Федеральное агентство связи
ГОУ ВПО «Сибирский государственный университет
телекоммуникаций и информатики»
Уральский технический институт связи и информатики (филиал)
М.М. Егунов,
О.Г. Шерстнева,
Е.А. Абзапарова
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СЕТЯМИ СВЯЗИ
Учебное пособие
Екатеринбург
2009
ВВЕДЕНИЕ
Сеть связи ХХI века представляется как универсальное средство обмена информацией между человеком и компьютером простым, надежным и безопасным, а также экономически эффективным способом. Обмен осуществляется в нужное время в нужном месте с использованием среды, позволяющей передавать и принимать речь, изображения и данные в одной точке [1].
Новые типы сетей связи и новые улучшенные услуги, предлагаемые в настоящее время, требуют все более сложных управляющих функций.
Основной задачей системы управления долгое время являлось уменьшение времени реакции эксплуатационных служб на изменение состояния сети. Сегодняшние современные сетевые технологии позволяют говорить об интегральном управлении, т.к. они предполагают сетевое оборудование с программным управлением, дистанционно-управляемыми системами коммутации и/или мультиплексорами/кросс-коннекторами на всех уровнях иерархии, высокую скорость управления связью со стандартизованными интерфейсами и протоколами для выполнения своих функций управления, а также, программное обеспечение для управления сетью, удобное для пользователей, и мощные вычислительные системы поддержки.
Традиционно сетевое управление представляет собой совокупность раздельных систем управления для определенного вида сетевого оборудования, как правило, одного производителя: системы коммутации, систем передачи, кроссового оборудования, систем подвижной связи и других видов оборудования. Каждая такая система управления и ее операторы действуют независимо в пределах своей функциональной области и лимита резервного оборудования [2].
Интеграция видов обслуживания неизбежно приводит к интеграции управления, под которым понимается возможность общего управления разнородным оборудованием разных производителей для более эффективного использования всего сетевого оборудования. Конечной целью такого управления сетью является повышение экономической эффективности сетей. Сетевое управление позволяет снизить тарифы за счет концентрации наблюдения и контроля сети. Даже географически протяженные сети могут быть наблюдаемыми из одной точки, т.е. централизованно, и локальное обслуживание обеспечивается в случае отказа в определенном месте. Сетевое управление позволяет организовать как временное, так и географическое распределение нагрузки в сети в реальном масштабе времени. Интегральное управление сетью представляет широкие возможности в части улучшенного обслуживания пользователей и введения новых услуг, что дает повышение конкурентоспособности. Эти возможности реализуются через обслуживание пользователя в реальном масштабе времени, гибкость в расчетах за услуги, учет потребностей пользователей, улучшение надежности и качества связи, развитие и увеличение продажи услуг.
Интегральную систему управления можно и нужно создавать как в проектируемых, так и в функционирующих сетях, даже несмотря на определенное отставание в сетевых технологиях, которые используются в этих сетях.
Создавать интегральные сети можно и поэтапно, реализуя часть определенных функций и в соответствии с имеющимися возможностями. При этом необходимо использовать имеющиеся международные стандарты. При подключении к современной системе управления устаревшего оборудования обязательно использовать согласующее оборудование (адаптеры). Такой вариант подключения представляется наиболее затратным.
Одной из основных задач при создании интегральной системы управления является разработка приложений. Приложения должны основываться на математических и информационных моделях управляемых объектов, а также алгоритмов расчета характеристик сети на основе предлагаемых моделей и их программного обеспечения.
В учебном пособии рассматриваются только некоторые основные аспекты построения системы управления сетью связи.
Разделы 1-3 посвящены общему описанию принципов построения системы управления. Однако, без осмысления задач, возложенных на систему управления, без изучения подсистем, входящих в ее состав, и их характеристик трудно осознать ее роль в информационном пространстве.
В 4-ом разделе освещены вопросы сетевого управления по стандартам TMN. Даны основные положения концепции TMN, виды архитектуры, основные стандарты и основные показатели перспективности развития TMN.
В 5-ом разделе приведены основные управляющие протоколы и информационные технологии для управления телекоммуникациями, т.к. для адекватной поддержки операторов или провайдеров услуг необходима комбинация информационных и телекоммуникационных технологий.
