Общие принципы управления сетями связи

 

Развитие систем управления сетями связи определяется рядом факторов:

- сети связи становятся сложными и все более неоднородными по структуре (транспортные, доступа, мобильные и т.д.) и по используемым средствам;

- все большее распространение получают локальные и городские вычислитель­ные сети, которые используют сети общего пользования;

- появилось большое количество компаний, оказывающих телекоммуникацион­ные услуги, которые должны соответствовать определенным показателям ка­чества (стандарт ISO 9000);

- должна обеспечиваться высокая надежность информационных и телекомму­никационной сетей для обслуживания нужд государства и отдельных компа­ний (транспортировки грузов, финансовых учреждений, образования, науки и т.д.);

-рост объемов информационного обмена между странами, создание глобаль­ных сетей связи.

Сеть управления {СУ), согласно концепции TMN, обеспечивает функции управ­ления для сетей телекоммуникаций и услуг этих сетей (рис. 5.40). Кроме того, раз­работаны различные концепции СУ для телекоммуникационных систем предпри­ятий, ведомств, объединений, которые исповедуют принципы платформенного управления средствами простого протокола управления сетью SNMP (Simple Net­work Management Protocol), протокола общей архитектуры брокера объектных за­просов CORBA (Common Object Request Broker Architecture) и др.

 

Ниже приведены примеры телекоммуникационных сетей и услуг электросвязи, а также типов аппаратуры и ПО, которые входят в концептуальные решения по TMN:

- сети общего и частного пользования, включая цифровые (ISDN), сети под­вижной связи, частные (корпоративные) телефонные, виртуальные и интел­лектуальные, транспортные, сети доступа;

- аппаратура систем передачи PDH, SDH, ATM, OTN (мультиплексоры, кроссо­вые коммутаторы, оптические усилители, транспондеры и т.д.) и мультисер- висных транспортных платформ;

- цифровые и аналоговые системы передачи (волоконно-оптические, радиоре­лейные, спутниковые, кабельные);

- системы восстановления (резервирования);

- операционные системы;

- центральные, интерфейсные процессоры, контроллеры, файловые процессоры и т.д.;

- взаимодействующие вспомогательные системы (электропитание, кондиционе­ры, сигнализация и т.д.).

При управлении сетями связи операционные системы производят обработку всей информации, необходимой для выполнения функций управления.

Рабочие станции обеспечивают пользовательский, как правило, графический интерфейс, посредством которого обслуживающий персонал взаимодействует с се­тью управления.

Сеть передачи данных предназначена для организации связи между операцион­ными системами управления и сетевыми элементами.

Нетрудно заметить, что сеть управления самостоятельна по отношению к управляемой сети. Взаимодействие сетей реализуется через интерфейсы коммута­ционных станций, систем передачи и пользовательских терминалов. Для этой це­ли предусмотрены отдельные каналы передачи данных. В сети SDH используются каналы на основе байтов заголовков секций регенерации и мультиплексирования (байты D1...D3 образуют канал DCCr со скоростью 192 кбит/с в заголовке RSOH, байты D4...D12 образуют канал DCCm со скоростью 576 кбит/с в заголовке MSOH). В оптической сети OTN-OTH используются каналы на основе байтов за­головков OTUk и ODUk (два байта GCC в заголовках OTU1, OTU2, OTU3 и по два байта GCC1, GCC2 в заголовках ODU1, ODU2, ODU3 поддерживают скоро­сти передачи соответственно 326,723, 1312,405, 5271,864 кбит/с). В транспортных сетях на основе технологий ATM и Ethernet также организуются каналы передачи данных управления, однако эти каналы виртуальные, т.е. образованы случайным потоком ячеек или кадров, и имеют переменную скорость передачи. При этом ин­формация управления записывается в поля нагрузки ячеек и кадров, а в заголов­ках ячеек и кадров указывается сетевой адрес элемента сети или адрес узла управ­ления.

