Общие положения
Термин "техническое обслуживание, эксплуатация и администрирование" охватывает все задачи, которые выполняются системой для обеспечения непрерывной и эффективной работы и оптимального использования установленного оборудования.
Эта система включает в себя следующие функции:
Администрирование и эксплуатация.Изменение абонентских данных. Эта задача состоит в установлении и снятии дополнительных видов обслуживания: организации и эксплуатации абонентских групп, обнаружение злонамеренных вызовов; обслуживание абонентских, соединительных линий и каналов — измерение их параметров, организация групп направлений; установка ограничений и слежение за перегрузкой, установка кода перехвата соединений для направления по другим маршрутам; запись и закрепление за терминалами стандартных сообщений, маршрутизация (назначение маршрутов, групп линий и отдельных каналов).
Измерение трафика. Контроль и регулировка трафика.
Тарификация. Установка и корректировка тарифов. Учет стоимости разговоров.
Обеспечение документирования стоимости. Обеспечение надежности подсчета стоимости.
Обслуживание системы ОКС. Установка пунктов сигнализации. Закрепление каналов за системой ОКС. Обслуживание подсистем пользователя. Обслуживание подсистемы управлени
я сетью сигнализации.
Техническое обслуживание.Измерение и тестирование абонентских линий.
Измерение и тестирование соединительных линий и каналов.
Диагностика и устранение повреждений.
Обслуживание и профилактика аппаратных средств.
Ведение документации об аварийных состояниях.
Модификация и обеспечение надежного функционирования программного обеспечения.
Модификация и ведение баз данных.
Аппаратура и методы технической эксплуатации и обслуживания
Как правило, современные цифровые АТС не требуют постоянного присутствия обслуживающего персонала. Станции наблюдаются и обслуживаются с помощью центров технического обслуживания и посещаются операторами только при проведении работ по техническому обслуживанию. Системы технического обслуживания должны обеспечивать различные организационные формы обслуживания (например, со специализацией персонала по оборудованию или универсальных специалистов). При обеспечении дистанционного интерфейса предусматривается специализированный стык Q3.
Результатом такой работы должно стать достижение определенного качества функционирования системы.
Обнаружение ошибок и поддержание работы системы обеспечиваются системой самоконтроля, системой сигнализации, резервированием и переключением при повреждениях, а также отображением или распечаткой информации на терминалах технического обслуживания.
Диагностические программы позволяют оператору определить место повреждения и сводят восстановление к замене элемента (Типового Элемента Замены — ТЭЗ).
Все операции документируются. Для общения с человеком применяется либо рекомендованный МККТТ язык MML (Man Machine Language), либо система типовых окон и меню. Каждое вводимое сообщение контролируется на правильность, и выполнение подтверждается.
Собранные сведения о трафике подлежат обработке специально предусмотренными программами. При этом формируются данные о часе наибольшей нагрузки, отчеты о качестве обслуживания за недели, месяцы, сезоны и т. д. Чаще всего они представлены в виде графиков, таблиц и т. п.
На каждой станции имеется система сигнализации в виде отображающих средств. Отдельно предусматриваются средства для тестирования измерения аналоговых и ISDN-линий, соединительных линий и каналов, а также трактов сигнализации. Все эти приборы могут работать непосредственно по команде запуска или в режиме регламентных работ. Данные могут выводиться как на станционную панель, так и на панель центра технического обслуживания.
Для тестирования работы с внешним окружением на станциях предусматриваются тестовые приборы для испытания интерфейсов и измерения параметров линий и каналов.
В это комплекс обязательно должны входить:
тестирование и измерение параметров абонентских и соединительных линий;
автоабонент для установления одного и одновременно нескольких тестовых соединений;
прибор обратного вызова для вызова абонента со стороны станции при ремонте его на месте расположения пользователя;
оборудование для тестирования и проверки сигнализации, включая междугородние и международные вызовы.
Типовая процедура технического обслуживания
Типовая процедура обслуживания заключается в следующем.
Оповещение оператора визуальными и акустическими средствами. Визуальные сообщения указывают на адрес и характер повреждения.
Оператор подтверждает принятие аварийного сигнала для технического обслуживания.
Оператор начинает на дисплее процедуру технического обслуживания.
Система ведет оператора до момента локализации повреждения.
Оператор блокирует устройство и запускает программу диагностики, которая рекомендует ему ТЭЗ (Типовой Элемент Замены).
Оператор снимает ТЭЗ и ставит новый.
Проводится тестирование нового ТЭЗа.
При положительном результате тестирования снимается блокировка.
Станция вводит блок в конфигурацию и сообщает оператору об устранении отказа.
Для ремонта неисправного блока организуются ремонтные центры, которые оснащаются специальными аппаратурными и программными средствами. Возможно обслуживание фирмой-поставщиком, тогда неисправные блоки отправляются прямо на фирму.
Сопровождение программного обеспечения
Сопровождение программного обеспечения требуется для устранения ошибок в программном обеспечении или при отклонениях в поведении внешней среды.
Кроме этого, периодически может проводиться коррекция или модернизация программного обеспечения по договору с поставщиком или из-за изменений в сети.
Для тестирования программного обеспечения применяются резидентные программы или поставляемые по электронной почте и через Internet фирмой-производителем. Эта подсистема обычно содержит программное обеспечение для внесения вставок в действующие программы и анализ временных задержек при выполнении процедур, поставленных на контроль, или просто анализ статистики времени выполнения (задержки выполнения) программ.
Меры по обеспечению надежности системы
Для поддержания надежности системы используются следующие принципы:
Максимальная децентрализация обработки вызова.
Структура памяти, устойчивая к неисправностям и сбоям и исправляющая ошибки.
Наличие резервных копий программного обеспечения, сохраняющих "историю" изменений данных.
Резервирование оборудования.
Программы перехода на резервное оборудование и обратно.
