Управление телекоммуникационными сетями

1. Основные термины и определения

1.1. Определения сетей связи

1.2. Определения сетей управления

1.3. Цели, задачи и функции управления сетями связи

1.4. Система управления сетью

2. Стандарты, протоколы, интерфейсы управления сетями связи, рекомендуемые МСЭ-Т

2.1. Общая характеристика рекомендаций МСЭ-Т

2.2. Модели управления сетями связи (функциональная, информационная, физическая)

2.3. Структура программного обеспечения TMN

2.4. Службы (услуги) и протоколы управления

2.5. Интерфейсы сети управления

3. Стандарты систем управления сетями телекоммуникаций на основе протоколов TCP/IP

3.1. Структура протоколов TCP/IP

3.2. Основы SNMP управления

3.3. Примитивы SNMP

3.4. Структуры информационных баз управления

3.5. Разновидности протокола SNMP

4. Управление транспортной сетью

4.1. Модели транспортных сетей в развитии

4.2. Управление сетью с системами передачи синхронной цифровой иерархии SDH

4.3. Управление сетью с системами передачи PDH

4.4. Управление сетью с системами АТМ

4.5. Управление сетью синхронизации

4.6. Управление оптической транспортной сетью

5. Управление сетью доступа

5.1. Общие принципы построения сети доступа и системы управления

5.2. Структура сети доступа и оборудование

5.3. Управление доступом в ISDN

5.4. Функции управления, реализуемые в сети доступа

5.5. Управление доступом в B-ISDN

5.6. Управление мультимедийными терминалами

6. Новые технологии в системах управления телекоммуникациями

6.1. Основные проблемы и недостатки TMN и SNMP в управлении сетями связи

6.2. Перспективные технологические решения для управления телекоммуникациями

Введение

Хорошо известно, что организация управления в любой отрасли производства определяет ее эффективность. Отрасль «связь» не является исключением. В руководящих документах правительства России и Министерства России по связи и информатизации определены задачи управления связью [1,2]. Решение основных задач управления сетью связи предполагает взаимоувязанный производственно-хозяйственный комплекс, который должен удовлетворять нужды граждан, органов государственной власти, обороны, безопасности, охраны правопорядка, физических и юридических лиц в услугах электрической и почтовой связи. При этом признано, что основными формами (группами задач) управления связью являются:

• создание и реализация аппаратно-программных средств динамического управления;

• планирование развития сетей связи;

• создание нормативно-правовой базы;

• экономическая и инвестиционная политика;

• тарифная политика;

• лицензионная деятельность;

• управление радиочастотным спектром и орбитальными позициями спутников;

• управление сертификацией технических средств;

• взаимодействие центральных органов, операторов и пользователей;

• международное сотрудничество.

Аппаратно-программные средства динамического управления образуют систему управления Взаимоувязанной сети связи Российской Федерации (ВСС РФ). В основу ее построения положены [2,12]:

• многоуровневость (иерархия центров управления);

• сочетание централизованного управления с распределенным (децентрализованным, местным, корпоративным);

• приверженность концепции управления сетями связи, разработанной Международным Союзом Электросвязи (МСЭ) – ITU-T, International Telecommunication Union, Telecommunication Standardization sector.

Однако необходимо отметить, что для реализации задач управления связью на практике применяются и принципы управления, заложенные в компьютерные сети, которые базируются на протоколах простого управления – SNMP и других [11,17,20,25,30,31].

1. Основные термины и определения

1.1. Определения сетей связи

Сеть связи Взаимоувязанная Российской Федерации (ВСС РФ) – комплекс технологически сопряженных сетей электросвязи общего пользования и ведомственных (корпоративных) сетей электросвязи на территории Российской Федерации, обеспеченный общим централизованным управлением.

Сеть связи корпоративная – сеть, объединяющая сети отдельных предприятий, акционерных обществ и т.п. в масштабе как одного, так и нескольких государств.

Сеть связи общего пользования – составная часть ВСС РФ, открытая для пользования всем физическим и юридическим лицам, в услугах которой этим лицам не может быть отказано.

Сеть связи наложенная — сетевая структура, которая строится параллельно существующей сети, как правило, с использованием новых методов передачи и коммутации (например, цифровых) и сопрягается с существующей сетью на различных иерархических уровнях.

Сеть первичная – совокупность типовых физических цепей, типовых каналов передачи и сетевых трактов, образованная на базе сетевых узлов, сетевых станций, оконечных устройств первичной сети и соединяющих их линий передачи. Сеть первичная подразделяется на внутризоновую, магистральную и местную.

 

Рисунок 1.1. Взаимосвязь первичной и вторичной сети

1. – система передачи (транспортная система);
2. – сетевой узел первичной (транспортной) сети;
3. – сетевая станция;
4. – интерфейсы;
5. – узел вторичной сети А;
6. – узел вторичной сети Б;
7. – станция вторичной сети А;
8. – станция вторичной сети Б;
9. – терминал сети А (устройство оконечное абонентское);
10. – терминал сети Б (устройство оконечное абонентское);
11. – линия передачи абонентская.

Сеть транспортная – часть сети связи, охватывающая магистральные узлы, междугородные станции, а также соединяющие их каналы и узлы (национальные, международные). Сеть транспортная является частью первичной сети.

Сеть связи вторичная– совокупность линий и каналов вторичной сети, образованных на базе первичной сети, станций и узлов коммутации или станций и узлов переключений, предназначенная для организации связи между двумя или более определенными точками. Границами вторичной сети являются стыки этой сети с абонентскими оконечными устройствами. На рисунке 1.1 представлена схема взаимосвязи первичной и вторичной сетей.

Электросвязь (Telecommunication) – передача и прием знаков, сигналов, текстов, изображений, звуков по проводным, радио-, оптическим или другим электромагнитным системам.

Сеть доступа – совокупность абонентских линий и станций местной сети, обеспечивающих доступ абонентских терминалов к транспортной сети, а также местную связь без выхода на транспортную сеть.

Сети связи ведомственные – сети электросвязи министерств и иных федеральных органов исполнительной власти, промышленных объединений (Газпром, Энергетические системы) и предприятий, создаваемые для удовлетворения производственных и специальных нужд, имеющие выход на сеть связи общего пользования.

Сети связи ведомственные (корпоративные) строятся также, как и сети связи общего пользования. Они состоят из первичных и вторичных сетей.

Сеть с интеграцией служб цифровая ЦСИС (Integrated Services Digital Network, ISDN) – сеть с интеграцией служб, обеспечивающая цифровые соединения между стыками абонент – сеть.

Сеть с интеграцией служб цифровая широкополосная Ш-ЦСИС (Broadband ISDN, B-ISDN) – цифровая сеть с интеграцией служб, обеспечивающая организацию различных служб электросвязи по высокоскоростным цифровым каналам связи (2 Мбит/с и выше) через стык абонент – сеть.

Система общеканальной сигнализации – система передачи межстанционной сигнализации по специальному каналу сигнализации, общему для пучка каналов коммутации (система сигнализации №7, ОКС 7).

Узел сетевой – комплекс технических средств, обеспечивающий соединение сетевых станций первичной сети, образование и перераспределение сетевых трактов, типовых каналов передачи и типовых физических цепей, а также предоставление их вторичным сетям и спецпотребителям.

Станция сетевая – комплекс технических средств, обеспечивающий образование и предоставление вторичным сетям типовых физических цепей, типовых каналов передачи и сетевых трактов, а также их транзит.

Узел вторичной сети – комплекс технических средств, осуществляющий соединение станций вторичной сети между собой.

Станция вторичной сети – комплекс технических средств, обеспечивающий соединение линий и каналов вторичной сети, в том числе с абонентскими оконечными устройствами. В станциях может осуществляться коммутация каналов, пакетов, сообщений.

Система передачи – комплекс технических средств, обеспечивающих образование линейного тракта, типовых групповых трактов и каналов передачи первичной сети. Системы передачи разделяют на аналоговые и цифровые, проводные (электрические и оптические) и радиорелейные.

Канал передачи – комплекс технических средств и среды распространения, обеспечивающий передачу сигнала электросвязи в определенной полосе частот или с определенной скоростью передачи между сетевыми станциями, сетевыми узлами или между сетевой станцией и сетевым узлом, а также между сетевой станцией или сетевым узлом и оконечным устройством первичной сети. Каналы подразделяются на аналоговые, цифровые и смешанные (аналого-цифровые).

Канал передачи, параметры которого соответствуют принятым нормам, называют типовым. Например, это каналы: тональной частоты с полосой частот 300…3400 Гц или основной цифровой канал (ОЦК) со скоростью передачи 64 Кбит/с.

Групповой тракт – комплекс технических средств, предназначенный для передачи сигналов электросвязи нормализованного числа каналов тональной частоты или ОЦК в полосе частот или со скоростью передачи, соответствующей данному групповому тракту.

Групповой тракт, параметры и структура которого соответствуют принятым нормам, называют типовым. Например, это первичный аналоговый тракт с полосой частот 60…108 кГц или первичный цифровой тракт со скоростью передачи 2048 Кбит/с.

Линейный тракт системы передачи – комплекс технических средств, обеспечивающий передачу сигналов электросвязи в полосе частот или со скоростью, соответствующей данной системе передачи.. Линейный тракт может быть радиорелейным, кабельным (оптическим или электрическим), по типу системы передачи – аналоговым или цифровым.

Цепь физическая – металлические провода или оптические волокна, образующие направляющую среду передачи сигналов электросвязи.

Типовая физическая цепь соответствует типовым нормам, например, интерфейсам.

Интерфейс – граница между двумя взаимодействующими системами (устройствами), определяемая общими функциональными и конструктивными характеристиками, требованиями к протоколам обмена и т.д. [15,19,33].

Устройство оконечное абонентское (абонентский терминал) – оконечное устройство, устанавливаемое в помещении абонента и находящееся в его пользовании. В абонентский терминал могут включаться элементы сети (сетевые окончания) и операционные системы.

Необходимо отметить, что в некоторых современных изданиях термины и определения могут не совпадать с приведенными выше. Например, Толковый словарь терминов по системам, средствам и услугам связи. – М.: Радио и связь, 2000.– 256 с.

1.2. Определения сетей управления

Сеть управления электросвязью (Telecommunications Management Network – TMN) – специальная сеть, обеспечивающая управление сетями электросвязи и их услугами путем организации взаимосвязи с компонентами различных сетей электросвязи (первичных, вторичных, транспортных, доступа, интегральных и других) на основе единых интерфейсов и протоколов, стандартизированных МСЭ-Т.

Элемент сети (Network Element – NE) – оборудование, включаемое в сеть управления. В качестве элемента сети могут рассматриваться: система передачи, коммутационная система, мультиплексоры, терминалы абонентские, контроллеры, аналоговая и цифровая аппаратура и другое.

