Управляющие комплексы электросвязи

В таких системах связь между УУ организуется через цифровое коммутационное поле ЦКП (рис. 4).

Аналоговые абонентские линии подключаются к цифровому коммутационному полю через модули абонентских линий МАЛ, в которых аналоговые речевые сигналы преобразуются в цифровые. В МАЛ концентрируется абонентская нагрузка от большого числа (64, 128) физических абонентских линий АЛ, включенных в МАЛ, к одной ИКМ линии, соединяющей его с ЦКП.

В цифровых УК используется система импульсно-кодовой модуляции ИКМ-30/32, позволяющая создать на базе одной четырехпроводной физической линии 30 разговорных каналов, один (16-ый) канал для сигнализации и один (0-й) канал для синхронизации. Каждый МАЛ содержит абонентские комплекты, преобразующее, коммутационное и управляющее оборудование и схемы подключения к АЛ измерительных устройств и генератора вызывных сигналов.

МАЛ размещаются непосредственно на УК или выносятся (удаленные) с целью уменьшения расходов на линейные сооружения. Соединение удаленных МАЛ с УК осуществляются с помощью цифровой соединительной линии ЦСЛ.

2.6 Управляющие устройства ЦАТС

Современные цифровые АТС обладают высокой степенью модульности. Гибкость и надёжность цифровой системы коммутации повышена благодаря концепции распределенного управления. Разработчики таких коммутационных систем отказались от принципа обязательного наличия в системе большого центрального процессора. Появление дешевых микропроцессоров и связанных с ними дешевых элементов памяти даёт возможность распределить управление по всей системе. Нет ни одной точки в системе, где бы было сосредоточено больше элементов памяти или выполнялись бы более важные логические функции. В системах с централизованным управлением, отказ центрального управляющего устройства выводит из строя всю систему. В системе с распределением управления, имеющей большое количество индивидуальных модулей, отказ любого модуля не влияет на работу всей системы.

Сеть связи является высоконадёжной, если отказ одного из её функциональных элементов мало влияет или не влияет вообще на работу всей системы. Это достигается с помощью ряда мер, самой важной из которых является распределение управления.

Следующей мерой повышения надёжности коммутационной системы служит дублирование многих функциональных блоков, что уменьшает риск отказа системы. Другим аспектом надёжности системы является также надёжность путей через коммутационное поле. Эта надёжность обеспечивается типом цифровой коммутационной системы, в основу которой положена одна патентованная микросхема. Система осуществляет как коммутацию каналов, так и пакетную коммутацию.

Цифровая коммутационная система состоит из элементов, которые имеют собственную логику, память и может выполнять три основные задачи: передачу данных, речи, выбор пути и связь между распределёнными по системе микропроцессорами. И, так как каждый элемент может выполнять работу любого другого, через цифровую коммутационную систему может быть установлено множество путей. Отказ одного из элементов означает лишь только то, что коммутационный путь будет установлен через другой элемент. Таким образом, современная коммутационная система неблокируема - кратковременный отказ одной микросхемы имеет незначительный эффект.

Каждый модуль аппаратного обеспечения (HW - Hаrdwаrе) имеет свой собственный модуль программного обеспечения с фиксированным интерфейсом с остальными частями системы. Структура программного обеспечения (SW- Sоftwаrе) такова, что дополнения к SW не требуют обширной отладки SW на месте. Таким образом, чтобы ввести новые сервисные услуги, дополнительное HW и SW может быть очень просто и безболезненно введено в систему в любое время. Это очень просто и дешево для администрации и не требует особых изменений в существующей системе.

Малые ЦАТС могут быть легко и экономично расширены до больших размеров, используя для расширения те же модули SW и HW. Эта уникальная способность ЦАТС означает, что она может применяться в различных конфигурациях для независимых и связанных станций (применяться в качестве оконечной, узловой, комбинированной, от маленьких удалённых абонентских блоков до больших оконечных и узловых станций, обслуживающих более 200 000 линий или 80 000 каналов, причём, во всех станциях используются те же самые аппаратные и программные модули, с той же распределённой архитектурой), отвечать любым требованиям сетевого планирования.

2.7 Цифровая телефонная станция Alcatel 1000 S-12

Цифровая телефонная станция Alcatel 1000 S-12 включает в себя ряд терминальных модулей, соединенных с цифровой коммутационной системой (DSN - Digital Switching Network). Функции управления системой распределены по управляющим устройствам (СЕ - Соntrоl Еlеmеnt) этих модулей.

Телефонные функции сосредоточены в специальных модулях, которые содержат аппаратную и программную части (например, модуль аналоговых абонентов - ASM, модуль цифровых каналов - DTM и т.д.). Все модули имеют одинаковую структуру. Они состоят из двух частей: терминала и управляющего устройства терминала (TСЕ - Terminаl Соntrоl Еlеmеnt). Терминал содержит специальные терминальные схемы для выполнения различных задач, например, обслуживание аналоговых линий или цифровых каналов. Аппаратная часть ТСЕ всех модулей идентична. ТСЕ обеспечивают управление логическими цепями и памятью терминалов; они имеют стандартные интерфейсы для связи с DSN и терминалом. Сердцем ТСЕ является микропроцессор.

Дополнительные возможности и мощности управления обеспечивают дополнительные управляющие устройства (АСЕ - Auxiliary Control Element), которые имеют аппаратную часть идентичную аппаратной части ТСЕ, но не связаны с терминалом. Они выполняют только программные задачи. Интерфейс между модулем и DSN использует две двунаправленные 32-х канальные ИКМ линии. DSN используется не только для передачи данных и речи между терминалами системы (или абонентами), но также для связи между СЕ модулей и установления соединительного пути между ними. Это позволяет обойтись без системы шин между СЕ: что даёт возможность плавного расширения ёмкости АТС.