Система рестартов и перезагрузки, когда работа модуля начинается с исходного положения или полностью перезагружается программное обеспечение.
При этом возможно несколько уровней восстановления (таблица 7.1).
Уровни восстановления системы
| Уровень | Влияние на обслуживание | Время действия |
| Восстановление одного процесса |
Разрушение одного соединения |
<10 с |
| Запуск проверочной программы |
Разрушение одного соединения |
<2 с |
| Восстановление отдельных приборов |
Задержка выполнения новых запросов на обслуживание Сброс устанавливаемых соединений
|
1,5-3 мин. (без перезагрузки памяти) 3-5 мин. (с перезагрузкой памяти)
|
| Полное восстановление |
Задержка выполнения новых запросов Сброс всех соединений
|
1,5-3 мин. (без перезагрузки памяти) 3-5 мин. (с перезагрузкой памяти)
|
Вопросы поддержки сети
Эта тема относится к большому разделу TMN (Telecommunication Management Network) и будет рассмотрена далее. В соответствии с концепцией TMN система коммутации должна поддерживать ряд центров и рабочих мест, число и иерархия которых определяются принятой организацией обслуживания на сети (например, проблемно-ориентированными группами обслуживания). В связи с этим станция должна поддерживать работу операторов для выполнения отдельных задач. Полномочия операторов должны защищаться персональным кодом, также проводится регистрация входа пользователей и их действий.
Документация
Для технического обслуживания и эксплуатации большое значение имеет документация.
Для аппаратурных средств существуют хорошо испытанные стандарты и известные документы — руководства по технической эксплуатации и обслуживанию. Для станций, использующих программное обеспечение, практика пока опережает стандартизацию. Для эффективной эксплуатации необходимы следующие описания программного обеспечения:
на уровне спецификации (specification — описание перечня задач, выполняемых программным обеспечением);
на уровне описания (description — описание того, из чего состоит и как сделано программное обеспечение).
Должны быть составлены соответствующие руководства, сопровождаемые алгоритмами по основным разделам: Администрирование и техническое обслуживание; Эксплуатация.
Система документирования программного обеспечения на основе рекомендаций ITU рассмотрена в [12].
Тестовые испытания и приемка
После монтажа оборудования производится загрузка прикладных программ и программ настройки, включая базу данных для настраиваемого экземпляра станции. Затем производится полное тестирование станции в соответствии с принятым порядком испытаний. Приемка производится с помощью стандартного программного обеспечения.
Интеграция в сеть
Далее производится интеграция станции в сеть. Это последний этап перед пуском станции в эксплуатацию. Под этим термином понимается последовательное подключение к станции и проверка абонентских и соединительных линий, их тестирование с внесением в базу данных соответствующих изменений.
Проверка и обеспечение показателей качества
Обеспечение качества гарантируется периодическими проверками, автоматической регистрацией факта проверки и ее результатов.
Проверяются:
средства контроля и диагностики (их современность и соответствие измеряемых показателей текущей версии системе качества);
проверка качества выполнения процедур;
проверка качества работы аппаратуры.
Язык общения "человек-машина"
Язык общения "человек-машина" применяется при администрировании, техническом обслуживании и эксплуатации. С его помощью обслуживающий персонал получает сведения о состоянии станции, состоянии линий передачи и приема информации и линиях сигнализации. Система также сообщает информацию о повреждениях и сведения о результатах диагностики. Язык также имеет стандарты форматов и последовательности команд общения. В настоящее время большинство станций снабжаются системой общения в виде меню, при этом классические форматы, определенные ITU, не всегда соблюдаются. Поэтому приведем только сведения об основных командах.
Правила общения должны выдаваться в документации на каждую станцию. При взаимодействии с системой общения "человек-машина" надо различать исходное состояние, состояние первого взаимодействия (контакта пользователя с системой) и состояние последующих взаимодействий.
При первом контакте пользователя с системой заносятся системные данные, пароли и прочая информация, необходимая для выполнения действий по техническому обслуживанию станции.
В этом случае система команд включает в себя команды порождения базы данных (например, о составе оборудования, установленных стойках, печатных платах, о существующем внешнем окружении). Нужна также команда удаления данных, занесенных ранее в процессе настройки или из-за ошибки при первичном обращении, а также данные о конфигурации системы, удаленных объектах обслуживания, конфигурации сети ОКС № 7 и т. п. и команды избранного доступа, в которых назначаются пароли доступа для администрирования в целом или по группам оборудования.
Для дальнейшего взаимодействия (не первичный контакт пользователя с системой) вводятся следующие команды:
об установлении проверочных соединений;
блокировки-разблокировки, введения в обслуживание оборудования или группы (например, направления);
об измерении нагрузки (установке и снятии контроля нагрузки);
трассировки соединения;
запроса данных о состоянии соединительных линий и каналов, кодировках маршрутов);
активизации сообщения об уровнях повреждения станции, запускающие процесс и останавливающие запущенные процессы.
Все команды должны проверяться на синтаксическое и семантическое соответствие. При этом могут порождаться следующие сообщения:
о неправильной команде (команда отсутствует; нет данных, содержащихся в команде; система уже существует; команда некорректна из-за того, что не соответствует введенным ограничениям);
неправильный синтаксис (для содержащейся в команде операции нет соответствующего оборудования).
В списке команд должны также содержаться:
команды помощи, которые зависят от текста, выведенного на дисплее, а также общая команда (Help или Справка);
запрос о повторении предыдущей команды или серии команд, команды об окончании работы на любом из этапов обслуживания;
команды, которые указывают на последовательность связанных действий или вызывают информацию об объектах, участвующих в соединении (комплекты, коммутационные приборы и другие устройства, обслуживающие данное соединение).