Раздел 6 посвящен рассмотрению основных тенденций развития стандартов и технологий управления сетями связи, поскольку технологии применяются согласно системной роли операторов или сервис-провайдеров в бизнес-процессах и в сетевом управлении/эксплуатации.
В 7-ом разделе кратко рассматривается сетевое управление в системе Алкатель 1000С12.
В целом, целью данного учебного пособия было предоставить читателям некоторую часть базовой суммы знаний по информационным технологиям и системам управления, которые позволят в дальнейшем самостоятельно разобраться в действующих стандартах сетевого управления, более осознанно подходить к вопросам анализа, выбора решений, предлагаемых различными фирмами.
1 .ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СЕТЯМИ СВЯЗИ
1.1 Модель системы управления сетью связи
Сети связи, представляющие собой совокупность узлов и линий между ними, предназначены для переноса (транспортировки) сообщений в виде электрических сигналов от источника сообщений к получателю. Для реализации услуг связи недостаточно иметь оптимально построенные сети связи и соответствующее оборудование. Необходимо создать вспомогательные службы, системы, надстройки над сетью связи, которые в условиях расширяющихся запросов потребителей обеспечили бы ее устойчивое функционирование в течение всего срока службы аппаратуры и внешних дестабилизирующих воздействий.
К таким надстройкам относятся системы технической эксплуатации, нумерации, тарификации, расчетов за услуги связи и ряд других. Полный перечень систем зависит от конкретного вида сети связи (первичная, вторичная и т.д.). Совокупность этих систем поддерживает сеть электросвязи, обеспечивая ее функционирование и необходимый уровень показателей для удовлетворения требований потребителей. Перечисленные “системы поддержки” объединяются общим понятием – система управления, которая неразрывно, в замкнутом контуре с обратной связью, взаимодействует с сетью электросвязи через обусловленные интерфейсы. Интерфейсы представляют собой устройства (программно-аппаратные средства) для согласования технических средств системы управления, системы технической эксплуатации и сети связи.
В целом, сеть электросвязи можно рассматривать как кибернетическую систему, которая включает объект управления ОУ (управляемая подсистема) и системы управления СУ (управляющая подсистема), связанных между собой потоками контрольной и управляющей информации и подвергающихся внешнему воздействию. При этом внешними по отношению к сети воздействиями являются как планы и директивы, поступающие от вышестоящих организаций (с верхних уровней управления) и требования по доставке сообщений и предоставлению других услуг, поступающие от пользователей, так и различные возмущающие воздействия или отказы (неисправности) отдельных элементов, нарушающие ход процесса. На рисунке 1 приведена модель системы управления сетью связи, которая наглядно демонстрирует процессы, происходящие в системе управления.
Под регулировкой входа подразумевается установка параметров (показателей качества, скорости доставки и т.д.) для взаимодействия ОП с сетью связи, а контроль выхода – это измерение этих параметров.
В отрасли “Связь ” роль управления в развитии и совершенствовании сетей значительно повышается. Если ранее управление понималось как составная часть технической эксплуатации наряду с техническим обслуживанием, то в настоящее время управление рассматривается как более широкое понятие, включающее техническую эксплуатацию как составную часть. При таком подходе техническую эксплуатацию следует понимать как исполнительную составляющую системы управления, которая средствами технического обслуживания обеспечивает в сети связи выполнение тех решений и команд, которые приняты системой управления, и сообщает о результатах их выполнения. Иными словами, в системе управления можно выделить две основные части – систему принятия решений и систему исполнения решений. Первая, образно говоря, - это мозг системы, ее интеллектуальная основа, которая реализуется в виде операционной системы. Вторая, пользуясь аналогией с живыми организмами, - это опорно-двигательный механизм системы, реализуется в виде программно-технических средств технической эксплуатации.
ИИ – источник информации;
ОП – оконечный пункт;
ПИ – потребитель информации.
Рисунок 1 – Модель системы управления сетью связи
1.2 Система технической эксплуатации
В системе технической эксплуатации выделяют ряд подсистем, таких как подсистема контроля, измерений и резервирования, расчетов и др. (рисунок 2).
Рисунок 2 – Система технической эксплуатации в составе системы управления.