АСЕ используется для выполнения системных функций, в отличие от ТСЕ, которые выполняют функции, связанные с типом терминала (например, модуль аналоговых абонентов). Оба типа СЕ - ТСЕ и АСЕ - состоят из платы (РВА) процессора и памяти (ТСРА или ТСРВ) и платы терминального интерфейса (TЕRА) или в особых случаях из комбинированной платы процессор/память/терминальный интерфейс (MСUА, MСUB).

Функции процессора выполняются отдельной РВА (ТСРА, ТСРВ или MСUА, MCUB). Все типы этих РВА построены на микропроцессоре Intel 8086 (80386). Тактовая частота генерируется тактовым генератором, расположенным на самой плате, так что каждая плата микропроцессора в системе имеет свой собственный генератор тактовой частоты.

Процессорная плата обеспечивает обнаружение различных ошибок и их коррекцию, включая контроль таймера и защиту памяти. Она снабжена интерфейсом низкоскоростной шины (LSB) и высокоскоростной шины (HSB). HSB, имеющая 20 параллельных адресных линий и 16 линий для обмена данными, используется для подключения интерфейса процессора к терминальным схемам.

Программное обеспечение управляющего устройства хранится в оперативном запоминающем устройстве (RAM). Процессор содержит 1(4) Мбайт памяти, обеспеченной микросхемами динамического ОЗУ по 256 Кбайт. Блок памяти обеспечивает коррекцию одиночных ошибок и обнаружение двойных ошибок при обращении к памяти. Дополнительно РBА обеспечивается защитой памяти, сторожевым таймером и 16 Кбайт постоянного запоминающего устройства (РRОM) для программ начальной загрузки и таблиц векторов прерываний.

Отказ всей системы практически невозможен, поскольку отсутствует центральный компьютер. Отказ может случиться только в локализованной зоне системы и функции, которые она выполняет могут быть легко переданы другим процессорам, которые находятся в резервных модулях. В случае повреждения СЕ (Соntrоl Еlеmеnt), выполняющего функции технического обслуживания, другой АСЕ немедленно загружается соответствующей программой и требует новый резерв. Это снижает период времени переключения, когда дублирование невозможно на несколько секунд.

АСЕ, обслуживающее соединение, не имеет резерва. Однако каждый запасной АСЕ предварительно загружается одной из важных программ управления вызовом, что позволяет немедленно взять на себя функции АСЕ, обслуживающего вызов.

СЕ иерархически связываются друг с другом посредством сообщений, посылаемых по всей сети через физическую пару. Каждый СЕ имеет лист сетевых адресов NA (Nеtwоrk Adrеss) СЕ - ов, ответственных за выполнение требуемых функций; адрес каждого резервного СЕ также включен в данный лист. В случае замены СЕ, операционная система в каждом процессоре автоматически управляет таблицей, изменяя маршрутизацию последовательности требований (вызовов) в соответствии с функциями переименованного СЕ.

Межпроцессорная связь проверяется на достоверность прежде, чем сообщение будет обработано принимающим СЕ. Любое повреждение, ответственное за сообщение, определенное посылающим СЕ, проверяется в сети или таймируется (периодически проверяется). Данные виды ошибок немедленно отражаются с помощью программ ТО. В одиночном СЕ, определитель односложной, простой ошибки и программное обеспечение дополнительного обнаружения выполняют две функции: уничтожение неправильной задачи или перезагрузка программы, инициализация СЕ. Такое действие основано на определении ошибки в работе нарушенной памяти и имеет звуковую сигнализацию определения нарушенного состояния ожидания. В работе дублированных СЕ нет специальной аппаратной части, необходимой для обмена информацией между областями памяти, потому что в любой паре СЕ изменения в области памяти происходят только в малой её части, обслуживающей вызов. Не требуется проводить специальные действия, чтобы создать определитель повреждений в HW СЕ; типовая память и сам процессор вовлекаются для определения ошибки, и представляют пространство корректирующих кодов для определения места повреждения и обеспечения надёжности объектов.

2.8 Программное обеспечение ЦАТС

Программное обеспечение ЦАТС S-12 имеет модульную структуру. Используется язык высокого уровня СHILL (согласно рекомендациям ССITT). Стандартные интерфейсы ПО служит логическим барьером для распространения ошибок по системе. База данных также имеет модульную структуру. Всё аппаратное обеспечение системы классифицируется в программном обеспечении на блоки надёжности (ББ), где каждый блок безопасности включает в себя группу функционально-связанных схем, которые полностью заменяются в случае обнаружения неисправности группы.

Технические приёмы и принципы, которые применялись при разработке программного обеспечения:

- разделение ПО по уровням (четыре уровня), в соответствии с концепцией виртуальных машин;

- использование стандартных сообщений для связи между модулями ПО;

- применение программ "машины оконченных сообщений" - Finitе Mеssаgе Mасhinе - (FMM) и "машины системной поддержки" - Systеm Suрроrt Mасhinе - (SSM). FMM и SSM являются программными модулями, которые используются для построения программ;

- введение общих интерфейсов - gеnеriс intеrfасе - между подпрограммами, где это возможно;

- введение концепции базы данных, которая заключается в том, чтобы обеспечить независимость программ и данных друг от друга;

- использование подходящих программных языков.

Понятие "виртуальные машины". Программное обеспечение представляет собой многоуровневую структуру с виртуальными машинами - Virtuаl Mасhinе - (VM) на каждом уровне.

Всё ПО, расположенное на данном уровне, ведёт себя как VM. Основные преимущества такого типа VM:

- изменение в аппаратном обеспечении будет отражаться только на той части программного обеспечения, которая управляет этой частью оборудования;

- ПО на высоком уровне легче разрабатывать и обслуживать. Программист пишет программы на языке СHILL, но микропроцессор понимает только машинные коды. В этом случае VM включает в себя микропроцессор и компилятор, которые работают в режиме "оff linе" (вне линии). Использование языка программирования высокого уровня увеличивает скорость написания программ и проверки; обеспечивает независимость от процессора, выполняющего эти программы.

На рисунке 1 представлены уровни ПО S-12.