Функциональная модель (архитектура) сети TMN – описывает соответствующее распределение функциональных возможностей в сети управления, что позволяет создавать блоки функций, из которых может быть построена сеть управления произвольной сложности.

Информационная модель (архитектура) сети TMN дает разумное объяснение применению принципов управления системами взаимосвязи открытых систем (Open System Interconnection, OSI) к принципам сети TMN. Вводится принцип «Администратор (менеджер — М) – Агент (А)

Физическая модель (архитектура) – описывает реализуемые интерфейсы (физические и логические – протокольные) и примеры физических компонентов, которые составляют сеть TMN (каналы передачи данных, промежуточные устройства).

Операционная система управления – обрабатывает информацию, относящуюся к управлению электросвязью, с целью контроля / координации и / или управления функциями электросвязи, включая функции управления самой сети TMN.

Рабочая станция сети управления – обеспечивает средства для интерпретации информации сетиTMN пользователю информации управления – человеку.

Промежуточные устройства сети управления (медиаторы) – обеспечивают хранение, адаптацию, фильтрование, ограничение и сжатие информации, поступающей от сетевых элементов к операционным системам TMN и наоборот.

Q-адаптеры – устройства, которые обеспечивают подсоединение в виде части сети TMN объектов, не оборудованных для управления.

Услуги управления сети TMN – продукт функционирования сети TMN по передаче, приему, обработке, хранению и доставке сообщений в сети управления. Примерами услуг сети TMN могут быть: управление транспортными сетями, управление абонентским доступом и другие.

Услуга управления сети TMN может быть представлена в виде компонентов, например, в транспортной сети происходит управление трактом, измерение трафика и другое.

Управляемые объекты – представляют собой схематические виды ресурсов, которые управляются или могут существовать для обеспечения определенных функций управления (например, препровождения события или его регистрации). Управляемые объекты группируются в классы, например, запись аварий, кроссовые соединения и другие.

Протокол управления – совокупность правил управления, передачи управляющей информации и получения уведомлений о выполнении управляющих воздействий при взаимодействии в системе М – А

Атрибуты объектов управления – информация, относящаяся к управляемому объекту и используемая для описания этого управляемого объекта (частично или полностью). Эта информация состоит из типа атрибута и соответствующего ему значения атрибута. Примером атрибута может служить в управляемом объекте «Аварии» степень серьезности аварии.

Сеть передачи данных – представляет собой сеть электросвязи в рамках TMN, которая обеспечивает функцию передачи данных. Она представляет собой реализацию уровней 1 – 3 взаимосвязи открытых систем.

Пример взаимосвязи определений приведен на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2. Пример взаимосвязи определений

1.3. Цели, задачи и функции управления сетями связи

Основной целью создания сети управления связи является автоматизация управления для существующей и перспективной цифровой сети, в которой должно обеспечиваться:

 

создание условий для интеграции национальных сетей связи во всемирную инфраструктуру связи;

увеличение доходов за счет повышения пропускной способности сети, повышения качества и увеличения номенклатуры услуг, требуемой полноты и достоверности информации о работе сети для каждого уровня управления;

снижение эксплуатационных расходов за счет снижения убытков от простоев ресурсов сети при своевременном и точном диагностировании отказов, повышение уровня автоматизации операций управления, централизации квалифицированного персонала.

При этом ожидаемое повышение пропускной способности сети может быть достигнуто за счет интегрирования управления первичной и вторичной сетями связи и повышения надежности работы цифровой сети в целом.

Основными задачами системы управления связью являются задачи обеспечения функционирования сетей на протяжении всего жизненного цикла, включая задачи ввода в эксплуатацию сетей (планирование, создание баз данных, установка оборудования) и в процессе эксплуатации (техническое обслуживание, восстановление связей, управление трафиком, контроль качества, расчеты с потребителями), а также задачи развития (прогнозирование трафика, модернизация сетей).

В разработанных рекомендациях сектора телекоммуникаций Международного Союза Электросвязи (МСЭ-Т) по TMN задачи системы управления определены как общие и прикладные. Общие состоят в сборе, обработке, хранении и выдаче информации управления. Прикладные задачи определены по следующим функциональным направлениям:

• управление конфигурацией сети;

• управление устранением отказов;

• управление качеством;

• управление расчетами;

• управление защитой информации.

При управлении конфигурацией решаются задачи формирования и развития сети, реконфигурации сети, планирования услуг, ведения банка данных.

При управлении устранением отказов решаются задачи контроля за состоянием сети и ее элементов в реальном времени, обнаружения и локализации повреждений, восстановления трафика, оперативного перестроения сети, устранения повреждений, оповещение пользователей о проводимых работах.

При управлении качеством решены задачи сбора и анализа статистических данных по функционированию сетей и их элементов, регулирование трафика, расширение диапазона услуг связи и другое.

При управлении расчетами решаются задачи сбора данных по предоставляемым средствам и услугам связи, разработки тарифов за предоставляемые средства и услуги, проведения взаимозачетов между участниками предоставления услуг, технических расчетов, касающихся возможностей сетей.

При управлении защитой информации (безопасностью связи) решаются задачи разработки мер по обеспечению закрытости информации и контроля за их осуществлением, защиты баз данных от злонамеренного доступа, мер технической безопасности и охраны объектов связи.

Список услуг сети управления включает большой перечень, в котором можно выделить: административное управление абонентом; управление трафиком; управление абонентским доступом; управление транспортными сетями; управление коммутацией; управление оборудованием в помещении абонента; управление системой сигнализации по общему каналу (ОКС) и т.д.

1.4. Система управления сетью

Система управления сетью основана на функциональной иерархической структуре TMN, в которой различаются четыре уровня управления

• административного управления;

• управления обслуживанием (услугами);

• управления сетью;

• управление элементами сети.

Систему управления сетью часто называют пирамидой управления, в которой четко определена вертикаль управления (рисунок 1.3).

Уровень управления элементами (нижний уровень управления) включает в себя контроль, отображение параметров работы, техническое обслуживание, тестирование, конфигурирование применительно к отдельным элементам или их классам и атрибутам.

На уровне управления сетью происходит охват в целом сети связи и отдельных ее элементов с целью контроля и управления всеми ресурсами сети или ее части (подсети).

Уровень управления обслуживанием обеспечивает качество услуг, их своевременное предоставление или прекращение, их планирование и учет. Этот уровень, в отличие от нижележащих уровней, обращен к пользователям сетей связи. На этом уровне реализуются функции по взаимодействию с администрациями связи, операторами, поставщиками оборудования, пользователями сетей и устанавливается связь с административным уровнем.

На административном уровне управления обеспечивается функционирование компании – оператора сети связи. Здесь решаются организационные и финансовые вопросы, осуществляется взаимодействие с компаниями – операторами других сетей связи и с центральными органами управления (правительством страны).

Для управления сетью связи Российской Федерации разработана подробная структурно-функциональная система управления, в которой большая роль отводится уровню управления сетью связи. В этой системе уровень управления сетью разбит на три уровня:

• региональный уровень управления;

• зональный уровень управления;

• местный уровень управления.

Кроме того, в этой системе уровни управления услугами и административный объединены. При этом выделены системы управления операторов сетей общего пользования, операторов ведомственных сетей и центральных органов управления (федеральных органов исполнительной власти в области связи).

Цели, задачи, функции и системы управления могут быть интегрированы в единую структуру, представленную в виде таблицы 1.1.

Таблица 1.1. Области управления

Уровни управления	Функциональные области управления
	Конфигурация	Повреждения	Качество	Расчеты	Безопастность
Административный	X		X	X	X
Услугами		X
Сетью связи	X	X	X	X	X
Элементами сети		X		X	X

Контрольные вопросы и задания

1. Что представляет собой ВСС РФ?
2. Что отличает корпоративную сеть связи от сети связи общего пользования?
3. Что общего между первичной и транспортной сетями связи?
4. Чем отличается вторичная сеть от сети доступа?
5. Какие сходства и отличия имеют место между ISDN и B-ISDN?
6. Чем вызвана потребность в создании TMN?
7. Какие основные задачи решает TMN?
8. Что представляет собой система управления сетью электросвязи?
9. Какие задачи имеет уровень управления элементами ?
10. Какие задачи имеет уровень управления сетью электросвязи ?
11. Какие задачи решает уровень управления обслуживанием (услугами)?
12. Какие задачи решает уровень административного управления в общей модели?
13. Поставить в порядке приоритетности задачи сети управления электросвязью для уровня сетевого элемента.
14. Поставить в порядке приоритетности задачи сети управления электросвязью для уровня сетевого управления.

2. Стандарты, протоколы, интерфейсы управления сетями связи, рекомендуемые МСЭ-Т

2.1. Общая характеристика рекомендаций МСЭ-Т

Блок рекомендаций МСЭ-Т по управлению сетями электр освязи содержат рекомендации серий M,Q,X,G,I, в которых отражены принципы организации TMN. При этом определены:

• концепция TMN;

• функциональная архитектура TMN;

• информационная архитектура;

• физическая архитектура TMN;

• характеристики внутренних и внешних интерфейсов;

• протоколы взаимодействия.

Полный перечень рекомендаций по TMN с краткими аннотациями, разбиением по тематическим областям и указанием смысловой взаимосвязи между рекомендациями приведен в рекомендации М.3000. На рисунке 2.1 представлена полная схема взаимосвязи имеющихся рекомендаций по TMN. В рекомендации М.3010 подробно излагаются принципы организации Сети Управления Электросвязью (TMN), определяются области действия TMN, даются функциональная и информационная архитектуры, приводятся примеры физической архитектуры и предлагается функциональная эталонная модель операционных систем TMN.

Рекомендация М.60 содержит основные термины и определения сетей управления связью.

Рекомендация М.3020 представляет методологию описания функциональных характеристик и характеристик интерфейсов сети TMN (протоколов для интерфейсов). Особое внимание уделено множественности применений методологии и повторному использованию предшествующих результатов для построения методологии.

Рекомендация М.3100 предлагает информационную модель, предназначенную для описания классов управляемых объектов и их родовых свойств. Эти объекты приспособлены для информационного обмена по стандартным интерфейсам в соответствии с архитектурой TMN (согласно М.3010).

Рекомендация М.3200 содержит общее описание использования TMN в различных телекоммуникационных сетях. Указана взаимосвязь услуг управления с различными сетями связи (например, телефонными, интеллектуальными, интегральными ISDN / B-ISDN, сигнальной системой N7 и другими).

Рекомендация М.3300 определяет возможности управления сети TMN, которые должны контролироваться с помощью отображений и могут быть прочитаны человеком. Эти возможности определены для интерфейса рабочей станции сети управления.

Рекомендация М.3400 определяет функции управления между прикладными процессами управления и управляемыми ресурсами телекоммуникаций. Определена структура «агент – менеджер».