Как видно из рисунка 2 в состав системы технической эксплуатации входят следующие подсистемы:
Подсистема контроля должна обеспечивать контроль изменения состояния сети и её компонентов в реальном масштабе времени для обнаружения и локализации неисправностей с целью их устранения и сквозной контроль.
Подсистема контроля подразделяется на подсистему контроля первичной сети и подсистему контроля вторичной сети общего пользования (ОП), включающую сквозной контроль.
Подсистема измерений должна осуществлять реализацию задач управления качеством. Подсистема измерений предназначена для эксплуатационных измерений трактов, каналов и аппаратуры связи с целью оценки показателей и параметров используемых технических средств. Измерения производятся, как правило, в процессе выполнения различных функций технического обслуживания: настройки; паспортизации; проверки работоспособности трактов и технических средств во время их действия; определения причины и места повреждения; ремонта неисправных блоков.
Подсистема восстановления и ремонта технических средств. При этом подсистема восстановления должна осуществлять управление устранением отказов и обеспечивать работоспособность оборудования, аппаратуры и линий передачи при заданном качестве и надёжности с целью предоставления услуг связи с наибольшей эффективностью, уменьшения простоев и оптимального использования средств связи, получения максимальной прибыли при минимальных затратах.
Подсистема ремонта решает задачи обеспечения надёжной работы сети связи, восстановления ресурса средств связи при снижении стоимости эксплуатационных расходов.
Подсистема резервирования осуществляет реализацию задач управления конфигурацией сети или ее составных частей. Подсистема резервирования предназначена:
· для достижения требуемых показателей надёжности в случае невозможности или экономической нецелесообразности достижения этих показателей путём повышения надёжности отдельных элементов средств связи;
· повышения показателей надёжности выделенных служб (услуг) электросвязи;
· получения дополнительной прибыли за счёт сокращения длительности простоев трактов и каналов передачи.
Подсистема расчётов должна осуществлять реализацию задач управления расчётами и предназначается для проведения расчётно-платёжных операций с пользователями за оказываемые услуги электросвязи со стороны предприятий связи (исполнителей услуг) всех форм собственности. В подсистеме расчётов тарификация услуг осуществляется, как правило, для каждой оказанной услуги на основе учётных данных, действующих тарифов и сведений о категории пользователя (учитываются предоставляемые абонентам льготы). К основным задачам подсистемы расчетов относятся следующие:
· сбор учётных данных об оказанных услугах;
· тарификация учётных услуг и начисление сумм к оплате;
· извещение пользователей о начисленных к оплате суммах;
· корректировка, при необходимости, начисленных сумм;
· контроль оплаты;
· работа с задолжниками (абонентами, арендаторами);
· подготовка данных, включающих финансовые результаты со сведениями о начисленных и полученных денежных средствах;
· информационно-справочное обслуживание пользователей, включая рассмотрение претензий по расчётам.
Для решения этих задач должны формироваться учётные данные о пользователях, о постоянных и многократных услугах, действующих тарифах и другие данные, в совокупности, составляющие нормативно-справочную информацию системы расчётов.
Иерархия организационных уровней управления, существующая для системы связи РФ на ближайшую и отдаленную перспективу, представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 – Иерархия организационных уровней управления связью
1.3 Структурно-функциональная схема управления
В основе организации управления ЕСЭ должны лежать следующие принципы:
· интеграция функциональных, физических и информационных структур управления;
· создание гибкой архитектуры на основе методологии открытых систем, обеспечивающей возможность реконфигурации и развития систем управления;
· стандартизация компонентов системы управления;
· высокий уровень автоматизации процессов управления;
· применение новейших технологий обработки информации.
В соответствии с Федеральным Законом “О связи” комплекс сетей электросвязи, входящих в состав ЕСЭ, должен быть обеспечен централизованным управлением. Централизованное управление ЕСЭ должно сочетаться с предоставлением операторам сетей самостоятельности в вопросах управления сетью и услугами связи в пределах их лицензионной территории в повседневных условиях. Исходя из этого, система управления ЕСЭ фактически представляет собой комплекс взаимоувязанных систем управления различных операторов сетей общего и ограниченного пользования. Руководство и управление перечисленными сетями связи в условиях чрезвычайной ситуации, а также общая координация функционирования в повседневных условиях обеспечивается центральными органами управления ЕСЭ. Основу комплекса составляют системы управления операторов сетей общего пользования. Эти сети охватывают территорию всей страны и обслуживают население, организации, учреждения народного хозяйства, а также других потребителей без каких-либо ограничений. При организации управления должна учитываться неравнозначность операторов, которые в зависимости от масштабности сетей и их государственной значимости делятся на операторов сетей связи федерального, зонального и местного значений (рисунок 4).
