Курсовая работа (т): Система управління транспортними SDH-мережами

Система управління транспортними SDH-мережами

Вступ

Зосередимо увагу на вимогах, можливій архітектурі, функціонування та інших питаннях побудови різних видів системи управління, відповідно до завдань, забезпечення яких покладене на основі види мереж, що складають національну мережу телекомунікацій загального користування: транспортні мережі, побудовані з використанням технологій синхронної цифрової ієрархії SDH, асинхронний спосіб перенесення інформації АТМ та телефонні мережі як мережі доступу до послуг телекомунікацій.

З урахуванням його обмеженого обсягу та головної мети - дати загальні уявлення про проблематику управління телекомунікаціями, автори свідомо не розглядали принципи, архітектуру, специфічні особливості управління мережами рухомого зв’язку, мережами радіо доступу та мережами супутникового зв’язку, що є предметом окремого видання.

1. Система управління мережами SDH

Система управління цифровою магістральною мережею (СУ ЦММ), яка будується з використанням технології SDH (рис. 1.1), входить до загальної системи управління мережами телекомунікацій, що складається з автоматизованих систем управління окремими видами мереж. Взаємодія між цими системами має здійснюватись на рівні головного або національного центрів управління (рис. 2.1).

Управління системами передавання, які складають фрагменти магістральної мережі SDH, здійснюється вмонтованими підсистемами управління SMS, SMSw (Sub-Management System)забезпечують управління елементами фрагментів мереж, побудованих (або що будуються) з використанням технічних засобів різних постачальників (Ericsson, Nortel, Lucent Technologies), які використовують різні інтерфейси, протоколи, інформаційні моделі, про що ми вже розповідали. Це спонукає створювати операційну систему загально мережного рівня OSCY ЦММ, яка б забезпечила автоматизоване управління усією мережею SDH (усією сукупністю фрагментів), а також дозволила б об’єднати в управлінні існуючі аналогові магістральні мережі та мережі, побудовані за технологією PDH.

Рис. 1.1 Цифрова та магістральна мережа SDH

Основні положення щодо принципів та архітектури мережі управління за концепцією TMN розглянуто в розділі 4. Тому далі лише доповнимо сказане деякими деталями, що стосується конкретного використання цієї архітектури при побудові системи управління для мережі SDH.

2.      Архітектура мережі управління

Система управління мережею SDH (рис. 2.3) складається з центру управління (основного і, з метою безпеки. резервного) та локальних центрів управління, об’єднаних мережею передачі даних. Центр управління СУ ЦММ може управляти елементами мереж не безпосередньо. А через локальні центри, які забезпечують управління елементами фрагментів мереж у мережах підсистеми SMS.

Рис. 2.2 Місце СУ ЦММ (SDH) у загальній структурі системи управління мережами телекомунікацій

Мережа передачі даних може будуватись з використанням каналу ЕСС систем передавання SDH (DCC у структурі STMn), може використовувати будь-яку пакетну мережу WAN (X.25 FrameRealy, ATM), чи канали користувачів SDH, які спеціально виділяються для цього.

Створювані центри управління мають бути з’єднаними кількома незалежними шляхами, щоб забезпечити надійність передавання інформації управління. Можна, наприклад, додатково створити постійний канал типу «пункт-пункт» між центрами управління.

Система управління мережами SDH використовує частину ресурсу цих мереж, а саме:

o   Частину ресурсу, визначену на заголовках циклів, в яких міститься інформація, що використовується в управлінні;

o   Частину ресурсу, визначену як резерв для забезпечення управління.

Система не створюється безпосередньо на заголовках SDH. У кожному активному елементі SDHміститься спеціальний модуль, який реалізує функції управління елементом, використовуючи при цьому інформацію, що знаходиться в заголовках. Такий модуль надає системі можливості управління ресурсами за допомогою стандартних операцій.