Рекомендации Q.811, Q.812 определяют профиль протоколов интерфейса Q₃, который является основным в сетях TMN. Профиль протоколов может быть выполнен в нескольких вариантах. При этом различаются профиль нижних уровней (1, 2, 3, 4-го уровней взаимодействия открытых систем) и верхних уровней (5, 6, 7-го). Модель взаимодействия определена в рекомендации Х.200.

Рисунок 2.1. Схема взаимосвязи рекомендаций по TMN

Необходимо отметить, что концепция TMN основана, прежде всего, на ряде разработок ISO/OSI. Эти разработки помещены МСЭ-Т в серию рекомендаций, обозначенную Х.7хх. Например, рекомендация Х.700 определяет структуры управления для взаимодействия открытых систем, рекомендация Х.701 содержит обзор управления системами, рекомендация Х.710 содержит общие определения услуг информации управления и т.д.

Рекомендации серии G.ххх посвящены управлению транспортными сетями и частично сетями доступа.

Рекомендации серии I.ххх определяют решения по управлению узкополосными и широкополосными сетями с интеграцией служб.

Рекомендации серии Q.ххх помимо определения параметров интерфейса Q₃ содержат разработку системы управления для общеканальной системы сигнализации N7.

2.2. Модели управления сетями связи (функциональная, информационная, физическая)

Модели управления сетями связи являются составными частями общей архитектуры TMN и используются при планировании и проектировании для всех сетей и служб электросвязи.

Функциональная модель.

Функциональная модель сети TMN базируется на ряде блоков функций сети TMN.

Между функциональными блоками используются функции передачи данных. Каждая пара блоков, обменивающихся информацией управления, разделена опорными точками (рисунок 2.2).

Функциональные блоки модели TMN основаны на операционных системах ряда устройств сети управления: сетевого элемента (Network Element Function, NEF); серверов сети управления (Operations System Function, OSF); рабочей станции управления (Work Station Function, WSF); промежуточного устройства сопряжения или медиатора (Mediation Function, MF); Q – адаптера (Q-Adapter Function, QAF);.

В функциональной модели OSF обеспечивает выполнение функций TMN по сбору, обработке, хранению и поиску управляющей информации.

Рисунок 2.2. Функциональная модель TMN

Функциональный блок NEF является моделью произвольного сетевого элемента, который подлежит управлению. OSF и NEF образуют ядро сети управления. Блок WSF обеспечивает интерфейс между всей системой управления и оператором управления (человеком). Промежуточный блок MF обрабатывает информацию, проходящую между NEF и OSF. При этом может производиться промежуточная обработка и хранение данных, преобразование протоколов, маршрутизация данных, согласование каналов передачи и другое. Адаптер OAF обеспечивает взаимодействие сетевых элементов или операционных систем, которые ранее не были приспособлены к сети TMN.

Опорные точки x, q, f определяют границы услуг TMN между двумя блоками функций управления. Назначением опорных точек является идентификация информации, проходящей между блоками функций. В рекомендации М.3010 определены три класса опорных точек сети TMN:

• q – класс между функциями OSF,QAF,MF и NEF;

• f – класс для присоединения функций WSF;

• х – класс между функциями OSF двух сетей TMN или между OSF одной сети TMN и аналогичной функциональностью типа функций OSF другой сети.

Кроме того, имеются два других класса опорных точек на сети TMN, которые уместны для рассмотрения:

• g – класс между функцией WSF и оператором s;

• m – класс между функцией OAF и управляемыми объектами, не относящимися к сети TMN.

Что предполагают классы опорных точек?

Опорные точки q служат для очерчивания логической части обмена информацией между блоками функций. Сфера информационной модели для опорных точек q охватывает аспекты Рекомендации М.3100 и при желании может включать в себя специфические технические характеристики. Опорные точки q₃ и q_Х могут быть различимы с помощью знаний, требующихся для передачи между блоками функций.

Через опорные точки f организуется информационный обмен между функциональными блоками WSF и OSF и между WSF и MF. Этот обмен определен рекомендацией М.3300. Благодаря этой точке стыкуются две функции: «человек – машина» и функция представления данных.

Опорные точки х размещаются между блоками функций OSF в различных сетях TMN. Объекты, расположенные за опорной точкой х, могут быть частью реальной сети TMN или частью среды не сети TMN. Достаточно четкого описания опорной точки х пока не сформулировано.

Опорная точка g размещается вне сети TMN между пользователем – человеком и рабочей станцией. Эта точка не считается частью сети TMN. Определение этой точки можно найти в рекомендации Z.300.

Опорная точка m размещается вне сети TMN между функциями OAF и управляемым объектом вне сети TMN. В концепции TMN упоминание этой точки обусловлено потребностью очертить границы TMN.

Для передачи данных между блоками функций используется функция передачи данных. Основная роль этой функции заключается в обеспечении механизмов транспортировки информации.

Функция передачи данных (Data Communication Function, DCF) может обеспечить функции маршрутизации, переприема и взаимодействия. Функция DCF обеспечивает уровни 1 – 3 эталонной модели взаимодействия открытых систем или их эквиваленты. Функция DCF может обеспечиваться пропускной способностью подсетей различных типов (Х.25, Ethernet, ОКС 7, встроенные каналы связи в сетях синхронной цифровой иерархии и другие).

Информационная модель.

Информационная модель описывает объектно ориентированный подход для диалогового обмена информацией. В этой модели вводится принцип «менеджер — агент», который разработан для управления системами. Кроме того, вводятся принципы доменов (областей) управления и знаний для разделенного управления.

Информационная модель определяет область информации, которая может обмениваться стандартными способами. Обмен происходит на прикладном уровне и охватывает различные прикладные функции управления, такие, как хранение, поиск и обработку информации. Для обмена информацией управления используются функции DCF и MCF (Message Communication Function – функции передачи сообщений). Они позволяют подсоединить по конкретным физическим компонентам сетей электросвязи агента к менеджеру.

Менеджер — агент (согласно рекомендации Х.701).

Менеджер – часть распределенной системы управления, которая выдает указания по работе управления и получает извещения.

Агент – часть прикладного процесса, которая управляет взаимосвязанными с ней управляемыми объектами. Агент отвечает на команды менеджера. При этом он представляет менеджеру вид объектов и извещения, которые отражают поведение объектов. Система «Агент-Менеджер» в реализации представляет собой программный продукт, размещаемый на физическом носителе (на сервере, на гибком или жёстком диске, в микросхеме памяти).

Взаимодействие между менеджером, агентом и объектами показано на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3. Схема взаимодействия между менеджером, агентом и управляемыми объектами

В системе менеджер — агент может быть реализован обмен «точка – точка» и «точка – много точек», что значит – один менеджер связан с одним агентом или один менеджер связан со многими агентами и наоборот, один агент взаимодействует с несколькими менеджерами. Агент может по определенным причинам (например, безопасность информации, согласованность информационной модели и т.д.) отвергнуть указания администратора. Менеджер должен быть подготовлен к обработке отрицательной реакции от агента.

Весь обмен между агентом и менеджером состоит из набора операций управления и извещения (уведомления). Все эти операции реализуются путем использования услуг общей информации управления CMIS (Common Management Information Service Element) и протокола управления CMIP (Common Management Information Protocol), которые определены в рекомендациях Х.710, Х.711.

Управляемые объекты в системе «агент – менеджер» представляются в виде описания абстрактных управляемых ресурсов, отражающих состояния реальных ресурсов. На рисунке 2.4 показана взаимосвязь между объектами и управляемыми ресурсами отдельного сетевого элемента. Управляемые объекты классифицируются по функциональным признакам, например: запись аварий; профиль присвоения серьёзности аварии; соединения; оконечная точка соединения – приёмник; оконечная точка соединения – передатчик; кроссовые соединения; управление сводкой текущих аварий; регистрация; управляемый элемент; запись о создании объекта; запись об удалении объекта и т.д. Таким образом классификация объектов обеспечивает определение набора свойств, которые могут быть обязательными или условными. Согласно стандартов ISO 10165-4 классы управляемых объектов должны определяться по правилам GDMO(Guidelines for the Definition of Managed Objects), в которых предусматривается несколько шаблонов (templates) – пустых форм, заполняемых для описания класса управляемых объектов.

Рисунок 2.4. Схема взаимосвязи между объектами и управляемыми ресурсами сетевого элемента

Пример последовательной взаимосвязи между блоками прикладных функций (процессов) сети TMN, осуществляемой системой агент – менеджер, происходит по информационной модели, изображенной на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5. Пример последовательного взаимодействия в сети управления

Из рисунка видно, что система В представляет информационную модель в системе А. При осуществлении этого она использует информацию из информационной модели С.

Для реализации рассмотренного выше взаимодействия связывающиеся системы управления должны «знать» следующее:

• способности используемых протоколов;
• функции управления;
• классы управляемых объектов;
• потребности управляемого объекта.

Эта информация определяется как знание для раздельного управления. Знание может существовать независимо от физического интерфейса (взаимодействия), что позволяет реализовывать многоуровневую логическую структуру управления.

Принцип доменов (областей) управления предполагает объединение управляемых объектов в группы. Управляемая группа объектов вместе с менеджером составляет домен (область) управления (рисунок 2.6).

Рисунок 2.6. Пример домена управления

Учитывая множественность доменов, между ними можно осуществлять взаимоотношения следующих типов:

• раздельные домены;

• взаимодействующие домены;

• автономные домены;

• перекрывающиеся домены управления.

Все взаимодействия управления внутри домена производятся в типовых опорных точках q. Для взаимодействия между доменами могут быть использованы опорные точки х и q, т.е. в зависимости от стратегии сети управления TMN.

Физическая модель.

Функция сети управления TMN могут быть реализованы с помощью различных физических конфигураций. Пример упрощенной физической конфигурации сети TMN приведен на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7. Физическая модель сети TMN

OS – операционная система сети управления TMN;
DCN – сети каналов передачи данных; MD – медиаторы;
NE – сетевые элементы; QA – Q-адаптеры; WS – рабочие станции;
Х, F,Q₃,Q_Х – интерфейсы сети управления, используемые в опорных точках.

Краткая информация о назначении физических компонентов модели приведена в разделе 1.2. Необходимо определить структуры и функции интерфейсов (Х, F,Q₃,Q_Х), а также связь с конструктивными блоками сети TMN.

Интерфейсы TMN являются многофункциональными, т.е. представляют собой формально определенный набор протоколов, процедур, форматов сообщений, ориентированных на поддержание диалога. При этом интерфейсы отличаются друг от друга сферой деятельности управления, которую должна обеспечить связь на этом интерфейсе. Стандартные интерфейсы сети TMN определяются как соответствующие опорным точкам. Они используются в этих точках, если для них требуются внешние физические соединения.

Интерфейс Q используется в опорных точках q. Для обеспечения гибкой реализации класс интерфейсов Q подразделяется на подклассы:

• интерфейс Q_Х используется в опорных точках q_Х;

• интерфейс Q₃ используется в точке q₃.