Архитектура программного обеспечения S-12 построена по иерархическому принципу и содержит 5 главных областей, которые выполняют следующие функции:

- ПО поддержки телефонных функций - обеспечивает сигнализацию на низком уровне и управляет устройствами интерфейса с телефонными цепями. Дополнительно, данный модуль определяет источники (приемники и передатчики, исходящие каналы) для соединения и генерации тарификационных данных;

- ПО обслуживания вызовов - обеспечивает координацию последовательности действий при установлении соединений, с привлечением ПО других областей;

- управляющее ПО, которое отражает требования персонала АТС к станционным полупостоянным данным базы данных. Данный модуль позволяет модифицировать данные, на которых базируются другие прикладные программы. Это ПО позволяет оператору сети изменять характеристики сети и поведение станции в соответствии с базой данных. Дополнительно, данный модуль координирует ПО при расширении аппаратного обеспечения, собирает статистику о работе АТС, дающую оператору сети контролировать условия эксплуатации АТС в телефонной сети;

- ПО технической эксплуатации - обеспечивает местную и центральную эксплуатацию, а также функции восстановления работоспособности оборудования. Если неисправность невозможно устранить на местном уровне, то об этом информируется центральное ПО по технической эксплуатации, которое собирает и координирует результаты анализа неисправностей, выполняет рутинные и диагностические тесты для определения места повреждения, инициирует процессы автоматического исправления неисправностей;

- операционная система и база данных обеспечивает основной механизм, контролирующий распределенное управление и данные. Дополнительно, данная область вместе с программами технической эксплуатации используются для загрузки и восстановления работоспособности микропроцессоров, включая главное ПО ввода/вывода и связь человек - машина, обеспечивающих интерфейс с периферийными устройствами (терминалы операторов и внешние запоминающие устройства).

Все ПО, включая базу данных распределено оптимальным образом по управляющим устройствам модулей (рисунок 2).

Вопросы:

1. Технические приёмы и принципы, которые применялись при разработке программного обеспечения.

2. Всё ПО, расположенное на данном уровне, ведёт себя как VM. Основные преимущества такого типа VM.

3.Архитектура программного обеспечения S-12 построена по иерархическому принципу и содержит 5 главных областей, которые выполняют следующие функции.

2.9 Эксплуатация ЦАТС

Станция S-12 удовлетворяет всем требованиям администрации связи, с целью повышения эффективности работы содержит комплекс задач эксплуатации и технического обслуживания. (Ореrаtiоn & Maintеnаnсе - О&M). Принципы О&M позволяют: быстро локализовать место повреждения и восстанавливать автоматически работу станции после устранения неисправности, легко осуществлять ежедневный контроль.

В случае повреждения на станции или в сети система автоматически анализирует повреждение, защищает аппаратуру от распространения ошибки, определяет тип повреждения, выдает визуальную и звуковую сигнализацию. В случае необходимости обслуживающий персонал может проводить диагностическое тестирование.

Измерения в сети осуществляются автоматически со станции. Обслуживающий персонал определяет тип измерений и требуемые параметры. Управление станцией осуществляется с помощью процедур, активизируемых эксплуатационным персоналом (например, организация дополнительных трактов, изменение тарифной шкалы). В системе существует широкий диапазон измерений, облегчающий управление сетью, результаты измерений непрерывно анализируются и в случае необходимости корректируются.

Станция защищена от несанкционированного вмешательства при работе в режиме ММС: пользователи и включенные в программу терминалы могут иметь доступ к тем данным, к которым существует специальное разрешение.

Процедура ММС (связь "человек-машина", "мan-мachine-сommunication") представляет собой последовательность действий, представленных оператором в режиме диалога со станцией. Входные режимы работы со станцией обеспечиваются в соответствии с рекомендациями CCITT:

- прямой режим диалога (Direct Моdе). При этом оператор использует простые команды, чтобы ввести все исходные данные, требуемые программой;

- системная поддержка диалога (непрерывный режим). При этом система вводит данные, требуемые для детального управления отдельными функциями.

Процесс диалога разбивается на 4 части. Оператор начинает диалог вводом пароля. Следующий шаг - блок команд, при этом оператор определяет часть системы, которая будет осуществлять функцию управления (блок параметров). И, наконец, инструкция к проведению процессов определяется набором команд системы, осуществляющих контроль входа, началом и концом управляющих функций и т. д.

Существует два разнесённых вида выходов:

- диалоговый выход. Реакция на вход появляется после правильного ввода данных и их обработки. Информация на выходе представляется в виде ответа на принятое сообщение. Информация управляется программой "ядро диалога". Данный режим используется также для запроса дополнительных данных или индуцируется сообщение о неправильном вводе;

- информация на монологовом выходе определяется программами специального назначения и появляется как по запросу оператора, так и автоматически, после изменения определённых условий или после повреждения станции.

В обоих случаях формат сообщения почти одинаков. Эксплуатация посредством ММС интерфейса подразделяется на три категории: измерение нагрузки, управление станцией, управление сетью.

Вопросы:

1. Что представляет собой процедура ММС (связь "человек-машина", "мan-мachine-сommunication").

2. Существует два разнесённых вида выходов.

3. Входные режимы работы со станцией обеспечиваются в соответствии с рекомендациями CCITT.

2.10 Измерение нагрузки и представление данных измерений

S-12 предлагает широкий диапазон измерений станционных данных. Эти измерения можно легко изменять и расширять диапазон. Процесс измерения состоит из трёх ступеней:

- Monitoring: контролирование передачи. База данных, состоящая из автоматически контролирующих данных, собирается по внутристанционному запросу. Часть базы данных состоит из счётчиков, предназначенных для станции, для каждой группы соединительных линий, для индивидуальных устройств абонента и для каждого процессора;

- Recording: запись. Контрольно-предупредительная информация выборочно выделяется из базы данных и записывается в соответствии как с установленным расписанием сообщений, так и по требованию активного контролера передачи. Основная запись может быть затребована оператором, после чего информация на выходе будет представлена автоматически;

- Аnаlysis: анализ. Записанные данные анализируются и основные сообщения, например, о распределении вызова, нагрузки и использование междугороднего кода, обеспечиваются на интерфейсе.