На прикладному рівні застосовується протокол СМІР. На нижчих рівнях можна використовувати протоколи із специфікації OSI, або з інших специфікацій, наприклад ТСР/ІР. Більшість фірм-виробників дотримується саме цього рішення. З вибором протоколів тісно пов’язані такі задачі, як адресація та вибір траси (routing) на мережному рівні. Усі протоколи мережного рівня (в тому числі протоколи OSI та протокол IP) застосовують ієрархічну адресацію. Адреса обладнання складається з ідентифікатора під мережі та ідентифікатора обладнання в цій підмережі. З метою підвищення ефективності управління використовується відповідний умовний розподіл мережі на підмережі. Є можливість використання в мережі різних наборів протоколів, однак у цьому разі належить застосувати спеціальні перетворювачі протоколів - шлюзи (gateway) до каналів під мереж, що використовують різні протоколи. Це збільшує витрати на мережу передачі даних.

Елементи мережі здійснюють обмін інформацією за допомогою стандартних інтерфейсів (стиків).

Стандарт для протоколів рівнів 1-3 OSI/ISO є дуже еластичним та допускає можливість багатьох рішень варіантів протоколів. Ці рішення представлені у формі ISP (International Standard Profiles). Передбачається можливість застосування таких платформ:

o   Родина протоколів Х.25 (як у версії прямих з’єднань, так і без них);

o   Мережі LAN;

o   ISDN (канал D або канал В);

o   Мережа сигналізації CCS7.

На транспортному рівні OSI/ISO є можливість роботи як за прямими з’єднаннями, так і без них. У разі відсутності прямого з’єднання потрібен транспортний протокол четвертого рівня (надійний протокол транспортного рівня). У разі прямого з’єднання не вимагається застосування транспортного протоколу четвертого рівня, але він є рекомендованим. На сеансовому рівні потрібен пристрій ядра (kernelunit), а також дуплексне обладнання. На представницькому рівні потрібен лише пристрій ядра. Представницький рівень має реалізовувати синтаксис (нотацію) ASN.1. На прикладному рівні використовуються такі елементи послуг:

o   Елемент служби управління асоціацією ACSE (Associations Control Service Element);

o   Елемент служби віддалених операцій ROSE (Remote Operations Service Element);

o   Елемент служби спільної інформації CMISE (Common Management Information Service Element);

На мережному рівні управління (network management layer) ще немає прийнятої та узгодженої інформаційної моделі. Роботи над такою моделлю тривають в ETSI та ITU-T. Обсяг відповідності останніх упроваджень стику Q₃ стандартам визначається на основі спеціальних бланків (формулярів):

o   Відповідність набору протоколів - формуляр PICS (Protocol Implementation Conformance Statement);

o   Відповідність інформаційної моделі - формуляр MOCS (Managed Objects Conformance Statement);

Опис формуляра MOCS міститься в рекомендації IYU-TX.724 [224]. Формуляр MOCS для шаблонів класів, сформованих у рекомендації ITU-TM.3000 [124], описаний у рекомендації ITU-TM.3101 [128].

Рис. 2.3. Система управління мережею SDH

3.      Функціональна модель транспортної мережі й управління

платформа мережа цифровий магістральний

Фізична мережа SDH складається з таких елементів, як кінцеве обладнання, регенератори, крос-конектори та ін., з’єднаних між собою оптоволоконними кабелями в мережу (решітчасту або кільцеву). Звичайно, такий погляд на мережу не дає можливості ефективно управляти нею. Тому створюється модель на основі функціональності мережі, або на основі її технології. В цих моделях мережа поділяється на менші одиниці, які розглядаються незалежно. Загальноприйнятою є модель з розподілом на рівні, які знаходяться у відносинах користувач - сервер, тобто найнижчий за ієрархією рівень надає послуги вищому рівню. Внаслідок стандартизації міжрівневих стиків є можливість проектувати та впроваджувати рішення доля кожного рівня окремо. Поділ мережі на рівні називається вертикальним поділом. Він не залежить від мережі управління, але використовується при створенні інформаційної моделі мереж управління. Перевагами поділу транспортної мережі на рівні є те, що:

o   Кожна мережа рівня має своє призначення та виконує пов’язані з ним операції;

o   Кожна мережа рівня може мати власні можливості діагностики та локалізації пошкоджень;

o   Структура мережі схована в мережі рівня;

o   Спрощується створення моделі мережі (вона може мати різні вирішення для різних схем організації зв’язку;

o   З’єднання між підмережами різних операторів або адміністративних територій) знаходяться в одній мережі рівня;

o   У мережі рівня можливі спільні дії навіть для окремих адміністративних територій (наприклад оптимізація продуктивності).