Концепцией TMN предусмотрено иерархическое построение системы управле­ния, которое имеет пирамидальную форму (рис. 5.41).

 

Самый нижний уровень «Сетевые элементы» — это управляемая сеть со всеми ее сетевыми элементами, их ресурсами и состояниями. Каждый выше лежащий уровень управления имеет более высокую степень обобщения информации управ­ления, чем лежащий ниже.

Уровень «Управление сетевыми элементами» включает в себя контроль, фикса­цию параметров функционирования, техническое обслуживание, конфигурирова­ние применительно к отдельным устройствам сети (например, оптическим мульти­плексорам, базовым станциям сотовой связи, коммутаторам каналов или пакетов). Функции этого уровня, иногда называемого нулевым, могут быть выполнены с ис­пользованием графического терминала, стыкуемого непосредственно с сетевым элементом или удаленно, т.е. через сеть передачи данных.

Уровень «Управление сетью» обеспечивает охват функциями управления груп­пы сетевых элементов, составляющих во взаимосвязи единую сеть со всеми ресур­сами, например, оптическую транспортную сеть с секциями оптического мультип­лексирования, оптическими или электрическими трактами, каналами, средствами резервирования и синхронизации.

Уровень «Управление услугами» поддерживает предоставление услуг электро­связи пользователям, т.е. в отличие от расположенных ниже уровней нацелен на потребителей услуг связи. Ключевым фактором на этом уровне является обеспече­ние качества услуг, привлечение потребителей новыми услугами

Уровень «Административное управление» предназначен для поддержки функ­ционирования компании-оператора сети связи. На этом уровне решаются проблемы инвестиций, проектов развития, кадровое обеспечение, взаимодействие с другими операторами, органами государственного управления и т.д.

В значительной степени отработаны задачи управления на первых двух уровнях и совершенствуются методы и средства управления услугами. Существенных сдви­гов в автоматизации административного уровня управления не наблюдается. Для оптических транспортных сетей важнейшими являются, прежде всего, два нижних уровня управления. Однако, в связи с развитием оптических сетей ASON актуаль­ным становится использование решений уровня управления услугами транспорт­ной сети и автоматизации взаимодействия операторов сетей на предмет транспорт­ных услуг.

Все функции в сети управления условно принято разделять на общие и при­кладные. Общие функции состоят в поддержке прикладных функций и включают в себя: сбор, обработку, хранение информации управления, выдачу этой информации по запросу, отображение её в удобном формате.

Прикладные функции управления делятся на пять групп:

- управление конфигурацией (сетевого элемента, сети, услуг);

- управление качеством работы (сетевого элемента, сети, услуг);

- управление устранением неисправностей (сетевого элемента, сети, услуг);

- управление расчетами (техническими, бухгалтерскими);

- управление безопасностью (сетевого элемента, сети, услуг).

К прикладным функциям управления в транспортных сетях можно отнести и управление тактовой сетевой синхронизацией (ТСС).

Для взаимодействия в сети управления предусмотрены программные продукты, называемые «менеджер» и «агент». Менеджер и агент взаимодействуют с информа­ционными базами управления MIB (Management Information Base), где накаплива­ется и хранится вся информация по управляемой сети и по каждому сетевому эле­менту. Менеджер размещается, как правило, в операционной системе сети управле­ния, которая загружается в сервер. Агент размещается в операционной системе ка­ждого сетевого элемента. Менеджер посылает агенту команды управления. Агент отвечает уведомлениями об исполнении команд. Агент также может уведомлять менеджера о состояниях сетевого элемента и без команд и запросов, например в аварийных состояниях.

Для обеспечению процесса обмена управляющей информацией между менедже­ром и агентом используются протоколы управления, такие как CMIP и SNMP.

CMIP, Common Management Information Protocol — протокол общей управляю­щей информации — стандарт ISO/ITU-T, обеспечивающий выполнение сложных операций средствами интеллектуальных агентов, когда по одной простой команде от менеджера могут быть выполнены сложные последовательности операций.