Локальный накопитель данных дополняет счетчики, контролирующие стадии прохождения вызова и состояние операционной системы (занятие, отбой, ответ, нагрузка и индикация перегрузки). Каждые 3 минуты накопитель локальных данных фиксирует состояние. Эти данные посылаются на центральный накопитель данных, который имеет свой счётчик.

Интерфейс ММС используется для проведения детального измерения трафика (расчёт вызовов в группе соединительных линий, распределение трафика), для определения начала и конца данного состояния, для определения частоты наблюдения, объекта и т.п. Отдельная программа для каждого типа измерений накапливает требования, относящиеся к счетчикам, используемым для проведения конкретно определённых измерений. Данные счётчика снимаются из центрального накопителя данных. Расписание вывода данных из счётчика предопределяется программой, задающей тип измерений; затребованная информация посылается на выходное устройство через периферийный компьютерный модуль (СРМ).

Услуги ТО S-12 гарантируют высокое качество обслуживания. Принципы эксплуатации базируются на внутреннем контроле и диагностических задачах, которые осуществляются немедленно; при этом анализируется, определяется и изолируется место повреждения: срабатывает аварийная сигнализация и выдаётся детальная информация о повреждениях с минимальным занятием линии.

С появлением недорогих микропроцессоров и БИС памяти возникла возможность планирования сетей с распределённой архитектурой контрольных функций, значительно снижающих зависимость от повреждений. Структура контроля, используемая в S-12, имеет несколько важнейших преимуществ по сравнению с централизованными контрольными устройствами: сеть коммутация программное snmp

1) возможности станции и эффективность службы сервиса могут непрерывно совершенствоваться. Повреждение на одном СЕ не влияет на другие СЕ, представленные в большом количестве;

2) стоимость резервирования СЕ снижается из-за использования запасного СЕ (n+1-ого, где n - количество активных СЕ с разделенной нагрузкой и простым управлением) с помощью программы без внесения изменений в HW. Подобное резервирование оправдывается тем, что временно недоступный СЕ из множества доступных СЕ очень мало задействован в сервисе.

В случае повреждения СЕ (Соntrоl Еlеmеnt), выполняющего функции технического обслуживания, другой АСЕ немедленно загружается соответствующей программой и требует новый резерв. Это снижает период времени переключения, когда дублирование невозможно на несколько секунд.

АСЕ, обслуживающее соединение, не имеет резерва. Однако каждый запасной АСЕ предварительно загружается одной из важных программ управления вызовом, что позволяет немедленно взять на себя функции АСЕ, обслуживающего вызов.

СЕ иерархически связываются друг с другом посредством сообщений, посылаемых по всей сети через физическую пару. Каждый СЕ имеет лист сетевых адресов (Nеtwоrk Adrеss) СЕ - ов, ответственных за выполнение требуемых функций; адрес каждого резервного СЕ также включен в данный лист. В случае замены СЕ, операционная система в каждом процессоре автоматически управляет таблицей, изменяя маршрутизацию последовательности требований в соответствии с функциями переименованного СЕ.

Межпроцессорная связь проверяется на достоверность прежде, чем сообщение будет обработано принимающим СЕ. К тому же, любое повреждение, ответственное за сообщение, определенное посылающим СЕ, использующим HW, проверяется в сети или таймируется (периодически проверяется). Данные виды ошибок немедленно отражаются с помощью программ ТО. В одиночном СЕ, определитель односложной, простой ошибки и программное обеспечение дополнительного обнаружения выполняет две функции: уничтожение неправильной задачи или перезагрузка программы; инициализация СЕ. Такое действие основано на определении ошибки в работе нарушенной памяти и имеет звуковую сигнализацию определения нарушенного состояния ожидания.

В работе дублированных СЕ нет специальной аппаратной части, необходимой для обмена информацией между областями памяти, потому что в любой паре СЕ изменения в области памяти происходят только в малой её части, обслуживающей вызов. Не требуется проводить специальные действия, чтобы создать определитель повреждений в HW СЕ; типовая память и сам процессор вовлекаются для определения ошибки, и представляют пространство корректирующих кодов для определения места повреждения и обеспечения надёжности объектов.

Вопросы:

1. S-12 предлагает широкий диапазон измерений станционных данных. Эти измерения можно легко изменять и расширять диапазон. Процесс измерения состоит из трёх ступеней.

2. Что выполнятся в случае повреждения СЕ (Соntrоl Еlеmеnt)?

3. Структура контроля, используемая в S-12, имеет несколько важнейших преимуществ по сравнению с централизованными контрольными устройствами:

2.11 Блоки безопасности SBL

Не все действия на станции, проводимые во время управления функциональными блоками, осуществляющими соединение, относятся к техническому обслуживанию. Другой набор действий, вытекающий из требований ТО, имеют отношение к концепции блока безопасности.

SBL - группа блоков, предназначенных для выполнения специальных функций: эти функции объединены в группы таким образом, что если повреждение происходит в одном из блоков, осуществляющих данные функции, то станция не имеет возможности выполнять действия, зависящие от этого блока. Т. о. целая группа может быть исключена без дальнейшего влияния на процессы на станции. SBL может быть в одном из статусов, каждый из которых отражает то, какова доля участия данного блока в функционировании станции. SBL представлен в зависимой структуре, соответствующей иерархии функциональных блоков. Если SBL будет повреждён, то все блоки SBL, зависящие от данного, автоматически будут недоступны.

Каждый SBL состоит из набора Rерlасеаblе Item (RIT). RIT - это заменяемый элемент или его части (печатная плата или устройства, например, как АС/DС преобразователь).

Rераir Blосk - ремонтируемый блок, определяется минимальным количеством SBL, которые должны быть отключены от сервиса на короткое время на период замены, для того, чтобы не внести повреждение в другие SBL данного блока.

Вопросы:

1. SBL-это?

2. Каждый SBL состоит из набора Rерlасеаblе Item (RIT). RIT - это?