Кожен рівень так можна поділити на підрівні (sublayer). Транспортна мережа в рекомендаціях ITU-TG.803 поділена на три рівні (від найнижчого до найвижчого):

o   Рівень транспортних засобів (physical media layer);

o   Рівень трактів (path layer);

o   Рівнь абонентських з’єднань (circuit layer).

Такий поділ транспортної мережі на рівні показано на рис. 7.4.

Рівень засобів передавання - це мережа фізичних елементів SDH та з’єднань між ними. Вона поділяється на рівень секції (section layer) та рівень фізичних засобів (physical media layer). Рівень секції відповідає за контроль з’єднань «пункт - пункт» між двома сусідніми одиницями обладнання SDH (вдповідає потоку SRM-nSDH). Рівень секції поділений на рівні секцій регенерації та мультиплексування. Для обслуговування функції рівня секції в структурі потоку STM-n виділено спеціальну структуру даних, названу заголовком секції (section overhead). Вона поділена на окремі частини для секції регенерації та мультиплексної секції. Рівень фізичних засобів контролює лінійне оснащення в обладнання SDH.

Рівень трактів охоплює мережу логічних з’єднань між окремими функціональними одиницями мережі SDH та забезпечує перенесення інформації між двома довільними вузлами для мережі з’єднань користувача. Для обслуговування функції цього рівня в структурі STM-n відводяться структури даних, названі віртуальними контейнерами. Кожний віртуальний контейнер містить поле, що називається заголовком тракту, в якому знаходиться інформація. Необхідна для управління трактом. Рівень трактів поділяється на рівень трактів вищого порядку (контейнери VC-4) та рівень трактів нижчого порядку (контейнери VC-12, VC-3).

Рис. 3.1. Модель рівнів транспортної мережі

Рівень абонентських з’єднань - це мережа каналів користувачів, призначених для забезпечення послугами передавання інформації. Ними можуть бути, наприклад, канали 2 Мбіт/с з телефонних станцій або орендованих ліній. Фізичний стик між рівнем з’єднань користувача та нижчими рівнями - це набір портів обладнання SDH, до яких можна підключати сигнали, які потрібно передати мережею.

Докладну інформацію про структуру циклу STM-n можна знайти в рекомендації ITU-TG.709.

У подальшому при описуванні сусідніх рівнів використовуються узагальнені поняття: рівень користувача для вищого за ієрархією рівня та рівень серверу для нижчого рівня.

У моделі архітектури транспортної мережі для опису рівнів використовуються такі елементи (відповідно до рекомендації ITU-TG.803):

o   Мережний рівень (layer network). Визначений як закінчений набір пунктів доступу, що можуть бути з’єднані між собою з метою передавання інформації, яка називається характеристичною. З’єднання між пунктами доступу може бути створене або усунене за допомогою процесу управління рівнем. Мережний рівень складається з під мереж та каналів між ними;

o   Під мережа (sub network). Повний набір пунктів з’єднань, які можуть бути з’єднані для пересилки характеристичної інформації. З’єднання між пунктами доступу можуть бути створені або усунені за допомогою управління рівнем. Під мережа складається з під мережі нижчого рівня і з’єднань між ними. Найменшою неподільною під мережею є матриця (наприклад, цифровий комутатор);

o   Канал(link). Набір пунктів з’єднань у мережах однієї під мережі асоціюється з підбором пунктів з’єднань в іншій під мережі з метою передавання характеристичної інформації між під мережами. Підбір певних з’єднань не може змінюватися за допомогою управління рівнем (канал описує статичне власне з’єднання між під мережами, які відповідають різним елементам мережі). Найнижчим рівнем рекурсії каналу є обладнання передавання;