Функции некоторых проверочных устройств
Проверочное устройство абонентских и соединительных линий
Это устройство должно обеспечивать подключение измерительных приборов к абонентской линии. При этом существуют два пути такого подключения.
Один путь уже рассматривался при описании абонентского комплекта BORSHT. Для подключения предусмотрена функция Testing, и в абонентском комплекте имеются контакты, обеспечивающие подключение испытательного прибора, т. е. прибора, который осуществляет не только проверку соответствия нормальным условиям, но и может осуществить испытание в предельных условиях (имитация максимальной длины линии, максимальный разброс параметров электропитания и т. п.).
На станциях применяются устройства для подключения из кросса, куда вводятся абонентские линии. При таком подключении обеспечивается полное разделение линейной и станционной стороны, чтобы оборудование станции не влияло на проверку параметров линии. Оборудование, подключаемое в кроссе, состоит из измерительной и служебной частей.
Измерительная часть позволяет:
измерять омическое сопротивление шлейфа абонентской и соединительной линий и отдельно каждого провода соединительной линии (двухпроводной и трехпроводной);
измерять сопротивление изоляции между проводами a и b абонентской и соединительной линий, а также между любым проводом и "землей" (включая провод c ) в пределах от одного до нескольких десятков Мом;
проверять наличие посторонних полярностей (они могут появиться из-за несанкционированного или случайного подключения к линии посторонних устройств), путем измерения сопротивления изоляции между каждым проводом и "минусом батареи";
вызывать абонента, у которого повешена трубка, акустическим сигналом "посылка вызова";
вызывать абонента, у которого снята трубка, тональным сигналом нарастающей громкости;
проверять целостность конденсатора в телефонном аппарате абонента;
проверять исправность предохранителя кросса;
проверять правильность работы номеронабирателя в сторону станции;
проверять целостность и работу вызывных цепей;
устанавливать испытательные соединения.
Для измерения и испытания линий часто применяют подключение к линии с помощью установления соединения через приборы (коммутационное поле и комплекты) станции. В этом случае необходимо исключить влияние этих приборов станции на результаты измерения — например, отключить элементы электропитания.
Служебная часть содержит пульт, который позволяет:
принять и документировать заявку абонента (например, номер абонента, время поступления вызова, длительность занятия и т. п.);
вывести параметры абонентской или соединительной линий и "историю" ее измерения;
использовать испытательные телефонные аппараты для осуществления испытательных вызовов и один аварийный аппарат, включенный в другую станцию, для случая полного выхода из строя обслуживаемой станции.
Автоабонент
Автоабонент предназначен для проверки качества работы станции. Он устанавливает контрольные соединения между испытательными номерами станции, которые подключены к его входам. Он может делать одиночные и групповые вызовы. В настоящее время он может реализовываться аппаратурно-программным способом. Номера и порядок вызова абонентов задаются обслуживающим персоналом. Для проверки качества разговорного тракта он содержит генератор частоты, с помощью которого имитируется прохождение разговора и проверяется уровень сигналов в разговорном тракте. Устройство также должно содержать средства для сбора статистики о числе сделанных вызовов и результатах каждого вызова.
Предусматриваются средства контроля для работы со станциями других систем и междугородними станциями.
Можно задать остановку прибора в случае непрохождения контрольного соединения, чтобы позволить провести анализ состояния приборов станции во время непрохождения.
Обзор некоторых программных средств технического обслуживания
Современные станции предусматривают большой набор средств для программной поддержки администрирования, технического обслуживания и эксплуатации. Рассмотрим некоторые из них.
Наблюдение за вызовом
Эта функция заключается в том, что оператор с помощью аппаратуры записывает все характеристики вызова с фиксацией событий, с временной отметкой по ходу последовательности фаз вызова. Выборочный контроль производится по типу вызовов (региональный, междугородний, международный, все типы вызова). При этом собираются следующие сведения:
дата и время поднятия трубки;
вызываемый/вызывающий номер;
время посылки/приема первой/последней цифры;
время соединения/отбоя служебных приборов;
время передачи служебных сигналов;
время конца маршрутизации от момента начала соединения до получения сигнала "ответ";
продолжительность разговора;
тарифная и учетная информация;
переданные и принятые сигналы.
Программная поддержка системы учета стоимости
Тарификация составляет один из важных аспектов администрирования на станции, обеспечивающий доходную часть эксплуатации.
Для учета стоимости принимаются во внимание следующие параметры:
Исходный пункт.
Пункт назначения.
Тип вызова.
Используемые услуги.
Время дня, день недели и праздничные дни.
Тип и/или способ оказания услуги (например, помощь оператора).
Абонементное обслуживание.
Необходимость активизации оборудования.
При эксплуатации могут применяться следующие методы учета стоимости:
единый тариф, не зависящий от нагрузки;
одноимпульсный учет — поразговорная оплата (один учетный импульс на весь разговор);
начисление заранее определенного количества импульсов;
за единицу времени (повременная оплата) разговора;
оплата с пороговой точкой (после достижения некоторого порога времени или числа разговоров изменяется система оплаты).
Момент начала начисления может быть установлен по следующим вариантам:
при ответе абонента;
при ответе станции (сигнал "соединение установлено");
при ответе оператора.
При оплате следует учитывать некоторые особенности разговора:
оплата деловых разговоров;
оплата дополнительных видов обслуживания;
оплата передачи данных в зависимости от объема информации (при выходе абонента на службу передачи данных);
оплата с указанием предельного кредита;
оплата гостиничных телефонов. В этом случае в расчетный центр передается абонентский номер и количество учетных импульсов.
Автоматическая подготовка данных для отчета о каждом вызове может включать следующие записи, передаваемые в расчетный центр:
номер вызываемого абонента;
номер вызываемого абонента;
номер направления входящего вызова;
номер направления исходящекй группы с.л;
категория оплаты;
тип вызова (входящий, исходящий);
вид соединения (использование различных служб или передача данных);
дата и время разговора (год, месяц, день, час, минуты, секунды, десятые доли секунд);
Для абонентов ISDN можно отображать такой же полный учет каждого из каналов B.