3. Rераir Blосk - это?

3. Управление сетью

Достижения современной техники коммутации и передачи привели к тому, что возникла необходимость в создании современной цифровой транспортной сети или системы (ТС). При транспортировании выполняются не только перемещение информации, но и автоматизированное и программное управление сложными конфигурациями сети (кольцевыми и разветвлёнными), контроль, оперативное переключение и другие сетевые функции. ТС является базой для всех существующих и планируемых служб, для интеллектуальных, персональных и других перспективных сетей, в которых могут использоваться синхронный или асинхронный способы переноса информации.

Сеть SDH. Наибольшее распространение получила транспортная система синхронной цифровой иерархии (СЦИ) - SDH, в которой органически соединены информационная сеть и система контроля и управления. Нагрузкой информационной сети СЦИ могут быть сигналы существующих сетей плезиохронной цифровой иерархии (ПЦИ или РDH), а также сигналы новых служб и сетей связи. Аналоговые сигналы предварительно преобразовываются в цифровую форму с помощью имеющегося на сети оборудования.

Рисунок 1 - Временной формат ЦСП синхронной цифровой иерархии

Временной формат ЦСП SDH состоит из 270 n столбцов и 9 строк, на пересечении которых находятся байты (рисунок 1).

Весь прямоугольник 9х 270n передается за время дискретизации речи (125 мкс) путем передачи первой строки слева направо, затем также второй, третьей и последней девятой строки. Скорость передачи равна:

R=(1/125мкс)x8x9x270n=155520 пккби/с.

Выбирают n = 1,4,16, в результате чего скорости цифровых потоков получаются согласно таблице 1.

Так как период повторения временного формата совпадает с периодом дискретизации речи, то любой байт в прямоугольнике может быть речевым. Однако первые 9n столбцов образуют служебные байты, а информационными могут быть следующие за ними 261n столбцов. В формат SDH вписываются форматы PDH. Поэтому SDH используется для передачи потоков PDH. Благодаря сохранению байтовой структуры SDH позволяет гибко вводить и ответвлять цифровые потоки в разветвленных сетях, особенно в кольцевых структурах с одновременными потоками в противоположных направлениях.

Служебная часть формата велика, она может выполнять одновременно функции адресации, синхронизации, управления, контроля ошибок, переключения на резерв, служебной связи. Благодаря заголовкам, SDH способна осуществлять и пакетную передачу, например, в режиме асинхронной передачи данных АТМ.

Вопросы:

1. Сеть SDH?

2. Весь прямоугольник 9х 270n передается за время дискретизации речи (125 мкс) путем передачи первой строки слева направо, затем также второй, третьей и последней девятой строки. Скорость передачи равна.

3.1 Основные особенности иерархии SDH (Synchronous Digital Hierarchy)

Основными особенностями иерархии SDH (Synchronous Digital Hierarchy) является:

- поддержка в качестве входных сигналов каналов доступа только трибов PDH и SDH (триб - это компонентный цифровой сигнал канала доступа, скорость которого соответствует стандартному ряду европейской, американской или японской иерархий PDH; например, европейской: 2, 8, 34, 140 Мбит/с);

- процедура формирования структуры фрейма (кадра).

Фрейм SDH представляет собой контейнер стандартного размера (в силу синхронности сети его размеры не должны меняться), в который упаковывается трибный сигнал. Контейнер имеет сопровождающую документацию - заголовок, где собраны все необходимые для управления и маршрутизации контейнера поля - параметры, и внутреннюю емкость для размещения полезной нагрузки, где должны располагаться однотипные контейнеры меньшего размера (нижних уровней), которые также должны иметь свой заголовок и полезную нагрузку и так далее (принцип последовательных вложений или инкапсуляция).

В информационной сети СЦИ четко выдерживается деление по функциональным слоям (каналы, тракты и среда передачи), которые подразделяются на более специализированные слои. Каждый слой выполняет определённые функции и имеет точки доступа. Они оснащены собственными средствами контроля и управления, что минимизирует усилия при ликвидации аварий и снижает их влияние на другие слои.

В информационной сети используются принципы контейнерных перевозок. Благодаря этому сеть SDH достигает универсальных возможностей транспортирования разнородных сигналов. В транспортной системе SDH перемещаются не сами сигналы нагрузки, а новые цифровые структуры - виртуальные контейнеры, в которых размещаются сигналы нагрузки, подлежащие транспортировке. Сетевые операции с контейнерами выполняются независимо от содержания. После доставки на место и выгрузки сигналы нагрузки обретают исходную форму. Поэтому транспортная система SDH является прозрачной.

Создание сетевых конфигураций, контроль и управление отдельными станциями и всей информационной сетью осуществляется программно и дистанционно с помощью системы обслуживания SDH. В слое среды передачи самыми крупными структурами SDH являются синхронные транспортные модули (STM), представляющие собой форматы линейных сигналов. Для создания высокоскоростных линейных сигналов используется синхронное мультиплексирование.

Функционирование сети SDH невозможно без её обслуживания на различных уровнях. Обслуживание сети сводится к автоматическому, полуавтоматическому или ручному управлению системой, её тестированию и сбору статистики о прохождении сигнала и возникающих аварийных ситуациях, а также административному управлению системой.

В системе управления сетью связи (СУСС) выделяют: элемент сети, посредник, операционную систему и рабочую станцию. При наличии трактов передачи СЦИ между различными элементами сети функции посредника осуществляет контроллер узла связи при дистанционном интерфейсе управления.

Интерфейсная сеть управления передачей - TMN - Telecommunication Management Network). Функции дистанционного интерфейса:

- проверка состояния аварийности оборудования;

- проверка соединений конфигурации TMN;

- административная функция безопасности (пароль и профиль оператора

- сервисная память для всех событий в оборудовании;

- контроль за значениями рабочих характеристик.