Интерфейс Q₃ характеризуется частью информационной модели, которая разделяется в знаниях между операционной системой (OS) и теми элементами TMN, с которыми она имеет прямую связь.

В настоящее время определены информационные модели а Q₃ для следующих приложений TMN:

• наблюдение за тревожными сообщениями (Q.821);
• управление качеством работы (Q.822);
• управление маршрутизацией и трафиком (Q.823);
• администрирование (Q.824х).

Для семейства протоколов Q₃ рекомендуется, чтобы каждое множество функций приложения TMN поддерживалось единственными протоколами уровней 4 – 7, как это определено в базовой модели взаимодействия открытых систем (Х.200).

Интерфейс Q_Х характеризуется частью информационной модели, которая разделяется между медиаторами и теми сетевыми элементами и Q – адаптерами, которые он поддерживает.

Информационная модель для интерфейса Q_Х потенциально должна быть такой же, как и для интерфейса Q₃ . Однако, на интерфейсе Q_Х реализуется меньше функций, чем могут поддерживать протоколы, и в меньшей степени используется общая информационная модель (М.3100). Протоколы для интерфейсов Q_Х могут быть выбраны из любых протоколов связи, рекомендованных МСЭ -Т, например G.773 .

Для определения интерфейсов Q₃ и Q_x и их соответствия друг другу существуют требования, которые подробно изложены в.

Интерфейс F соединяет рабочие станции с операционными системами OS и MD. Интерфейс F может использовать протоколы поддержки, которые отличаются от семейства протоколов для интерфейсов Q₃ и Х. В настоящее время интерфейс F определен рекомендацией М.3300. Данные, передаваемые через интерфейс F, описаны в.

Интерфейс Х применяется для обмена информацией между различными TMN. Рекомендация М.3320 определяет порядок разработки интерфейса Х. Этот интерфейс должен применять семейства протоколов, определенных в рекомендациях Q.811, Q.812. Кроме того, к интерфейсу предъявляются требования повышенной безопасности в условиях различных географических и юридических границ, обусловленных пределами сети оператора, пределами национальной сети и между национальными сетями и операторами. В настоящее время интерфейс Х находится в разработке.

В таблице 2.1 приведена взаимосвязь между интерфейсами и блоками сети TMN.

Таблица 2.1 Взаимосвязь интерфейсов и блоков сети TMN

Интерфейс блоки	Qx	Q3	X	F
NE	+	+	но	+
OS	+	+	+	+
MD	+	+	+	+
QA	+	+	но	+
WS	—	—	—	+

Обозначения:

«+» – есть; «-» – нет, «но» – не обязательно.

2.3. Структура программного обеспечения TMN

Структура программного обеспечения управления, как правило, определяется разработчиками. Однако в этой структуре должны существовать следующие программные модули:

• информационная база управления;

• функциональный модуль регистрации;

• функциональный модуль анализа параметров качества работы;

• функциональный модуль предыстории;

• пакет программ математического обеспечения по выработке сообщений;

• функциональный модуль тревожных сообщений;

• функциональный модуль аварийной сигнализации;

• функциональный модуль загрузки информации о событиях;

• графический интерфейс.

Информационная база управления (MIB, Management Information Base) представляет собой место хранения данных. В базе данных сосредоточена вся справочная информация сети. Эта информация поделена на разделы по классам объектов, которые описаны в рекомендации М.3100 «Общая информационная модель сети». Определены детали каждого объекта, включаемого в сеть передачи информации. Описание объектов производится через их атрибуты. В MIB хранится информация о статистике сети и ее отдаленном оборудовании, динамике поведения сети, тревожных сообщениях и другое. MIB представляется в виде ветвящегося дерева.

Для обслуживания информационной базы данных используются различные функциональные модули. Программные функциональные модули могут быть построены по принципу шаблонов управления, рекомендованных МСЭ-Т М.3200 .

Функциональный модуль регистрации предназначен для управления данными основных объектов в сети и множеством совместно определенных справочных атрибутов для всех объектов. Благодаря этому модулю создается и хранится в базе данных вся информация о конфигурации объектов (место расположения, оборудование и т.д.). Для регистрации и представления объектов сети применяется графический интерфейс.

Функциональный модуль анализа параметров качества предназначен для сбора статистики, такой, как ошибки в линии, значение трафика, емкость каналов и другое. Функциональный модуль может использоваться для управления качеством работы сети, вычисления статистики трафика и ошибок, для определения узких мест и перегрузок.

Функциональный модуль предыстории предназначен для сбора и хранения данных элементов сети (систем передачи, систем коммутации, центров управления сетью). Данные собираются и хранятся по отдельным доменам (областям) управления. При этом в данных определяются отдельные элементы, их атрибуты и временные интервалы.

Пакет программ математического обеспечения по выработке сообщений предназначен для формирования сообщений из базы данных: о трафике линий, об ошибках в линии, о трафике элементов сети, итоговых сообщениях и других.

Функциональный модуль тревожных сообщений предназначен для создания базы технического обслуживания. Благодаря этому модулю возможно формирование сообщений: сетевые события, условия тревоги, регистрация тревожных ситуаций в сети, распознавание ложной тревоги, оповещение пользователя о нарушении порогов тревожных ситуаций. Кроме того, благодаря выполнению команд модуля возможна доставка тревожных сообщений оператору сети, посылка сообщений вещательному терминалу, активизация математического обеспечения заказчика, обновление статистической информации на панелях тревожной сигнализации и т.д.

Функциональный модуль аварийной сигнализации осуществляет тревожную сигнализацию и выполняет функцию управления сетью, используя мониторинг тревожных ситуаций, подключая функциональный модуль сбора статистики и оповещения о тревожных ситуациях.

Каждый объект, находящийся в тревожной ситуации, соотносится с определенным уровнем серьезности состояния. Серьезность, согласно определениям ISO/OSI, может быть: неопределенной, критической, большой, незначительной, предупредительной и свободной. Каждое тревожное сообщение сопровождается указанием времени, в которое оно было сгенерировано.

Функциональный модуль загрузки информации о событиях предназначен для хранения информации по всем типам событий, которые формируются в сети управления. Эти события рекомендовано разбивать на следующие классы записей: тревожные сообщения, тревожные сообщения о нарушении безопасности, создание объектов, расформирование объектов, изменение значения атрибутов, изменение состояния, изменение связей.

Графический интерфейс управления необходим в системе для доступа пользователя – оператора к функциям управления. Он позволяет визуализировать операции управления, быстро и легко выполнить команды потребителя с помощью множества окон и выбора меню. Благодаря графическому интерфейсу элементы сети, находящейся в процессе управления, представляются в наглядном виде.

2.4. Службы (услуги) и протоколы управления

Служба (услуга) управления сети TMN представляет собой область деятельности управления, которая предусматривает обеспечение функций ОАМ (Operation Administration Management) по техническому обслуживанию, управлению и обеспечению работы управляемой сети.

Службы (услуги) TMN являются неотъемлемой частью спецификаций интерфейсов сети TMN. Список служб TMN подробно приведен в рекомендации М.3200, где сообщается о пользователях сетей TMN и видах услуг, ими требуемых от TMN. В таблице 2.2 приведена взаимосвязь услуг TMN и сетей, использующих эти услуги. Это представление известно как шаблонный метод (рассмотрено в разделе 1.4). Приведенный список услуг TMN не является исчерпывающим и может быть расширен.

Необходимо отметить, что службы TMN могут быть сгруппированы в операционные системы, которые наилучшим образом удовлетворяют организационные потребности оператора, эксплуатирующего TMN. Одна операционная система (возможно, несколько операционных систем) может таким образом выполнять несколько услуг управления или наоборот, конкретная услуга TMN может быть распределена по нескольким операционным системам.

В предлагаемом учебном пособии не представляется возможным описать все перечисленные в таблице 2.2 службы и управляемые сети. Однако некоторые из них будут рассмотрены в последующих разделах (транспортные сети, сети доступа, ISDN и B-ISDN).

Службы (услуги) сети TMN реализуются через систему взаимодействий «менеджер-агент». Для поддержки этого взаимодействия применяются службы и протоколы взаимодействия, разработанные OSI.

Таблица 2.2. Службы (услуги) управления и управляемые телекоммуникации

Сокращения, приведенные в таблице 2.2:

• CCSS №7, Common Channel Signalling System №7 Network — сеть общеканальной сигнализации №7;

• N-ISDN, Narrow-band Integrated Digital Services Network — низкоскоростная цифровая сеть с интеграцией служб (ЦСИС);

• B-ISDN, Broadband ISDN — широкополосная ЦСИС;

• TMN, Telecommunication Management Network — сеть управления электросвязью;

• IMT – 2000, International Mobile Telecommunications — 2000 — мобильные телекоммуникации международного назначения.

Они представлены в логической семиуровневой модели (рисунок 2.8). На уровнях сосредоточены службы и протоколы взаимодействия. Связь между уровнями осуществляется в форме примитивов, которые подразделяются на примитивы запроса, индикации, ответа и подтверждения.

Рисунок 2.8. Модель OSI

При этом уровень, выступающий в роли пользователя сервиса, может активизировать функцию путем выдачи запроса на действие. Уровень, играющий роль поставщика сервиса, выдаст подтверждение, указывающее на то, что функция выполнена. Схема взаимодействия уровней систем, обслуживающих агента и менеджера, приведена на рисунке 2.9.

В приведенном примере в качестве поставщиков сервиса для А и М подразумевается прикладной уровень модели OSI. Примитивы (Запрос, Ответ, Индикация и Подтверждение) представляют собой определенные битовые комбинации в кадрах, передаваемых в процессе обмена данными. Разумеется, это предельно упрощенная модель. Реально работают услуги и протоколы всей структуры, представленной на рисунке 2.8.

Рисунок 2.9. Схема взаимодействия уровней систем

Функции протоколов, размещаемых на уровнях модели OSI, состоят в следующем.

Прикладной уровень

В сети управления TMN прикладная программа (агент или менеджер), которой нужно выполнить конкретную задачу, посылает конкретные данные на прикладной уровень. При этом задачей прикладного уровня является определение того, как следует обрабатывать запрос прикладной программы. Для этого прикладной уровень содержит несколько общих и специальных элементов прикладного сервиса: CMISE, ACSE, ROSE, CMIP и другие.

CMISE, Common Management Information Services Element – элемент службы общего информационного управления, обеспечивающей доступ к управляющей информации, хранящейся в управляемых объектах. Подробное описание этого протокола приведено в рекомендациях Х.710, Х.711.

ACSE, Association Control Service Element – элемент, объединяющий (ассоциирующий) сервис управления. Отвечает за установление соединений между приложениями различных систем (менеджера и агентов). Подробное описание этого протокола можно найти в рекомендациях Х.227, Х.217.

ROSE, Remote Operation Service Element – элемент обслуживания удаленных операций.

