Техобслуживание, эксплуатация и администрирование станций, сеть управления телекоммуникациями (TMN)

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)^{1Термин "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.

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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 функционирования^{2Иногда 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.

1. 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.
2. 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).
3. Каждый управляемый объект принадлежит некоторому классу объектов, который может быть подклассом другого класса.
4. 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.
5. 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.
6. 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).