Для разделения доходов между операторами сетей необходимо учитывать разделение входящей и исходящей нагрузок. Это позволяет операторам связи устанавливать разделение доходов в зависимости от поступившей и отправленной нагрузок.
Для абонентов обеспечивается следующий сервис:
вывод визуального отображения тарифов на дисплей абонентского терминала аппарата;
учет длительности вызова и передача его на дисплей абонентского терминала аппарата;
предупреждение о смене тарифа по различным причинам (например, из-за наступления часа наибольшей нагрузки).
Для учета на станции можно вести контроль:
всех вызовов;
внешних вызовов;
местных вызовов;
междугородних вызовов;
международных вызовов;
вызовов службы "Центрекс".
На станции возможно определение в пределах одной станции нескольких собственных подзон с различными тарифами и учетом стоимости.
Программное обеспечение помогает персоналу вести статистику о поступивших доходах: по времени дня, по видам связи, по категориям абонентов.
На станции программное обеспечение гарантирует сохранность данных о тарификации. Для этого учетные записи хранятся на участках памяти с защитой от записи. Команда защиты снимается только на отдельных участках при выполнении новых записей.
Абонентские данные дублируются и хранятся на носителях различного типа.
Аварийная сигнализация
Любая система телекоммуникации предусматривает световую и акустическую сигнализации.
В настоящее время имеется сигнализация на печатных платах (например, на платах генераторов тактовых импульсов, блоках электропитания и др.).
Имеется стоечная сигнализация, выводимая на специальную панель. Она сигнализирует о состояниях приборов, непроизводительных занятиях и т. п. В большинстве случаев сигнализация осуществляется с помощью светодиодов. На большинстве станций приняты следующие правила:
зеленый цвет — нормальная работа;
желтый — предупреждение;
красный — авария.
Обобщающая информация выводится на станционную световую панель. Серьезные повреждения, приводящие к выходу из строя значительного числа служб, сопровождаются акустическим сигналом.
Подробная информация считывается обслуживающим персоналом с дисплея станционного пульта.
Работа в условиях перегрузки
Для обеспечения станции в условиях перегрузки применяются:
перераспределение потоков внутри станции;
практически не блокирующееся коммутационное поле;
программы защиты от перегрузки (замедление приема заявок и процедур низких категорий и т. п.).
При перегрузках система обслуживает вызовы как при нормальной нагрузке с допустимо превышенным временем ожидания.
Характеристики эксплуатации и технического обслуживания
Среди этих характеристик:
затраты времени, приведенного к одному абоненту, — например, 0,065 человеко-часов в год на один абонентский номер;
средняя частота замены ТЭЗов, например, один ТЭЗ в месяц на 5000 абонентов;
полное время простоя станции, например, 2 часа за 40 лет;
время простоя отдельных абонентских и соединительных линий, например, 30 минут в год на одну линию.
Сеть управления телекоммуникациями (TMN)
Общие положения
Сеть управления телекоммуникациями (TMN — Telecommunications Management Network)Термин "TMN" в русскоязычной литературе имеет много переводов. В этом курсе принята терминология, предложенная в [50]. определяется системой стандартов на эту сеть [51, 62, 70]. Термин "управление сетью" в начале 1980-х годов означал поддержание правильного функционирования и техническое обслуживание телекоммуникационных сетей.
Поддержание правильного функционирования — это обеспечение выполнения основных задач, поставленных перед сетью, в нормальных условиях и в ситуациях, когда меняются характеристики сети, — например, когда увеличивается поступающая пользовательская нагрузка (трафик).
Техническое обслуживание подразумевает работу по восстановлению работоспособности или характеристик сети, когда нарушается работа элементов, входящих в саму сеть (отказы оборудования или программы).
При этом применяется комплекс мер, включающий оперативную диагностику для выявления места повреждения и проведение работ по устранению неисправностей.
Однако существенное развитие этих функций в последние годы привело к расширению области использования термина "управление сетью".
Исторически создание концепции телекоммуникационной сети управления телекоммуникациями (TMN) обусловлено тем, что развитие и расширение сетей катастрофически увеличивало затраты на их обслуживание. Единственный путь уменьшения таких затрат — централизация технического обслуживания. Однако это оказалось трудной задачей. Все выгоды от централизации сводились "к нулю" по следующим причинам.
Неоднородность сетей электросвязи. Все разделы и лекции этого курса показывают, насколько разнообразны используемые средства приема, передачи, коммутации и обработки информации. Например, коммутационные станции представляют систему, которая абсолютно не совпадает с системой, предназначенной для передачи сигналов и построенной в соответствии с рекомендациями SDH. Очень отличаются между собой различные системы сигнализации, принципы построения и реализации станций. Например, коммутационные станции стационарной сети отличаются по перечисленным выше свойствам от станций мобильной связи.Поэтому система управления сетью должна быть адаптируема к различным техническим средствам и технологиям приема, передачи и коммутации.
Разнообразие применяемого оборудования и услуг. На сетях связи в настоящее время работают многие компании, поставляющие оборудование, и другие компании, обеспечивающие различные услуги связи. Они отличаются по поставляемому фирмой оборудованию и по предоставляемым видам услуг. Например, оборудование фирмы Siemens отличается от оборудования фирмы Alcatel. (Часто сеть, на которой применяется оборудование многочисленных поставщиков, называют мультивендорной, в соответствии с американским термином multi-vendor).Отличаются между собой предоставляемые компаниями услуги междугородней и подвижной сетей, услуги передачи данных, широкополосного телевидения и пр. Единственный путь уменьшения затрат оператора и поставщика на адаптацию оборудования — стандарты, типовые интерфейсы и рекомендации по функционированию.