Рисунок 4 – Структурно-функциональная схема управления для операторов сетей общего пользования.
В целом под системой управления сетью электросвязи понимается ”система, выполняющая функции по управлению сетью на основе комплекса информационных технологий по планированию, техническому обслуживанию, эксплуатации, оперативному и административному управлению сетями и предоставляемыми услугами ”.
Организационно каждая система управления сетями (СУС) оператора должна представлять территориально-разнесенную иерархическую структуру, построенную в соответствии с принципами TMN. Топология сетей управления в пределах зоны ответственности оператора, размещение центров управления, число уровней иерархии должны определяться в соответствии с особенностями управляемых сетей, их назначением, размерами, разветвленностью, организацией технических средств.
Минимальное число уровней иерархии – два:
· на нижнем уровне находятся центры управления элементами сети (ЦУ-ЭС), осуществляющие контроль и непосредственное взаимодействие с элементами сети;
· на верхнем уровне - центр управления сетью, услугами и бизнесом (если требуется).
Системы управления сетями федерального значения, как правило, должны иметь четырехуровневую структуру, включающую, кроме центра управления сетью и услугами связи оператора на верхнем уровне иерархии и центра управления элементами на нижнем уровне иерархии, еще два подуровня управления сетями:
· территориальный центр управления (ТЦУ), осуществляющий функции по управлению сетью и услугами связи в зоне, определенной администрацией связи;
· узловой центр управления (УЦУ), осуществляющий управление на части выделенной территории ТЦУ в непосредственном взаимодействии с ТЦУ.
Системы управления сетями операторов зонального значения должны иметь трех- или двухуровневую структуру.
Системы управления сетями операторов местного значения, как правило, должны иметь двухуровневую структуру управления. Системы управления сетями оператора могут включать ряд подсистем управления различными видами сетей связи в зоне данного оператора.
Каждая СУС оператора должна иметь единый многофункциональный головной центр управления сетями (ЦУ оператора), который должен осуществлять контроль за сетью зоны оператора в целом, планирование развития сети и предоставления услуг связи, взаимодействие с центрами управления других операторов и соответствующими центральными органами управления.
Итак, структура управления ЕСЭ РФ и операторов связи представляет собой сложную многоуровневую структуру с многообразными функциональными связями на всех уровнях. Создание и обеспечение работоспособности рассмотренной структуры требует не только организационно-технических, но и управленческих решений по реорганизации управления предприятием связи (оператором) в целом. Это более высокий уровень управления, описание которого возможно в рамках концепции функционального менеджмента.
Основной целью создания сети управления связью 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.
Контрольные вопросы
1. Назначение телекоммуникационной сети?
2. Дайте определение системы управления сетью электросвязи
3. Что такое «интерфейс»?
4. Поясните назначение основных составляющих модели системы управления сетью связи (рисунок 1);
5. Какие основные подсистемы можно выделить в системе управления телекоммуникационными сетями?
6. Какие подсистемы входят в состав системы технической эксплуатации?
7. Назовите основные функции подсистемы расчетов
8. Поясните иерархический принцип построения основных уровней управления
2 ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СЕТЯМИ СВЯЗИ
Основными задачами системы управления сетями связи на протяжении всего жизненного цикла сетей являются:
· ввод в эксплуатацию сетей (создание баз данных, монтаж и установка оборудования, пуско-наладочные работы);
· осуществление процесса эксплуатации (техническое обслуживание, восстановление связей, управление трафиком и услугами, контроль качества, расчеты с потребителями);
· развитие сетей (планирование, прогнозирование трафика, модернизация и реконструкция сетей).
Система управления должна обладать способностью приспособления (адаптации) к изменяющимся условиям (ситуациям), возникающим на сети связи. Изменяющиеся ситуации состояния сети определяются увеличениями потоков нагрузки на отдельных направлениях, возникновением повреждений в каналах, магистралях и узлах коммутации и их частях, введением на сети новых узлов и каналов связи и т.д.