CMIP, Common Management Information Protocol – протокол общей управляющей информации. Используется для взаимодействия между менеджером и агентами. Протоколы CMIP определены в рекомендациях Х.710 и Х.711. Протокол представляет собой набор операций, прямо соответствующих услугам CMISE. Это следующие операции:

M-CRETE — менеджер инструктирует агента о необходимости создать новый экземпляр объекта определенного класса или новый атрибут внутри экземпляра объекта;

M-DELETE — менеджер инструктирует агента о необходимости удаления некоторого экземпляра объекта определенного класса или атрибута внутри экземпляра объекта;

M-GET — менеджер инструктирует агента о возвращении некоторого атрибута определенного экземпляра объекта;

M-SET — менеджер инструктирует агента об изменении значения некоторого атрибута определенного экземпляра объекта;

M-ACTION, менеджер инструктирует агента о необходимости выполнения определенного действия над одним или несколькими экземплярами объектов;

M-EVENT-REPORT – единственная операция, инициируемая агентом — отправка уведомления менеджеру.

Прикладной уровень взаимодействует с представительным.

Уровень представления данных.

Этот уровень отвечает за физическое отображение (представление) информации. Уровень обеспечивает представление данных таким образом, чтобы осуществляющие обмен информацией прикладные процессы могли преодолеть синтаксические различия. Эти прикладные процессы (агент и менеджер) должны использовать общее представление данных (таблиц, графиков, цифр, букв) или язык.

В основу представительского уровня положена единая для всех уровней модели OSI система отображений для описания абстрактного синтаксиса – ASN.1. Подробное описание представления данных приведено в рекомендациях Х.209, Х.216, Х226.

Сеансовый уровень.

Сеансовый уровень отвечает за режим передачи и установку точек синхронизации. Под режимом передачи понимают взаимодействие прикладных процессов: полудуплекс (процессы будут передавать и принимать по очереди) или дуплекс (процессы будут передавать и принимать данные одновременно).

Точки синхронизации внутри диалога обеспечивают проверку наличия фактического обмена.

На сеансовый уровень возложена задача восстановления сеанса в случае его нарушения.

Сеансовый уровень обрабатывает не все запросы на обслуживание. Он может выдать отказ в соединении, если определит, что соединение приведет к перегрузке сети или затребованный прикладной процесс отсутствует. Протоколы сеансового уровня сети управления TMN подробно описаны в рекомендациях Х.215, Х.225.

Транспортный уровень.

Транспортный уровень определяет качество услуг, которое требуется обеспечить посредством сетевого уровня.

На транспортном уровне предусмотрено три типа сетевых услуг.

Услуги типа А – предоставление сетевого соединения с приемлемым для пользователя количеством необнаруживаемых ошибок и приемлемой частотой сообщений об обнаруженных ошибках.

Услуги типа В отличаются приемлемым количеством необнаруживаемых ошибок, но неприемлемой частотой сообщений об обнаруженных ошибках.

Услуги типа С представляют собой сетевые соединения с количеством необнаруженных ошибок, неприемлемым для сеансового уровня.

Тип услуг С предполагает в системе протоколы, которые могут обнаруживать и устранять ошибки. Эти протоколы являются дополнительными и не обязательно стандартными, т.е. предусмотренными моделью OSI.

Протокольные уровни 7, 6, 5 часто называют «уровнями пользователя транспортных услуг», а уровни 4, 3, 2, 1 – «уровнями – поставщиками транспортных услуг». У «поставщика транспортных услуг» различают пять классов сервиса.

Класс 4 – предполагает обнаружение и устранение ошибок.

Класс 3 – обеспечивает в случае обнаружения ошибок возможность ресинхронизации для возобновления соединения.

Класс 2 – предусматривает возможность мультиплексирования множества транспортных соединений из одного сетевого соединения. Этот класс базируется на предположении о том, что сеть обладает высокой надежностью.

Класс 1 – обеспечивает передачу срочных данных и разработан МСЭ-Т для сетей на основе протокола Х.25.

Класс 0 – представляет собой вид услуг самого низкого качества. Управление потоком данных происходит на сетевом уровне.

Соотношение между типами услуг и классами услуг транспортного уровня приведено в таблице 2.3.

Таблица 2.3. Классы транспортных протоколов

Класс	Тип	Наимнование услуг
0	A	Простой
1	B	Устранеие основных ошибок
2	A	Мультиплексирование
3	B	Обнаружение ошибок и мультиплексирование
4	C	Обнаружение и устранение ошибок

Сетевой уровень.

На сетевом уровне осуществляется сетевая маршрутизация. Он поддерживает виртуальные каналы и обеспечивает правильную сборку пакетов, прибывающих в неправильной последовательности. Работа этого уровня осуществляется с помощью таблиц маршрутизации, которые служат для определения пути продвижения того или иного пакета.

Необходимо отметить, что транспортный и сетевой уровни дублируют друг друга в плане функций управления потоком данных и контроля ошибок. Причиной этого служит то, что могут быть реализованы два варианта связи: с установлением соединения и без установления соединения.

В сети с установлением соединения сетевой уровень принимает на себя ответственность за контроль ошибок, управление потоком данных и сборку пакетов.

В сети без установления соединения контроль ошибок и управления потоком данных осуществляется на транспортном уровне.

Различные способы комплектования сетевого уровня протоколами рассмотрены в рекомендации Q.811.

Рисунок 2.10. Модель взаимодействия «Менеджер – Агент»

Канальный уровень.

Канальный уровень обеспечивает формирование кадров данных и согласует различные каналы передачи. Поскольку управление потоком данных и контроль ошибок также входят в функции канального уровня, то он следит за получаемыми кадрами данных и ведет статистические записи. По завершении передачи информации канальный уровень проверяет, все ли данные приняты правильно, а затем закрывает канал.

Для реализации канального уровня сети TMN МСЭ-Т предложил ряд протоколов, которые определяются физическим уровнем.

Физический уровень.

На физическом уровне модели OSI определяются для TMN такие важнейшие компоненты сети, как тип физической среды (кабели), методы кодирования и преобразования данных, тип передачи, скорость передачи, синхронизация и другое.

Пример взаимосвязи в системе «менеджер – агент» с представлением данных через протокольные уровни приведен на рисунках 2.10 и 2.11.

Рисунок 2.11. Модель блока данных, передаваемого по сети

2.5. Интерфейсы сети управления

Для реализации процедур обмена сообщениями (данными) между прикладными процессами управления (в системе «агент – менеджер») МСЭ-Т рекомендует использование ряда интерфейсных протоколов: Q₃, Q_X, F, X. Конкретные рекомендации по их применению приведены в изданных МСЭ-Т сериях рекомендаций: G, I, Q, X.

Общее определение протокольных стеков (интерфейсов) приведено в рекомендациях Q.811, Q.812. При этом произведено разделение на протокольные профили нижних (1 –4) и верхних уровней (5 –7).

В структурах протоколов нижних уровней различаются профили протоколов поддерживающих установление соединений CONS (Connection – Oriented Network Service) и не поддерживающих установление соединений CLNS (Connection-less Network Service).

В свою очередь протокольные профили верхних уровней также подразделяются. При этом выделены три разновидности протоколов прикладного уровня: SMASE, Systems Management Application Service Element; FTAM, File Transfer Access and Management; OSI Directory (ITU-T Rec. X.519, X.511).

Рисунок 2.12. Структура протокольных профилей интерфейсов сети управления TMN типа CONS

Необходимо также отметить, что протокольные профили CONS и CLNS могут иметь по несколько вариантов реализаций, обусловленных физическим, канальным и сетевым уровнями конкретных сетей передачи данных и классами обслуживания транспортного уровня. На рисунках 2.12 … 2.14 приведены возможные наборы протоколов в интерфейсах сети управления TMN.

Рисунок 2.13. Структура протокольных профилей интерфейсов сети управления TMN типа CLNS

Рисунок 2.14. Структура протокольных профилей интерфейсов сети управления TMN верхних уровней

Сокращения, приведенные на рисунках 2.12 – 2.14.

ISO, International Standards Organization — Международная организация по стандартизации (Занимается выработкой стандартов в области телекоммуникаций. Организация основана в 1946 году).

ITU-T, International Telecommunications Union — Telecommunications – Международный Союз электросвязи, сектор телекоммуникаций.

DTE/DCE, Data Technical Equipment / Data Communication Equipment — оконечное терминальное оборудование данных / аппаратура передачи данных.

SCCP MTP, Signaling Connection Control Part Message Transfer Part — часть, ответственная за управление соединением канала сигнализации (протокол уровня 4 ОКС7). Часть, ответственная за передачу сообщений ОКС7, уровни 1 — 3.

LAPB, Link Access Procedure Balanced — процедура сбалансированного доступа к каналу. Стандартный протокол, управляющий доступом к сети Х.25 на канальном уровне.

SAPI, Service Access Point Identifier — идентификатор точки доступа обслуживания.

LLC/MAC, Logical Link Control / Media Access Control — управление логическим каналом / управление доступом к среде.

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

TCP/IP, Transmission Control Protocol / Internet Protocol — протокол управления передачей / межсетевой протокол (разработано в министерстве обороны США).

SMASE, Systems Management Application Service Element — прикладной элемент сервиса (услуги) системного управления.

FTAM, File Transfer, Access and Management — служба пересылки, доступа и управления файлами (прикладная служба OSI, обеспечивающая пересылку файлов).

OSI Directory — указания OSI, представленные в серии рекомендаций ITU-T, X.830, X.880, X.881, X.217, X.227 и других.

Рассмотренные протокольные профили стали основой для разработки интерфейсов Х, Q₃, Q_X, F сети управления TMN. Примеры некоторых интерфейсов приведены ниже.

В рекомендациях G.773 и G.784 МСЭ-Т определены протокольные профили интерфейсов управления в сетях связи на основе аппаратуры синхронной цифровой иерархии (СЦИ — SDH). При этом отмечаются возможные варианты протокольных профилей как простые (типы А1. А2) и полные (типы В1, В2, В3). Их отличие состоит в верхних уровнях (4, 5, 6, 7). Для сравнения на рисунке 2.15 приведены два примера протокольных профилей Q₃, Q_ECC.

На рисунке 2.15 а приведены примеры профилей системы управления NEC INC-100. Эти профили упрощены по уровням 5, 6, 7 или, как отмечено в документации, заменены функциями отображения т.е. протоколами операционных систем.

На рисунке 2.15 б приведены примеры протокольных профилей систем управления компании Alcatel. Это полностью укомплектованные протоколами интерфейсы, которые обеспечивают как шлюзовые (QB3, QN3) подключения управляемой SDH сети на основе Ethernet (10 Base 5), так и организацию взаимодействия сетевых элементов SDH (мультиплексоров) с системой управления через каналы передачи данных (Q_ECC), встроенные в циклические структуры SDH (STM-1, STM-4, STM-16) – DCC, Data Communication Channel. Протокол LAPD аналогичен по своим функциям протоколу LAPB. Оба они являются частью семейства протоколов, известных как HDLC, High Level Data Link Control – высокоуровневый протокол управления каналом передачи данных. Примеры реализации этих протоколов можно найти в.