Поэтому система управления сетью должна быть приспособлена к работе в сети, содержащей разнородное оборудование и предоставляющей различающиеся услуги.
Важность последствий отказа сети связи. Средства передачи и обработки информации всегда были "нервными артериями" государства, корпораций, обороны и быта. Поэтому перерыв связи на несколько минут, а тем более часов, приводит к значительным негативным последствиям для перечисленных групп современного общества.Поэтому очень важно обеспечить надежность сети, устойчивость к отказам, гибкое и оперативное управление ресурсами сети.
Интернациональность сетей связи. В настоящее время потоки информации все больше становятся интернациональными.Поэтому система технического обслуживания должна быть стандартной в международных масштабах.
Основные положения системы TMN разрабатывались многими организациями, но главные правила и основные положения, используемые в сетях, являются рекомендациями следующих организаций: Международная организация стандартов (ISO — International Standards Organization, ИСО), Сектор стандартизации электросвязи Международного союза электросвязи (ITU — International Telecommunications Union — Telecommunication Standardization), Американский национальный институт стандартов (ANSI — American National Standards Institute), ETSI (European Telecommunication Standards Institute — Европейский институт стандартов электросвязи).
Основные принципы TMN
Концепция TMN охватывает сетевые элементы (NE) — компьютеры, базы данных, терминалы, сети связи и системы по поддержанию функционирования (OSS). Она связывает их в структуру, архитектуру, организация которой обеспечивает взаимосвязь различных типов сетевых элементов и систем поддержки функционирования сети. TMN также описывает стандартизированные интерфейсы и протоколы, используемые для обмена информацией между ними, а также функциональные возможности, необходимые для управления сетью.
Объектами управления в модели TMN служат:
Сетевой элемент — NE (Network Element) и Система поддержки функционированияИногда OSS — Operations Support System — переводят, как "операционная система поддержки". С точки зрения автора, это приводит к путанице с термином "операционная система", который не имеет ничего общего с применяемым в TMN объектом. — OSS (Operations Support Systems).
Сетевой элемент — аппаратурная единица оборудования сети, управляемая в TMN. Это могут быть и простые, и очень сложные, и "интеллектуально продвинутые" сетевые элементы, как, например, станции с программным управлением, с собственной системой поддержки функционирования и технического обслуживания. Они обеспечивают непрерывное наблюдение за своей работой, инициируют аппаратную и программную автоматические обработки сигнала аварии и содержат избыточное оборудование, например, в форме дублирования важных функциональных частей. Когда возникает отказ, автоматически включается диагностика, которая может определить характер ошибки, блокировать дефектный модуль и связанное с ним оборудование.
Как противоположность сетевому элементу "станция" мы можем привести другой NE — "регенератор", который является наименьшей единицей в сети цифровой передачи сигналов. Число регенераторов на сети огромно, но они не содержат большого числа элементов и подсистем обслуживания. Эти простые модули могут вызвать серьезную аварию в случае ошибки.
Эти два примера сетевых элементов представляют два полюса — наиболее управляемые объекты (телефонная станция) и наименее управляемые (регенератор). Диапазон между ними включает много других типов сетевых элементов.
Второй тип объектов управления TMN — OSS (системы поддержки функционирования).
Этот термин определяет процедуры (не только автоматизированные, но и, возможно, выполняемые вручную), которые направлены на подержание функционирования сети. Это могут быть системы:
обмена с имеющимся оборудованием управления NE;
установления порядка обработки аварийных сообщений;
инициирования процедур в NE;
диспетчерования и ведения очередей на обработку;
введения финансовых расчетов и других процедур.
Сетевые элементы (NE) и системы поддержки функционирования связываются между собой с помощью Q-интерфейса, который определен в виде двух частей:
информационной модели и
протоколов связи.
Информационная модель
Информационная модель описывает:
функции, которые управляются и контролируются в сетевом элементе.
правила создания управляемых объектов, которые определяются с помощью алгоритма функционирования и файлов для регистрации событий.
С точки зрения TMN, все физические и логические ресурсы — такие как оконечные и сетевые терминалы, маршруты, файлы регистрации события, сигнальные отчеты и абонентские данные — расцениваются как управляемые объекты ( MO — Management Object).
Управляемые объекты (ресурсы) такой сети — это сетевые элементы NE и процедуры OSS, которые выполняются как над самим сетевым элементом, так и над его свойствами (регулировка характеристик).
Управляемый объект представляет реальный физический объект или логический ресурс.
В информационной модели определяются также взаимоотношения между управляемыми объектами. Эти отношения представляются в виде дерева, которое называется информационным деревом (MIT — ManagementInformation Tree).
На рис. 7.1а показана связь между сетевым элементом (Телефонная сеть общего пользования) и системами поддержки функционирования.
Операторы с помощью рабочих станций могут управлять процедурами, заложенными в OSS, которые, в свою очередь, управляют сетевыми элементами NE. На рис. 7.1б дан пример информационного дерева для сети ТфОП, где показана иерархия в сети. Объекты первого уровня — станция, узел и логический ресурс "маршрут"; объекты второго уровня — линии, входящие в состав маршрута.
Программы, включенные в OSS, имеют одну управляющую программу (программу-менеджер). Она взаимодействует с программой сетевого элемента, которая обеспечивает сопряжение сетевого элемента с процедурами поддержки функционирования (OSS) рабочих станций (см. рис. 7.1) — дружественный интерфейс с оператором. Эта программа называется агент (программа-посредник).
Менеджер представляет собой часть управляющих программ распределенного процесса, которая направляет команды на выполнение операций управления и получает уведомления.
(рис 7.1) Связь между сетевым элементом и системами поддержки функционирования: а) функциональная схема; б) информационное дерево (Телефонная сеть общего пользования)Агент — это часть программ распределенного процесса, которая непосредственно управляет соответствующими объектами. Она "несет ответственность" за выполнение команд, направляемых ему менеджером, и за информирование менеджера о поведении подведомственных объектов с помощью уведомлений.