Задача систем управления состоит в том, чтобы для каждой ситуации на сети связи выбрать оптимальный план распределения потоков сообщений. Система управления должна обеспечивать надлежащее качество обслуживания соединений при высоком использовании каналов связи и оборудования коммутационных узлов.
На сети связи все абоненты по их значимости разделяются на категории, для каждой из которых предусматриваются различные режимы (дисциплины) обслуживания соединений, характеризующиеся: очередностью обслуживания, скоростью передачи информации, надежностью передачи информации (достоверностью), вероятностью отказа в соединении и т.д. В зависимости от ситуации, создавшейся на сети (перегрузки, наличие повреждений, выход из строя отдельных приборов, каналов или целых узлов коммутации), система управления должна автоматически выбрать тот или иной режим, чтобы в данных условиях обеспечить высокое качество обслуживания абонентов с учётом их категории.
Важнейшей задачей системы управления является выбор оптимального направления соединения. Одним из критериев оптимальности может служить кратчайший путь до адресата, минимальное число транзитов, влияние устанавливаемого соединения на качество обслуживания последующих вызовов и т. д.
Большое многообразие каналов связи (проводных каналов, радиоканалов, каналов через искусственные спутники Земли и т.д.), имеющих различную пропускную способность и обеспечивающих передачу информации с различными качественными характеристиками, в значительной степени усложняет задачи управления.
Выбор режима обслуживания абонентов различных категорий, обеспечивающего выполнение заданных требований при установлении соединений, связан с анализом ситуации, создавшейся на сети к моменту поступления вызова. Этот анализ требует выполнения большого числа операций и возложен на центральное устройство управления (ЦУУ), которое должно получать информацию о состоянии узлов коммутации и каналов связи и вырабатывать параметры управления, определяющие оптимальные режимы обслуживания вызывающих абонентов.
Для сложной сети связи такой анализ, даже для быстродействующей машины, затруднителен. Поэтому может оказаться целесообразным способ управления, при котором не требуется полной информации о состоянии всей сети связи, а необходима информация только в той ее части, которая образует возможные или более вероятные маршруты соединений от рассматриваемого узла коммутации до адресата. Это ограничение позволяет не только ускорить процесс выработки ЦУУ параметров управления, но и упростить устройства системы управления, обеспечивающие передачу и хранение информации о состоянии сети. Возможны два способа управления: детерминированный и стохастический (вероятностный). В первом случае параметры управления выбираются на основании ситуации на сети в данный момент, во втором – по статистическим закономерностям, выявленным при установлениях предыдущих соединений.
Контрольные вопросы
1. Какие основные задачи призваны решать системы управления?
2. Какие категории абонентов предусматриваются на телекоммуникационных сетях?
3. Какие дисциплины обслуживания вы знаете?
4. Приведите критерии оптимальности распределения сетевых ресурсов;
5. Какие критерии должны учитываться при выборе способа управления сетью связи?
3 ПОДСИСТЕМЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СЕТЬЮ СВЯЗИ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА
В сети электросвязи можно выделить четыре основных уровня управления так, что каждый последующий включает в себя предыдущие:
Уровень 1. Поддержание в рабочем (исправном) состоянии отдельных технических средств, когда объектами управления являются как отдельные приборы и устройства, каналы, передатчики, приёмники, блоки каналообразующей и коммутационной аппаратуры, ЭВМ, устройства питания и т.п., так и целиком станции, узлы, вычислительные центры, магистрали и другие пункты и элементы сети связи. Здесь целью управления являются поддержание в норме (регулирование) отдельных параметров аппаратуры (напряжений, уровней сигналов, усиления, частоты, уровня шумов, контактного давления и т.п.) и содержание отдельных устройств и их комплексов в исправности.
Уровень 2. Управление доставкой сообщений по адресу (в сети с коммутацией каналов – установлением соединения), когда объектами управления являются коммутационные системы узлов коммутации каналов, сообщений или пакетов. Основной целью здесь будут выбор пути (путей) и создание тракта передачи по приписанным каждому сообщению адресам с обеспечением выполнения дополнительных требований (по приоритету, времени доставки, предоставлению каналов соответствующего качества и т.п.) в соответствии с заданным алгоритмом.