SNMP, Simple Network Management Protocol — простой протокол управления сетью, определенный стандартами ТСРЯР, обеспечивает выполнение как простых, так и сложных операций управления, однако требует многочисленных операций обмена между менеджером и агентом.

Информация управления записывается в MIB в виде объектов. Под объектом принято понимать абстрактное описание реальных (физических) ресурсов, напри­мер, оптических интерфейсов, кроссовых коммутаторов, трактов и т.д. Объекты, помещаемые в MIB, разделены на классы управляемых объектов, например, класс записи аварий, класс профиля присвоения серьезности аварий, класс записей об из­менении значения-атрибута (состояния), класс кроссовых соединений и т.д.

Физическая структура СУ включает в себя компоненты (устройства), которые являются физической реализацией функциональных блоков управления, каналов сети передачи данных с соответствующими протоколами и интерфейсами (рис. 5.42).

 

Медиаторы служат для промежуточной обработки данных, их хранения, преоб­разования протоколов передачи данных. Они являются факультативными устройст­вами и могут быть реализованы как отдельными устройствами, так и в составе сете­вых элементов.

Интерфейсы <2₃, Q_x, F, X являются межоперационными, т.е. представляют собой формально определенный набор протоколов, процедур, форматов сообщений и се­мантики, используемых для передачи информации управления. Интерфейс F пред­ставляет собой локальный физический интерфейс с короткой линией подключения, например, RS-232. Интерфейс X формально определён для взаимодействия между операционными системами управления различных операторов сетей связи и по сво­ему наполнению аналогичен интерфейсам Q_x и <2з.

Пример определения интерфейсов Q₃ и Q_x приведен на рис. 5.43, где формали­зация может быть связана с протокольными уровнями моделей ISO/OSI (семь уров­ней) или ТСРЯР (четыре уровня).

На рис. 5.43 использованы следующие обозначения:

- ACSE, Association Control Service Element — сервисный элемент управления ассоциацией;

- ASN, Abstract Syntax Notation One — абстрактное описание синтаксиса;

- CMISE, Common Management Information Services Element — сервисный эле­мент общей управляющей информации;

- CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection — множествен­ный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов;

- LAPD, Link Access Procedure for the D channel — процедура доступа к кана­лу D;

- NMASE, Network Management Association Services Element — элемент ассо­циации услуг сетевого управления;

- ROSE, Remote Operation Services Element — элемент обслуживания удален­ных операций;

- ТСРЯР, Transmission Control Protocol / Internet Protocol — протокол управле­ния передачей / межсетевой протокол;

- UDP, User Datagram Protocol — дейтаграммный протокол пользователя (без установления соединений);

- lOBase Т/2/5 — стандарты локальной сети 10 Мбит/с Ethernet, ориентирован­ные на витую пару (Т), на тонкий 50-омный коаксиальный кабель (2), на тол­стый 50-омный коаксиальный кабель (5).

 

Устройство, обозначенное на рис.5.42 «Q-адаптер», предназначено для подклю­чения к сети управления различных видов оборудования без функций управления по TMN, например, кондиционеров, источников электропитания, датчиков темпе­ратуры, датчиков пожарной сигнализации, датчиков вскрытия помещений и т.д.

Пример физической структуры сети управления транспортной сетью приведен на рис. 5.44. В этой структуре медиатор представляет собой мост-маршрутизатор локальной сети Ethernet. Он согласует управляемую транспортную сеть SDH через шлюзовый интерфейс типа Q₃ с сетью управления, представленной сервером управления и рабочими станциями управления. В управляемой сети образованы ка­налы передачи данных DCCr и DCCm с протокольными наборами интерфейса Q_x.

 

Сопоставив рисунки 5.43 и 5.44 нетрудно заметить, что медиатор обеспечивает согласование протоколов передачи данных (LAPD и CSMA/CD) и физических ка­налов с различными скоростями (DCCr — 192 кбит/с, DCCm — 576 кбит/с и Ethernet — 10 Мбит/с).