Эти программы содержат необходимые базы данных TMN. При обмене они используют сообщения типа "событие", запускающее процесс на одной из сторон, и ответные отклики "операции". Передача таких сигналов (но не обработка) не зависит от их содержания, что характерно для так называемых объектно-ориентированных процессов.
Рассматриваемые выше положения и определения объектов сети TMN и составляют существо объектно-ориентированного подхода к работе TMN. Напомним основные признаки такого подхода.
Информационный обмен описывается в терминах управляемых объектов (NE — сетевых элементов), рассматриваемых как некоторые ресурсы, над которыми осуществляется управление или которые служат для поддержки определенных функций по управлению.
Управляемый объект является абстракцией такого ресурса, отображающей его свойства с точки зрения управления. Управляемый объект может представлять отношение между ресурсами или комбинацию ресурсов (например, сеть).
Каждый управляемый объект принадлежит некоторому классу объектов, который может быть подклассом другого класса.
Подкласс наследует все свойства класса, из которого он выделен, и уточняет определение класса добавлением новых свойств к тем, которые положены в основу выделения вышестоящего класса.
Различные классы могут быть представлены в виде дерева, показывающего иерархию наследуемых свойств. Например, класс аппаратуры систем передачи разделяется на подклассы аналоговых и цифровых систем; цифровые сети могут делиться на плезиохронные и синхронные и т. д.
Управляемый объект характеризуется:атрибутами;
операциями управления, которые могут быть к нему применены;
уведомлениями, которые им генерируются;
поведением, являющимся реакцией на команды управления или на другие воздействия.
Структура системы, подлежащая управлению, является распределенной, поэтому управление сетью является распределенным процессом. Это влечет необходимость организации обмена информацией между процедурами управления для целей мониторинга и контроля различных физических и логических сетевых ресурсов (ресурсов коммутации и передачи).
В качестве протокола для передачи управляющих сообщений используются обычные протоколы системы передачи данных, работа которых не опирается на конкретные атрибуты данных: протокол общей управляющей информации (CMIP — Common Information Management Protocol) и протокол передачи файла доступа и менеджмента (FTAP — File Transfer, Access and Management).
Физическая архитектура
Согласно концепции, сеть управления (TMN) отделена от сетей связи и подключается к телекоммуникационной сети с помощью интерфейса. Однако концепция допускает использование телекоммуникационной сети для обмена информацией между элементами TMN. Взаимная связь между TMN и телекоммуникационной сетью показана на рис. 7.2. В качестве сети, которая обеспечивает связь между NE и OSS, используется сеть передачи данных.
(рис 7.2) Взаимосвязь между системой управления TMN и сетью связиTMN может использовать части сети электросвязи для обеспечения своих соединений.
Такими частями могут быть:
сети общего и частного пользования, в том числе узкополосные и широкополосные сети с интеграцией служб (ISDN), сети подвижной связи, интеллектуальные сети;
сама сеть TMN;
оконечная аппаратура систем передачи (мультиплексоры, аппаратура кроссовой коммутации, преобразовательная аппаратура и т. д.);
цифровые и аналоговые системы передачи (кабельные, волоконно-оптические, радио, спутниковые и т. д.);
цифровые и аналоговые коммутационные станции;
системы сигнализации;
УАТС и оконечное абонентское оборудование.
Для сети, изображенной на рис. 7.2, определены эталонные точки (рис. 7.3), в которых задаются стандартные протоколы.
Рис. 7.3отличается от предыдущего введением двух элементов — сети передачи данных внутри TMN и элемента "посредник" (MD — mediator).
Введение второй сети передачи данных указывает на более общий случай по сравнению с рис. 7.2, когда сеть TMN имеет собственную сеть обмена данными.
Медиатор (посредник) вводится для физического и информационного согласования сети связи и сети TMN.
(рис 7.3) Эталонные точки при взаимосвязи системы TMN и сетью связиСогласно концепции TMN, на рис. 7.3 можно выделить элементы, на которых строится система связи (строительные блоки — building blocks):
сетевой элемент ( NE );
медиатор ( MD );
рабочая станция ( WS );
Q -адаптер (в точках сопряжения q3 и q2 ).
Сеть передачи данных в число строительных блоков не включается.
Функциональная архитектура и ее связь с физической
Указанные выше строительные блоки могут выполнять следующие функции:
Функции сетевых элементов (NEF — Network Element Function), которые являются моделью произвольного элемента сети, подлежащего управлению. К ним относятся: базовые телекоммуникационные функции, которые обеспечивают обмен данными между пользователем и сетью связи (в спецификациях TMN не конкретизируются), и функции управления, позволяющие сетевому элементу выступать в роли агента.
Функции поддержки функционирования системы — OSF (Operations System Function), обеспечивающие выполнение функций OSS-TMN по обработке, хранению и поиску управляющей информации. Эти ФБ формируют ядро TMN; в соответствии с иерархией определяются ФБ OSF четырех уровней:управления элементами (OSF-NE);
управления сетью (OSF-N);
управления обслуживанием (OSF-S);
административного управления (OSF-B).
Посреднические функции ( MF — Mediation Functions), т. е. функции обмена информацией между блоками NEF (или QAF) и OSF. Один блок MF способен соединить систему поддержки операций с несколькими сетевыми элементами или Q -адаптерами. Кроме того, сами блоки MF могут объединяться в каскады. Среди блоков данного класса стоит специально отметить те, которые расширяют функциональность OSF (например, обеспечивая хранение и фильтрацию управляющей информации) и NEF (в частности, преобразуя такую информацию из локального представления в стандартное).