o   Пункти віднесення (referencepoints) - це пункти на мережі функціональних елементів. Пункт віднесення не може перевищувати елемент мережі;

o   Пункт доступу та пункт віднесення на межі мережі рівня знаходяться між функцією закінчення тракту та функцією адаптації;

o   Група доступу (accessgroup) - група спільно розташованих пунктів доступу разом з об’єднаними функціями закінчення трактів;

o   Транспортна одиниця (transportentity) - функціональна одиниця, яка дозволяє прозору передачу інформації між пунктами віднесення; не вносить змін між входом та виходом (крім випадків зниження якості сигналу); головними транспортними одиницями є з’єднання та тракт;

o   Мережне з’єднання (networkconnection) дозволяє прозору передачу інформації через мережу. Це з’єднання є найбільш загальним видом з’єднань та може бути поділене на з’єднання за допомогою під мережі та з’єднання за допомогою каналів. Не містить інформації відносно інтегральності даних, що передаються;

o   З’єднання за допомогою під мережі (subneworkconnection) дозволяє прозору передачу інформації через під мережу. Може містити з’єднання під мережі нижчого порядку та з’єднання за допомогою каналів. Найнижчим рівнем рекурсії є з’єднання в матриці;

o   З’єднання за допомогою каналу (linkconnection) дозволяє прозору передачу інформації через канал між двома під мережами. З’єднання за допомогою каналу на рівні клієнта реалізоване на рівні серверу через тракт;

o   Тракт, шлях (trail) дозволяє передачу характеристичної інформації між пунктами доступу. Містить додаткову інформацію, що забезпечує інтегральність даних, які передаються. Тракт утворюються мережними з’єднанням із застосуванням функції закінчення тракту;

o   Транспортна функція (transportfunction) - функція, розміщена на межі рівня клієнта до форми, що дає можливість її передавання на рівні серверу, а також комплементарний процес, що відшукує цю інформацію з рівня серверу. Може проводити такі прикладні операції: кодування, зміна бітової послідовності, вирівнювання послідовності, мультиплексування, доповнення;

Частина мережі визначеного рівня називається мережним рівнем (layernetwork). Мережний рівень можна поділити на рівнозначні(subnetwork). Мережний рівень поділяється на під мережі для кращого сприйняття його структури. Такий поділ проводиться або на основі внутрішньої структури даного мережного рівня, або на основі поділу компенсації управління (наприклад, може відображати місцеву структуру оператора мережі). Поділ на під мережі не може нічого змінювати в функціональності мережі, особливо не підлягають зміні кількість портів мережного рівня та їх можливі з’єднання, змінюється лише вигляд мережі. Під мережа має вигляд окресленого контуру, що дає можливість пересилати інформацію між пунктами, розташованими на його межах. Підмережі можна рекурсивно поділяти на під мережі нижчого порядку, що дає можливість отримувати бажаний ступінь деталізації. Підмережі об’єднані між собою та з пунктами доступу за допомогою каналів.

Зазначимо, що існує відмінність у поділі транспортної мережі на рівні та поділу мережного рівня на під мережі. Поділ мережі на рівні змінюється зі зміною структури сигналу, що передається, додаванням інформації, бітовим доповненням і т. ін. (наприклад, розміщення віртуального контейнера VC-4 в структурі STM-1). Окремі рівні знаходяться в одному фізичному обладнанні SDH десь на шляху від вхідного порту (наприклад, порту 2 Мбіт/с) до вихідного порту STM-n. На відміну від транспортної мережі, поділ мережного рівня на під мережі відбувається без зміни структури сигналу, під мережі тільки маскують більш складні фрагменти мережного рівня та дають можливість розглядати його як один функціональний фрагмент. Поділ на під мережі може здійснюватися через один або кілька фізичних елементів мережі, але для сигналів одного порядку (наприклад, VC-4).