Уровень 3. Управление распределением каналов и регулирование потоков сообщений. В этом случае объектами управления являются системы кроссирования (переключения), а основной целью – распределение и перераспределение каналов между вторичными сетями, создание пучков прямых каналов и выработка алгоритмов выбора путей для обеспечения наилучшего удовлетворения в доставке сообщений при изменениях конфигурации сети (выходе из строя отдельных участков или введении новых) или потоков сообщений. В некоторых случаях на этом уровне может быть принято решение об ограничении приема заявок или сообщений определенного приоритета или от определенных пользователей или введения задержек в обслуживании (например, доставка некоторых сообщений в ночное время). Реализация принятых решений может осуществляться на уровне управления доставкой сообщений.
Уровень 4. Управление сетью в целом как технико-экономической системой, являющейся частью народного хозяйства или его отрасли и включающей как технические средства доставки информации, средства строительства, ремонта и восстановления, так и персонал, обслуживающий эти средства. Целью этой системы являются не только поддержание функционирования сети в целом и материально-техническое обеспечение этого процесса, но и планирование развития сети, обеспечение подготовки кадров, создание законодательных актов пользования сетью, тарифов, управление услугами и регулирование отношений с пользователями.
Независимо от уровня в каждой системе управления выполняются четыре основные функции:
- Сбор информации о состоянии объекта управления, ходе технологического процесса, требованиях (заявках, заданиях) к выполнению тех или иных операций (в сети – к доставке сообщений между пользователями и т.п.), а также о состоянии и наличии людских и материальных ресурсов, необходимых для обеспечения заданного развития и функционирования объекта. Эта информация фиксируется и при необходимости документируется (например, в журнале, вводится в ЭВМ…).
- Выработка решения о необходимости и возможности изменения состояния системы (сети), приведения объекта в заданное состояние или возможности или невозможности удовлетворения предъявляемых требований (заявок) и подготовка управляющих (регулирующих) воздействий на объект, выработка запросов и заявок, а также определение необходимых ресурсов и способов их доставки к месту работ. Осуществление этой функции связано с анализом полученной и накопленной ранее информации о состоянии оборудования, каналов, запасов и людских ресурсов. При этом используются заложенные в системе управления планы, алгоритмы, инструкции и законы, а также получаемые указания и требования от вышестоящих организаций и пользователей.
- Исполнение принятого решения – приведение объекта в нужное (заданное) состояние путём выдачи команд (управляющих или регулирующих воздействий, приказов) исполнительным органам объекта управления или обслуживающему персоналу (например, ремонтному органу), а также выдача пользователям или выдача обслуживающему персоналу информации о невозможности выполнения тех или иных требований (заявок, заданий).
- Доставка информации к устройствам управления и от них.
В системе управления сетями, c учетом вышесказанного, можно выделить следующие подсистемы:
- технической эксплуатации;
- административного управления;
- технического обслуживания;
- управления ресурсами;
- управления рабочей силой;
- управления качеством передачи;
- управления сетью как экономическим объектом;
- административного управления маршрутизацией и численным анализом;
- управления безопасностью;
- управления тарифами, начислениями и расчётами;
- управления трафиком;
- управления измерением и анализом трафика;
- управления качеством услуги и характеристиками сети;
- администрирования пользователя.
3.1 Подсистема технической эксплуатации
Общая задача эксплуатационного управления состоит в том, чтобы обеспечить нормальную работу системы связи, её адаптацию к изменениям как внешних, так и внутренних условий, её развитие в количественном и качественном отношении, а также расчеты с пользователями за предоставляемые им услуги.
Эксплуатационное управление охватывает, помимо узлов коммутации, баз данных и пунктов сигнализации ОКС№7, также и другие компоненты сети связи.
Развитие средств эксплуатационного управления в коммутационных станциях и узлах все время шло эволюционным путем. По мере введения в АТС новых функций и новых программно-аппаратных средств, возникали новые эксплуатационно-технические задачи, для решения которых создавалось новое программное обеспечение.