Функции рабочих станций, обеспечивающие пользовательский интерфейс (WSF — Work Station Function), посредством которого обслуживающий персонал и пользователи сети взаимодействуют с сетью управления.
QAF — функции Q -адаптера ( QAF ), которые предназначены для взаимодействия с сетевыми элементами или системами поддержки операций, имеющими непредусмотренные в TMN интерфейсы.
Каждый строительный блок может выполнять одну или несколько из перечисленных функций.
Варианты размещения этих функций показаны в таблице 7.2.
Для обмена между функциональными блоками определены эталонные точки, в которых задаются протоколы обмена между процессами, показанными на рис. 7.3. Каждая из определенных выше эталонных точек реализуется физически в виде соответствующего интерфейса.
Интерфейс f служит для связи рабочих станций с системами поддержки функционирования и посредниками (медиаторами).
Интерфейс х — для взаимодействия систем с системами поддержки функционирования других сетей TMN.
Интерфейсы q обеспечивают взаимодействие сетевых элементов, систем поддержки функционирования, посредников (медиаторов) и Q -адаптеров через сеть передачи данных.
Интерфейс q3, которому в TMN отведена центральная роль, служит для стыка с сетью передачи данных систем поддержки функционирования, систем поддержки функционирования посредников в Q -адаптеров и сетевых элементов со встроенными функциями посредника.
Интерфейс qx используется при подключении сетевых элементов и Q -адаптеров к посреднику.
Интерфейсы TMN представляют собой формально определенный набор протоколов, процедур, форматов сообщений и семантики, используемых для передачи информации с использованием свойств управления в рамках объектно-ориентированной системы. На сегодняшний день наиболее проработанным интерфейсом TMN является q3, детали протоколов которого определены в рекомендациях Q.811 и Q.812.
Иерархия протоколов TMN
Это пирамида — логическая многоуровневая архитектура (LLA — Logical Layered Architecture) классифицирует задачи по сложности управляемых элементов (от отдельных устройств на сети до межкорпоративных сетей). Пирамида уровней системы управления TMN показана на рис. 7.4.
(рис 7.4) Уровни системы управления сетью связиНа рисунке условно показаны составляющие каждого уровня и их возможные взаимосвязи. Рассмотрим их, начиная с нижнего уровня.
Уровень сетевых элементов (NEL — Network Element Layer) играет роль интерфейса между, как правило, базой данных со служебной управляющей информацией (MIB — Management Information Base), находящейся на отдельном устройстве, и инфраструктурой TMN. Эта база данных относится к таким сетевым элементам, как, например, коммутационные станции, системы передачи, мультиплексоры, комплекты тестового оборудования. К нему относятся Q -адаптеры и собственно сетевые элементы, которые согласуют работу сети связи и TMN.
Уровень управления элементами (EML — Element Management Layer) соответствует системам поддержки функционирования (OSS), контролирующим работу групп сетевых элементов. Этот уровень позволяет управлять группами сетевых элементов. На этом уровне реализуются управляющие функции, которые специфичны для оборудования конкретного производителя, и эта специфика маскируется от вышележащих уровней. Примерами таких функций могут служить выявление аппаратных ошибок, контроль энергопотребления и рабочей температуры, сбор статистических данных, измерение степени использования вычислительных ресурсов, обновление микропрограммных средств. Данный уровень включает в себя посреднические устройства (хотя физически они могут принадлежать и к более высоким уровням), взаимодействующие с OSS через интерфейс q3.
Уровень управления сетью (NML — Network Management Layer) формирует представление сети в целом, базируясь на данных об отдельных сетевых элементах, которые передаются системами поддержки операций предыдущего уровня через интерфейс q3 и не привязаны к особенностям продукции той или иной фирмы. Другими словами, на этом уровне осуществляется контроль взаимодействия сетевых элементов, в частности, формируются маршруты передачи данных между оконечным оборудованием для достижения требуемого качества сервиса (QoS), вносятся изменения в таблицы маршрутизации, отслеживается пропускные способности отдельных каналов, направлений и маршрутов, оптимизируется производительность сети и выявляются сбои в ее работе.
Уровень управления услугами (SML — Service Management Layer) охватывает те аспекты функционирования сети, с которыми непосредственно сталкиваются пользователи (абоненты или другие сервис-провайдеры). В соответствии с общими принципами LLA на этом уровне используются сведения, поступившие с уровня NML, но непосредственное управление маршрутизаторами, коммутаторами, соединениями и т. п. здесь уже невозможно. Вот некоторые функции, относящиеся к управлению услугами: контроль качества обслуживания (QoS) и выполнение условий контрактов на обслуживание (SLA — Service Level Agreement), управление регистрационными записями и подписчиками услуг, добавление или удаление пользователей, присвоение адресов, биллинг, взаимодействие с управляющими системами других провайдеров и организаций (через xинтерфейс).
Уровень бизнес-управления (BML — Business Management Layer) рассматривает сеть связи с позиций общих бизнес-целей компании-оператора. Он относится к стратегическому и тактическому управлению, а не к оперативному, как остальные уровни LLA. Здесь речь идет о проектировании сети и планировании ее развития с учетом бизнес-задач, о составлении бюджетов, организации внешних контактов и пр.
Таким образом, уровни LLA задают функциональную иерархию процедур управления сетью без физической сегментации административного программного обеспечения. Причина появления этой иерархии — в необходимости логического отделения функций управления отдельными сетевыми элементами от функций, относящихся к их группам и сетевым соединениям. Понятно, что приближение административных процедур к тем ресурсам, на которые направлено их воздействие, повышает эффективность управления. Кроме того, иерархия LLA позволяет использовать открытые стандартные интерфейсы для организации взаимодействия между разными уровнями.
Работы на каждом из уровней по рис. 7.4 выделены пять функциональных областей (рис. 7.5):
устранение неисправностей;
управление качеством;
управление конфигурацией;
управление безопасностью;
управление расчетами.