Рисунок 2.15. Примеры протокольных профилей Q₃, Q_ECC

Другие примеры реализации протокольных профилей можно найти в технической документации соответствующих систем управления (Bosch, Siemens, Lucent Technologies, ICI-Telecom).

Контрольные вопросы и задания

1. Какие рекомендации МСЭ -Т определяют концепцию управления сетями электросвязи?
2. Что определяют рекомендации серии М.3000?
3. Какие рекомендации определяют протокольную структуру интерфейса Qз?
4. Что включает в себя информационная модель сети TMN?
5. Что включает в себя функциональная модель сети TMN?
6. Что такое управляемые объекты в системе «агент – менеджер»?
7. Что представляет собой домен управления?
8. Какие элементы образуют физическую модель сети управления?
9. Что общего и в чем различия у интерфейсов F, Qз, Х, Qх?
10. Объяснить назначение информационной базы управления (MIB).
11. Какие программные модули входят в «мягкое» обеспечение системы управления?
12. Что представляют собой службы (услуги) управления?
13. Назначение модели протоколов OSI.
14. Что такое примитивы взаимодействия?
15. Назначение и функции протокола CMIP.
16. Чем отличаются сетевой и транспортный уровни модели OSI?
17. Какие разновидности протокольных интерфейсов применяются в TMN?

3. Стандарты систем управления сетями телекоммуникаций на основе протоколов TCP/IP

Телекоммуникационные сети и вычислительные сети (сети ЭВМ) являются очень сложными объектами, которые нуждаются в эффективном управлении. Поэтому помимо решений ITU-T и ISO, касающихся управления сетями электросвязи, в настоящее время широко и активно используются стандарты управления вычислительных сетей для нужд управления телекоммуникациями. При этом преимущественно используются протоколы TCP/IP, с подробным описанием которых можно познакомиться в многочисленной литературе [17,20,21,34,42]. Среди протоколов этой группы для управления используются протоколы SNMPv (Simple Network Management Protocol — простой протокол сетевого управления, v — варианты). Этот протокол определил название модели сетевого управления, в которую входят следующие элементы: управляющая станция (менеджер сети); агент управления, размещаемый в сетевом элементе; информационная база управления; протокол управления.

3.1. Структура протоколов TCP/IP

В структуре протоколов TCP/IP определены четыре уровня (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1. Многоуровневая структура протоколов TCP/IP

Уровень 1 — прикладной, объединяющий все услуги, которые предоставляются пользовательским приложениям. К этим услугам относятся: Telnet, FTP, TFTP, SNMP.

Уровень 2 — транспортный, служит для обеспечения надежности доставки информации. Это обеспечивается протоколом управления передачей ТСР (Transmission Control Protocol) и протоколом дейтаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol). Протокол ТСР обеспечивает логическое соединение. Он делит поток байтов на части — сегменты, и передает их нижележащему уровню межсетевых взаимодействий. После доставки сегментов ТСР обратно соберет из них поток байтов. Протокол UDP обеспечивает мультиплексирование и отправку дейтаграмм.

Уровень 3 — межсетевых взаимодействий, реализует передачу пакетов данных в режиме без установления соединений, т.е. дейтаграммным способом. Основным протоколом является IP.

Уровень 4 — сетевых интерфейсов, обеспечивает посредством протоколов интеграцию в составную сеть других сетей. Этот уровень не регламентируется в протоколах TCP/IP, однако он поддерживает известные стандарты физического и канального уровней OSI для таких сетей: Ethernet, Token Ring, Fast Ethernet, X.25, Frame Relay, АТМ.

Между стеками протоколов TCP/IP и ISO/OSI известно соответствие, которое отображено на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2. Соответствие уровней OSI и TCP/IP

Краткая характеристика прикладных протоколов приведена ниже.

Telnet — протокол прикладного уровня из набора TCP/IP, предоставляющий пользователем терминалов интерактивный доступ к ресурсам главной ЭВМ в режиме разделения времени. Работает на базе ТСР.

FTP, File Transfer Protocol — протокол передачи файлов, поддерживаемый в сетях TCP/IP. Реализуется на базе ТСР. Пользователь FTP может просмотреть каталог удаленной машины, перейти из одного каталога в другой, а также скопировать, удалить или обновить несколько файлов.

TFTP — разновидность FTP (тривиальный), предоставляющий только возможность считывания файлов.

SNMP — простой протокол управления сетью. Состоит из трех стандартизируемых частей: спецификации структуры управляющей информации, базы управляющей информации и собственно протокола. Спецификация структуры управляющей информации определяет набор управляемых объектов, информация о которых записывается в базу управления. Протокол SNMP управляет передачей информации управляющей и управляемой системами. При этом используются транспортные услуги UDP.

3.2. Основы SNMP управления

Концепция управления, основанная на SNMP, базируется на трех стандартизируемых элементах, рассмотренных выше. При этом спецификация структуры управляющей информации и процесс управления согласованы известным взаимодействием «менеджер – агент». Для описания информационных баз управления используется спецификация ASN.1. Определены несколько конкретных моделей информационных баз управления MIB (Management Information Base): MIB-1; MIB-2; RMON, RMON2 — Remote Monitoring — удаленный мониторинг, расширение протокола сетевого управления SNMP, описывает методы и средства сбора статистики от удаленных сетевых устройств.

Другие возможные составляющие SNMP управления реализуют конкретные разработчики систем управления.

Протокол SNMP используется для получения от сетевых устройств информации об их статусе, производительности и других характеристик. Например, агенты SNMP, встроенные в аналоговые модемы или модемы асимметричных цифровых абонентских линий (ADSL), позволяют контролировать вышеуказанные характеристики. Менеджеры SNMP через агентов SNMP имеют возможность управления ресурсами станций.

Рисунок 3.3. Команды SNMP

Необходимо отметить, что SNMP-агент, в отличие от агента OSI, выполняет более «пассивную» функцию в системе управления, передавая менеджеру по его запросу значения накопленных статистических переменных. Однако при этом возможна реализация доверительного управления proxy, смысл которого состоит в передаче части функций менеджера агенту SNMP.

3.3. Примитивы SNMP

Примитивы включают в себя несколько команд (рисунок 3.3):

sGet Next-request — запрос, используемый менеджером для получения значения следующего объекта (без указания имени) при последовательном просмотре таблицы объектов;

Get-request — запрос, используемый менеджером для получения от агента значения какого-либо объекта по его имени;

Get-response — ответ, используемый агентом для передачи сообщения за запросы (Get-request и Get Next-request);

Set — изменить, используется менеджером для какого-либо объекта;

Trap — особая ситуация, используется агентом для сообщения менеджеру.

3.4. Структуры информационных баз управления

Для протокола SNMP существует несколько стандартов баз данных управляющей информации: MIB-1, MIB-2, RMON MIB, которые могут быть задействованы в структуре управления (рисунок 3.4). Кроме того, существуют другие специальные базы данных управления конкретного типа (концентраторов, модемов) .

Спецификация MIB-1 определяет только операции чтения значений переменных. В MIB-1 определены 114 объектов, которые сгруппированы в 8 блоков:

System — общие данные об устройстве;

Interfaces — параметры сетевых интерфейсов устройства;

Address Translation Table — описание соответствия между сетевыми и физическими адресами;

Internet Protocol — данные, относящиеся к протоколу IP;

ICMP (Internet Control Message Protocol) — данные, относящиеся к протоколу обмена управляющими сообщениями;

ТСР — данные, относящиеся к протоколу ТСР;

UDP — данные, относящиеся к протоколу UDP;

EGP (Exterior Gateway Protocol) — данные, относящиеся к протоколу обмена маршрутной информацией.

Рисунок 3.4. Структура взаимодействия SNMP

Спецификация MIB-2 содержит набор стандартных объектов числом 185, сгруппированных в 10 блоков, содержание которых приведено в [73]. Необходимо отметить, что база MIB-2 не дает детальной статистики по характеристикам ошибок кадров Ethernet и не отражает изменение характеристик во времени. Поэтому был предложен другой стандарт MIB – RMON MIB, который специально ориентирован на сбор детальной статистики по протоколу Ethernet.

Спецификация RMON MIB содержит около 2000 объектов, сгруппированных в 10 блоках. RMON обеспечивает удаленное взаимодействие с базой MIB. Объекту RMON присвоен номер 16 в наборе объектов MIB, а сам объект RMON объединяет 10 блоков следующих объектов:

Statistics — текущие накопления статистических данных о характеристиках пакетов, количестве столкновений и т.п.;

History — статистические данные, сохраненные через определенные промежутки времени для последующего анализа тенденций их изменений;

Alarms — пороговые значения статистических показателей, при превышении которых агент RMON посылает сообщение менеджеру;

Hosts — данные о главных станциях сети;

Filter — условия фильтрации пакетов и так далее [20].

Даже из этих кратких сведений о MIB становится понятно, что можно провести очень детальный анализ работы отдельных сегментов сетей.

Протокол SNMP находится в постоянном развитии. Уже сейчас известны три его модификации: SNMP₁, SNMP₂, SNMP₃.

3.5. Разновидности протокола SNMP

Почему появились разные версии SNMP? Причиной этого стали недостатки первоначальной версии: работа через ненадежный протокол UDP (переход к более надежному ТСР ведет к уменьшению возможностей связи с агентами); отсутствие средств взаимной аутентификации агентов и менеджеров; отсутствие эффективной модели безопасности и другое [73]. Ликвидировать указанные недостатки удалось в протоколах SNMP_V2 и _V3. Характеристики этих протоколов приведены в таблицах 3.1 и 3.2. Примеры реализации агентов SNMP для управления сетями связи рассмотрены в [99].

Таблица 3.1. Разновидности протоколов SNMP

Версия протокола	Срок действия	Механизм безопастности	Характеристика	Документы
SNMPV1	с 1988г по наст. вр.	Поле Community	Исходная спецификация SNMP	RFC 1155,1157,1212
SNMPV2   SNMPV2u	с 1993 г.	Party-based Security	Введение примитива (оператора) Get Bulk, усовершенствованная операция SET, некоторые возможностиудаленного конфигурирования	RFC 1441-1452
	с 1995 г.	User-based Security	Более простое конфигурирование,но отсутствие удаленного конфигурирования	RFC 1909,1910
SNMPV3	c 1997 г.	USM и VACM	Безопасность, удаленное конфигурирование, лучшая модульность, более строгая аутентификация; обновленная модель безопасности User-based Security Model	RFC 1902— 1908,2271-2275

RFC, Requests for Comments — запросы на комментарии. Серия документов, описывающая различные аспекты Internet.