Кроме собственных адресов отдельные элементы сети должны передавать в операционную систему данные об информационных сигналах, маршрутизацию которых они выполняют, о переключении портов и состояниях системы, а также о результатах текущего контроля. Таким образом, в централизованной базе данных содержится вся информация о маршрутизации трактов в сети.

Операционная система управления оборудованием (NCT) основывается на системе UNIX. Система управления NCT обеспечивает централизованное управление SDH-сетей. Комплексный обзор всей сетевой структуры с возможностью детального рассмотрения всех элементов сети даёт ясное понимание сети, её конфигурации и событий. Возможность выполнять все изменения конфигурации и текущий контроль задач для всей сети из одной точки делает NCT идеальной системой управления сетью. Это также позволяет осуществлять наблюдение за аварийными сигналами и рабочими параметрами, а также быстро реагировать на изменение состояния сети посредством дистанционной реконфигурации оборудования.

С помощью системы управления NCT может быть установлено резервное переключение. Функции управления - набор функций, который позволяет немедленно наглядно отобразить любые аварийные сигналы, появившиеся в элементах сети. При появлении аварийного сигнала цвет пиктограммы, представляющий элемент сети (NE), изменяется на красный. Цвет пиктограммы соответствующих субсетей также изменяется.

Конфигурация - данные функции позволяют войти в сетевую топологию, обеспечивающую общий обзор сети по региону, местоположению и элементу сети. Это даёт оператору представление о сети на том уровне, который требуется для выполнения соответствующей задачи, от обзора всей сети до деталей планировки секции или кросс-соединений отдельного элемента сети (NE). Параметры, которые могут быть сконфигурированы на управляемом элементе сети, могут изменяться с помощью системы управления NCT. При этом изменения, которые могут быть вынесены с локального терминала элемента сети, могут производиться централизованно системой управления NCT.

Локальный терминал пользователя (LCT) может использоваться для локального или дистанционного управления и текущего контроля каждого синхронного мультиплексора (например, SMA1). LCT взаимодействует с блоком управления системой (SCU) синхронного мультиплексора. Функции LCT: рабочее состояние; аварийная информация, диагностическая информация; блокировка и приоритет аварийных сигналов; конфигурация; установка параметров для счётчиков рабочих характеристик, текущие счётчики рабочих характеристик; дата и время, данные пользователя; управление оборудованием (программным обеспечением); оборудование системы (функциональные блоки сетевого элемента), оборудование подстатива (модули в сетевом элементе); переключение на резерв; кросс соединения.

Вопросы:

1. Основными особенностями иерархии SDH (Synchronous Digital Hierarchy) является.

2. Интерфейсная сеть управления передачей - TMN - Telecommunication Management Network). Функции дистанционного интерфейса.

3. Функции LCT.

3.2 IP-сеть

Сеть IP-телефонии (согласно рекомендациям ITU-T H.323) представляет собой набор следующих устройств, соединенных по IP-сети: шлюз (gateway); диспетчер (gatekeeper); монитор (administration manager).

Архитектура сети IP-телефонии представляет собой соединенные по IP-сети шлюзы в телефонную сеть, которые предоставляют непосредственный интерфейс абоненту и осуществляют кодировку, сжатие и пакетизацию голоса/факса и их восстановление. Весь механизм взаимодействия шлюзов и учет производится диспетчерами. Для удобства удаленного конфигурирования и администрирования сети может быть использован монитор. Эти три компонента у разных производителей могут называться по-разному, но все они выполняют одинаковые функции.

Шлюз - необходимое устройство, подключенное к IP-сети и к телефонной сети (PBX/PSTN). Функции:

- ответ на вызов вызывающего абонента PBX/PSTN;

- установление соединения с удаленным шлюзом;

- установление соединения с вызываемым абонентом PBX/PSTN;

- сжатие, пакетирование и восстановление голоса (или факс-сигнала).

Таким образом шлюз, или Gateway, - это основная и неотъемлимая часть архитектуры IP-телефонии, непосредственно соединяющая телефонную сеть с сетью IP. Шлюзы разных производителей отличаются способом подключения к телефонной сети, емкостью, аппаратной платформой, реализованными кодеками, интерфейсом и другими характеристиками.

Диспетчер, или GateKeeper, - это дополнительное устройство, подключенное только к IP-сети и несущее в себе всю логику работы сети IP-телефонии. Его основные функции:

- аутентификация и авторизация абонента;

- распределение вызовов между шлюзами;

- биллинг.

Диспетчер необходим в любой сети IP-телефонии, содержащей более двух шлюзов. В первых шлюзах функции диспетчера в их примитивном виде выполнялись самим шлюзом. С развитием технологии и ростом сетей IP-телефонии, функции диспетчера были вынесены в отдельный модуль. Хотя у некоторых производителей диспетчер может физически находиться на одной системе со шлюзом, логически это самостоятельный модуль.

Монитор - необязательный дополнительный модуль сети IP-телефонии, подключаемый только к IP-сети, используемый для удаленного конфигурирования и поддержки остальных устройств сети - шлюзов и диспетчеров. Функции: интерфейс для удаленной настройки через IP-сеть параметров шлюзов и диспетчеров сети IP-телефонии. Монитор является удобным средством конфигурирования и администрирования сети. В первых шлюзах для этого просто использовались стандартные сетевые приложения, позднее в целях оптимизации работы производители оборудования IP-телефонии стали выпускать собственные приложения для этих целей.

Качество связи можно оценить следующими основными характеристиками:

- уровень искажения голоса;

- частота "пропадания" голосовых пакетов;

- время задержки (между произнесением фразы первого абонента и моментом, когда она будет услышана вторым абонентом).

Для человека задержка речевого сигнала до 250 миллисекунд практически незаметна. Существующие на сегодняшний день решения IP-телефонии превышают этот предел, так что разговор похож на связь по обычной телефонной сети через спутник, которую обычно оценивают как связь вполне удовлетворительного качества, требующую лишь некоторого привыкания, после которого задержки для пользователя становятся неощутимы. Задержки можно уменьшить благодаря следующим трем факторам:

1) совершенствуются телефонные серверы;

2) развиваются частные (корпоративные) сети (их владельцы могут контролировать ширину полосы пропускания и, следовательно, величины задержки);

3) развивается сама сеть Интернет - современный Интернет не был рассчитан на коммуникации в режиме реального времени. The Internet Engineering Task Force (IETF) вместе с операторами сетей Интернета предлагают новые технологии, такие, как Reservation Protocol (RSVP), которые позволяют резервировать полосу пропускания.