Первоначально, эксплуатационное управление выполнялось вручную, но постепенно оно автоматизировалось. В 1970-х годах каждая группа действий, связанных с технической эксплуатацией коммутационного оборудования, выполнялась приложением, предназначенным исключительно для этой цели, и все такого рода приложения разрабатывались независимо друг от друга. Они имели простой текстовый пользовательский интерфейс – в распоряжении эксплуатационного персонала были телетайпные терминалы, подключаемые прямо к контролируемым объектам АТС. Постепенно на смену телетайпам пришли компьютеры, появилось программное обеспечение “человек-машина” и специальные приложения технической эксплуатации.
Техническая эксплуатация телефонных сетей должна обеспечить их функционирование с заданным качеством обслуживания абонентов. При этом желательно, чтобы эксплуатационные расходы на содержание в исправном состоянии оборудования сети были бы по возможности минимальными. Задача эта очень сложная, так как телефонные сети содержат различное коммутационное оборудование. Часто на одной сети совместно работают телефонные станции декадно-шаговой, координатной систем и АТС с программным управлением. Оборудование этих станций имеет различную эксплуатационную надежность. При разработке той или иной систем АТС закладывались различные возможности диагностики и проверки оборудования. Техническая эксплуатация декадно-шаговых систем до 60-х годов осуществлялась в основном на основе применения профилактического метода. Метод основывался на выполнении текущих проверок, регулировки, чистки и смазки оборудования. Эти проверки проводятся регулярно, несмотря на то, что в отдельных случаях их можно упростить или не проводить вообще. Опыт показал, что увеличение частоты проверок не всегда дает должное улучшение качества функционирования оборудования; на проверку оборудования требуются значительные трудовые затраты (до 60% общих трудовых затрат).
Основной задачей при создании перспективных сетей связи на базе коммутационной техники с программным управлением является значительное снижение эксплуатационных затрат. В АТС с программным управлением функции технического обслуживания и эксплуатации возлагаются на центр технического обслуживания (ЦТО) .
В состав оборудования эксплуатации входят телетайпы, видеодисплеи, принтеры с клавиатурой или без нее, панели аварийной сигнализации, накопители на оптическом диске, винчестеры и т.д. Это оборудование называют периферийными устройствами и возлагают на него выполнение следующих функций: отображение срочных сообщений; коррекция баз данных; документирование информации и другие.
Техническая эксплуатация цифровых междугородных и международных телефонных станций представляет собой комплекс организационных и технических мероприятий по поддержанию аппаратно-программного комплекса станций в состоянии, при котором обеспечивается обслуживание вызовов с заданным качеством при передаче любых видов сообщений, для которых данная станция предназначена.
3.2 Подсистема технического обслуживания
Техническое обслуживание оборудования телефонной станции – совокупность технических решений и организационных мероприятий по обнаружению и устранению неисправностей с целью обеспечения выполнения оборудованием требуемых функций с заданным качеством обслуживания.
Система технического обслуживания оборудования телефонной станции реализуется с помощью программных и аппаратных средств станции. Большая часть операций технического обслуживания выполняется автоматически и включается в общий алгоритм функционирования станции.
Функции технического обслуживания включают в себя контроль работоспособности станции; обнаружение неисправностей с как можно более точным определением их местоположения; блокировку последствий неисправностей (диагностика первого уровня); удаление неисправных элементов и их восстановление (диагностика второго уровня). Это делается без прерывания работы станции, а для того чтобы обеспечивать возможность глубокой диагностики станционного устройства, неисправность которого может являться причиной серьезных нарушений функционирования, устройства такого типа, как правило, резервируются. Когда диагностика первого уровня определит, что неисправно одно из резервированных устройств, процедуры технического обслуживания обеспечивают автоматическую реконфигурацию станции, выводя из обслуживания устройство, которое оказалось неисправным, и переключая его функции на резервирующее устройство.
Статистический контроль ведётся на основе наблюдения за обслуживанием реального потока вызовов, для чего используется комплект счетчиков, с помощью которых наблюдаемые последовательности фаз обслуживания вызовов и обработки сигнализации сравниваются с типовыми последовательностями. Когда текущие показания счетчиков выходят за статистически установленные пределы, генерируются коды аномальных ситуаций для диагностики первого уровня.
Наряду со статистическим, ведется и периодический контроль оборудования АТС с помощью команд оператора станции в соответствии с плановыми проверками, периодичность которых определяется соответствующими инструкциями. Тестовые программы имеют низкий приоритет и выполняются в периоды низкой нагрузки АТС.
