуществленных оплатах. По горизонтали, как отмечалось, расположены последовательные процессы, интерфейсы между которыми соответствуют интерфейсам с другими операторами связи или с сервис-провайдерами. Следует отметить, что граница между двумя группами процессов может «разрезать» определенные процессы. Например, для обеспечения услуги связи и для биллинга необходимо управление данными сети. Это управление данными предусматривает наличие интерфейсов с элементами сети для сбора данных. Описываемая схема не зависит от вида организации связи, используемой сетевой и информационной технологии, оказываемых услуг связи. Схема сохраняет свою актуальность и состоятельность при вводе новых услуг связи и появлении новых телекоммуникационных технологий. Однако при вводе управления некоторыми новыми услугами, например управления роумингом в сетях подвижной связи, могут быть сформированы новые бизнеси функциональные требования к описанным выше процессам. В заключение рассмотрим подробнее самый нижний уровень детализации описываемых процессов на примере составляющей процесса биллинга — формирования счетов на оплату услуг связи и сбор оплат. Этот процесс во взаимосвязи с другими процессами показан на рис. 7.6. Процесс биллинга услуг связи начинается с момента создания и обновления лицевого счета пользователя согласно условий соглашения об уровне обслуживания (Service Agreement Level, SLA) для данного пользователя [1]. В Республике Беларусь функции такого соглашения выполняет договор на оказание услуг связи и приложения к договору. На рис. 13.5 показана типичная последовательность выполнения функций подготовки счета на оплату услуг связи, включая такие элементы, как ежемесячные начисления за услуги связи, тарификация данных об использовании сети связи пользователем и возможные нарушения SLA (например, время неработоспособности абонентского устройства не по вине абонента). Сбор данных предусматривает непосредственное считывание информации в виде файлов и/или детальных записей о состоявшихся соединениях из памяти элементов сети. Та же операция осуществляется при использовании в качестве регистрирующих устройств аппаратуры повременного учета стоимости соединений. Сортировка считанной информации может осуществляться по дате сеансов связи, направлениям телефонных соединений (к примеру, направление на Западную Европу или Североамериканский континент для международных разговоров). Здесь же может осуществляться агрегрфование, например, объединение всех записей о соединениях, относящихся к одному предприятию или к одному виду абонентов. Здесь же можно подготовить данные для взаиморасчетов с присоединенным оператором. Рис. 13.5. Схема информационного взаимодействия в рамках TOM для процесса биллинга услуг связи[1] Начисления представляют собой функцию расчета конечной стоимости услуги, включая налоги и скидки. Наконец, конечные суммы счета проставляются в поля соответствующего бланка по видам услуг и передаются пользователю по его запросу или в обусловленные периоды времени. Счет передается пользователю в бумажном или электронном виде. Если услуга предоставляется несколькими сервис-провайдерами, то, как показано на рис. 13.6, данные об использовании сети при оказании услуг связи могут агрегироваться «основным» сервис-провайдером на основании сведений от «вторичных» провайдеров, в результате чего пользователю выставляется единый счет на оплату услуг связи. Разумеется, тот или иной порядок действий определяется используемой технологией расчетов, пожеланиями пользователя, возможностями сервис-провайдера. Интерес представляют процессы управления сетью связи и системами. Назначение этих процессов состоит в том, чтобы обеспечить необходимую поддержку предоставлению услуг связи со стороны сетевой инфраструктуры и информационных технологий, используемых оператором связи. Практическая реализация процессов заключается в том, чтобы обеспечить требуемую инфраструктуру для предоставления услуги связи, гарантировать непрерывное функционирование инфраструктуры, сделать услуги доступными пользователю, осуществлять техническую эксплуатацию инфраструктуры для обеспечения требуемого качества продуктов и услуг связи. Уровень «Процессы управления сетью и системами» представляет собой интегральный уровень, объединяющий уровень управления сетевым элементом и уровень управления сетью связи. Базовые функции рассматриваемых процессов (см. рис. 13.1) состоят в том, чтобы: - собирать информацию управления от системы управления элементами сети; - объединять собранную информацию; - устанавливать корреляционные связи (например, определять первичные источники повреждений и сопутствующие сообщения о неисправностях); - суммировать собранную информацию и посылать ее на высшие уровни, в частности на уровень управления услугами связи. Управление сетью, безусловно, не только выполняет функцию передачи сведений от элементов сети на уровень управления услугами. Управление сетью имеет важные собственные задачи, такие как планирование сети, обеспечение сети, управление техническим учетом, эксплуатация. Планирование и развитие сетей связи (network planning and development) означает полное обеспечение существующей инфраструктуры сетей. В российских стандартах эти процессы заключаются в разработке генеральных схем развития сетей связи. Обеспечение сетей (network provisioning) означает создание инфраструктуры, т.е. капитальное строительство сооружений связи, проведение реконструкции, технического перевооружения и расширения оборудования и систем связи. Управление техническим учетом (network inventory management) предусматривает ввод в работу элементов сети, администрирование элементами физической сети и учет характеристик элементов. Эксплуатация сети и восстановление предусматривает проведение работ по обеспечению доступности сети и эксплуатации инфраструктуры. Управление данными сети предусматривает сбор данных для управления сетью и предоставление записей для расчетов с пользователем за услуги связи (данные для биллинга). Важно отметить, что возможности по управлению сетями сосредоточены именно на том уровне, где существует возможность получения данных непосредственно от элементов сети (например, через интерфейс Q) вместо того, чтобы передавать функции сетевого управления на уровень управления услугами связи.