Таблица 3.2. Характеристика SNMP_V3

Характеристика	Комментарии
Административная структура	Идентификаторы всех SNMP-устройств. Помогают выполнитьаутентификацию пакетов и установку взаимосвязей между агентами по всей сети.
	Автоматическое обновление конфигурации.
	Поддержка вновь создаваемых сложных устройств, образующих сетевую инфраструктуру.
Усовершенствования MIB	Новое 64-разрядное целое, используемое для предоставле-ия больших чисел (счетчики)
Get Bulk -примитив	Повышает эффективность массовых операций Get путем включения нескольких запросов Get или Get Next в один SNMP-пакет.
Модель безопас ности USM	Добавляет аутентификацию отдельных SNMP-пакетов, относящихся к конкретному пользователю.
	Вводит в сообщение информацию для проверки целостности пакета и защиты от атаки промежуточным перехватом пакета
	Временная метка защищает от перехватов и повторных пере- сылок пакетов
	Вводит шифрование для защиты управляющей информации от прослушивания
Модель контроля доступа VACM (Views — Based Access Control Model)	Вводит комплексную модель контроля доступа с большой степенью дифференциации для всех управляемых устройств на уровне объектов MIB. Позволяет отдельным SNMP-агентам усилить возможность доступа.

Контрольные вопросы и задания

1. Что такое TCP/IP?
2. Какие протокольные уровни различаются в модели передачи данных TCP/IP?
3. Что представляет собой SNMP?
4. Какие примитивы реализуются в SNMP?
5. Что входит в структуру информационных баз управления MIB компьютерных сетей?
6. Какие разновидности протоколов SNMP применяются для управления в сетях телекоммуникаций?
7. Какие принципиальные отличия имеют место между SNMP_V1 и SNMP_V3?
8. Составить краткую сравнительную характеристику протоколов управления SNMP и CMIP.

4. Управление транспортной сетью

Транспортные сети строятся на основе волоконно-оптических и радиорелейных линий с аппаратурой синхронных (SDH, Synchronous Digital Hierarchy), плезиохронных (PDH, Plesiochronous Digital Hierarchy) и асинхронных (ATM, Asynchronous Transfer Mode) систем передачи. В перспективе эти сети должны быть в основном волоконно-оптическими с применением технологий многоволновой передачи (WDM/DWDM – Wavelength Division Multiplexing / Dense WDM). Важнейшая роль управления подчеркивается ITU-T в рекомендациях G.803, 805, 841, 773, 774, 783, 784, I.610 для первичных сетей, а в рекомендации М.3200 отдельный раздел посвящен управлению транспортной сетью. При этом в транспортной сети физическими объектами управления выступают: каналы (телефонные, арендованные, специальные и другие), тракты передачи (верхнего и нижнего порядков, отличающиеся скоростными режимами), линии передачи (с секциями регенерации и мультиплексирования). Учитывая динамичное развитие сетей связи и появление в ближайшем будущем полностью оптических сетей, имеет смысл обратить внимание на эволюцию основной модели транспортной сети.

4.1. Модели транспортных сетей в развитии

Современное представление моделей транспортных сетей приведено на рисунке 4.1.

Эволюция транспортных сетей обусловлена новейшими технологическими решениями в области волоконной оптики и широкополосных сетей с интеграцией служб (услуг) B-ISDN. Многоуровневое представление транспортной сети позволяет сформулировать и задачи систем управления для этих сетей. Очевидно, что развитие сетей связи должно сопровождаться и развитием систем управления, т.е. переход от SDH сетей к АТМ сетям и оптическим сетям должен быть предусмотрен концептуально в руководящих документах (рекомендациях ITU-T) и реализован на практике.

Рисунок 4.1. Модели транспортных сетей

Примерами этому могут служить рекомендации G.872 (2001 года) и реализации систем управления, например, INC-100 компании NEC, ITM-SC компании Lucent Technologies, OPEN NSU компании BOSHC TELECOM, Alcatel 1354RM. Наиболее общие аспекты систем управления транспортными сетями для наглядности отображены на рисунке 4.2.

4.2. Управление сетью с системами передачи синхронной цифровой иерархии SDH

Управление транспортной сетью, оборудованной системами передачи синхронной цифровой иерархии SDH, является предметом изучения исследовательских комиссий ITU-T, результаты работы которых известны как ряд рекомендаций серий М.ххх и G.ххх, Q.ххх. При этом основными рекомендациями являются: М.3010, М.3100, G.773, G.774, G.783, G.784, G.803, G.831, G.841, Q.811, Q.812, Q.821, Q822.

Рисунок 4.2. Общие функции управления транспортной сетью

Часть этих рекомендаций уже была упомянута в предыдущих разделах. Остановимся на некоторых наиболее важных замечаниях по управлению транспортной сетью с системами SDH.

Управление сетевыми элементами

Управление сетевыми элементами осуществляется через встроенные в аппаратуру SDH контроллеры, которые снабжены прикладными программами агентов и менеджеров, функциями передачи сообщений и каналами передачи данных, встроенными в циклические структуры синхронных транспортных модулей (STM-1, 4, 16). Благодаря каналам передачи данных, встроенным в заголовки синхронных транспортных модулей, различные виды аппаратуры SDH (мультиплексоры терминальные, ввода-вывода, кроссовые коммутаторы, регенераторы) связаны в единую сеть управления. Подключение к этой сети управляющей сети производится через интерфейс Qx (Qз). Кроме того, к любому из устройств SDH могут подключаться для контроля и управления местные терминалы управления (мониторинга) через интерфейс F. На рисунке 4.3 представлена упрощенная структурная схема управляемого элемента сети SDH (мультиплексора).

Структуры интерфейсов Q и F обсуждались в приведенных выше разделах. MCF реализует стык агентов и менеджеров с каналами передачи данных ЕСС, скоростные режимы которых могут быть от 192 кбит/с до 576 кбит/с в зависимости от использования канальных интервалов D1 – D12 заголовка STM-N [76]. Физический уровень интерфейса F чаще всего реализуется интерфейсом RS232 и ему подобными.

Объекты управления (МО) в мультиплексоре SDH (сетевом элементе) фиксируют состояния всех входящих в них модулей и блоков и их функции.

Внимание! Не путать физические объекты управления, т.е. каналы, тракты, секции и т.д., с их абстрактными моделями, фиксируемыми в информационной базе управления.

Примерами модулей могут служить: транспортный терминал и входящие в него блоки (физический стык с линией, регенерационной секции, секции мультиплексирования, защиты секции, адаптации секции), кроссовые коммутационные устройства, оборудование трактов высшего и низшего порядков (виртуальных контейнеров VC12, VC3, VC4) и другое [76]. На рисунке 4.4 представлена упрощенная структурная схема функциональных модулей аппаратуры SDH с точками реализации функций контроля и управления.

Рисунок 4.3. Структурная схема управляемого элемента сети

• MCF, Message Communication Function – функции передачи сообщений;
• MAF, Management Application Function – прикладные функции управления;
• NEF, Network Element Function – функции сетевого элемента;
• ECC, Embedded Control Channel – встроенный канал связи;
• МО, Managed Object – объект управления;
• А, Agent – агент;
• М, Manager – менеджер;
• SEMF, Synchronous Equipment Management Function – функции управления синхронной аппаратурой.

Рисунок 4.4. Структурная схема функциональных модулей аппаратуры SDH

Через точки S1-S15 производится контроль и управление функциями аппаратуры SDH посредством посылки команд «прочитать» и «установить». Подробное описание прохождения этих команд приведено в рекомендации G.783. Остановимся более детально только на функции управления синхронной аппаратуры.

Агент и менеджер являются внутренними встроенными функциями управления синхронной аппаратуры (ФУСА, SEMF). ФУСА взаимодействует с другими функциональными блоками путем обмена информацией через точки Sn. В ФУСА входит ряд информационных фильтров, которые обеспечивают уменьшение объема данных, принятых через Sn. Выходы фильтров доступны агенту через управляемые объекты, которые представляют эту информацию. Управляемые объекты также представляют агенту другую информацию управления и получают ее от него. Управляемые объекты обеспечивают обработку события и хранение, а также единообразное представление этой информации. Агент преобразует указанную информацию в сообщение CMISE и реагирует на сообщение CMISE, приходящее от менеджера.

Рисунок 4.5. Упрощенная структурная схема ФУСА (функций управления синхронной аппаратуры SEMF).

EC, Errored Second (G.826) – пораженные ошибками секунды (од-носекундный интервал, содержащий одну или несколько ошибок);
SES, Severely Errored Second – сильно пораженные ошибками се-кунды.

Функции фильтрации заключаются в уменьшении объема данных об аномалиях и дефектах, представленных в точках Sn. Фильтры подразделяются на три типа: односекундные, дефектов и ошибок ES и SES.

Односекундные фильтры производят простое интегрирование аномалий путем их подсчета за 1с. В конце каждого односекундного интервала соответствующие управляемые объекты могут получить содержимое этих счетчиков. Обеспечиваются следующие выходные данные счетчиков:

• ошибки регенерационной секции;

• события потери цикла регенерационной секции;

• ошибки в секции мультиплексирования;

• ошибки в тракте высшего порядка;

• ошибки в блоках на дальнем конце тракта высшего порядка;

• ошибки в блоках на дальнем конце тракта низшего порядка;

• событие цифрового выравнивания административного блока;

• событие выравнивания транспортного блока.

Фильтр дефектов обеспечивает постоянный контроль дефектов, о которых сообщается через точки Sn. Поскольку все дефекты проявляются на входе этого фильтра, он может обеспечить корреляцию для уменьшения объема информации, предоставляемой агенту в качестве индикации повреждений. Виды повреждений: потеря сигнала, потеря цикла, потеря указателей административных или транспортных блоков; авария секции мультиплексирования, авария трактов верхнего или нижнего порядков, отказ при приеме на дальнем конце и другое.

Фильтр ошибок ES и SES обрабатывает информацию, доступную из односекундного и фильтра дефектов, для получения информации о секундах с ошибками (ES) и секундах, пораженных ошибками (SES), которая сообщается агенту.

При управлении оборудованием SDH реализуются функции безопасности, связанные с определенным порядком доступа (система паролей и разрешений от вышестоящей инстанции управления). В оборудовании SDH возможно изменение внутренней конфигурации и переключение, например, для резервирования неисправных блоков.

Управление сетью SDH

Управление сетью SDH затрагивает, как правило, ряд аспектов: управление сетью SDH в целом; управление подсетями SDH, управление трактами, каналами и системами передачи; управление сетью управления TMN и т. д. [72]. Для наглядности структуры управления сетью на рисунке 4.6 представлена схема, отображающая взаимосвязи транспортной сети с управлением.