Они определяют общий набор протоколов и услуг, обеспечивающих обмен управляющей информацией при взаимодействии между управляющим процессом и управляемым ресурсом с использованием общего набора сообщений. Он определяется в рекомендациях МСЭ-Т:
M3200 "Услуги управления TMN", которые, в частности, вводят концепции "Управление телекоммуникациями" и "Область управления".
Конкретные услуги подробно определяются в следующих документах серии M.32xx:
M.3201 (управление трафиком);
M.3202 (управление системами сигнализации);
M.3203 (управление пользовательскими сервисами):
M.3207.1 (управление каналами B-I SDN; в более ранней редакции — M.3205) и др.
Рассмотрим более детально эти услуги (рис. 7.5).
(рис 7.5) Классификация функций уровня управления элементамиУправление качеством работы имеет целью контроль и поддержание на требуемом уровне основных характеристик сети. Оно включает сбор, обработку, регистрацию, хранение и отображение статистических данных о работе сети и ее элементов; выявление тенденций в их поведении и предупреждение о возможных нарушениях в работе.
Управление устранением неисправностей обеспечивает возможности обнаружения, определения местоположения неисправностей в сети, их регистрацию; доведение соответствующей информации до обслуживающего персонала; выдачу рекомендаций по устранению неисправностей.
Управление конфигурацией обеспечивает инвентаризацию сетевых элементов (их типы, местонахождение, идентификаторы и т. п.); включение элементов в работу, их конфигурирование и вывод из работы; установление и изменение физических соединений между элементами.
Управление расчетами осуществляет контроль над степенью использования сетевых ресурсов и поддерживает функции по начислению оплаты за это использование.
Управление безопасностью необходимо для защиты сети от несанкционированного доступа. Оно может включать ограничение доступа посредством паролей, выдачу сигналов тревоги при попытках несанкционированного доступа, отключение нежелательных пользователей или даже криптографическую защиту информации.
В заключение можно сказать, что разработка рекомендаций еще не завершена. Но их важность несомненна, поскольку они содержат описания эффективных и систематических способов обработки различных сетевых элементов и определяют заданные функциональные возможности, охватывающие поддержание систем функционирования и обслуживания, а также определяют распределение функций, обеспечивая самое экономичное централизованное техническое обслуживание.
Краткие итоги
Термин "техническое обслуживание, эксплуатация и администрирование" охватывает все задачи, которые выполняются системой для обеспечения непрерывной и эффективной работы и оптимального использования установленного оборудования.
Администрирование и эксплуатация включают в себя следующие задачи: изменение абонентских данных, контроль и регулировку трафика, тарификацию, обслуживание системы ОКС.
Техническое обслуживание включает в себя следующие задачи: измерение и тестирование абонентских линий, соединительных линий и каналов, устранение повреждений, профилактика аппаратных средств, модификация и обеспечение надежного функционирования программного обеспечения, ведение баз данных.
Современные цифровые АТС не требуют постоянного присутствия обслуживающего персонала. Они обеспечивают самоконтроль, систему сигнализации, резервирование и переключение при повреждениях, а также отображение или распечатку информации на терминалах технического обслуживания.
Сопровождение программного обеспечения требуется для устранения ошибок в программном обеспечении или при отклонениях в поведении внешней среды.
Для эффективной эксплуатации необходимы следующие описания программного обеспечения: на уровне спецификации, на уровне описания (description — описание) того, из чего состоит и как сделано программное обеспечение.
Язык общения "человек-машина" применяется при администрировании, техническом обслуживании и эксплуатации. С его помощью обслуживающий персонал получает сведения о состоянии станции, состоянии линий передачи и приема информации и линиях сигнализации.
Проверочное устройство абонентских и соединительных линий обеспечивает подключение измерительных приборов к абонентской линии.
Оборудование, подключаемое в кроссе, состоит из следующих частей: измерительная часть, служебная часть.
Автоабонент предназначен для проверки качества работы станции. Он устанавливает контрольные соединения между испытательными номерами станции, которые подключены к его входам.
Программная поддержка администрирования, технического обслуживания и эксплуатации включает в себя: наблюдение за вызовом, систему учета стоимости.
Сеть управления телекоммуникациями включает в себя поддержание правильного функционирования и техническое обслуживание телекоммуникационных сетей.
Система управления сетью должна быть приспособлена к работе в сети, содержащей разнородное оборудование и предоставляющей различающиеся услуги.
Система управления сетью должна обеспечить надежность сети, устойчивость к отказам, гибкое и оперативное управление ресурсами сети.
Система технического обслуживания должна быть стандартной в международных масштабах.
Объектами управления в модели TMN служат: сетевой элемент — NE (Network Element) и система поддержки функционирования — OSS (Operations Support Systems).
Сетевой элемент — это аппаратурная единица оборудования сети, управляемая в TMN. Система поддержки функционирования — процедуры (не только автоматизированные, но и, возможно, выполняемые вручную), которые направлены на подержание функционирования сети.
Информационная модель описывает: функции, которые управляются и контролируются в сетевом элементе, правила создания управляемых объектов, которые определяются с помощью алгоритма функционирования и файлов для регистрации событий.
Менеджер представляет собой часть управляющих программ распределенного процесса, которая направляет команды на выполнение операций управления и получает уведомления.
Агент — это часть программ распределенного процесса, которая непосредственно управляет соответствующими управляемыми объектами.
Согласно концепции TMN, можно выделить элементы, на которых строится система связи (строительные блоки — building blocks): сетевой элемент ( NE ), медиатор ( MD ), рабочая станция ( WS ), Q -адаптер (в точках сопряжения q3 и q2 ).
Логическая многоуровневая архитектура классифицирует задачи по сложности управляемых элементов (от отдельных устройств на сети до межкорпоративных сетей).