Оценить качество при использовании различных протоколов сжатия можно различными способами. Самый известный субъективный метод - это метод общего мнения (Мean Оpinion Score - MOS). В этом методе, качество связи оценивается большой группой разных людей, и затем их мнение усредняется (таблица 1).

Технические требования к голосовым кодерам включают следующие:

- малая полоса пропускания (8 kbit/s или меньше);

- высокое качество голоса;

- небольшие задержки;

- возможность реконструкции потерянных пакетов.

При передаче в режиме реального времени до 30 % пакетов могут потеряться или опоздать. Хорошее приложение IP-телефонии должно возместить нехватку пакетов, восстановив потерянные данные. Сам алгоритм кодировки также оказывает влияние на восстановление данных. Сложные алгоритмы увеличивают стоимость необходимого оборудования. Наиболее популярным алгоритмом кодирования является G.723.1.

Кроме того, системы IP-телефонии должны иметь возможность поддерживать разные кодеры и добавлять новые по необходимости. H.323 был первоначально разработан для локальных вычислительных сетей, так что переменная ширина полосы частот и время задержки Интернет уменьшают полезность некоторых элементов H.323. По умолчанию голосовым кодер-декодером в стандарте H.323 является G.711. Однако ширина полосы частот в 64 kbps, требуемая в G.711, неприемлема при использовании в Интернет, т.к. большинство пользователей Интернета имеет канал заведомо меньшей ширины.

Кроме G.711 стандарт H.323 определяет звуковые кодер-декодеры G.722, G.723,G.723.1, MPEG1, G.728, и G.729. Кодеры с низкой шириной полосы частот - G.729 в 8 kbps и G.723 в 5,3/6,3 kbps - вполне подходят для использования в Интернет. Основной недостаток G.723 состоит в том, что он требует больших ресурсов процессора. Intel, например, определяет 100 MHz Pentium-процессор как минимальный для использования в Интернет-телефонии.

Вопросы:

1. Шлюз - необходимое устройство, подключенное к IP-сети и к телефонной сети (PBX/PSTN). Функции.

2. Диспетчер, или GateKeeper, - это дополнительное устройство, подключенное только к IP-сети и несущее в себе всю логику работы сети IP-телефонии. Его основные функции.

3. Качество связи можно оценить следующими основными характеристиками.

3.3 Протокол управления сетью SNMP

Протокол управления сетью SNMP (Simple Network Management Protocol). Это простой протокол управления сетями связи на основе архитектуры TCP/IP. На основе концепции TMN в 1980-1990 гг. различными органами стандартизации был выработан ряд протоколов управления сетями передачи данных с различным спектром реализации функций TMN. К одному из типов таких протоколов управления относится SNMP.

SNMP - это технология, призванная обеспечить управление и контроль за устройствами и приложениями в сети связи путём обмена управляющей информацией между агентами, располагающимися на сетевых устройствах, и менеджерами, расположенными на станциях управления. В настоящее время SNMP является базовым протоколом управления сети Интернет. SNMP определяет сеть как совокупность сетевых управляющих станций и элементов сети (главные машины, шлюзы и маршрутизаторы, терминальные серверы), которые совместно обеспечивают административные связи между сетевыми управляющими станциями и сетевыми агентами.

В системах управления (СУ) на основе протокола SNMP стандартизируются следующие элементы:

- протокол взаимодействия агента и менеджера;

- язык описания моделей MIB и сообщений SNMP -язык абстрактной синтаксической нотации ASN.1 (стандарт ISO 8824:1987, рекомендации ITU-T Х.208);

- несколько конкретных моделей MIB (MIB-I, MIB-II, RMON, RMON 2), имена объектов которых регистрируются в дереве стандартов ISO.

Протокол SNMP и концепция SNMP MIB были разработаны для управления маршрутизаторами Internet. Простота и эффективность решения обеспечили успех этого протокола. Сегодня он используется при управлении любыми видами оборудования и ПО. Агенты SNMP встраиваются в аналоговые модемы, модемы ADSL, коммутаторы ATM и т. д. SNMP - протокол прикладного уровня для стека TCP/IP, есть реализации для других стеков (IPX/SPX). SNMP используется для получения от сетевых устройств информации об их статусе, производительности и других характеристиках, которые хранятся в базе данных управляющей информации MIB (Management Information Base). Древовидная структура MIB содержит обязательные (стандартные) поддеревья, в ней могут находиться частные (private) поддеревья, позволяющие изготовителю интеллектуальных устройств управлять какими-либо специфическими функциями устройства на основе специфических объектов MIB.

Агент в протоколе SNMP - это обрабатывающий элемент, который обеспечивает менеджерам, размещённым на управляющих станциях сети, доступ к значениям переменных MIB и даёт им возможность реализовывать функции по управлению и наблюдению за устройством.

Основные операции по управлению вынесены в менеджер, а агент SNMP выполняет пассивную роль, передавая в менеджер по его запросу значения накопленных статистических переменных. При этом устройство работает с минимальными издержками на поддержание управляющего протокола. Оно использует почти всю мощность для выполнения своих основных функций маршрутизатора, моста или концентратора, а агент занимается сбором статистики и значений переменных состояния устройства и передачей их менеджеру системы управления.