Сокращения, приведенные на рисунке 4.6, частично рассмотрены в разделах 2.2, 2.3,2.4 и ниже:

• GNE, Gateway Network Element – шлюзовый элемент сети, используемый для подключения системы управления;

• NNE, Non SDH NE – элемент сети, не относящийся к аппаратуре SDH, например, аппаратура PDH, АТМ, электропитание и другое;

• LCT, Local Craft Terminal – окончание локального управления (наблюдения) подсетью SDH;

• LCN, Local Communications Network – локальная сеть взаимодействия, например, Ethernet;

• SMS, SDH Management Subnetwork – управляемая подсеть SDH.

Для организации управления сетью SDH задействуются как встроенные каналы передачи данных (ЕСС), так и каналы, не принадлежащие сети SDH (LCN). Особенностью организации каналов является их резервирование, которое может выполняться по схемам 1 + 1 и 1 : n. В качестве медиаторов могут быть использованы мосты / маршрутизаторы и оборудование MCF сетевых элементов (рисунок 4.7).

Основные функции управления сетью, отображенные на рисунке 4.2, могут быть раскрыты более детально.

Рисунок 4.6. Пример модели взаимосвязей управления в сети SDH

Рисунок 4.7. Структурная схема взаимосвязи элементов сети управления SDH

Управление конфигурацией сети начинается с создания базы данных, в которой четко прописывается участок управления, элементы сети, подсети, секции, тракты, каналы. Для осуществления конфигурации в сети производится установка связи с сетевыми элементами и проверка наличия оборудования (комплектность). Конфигурирование происходит путем задания трактов между двумя точками в виде логического сообщения. Задание режима резервирования также является необходимым элементом процедур конфигурирования и многое другое, что обеспечивает при эксплуатации максимальную эффективность обслуживания.

Управление системой безопасности сети управления предполагает создание нескольких уровней пользователей TMN: администратора, системного оператора, оператора техобслуживания, рядового оператора. Вся управляемая сеть может быть разделена на отдельные административные участки с различными возможностями доступа на каждом из них.

Управление отказами (авариями, повреждениями) сети ведется непрерывно системой TMN. В случае получения сообщений о событиях отказа оператору сети сообщается визуально через экран монитора и звуковым сигналом. Состояния отказа могут автоматически сортироваться и фильтроваться системой управления сети. События хранятся в памяти системы определенное время (сутки, неделю, месяц, год).

События отказов могут служить причиной автоматической активизации управления переключением трактов, секций, оборудования. Подробную информацию о типах и характеристиках архитектур защиты SDH сетей можно получить из рекомендации G.841.

4.3. Управление сетью с системами передачи PDH

Общие принципы построения системы управления транспортной сетью на основе систем передачи плезиохронной цифровой иерархии (PDH) аналогичны сетям с SDH системами. Сети PDH имеют более простую архитектуру (рисунок 4.8).

Концепция управления сетью на основе PDH охватывает все функции, которые необходимы для ввода в эксплуатацию и технического обслуживания транспортных участков, включая контроль рабочих характеристик.

Управление формируется путем объединения функций окончания ближнего конца транспортного участка, функций сетевого соединения и функций окончания дальнего конца транспортного участка. Окончание транспортного участка несет ответственность за генерацию типовой информации уровня сети и обеспечивают ее целостность.

Рисунок 4.8. Модель транспортной сети PDH

В сети с оборудованием PDH транспортный участок может быть определен как тракт (2, 8, 34 или 140 Мбит/с). При этом функции адаптации тракта к среде передачи выполняет мультиплексирование или линейная система (регенерационная секция).

Для реализации транспортной сети PDH могут быть применены терминальные мультиплексоры, кроссовые коммутаторы (уровня каналов 64 Кбит/с и n ´ 64 Кбит/с), регенераторы. Секции мультиплексирования и тракты могут быть зарезервированы. Для эффективного управления транспортной сетью PDH необходима оснастка оборудования PDH типовыми функциональными модулями MCF, EMF, которые аналогичны модулям MCF и SEMF аппаратуры SDH. Такое решение предусмотрено для аппаратуры PDH рядом рекомендаций ITU-T: G.797, G.796, G.902. При этом в качестве каналов передачи данных сети управления предложено использовать:

• выделенные каналы 64 Кбит/с в структуре цикла 2,048 Мбит/с;

• каналы, образуемые временными позициями нулевого канального интервала цикла 2,048 Мбит/с в нечетных циклах сверхцикла, с позициями 5, 6, 7, 8 при достижимой скорости от 2 Кбит/с до 16 Кбит/с;

• выделенные каналы, не относящиеся к системе передачи PDH;

• каналы передачи данных сети Х.25 и другие варианты.

Для шлюзового подключения сети PDH к сети TMN рекомендовано использовать типовой интерфейс Qx, подключение локального терминала управления может быть осуществлено через типовой интерфейс F, представленный на физическом уровне интерфейсом RS232 или другими [14,33]. Кроме того, для локального управления могут быть применены нестандартные терминалы управления аппаратурой PDH.

Необходимо отметить, что для управления транспортной сетью PDH находят применение методы, основанные на протоколе SNMP и принципов УСО (универсальное сервисное оборудование, выпускаемое предприятием МОРИОН, г. Пермь). Это имеет место в разработках компаний РОТЕК и НАТЕКС (г. Москва) для гибких мультиплексоров PDH.

Другим примером универсального подхода к реализации системы управления транспортными сетями и другими сетями может служить система OPEN NSU BOSCH [42]. На рисунке 4.9 представлена обобщенная структура управления OPEN / NSU [42].

Рисунок 4.9. Структура управления OPEN / NSU

4.4. Управление сетью с системами АТМ

Системы асинхронного режима передачи (ATM) обеспечивают мультиплексирование, коммутацию и передачу трафика широкополосных сетей. Эта многофункциональность определяет особенности управления сетями транспортировки с АТМ. Особенности состоят прежде всего в управлении виртуальными каналами и виртуальными трактами, определенными концепцией транспортной сети с АТМ. Поскольку АТМ главным образом предназначен для построения широкополосных сетей B-ISDN, то вопросы управления этими сетями рассматриваются в рекомендациях ITU-T серии I.xxx, например, I.150, I.311, I.361, I.610. Кроме того, спецификациям сетевого управления АТМ большое внимание уделяет международная организация по стандартизации АТМ–Форум, которой разработана серия рекомендаций AF-NM. В этих рекомендациях определены функциональные возможности управления системами АТМ для всех участков сети транспортировки и сети доступа. Важно отметить, что ITU-T и АТМ–Форум согласуют свои разработки в области управления сетью B-ISDN. Поэтому в рекомендациях АТМ-Форума предусмотрено использование протоколов CMIP и SNMP.

В настоящее время большинство оборудования АТМ содержит функции управления SNMP. Однако это решение, по мнению специалистов, не является лучшим с точки зрения безопасности сети управления. Поэтому вместо стандартного
SNMP производители систем АТМ используют свои разработки программ управления, напоминающие SNMP. Это, в свою очередь, затрудняет интеграцию систем управления. Другой реальный путь высокоэффективного управления следует из рекомендаций ITU-T I.610 и I.751, где рассмотрены принципы эксплуатации и технического обслуживания оборудования систем АТМ и вся структура управления виртуальными каналами и трактами, согласованная с TMN.

Основная задача эксплуатации и технического обслуживания систем АТМ состоит в обнаружении и локализации неисправностей и восстановлении нормальной работы сети. Функции ОАМ являются одними из основных функций управления сетью. К этим функциям относятся:

• контроль параметров надежности;

• локализация неисправностей;

• выработка решений по устранению отказов;

• аварийная сигнализация;

• запись сообщений в базы данных;

• оповещение обслуживающего персонала и т.д.

Информация управления в система АТМ передается посредством пяти уровней управления. Функции каждого из них определены.

Уровни управления АТМ одновременно связаны с общей моделью B-ISDN [10,78]. На рисунке 4.10 приведена архитектура потоков управления ОАМ.

Потоки управления проходят по каждому из пяти уровней F1 – F5.

Уровень виртуальных каналов F5 обеспечивает взаимодействие сетевых элементов через виртуальные каналы. Распространяется на группу виртуальных каналов, образующих одно логическое соединение.

Уровень виртуальных путей F4 обеспечивает взаимодействие групп сетевых элементов, которые используют одно и то же соединение виртуальных путей.

Уровень тракта (пути) передачи F3 обеспечивает взаимодействие процессов, которые реализуют такие функции АТМ, как сборка / разборка ячеек и защита заголовка от ошибок, мультиплексирование / демультиплексирование.

Уровень секции мультиплексирования (цифровой передачи – транспортировки) F2 осуществляет контроль за работой каналообразующего оборудования SDH, PDH и другого.

Рисунок 4.10. Архитектура потоков управления ОАМ

Уровень секции регенерации F1 отвечает за электрические преобразования и согласование со средой передачи.

Каждый из уровней F1 – F5 реализует функции управления на соответствующем участке транспортировки и способен в полной мере поддерживать всю функциональную структуру TMN, самостоятельно воспринимать команды управления и выдавать результаты. Любой уровень для исполнения своих функций способен формировать запросы управления, т. е. вставлять служебную информацию в общий поток данных.

Принцип реализации процессов вставки запросов управления на уровнях F1, F2, F3 зависит от типа системы передачи. Например, при работе через SDH запросы уровней F1, F2 переносятся в заголовке секций (регенерационной и мультиплексирования: RSOH, MSOH), а запросы уровня F3 – в заголовке тракта передачи (РОН), образуемого виртуальными контейнерами VC-12, VC-4. Основные функции физического уровня управления состоят в контроле ошибок передачи, возникающих на уровнях преобразования электрического, оптического или радиосигнала и цифровой секции, а также в формировании сообщений об ошибках, возникающих на уровне цифровой передачи.

Уровни управления АТМ (F4, F5) используют для информационной передачи выделенные виртуальные каналы. Например, для передачи запроса F4 с целью проверки виртуального пути (VP) в каждом VP зарезервированы номера виртуальных каналов: VCI = 3 и VCI = 4. При этом канал VCI = 3 используется для проверки участка (сегмента) виртуального пути между двумя или более коммутаторами АТМ, а канал VCI = 4 — для проверки всего виртуального пути. Канал является двусторонним. Запросы управления сегмента действует в его пределах.

Информация управления уровня F5 аналогична информации уровня F4, однако предназначена для конкретного канала. Для ее передачи используется тот же номер виртуального канала и пути, что и для передачи данных пользователя. При этом ячейки (53-байтовые блоки) помечаются специальным идентификатором типа данных PTI, Payload Type Identifier, и все инструкции по дальнейшей обработке ячеек с запросами ОАМ помещаются в поле данных.

Ячейки АТМ, переносящие запросы управления, представлены несколькими форматами, которые описаны в. В таблице 4.1 приведены значения управляющих полей ячеек ОАМ.

Таблица 4.1 Значение полей ОАМ