SNMP - протокол типа "запрос-ответ", на каждый запрос, поступивший от менеджера, агент должен передать ответ. Особенность протокола - его простота. Он включает в себя несколько команд. В SNMPv1 определены следующие типы сообщений: "Get", "GetNext", "Set". "GetResponse" и "Trap":

- команда Get-request используется менеджером для получения от агента значения какого-либо объекта по его имени;

- команда GetNext-request используется менеджером для извлечения значения следующего объекта (без указания его имени) при последовательном просмотре таблицы объектов;

- с помощью команды Get-response агент SNMP передаёт менеджеру ответ на команды Get-request или GetNext-request;

- команда Set используется менеджером для изменения значения какого-либо объекта. С помощью команды Set происходит непосредственно управление устройством. Агент должен понимать смысл значений объекта, который используется для управления устройством, и на основании этих значений выполнять реальное управляющее воздействие - отключить порт, приписать порт определённой VLAN и т. п. Команда Set пригодна также для установки условия, при выполнении которого агент SNMP должен послать менеджеру соответствующее сообщение. Может быть определена реакция на такие события, как инициализация агента, рестарт агента, обрыв связи, восстановление связи, неверная аутентификация и потеря ближайшего маршрутизатора. Если происходит любое из этих событий, то агент инициализирует прерывание;

- команда Trap используется агентом для сообщения менеджеру о возникновении особой ситуации.

В общем виде последовательность работы можно сформулировать следующим образом:

- субъект управления формирует и посылает ОУ стандартное сообщение-запрос для получения информации об объекте;

- ОУ формирует ответ на запрос и посылает этот ответ субъекту;

- субъект на основе полученной информации о состоянии ОУ формирует и посылает ему стандартное сообщение об изменении параметров;

- ОУ, получив сообщение на изменение своих параметров, посылает сообщение-прерывание и производит соответствующую собственную реконфигурацию.

Обязательной для всех реализаций SNMP является поддержка пяти блоков данных протокола: GetRequest-PDU, GetNextRequest-PDU, GetResponse-PDU, SetRequest-PDU, и Trap-PDU. Таким образом, область данных может содержать пять различных типов PDU, соответствующих пяти командам протокола SNMP:

- Get-request используется для получения значения одной или нескольких переменных;

- Get-next-request используется для получения следующей переменной после запрашиваемой;

- Set-request используется для установки значения одной или нескольких переменных;

- Get-response используется для выдачи значения одной или нескольких переменных. Это сообщение возвращается агентом менеджеру в ответ на операторы get-request, get-next-request и set-request;

- Trap используется для уведомления менеджера, когда что-либо произошло с агентом.

Сообщения, содержащие такие блоки данных протокола как GetRequest-PDU, GetNextRequest-PDU, SetRequest-PDU, отправляются от менеджера к агенту, а сообщения, содержащие GetResponse-PDU и Trap-PDU, отправляются от агента к менеджеру. Менеджер отправляет свои три запроса на UDP порт 161. Агент отправляет "ловушки" (trap) на UDP порт 162. Так как используются два разных порта, одна система может выступать в роли менеджера и агента одновременно.

Логическая характеристика SNMP (SNMPv1). Протокол SNMPv1 описан в RFC-1157. Сообщение SNMP состоит из трёх полей:

- "Version" (версия протокола);

- "Community" (сообщество);

- "SNMP PDU" (блок данных).

Поле "Community" применяется для ограничения доступа к управляемой системе. Блок данных "SNMP PDU" начинается с описания его типа ("PDU type"), который и определяет структуру блока. В общем виде блок данных состоит из нескольких обязательных полей и произвольного числа параметров (имён переменных - "Name") и значений ("Value") параметров. Версия SNMP v.2 добавляет к этому набору команду GetBulk, которая позволяет менеджеру получить несколько значений переменных за один запрос.

Вопросы:

1. SNMP - это?

2. В системах управления (СУ) на основе протокола SNMP стандартизируются следующие элементы.

3. Сообщение SNMP состоит из трёх полей.

4. Агент в протоколе SNMP - это?

3.4 Недостатки протокола SNMP

Отсутствие средств взаимной аутентификации агентов и менеджеров. Единственное средство идентификации - "строка сообщества" - "community string". Строка передаётся в открытой форме (до 3-ей версии протокола) в сообщении SNMP и служит основой для деления агентов и менеджеров на "сообщества", так что агент взаимодействует только с теми менеджерами, которые указывают в поле community string ту же символьную строку, что и строка, хранящаяся в памяти агента. Это не способ аутентификации, а способ структурирования агентов и менеджеров. Работа через ненадёжный протокол UDP приводит к потерям аварийных сообщений (сообщений trap) от агентов к менеджерам, что может привести к некачественному управлению.

Сравнение протоколов SNMP и CMIP. SNMP позволяет строить простые и сложные системы управления, а CMIP определяет высокий начальный уровень сложности системы управления, так как для его работы необходимо реализовать ряд вспомогательных служб, объектов и баз данных объектов. Агенты CMIP выполняют более сложные функции, чем агенты SNMP. Из-за этого операции, которые менеджеру можно выполнить над агентом SNMP, носят атомарный характер, что приводит к многочисленным обменам между менеджером и агентом. Уведомления агента SNMP посылаются менеджеру без подтверждения, в то время как уведомления агента CMIP всегда передаются с помощью надёжного транспортного протокола.

Часть проблем SNMP можно решить за счёт применения более интеллектуальных MIB (к которым относится RMON MIB), но для многих устройств таких MIB нет. CMIP рассчитан на интеллектуальных агентов, которые могут по одной простой команде от менеджера выполнить сложную последовательность действий. CMIP лучше масштабируется, так как может воздействовать сразу на несколько объектов, а ответы от агентов проходят через фильтры, ограничивающие передачу управляющей информации только определённым агентам и менеджерам.

В основе всех СУ сетями лежит схема "агент - менеджер". Эта схема использует абстрактную модель управляемого ресурса, называемую базой управляющей информации - Management Information Base, MIB. Агент взаимодействует с управляемым ресурсом по нестандартному интерфейсу, а с менеджером - по стандартному протоколу через сеть. В больших СУ используется несколько менеджеров, взаимодействующих друг с другом по одноранговой или иерархической схеме. Иерархическая схема взаимодействия менеджеров соответствует стандартам TMN и является более перспективной.

...