3.3 Подсистема административного управления
Подсистема административного управления АТС выполняет следующие функции: ведение абонентских данных (номера и категории абонентских линий, начисление платы) и аналогичных по смыслу данных, относящихся к взаимодействию с УПАТС и с другими сетями и станциями, а также принятие решений, связанных с развитием сети связи, и передачу соответствующих указаний функциям управления ресурсами.
3.4 Подсистема управления ресурсами
К подсистеме управления ресурсами относятся системы управления первичной и вторичной сетями и управление материально-техническим обеспечением.
Система управления первичной сетью (УПС) создается для обеспечения функционирования этой сети в условиях нарушения её работы независимо от того, какие информационные потоки через неё проходят. Задачей системы УПС является поддержание максимальной пропускной способности первичной сети в тех пределах, которые могут быть обеспечены пропускной способностью отдельных линий и узлов первичной сети с учетом её структуры. При необходимости УПС может перераспределить соответствующие каналы между вторичными сетями с учетом возможного возрастания информационных потоков на отдельных сетях или перераспределения потоков между ними.
Системы управления на вторичных сетях создаются для управления информационными потоками внутри этих сетей в случае появления отклонений от стационарных состояний этих потоков. Если система управления первичной сетью оперирует каналами на всей сети, то система управления вторичной сетью, опираясь на возможности коммутационных устройств этой сети и каналы, выделенные для неё из первичной сети, перераспределяет информационные потоки внутри сети с целью их пропуска в условиях изменения объемов или направлений этих потоков.
Управление материалами запаса, коммутационных станций, аппаратурой передачи и другими частями сети электросвязи дают возможность оператору сети производить необходимые работы по установке оборудования и техническому обслуживанию. Это позволяет рассчитать стоимость услуги, оказываемой абоненту, и усовершенствовать проектирование сети электросвязи.
3.5 Подсистема управления качеством передачи
Качество передачи, характеризуемое, в частности, верностью, зависит главным образом от свойств сигнала (его характеристик), канала, оконечной аппаратуры и наличия помех. В аналоговых каналах, как правило, имеются системы автоматического регулирования усиления или остаточного затухания. Если телефонный канал используется для передачи дискретных сигналов, то важным фактором является также фазовая характеристика и в этом случае могут применяться устройства коррекции этой характеристики.
Под верностью передачи понимается соотношение между переданным и принятым сообщениями, т.е. верность определяется искажениями и ошибками, возникающими в процессе передачи сообщения. При этом не учитываются ошибки, появляющиеся при составлении сообщения. Соответствие принятого сообщения действительности будем называть истинностью.
Повышение верности при передаче информации дискретными сигналами кроме выбора канала, соответствующих уровней сигналов и методов модуляции может достигаться: многократной передачей одного и того же сообщения, в частном случае – по разным каналам или разным путям; применением кодов, позволяющих обнаруживать ошибки и запрашивать те части информации, в которых обнаружена ошибка; обратной передачей информации на передающий пункт и сравнением с тем, что было передано ранее; применение кодов, позволяющих исправлять на приёмном конце возникшие ошибки.
Система обнаружения ошибок может быть частью системы управления сетью. В случае, когда интенсивность ошибок возрастает выше некоторого предела, возможно применение следующих мер: понижение скорости передачи; переход на канал с меньшими помехами; применение более сложных кодов; применение дополнительных мер повышения верности.
Для повышения истинности в передаваемую информацию вводят избыточность. Обработка таких сообщений на приемном конце позволяет выявить или исправить ошибки.
3.6 Подсистема управления рабочей силой
Качество предоставляемых абоненту услуг электросвязи в значительной степени зависит от обслуживающего персонала сети. Хотя эта услуга управления не имеет прямого воздействия на элементы сети, необходимо учитывать, что эффективное планирование работы обслуживающего персонала помогает экономически выгодно использовать возможности персонала.
Таким образом, планирование работы обслуживающего персонала является деятельностью управления оператора сети с той целью, чтобы на выполнение требуемой работы направить соответствующего работника. Это имеет силу не только для выполнения операций OAM (Operation, Administration and Maintenance – система технической эксплуатации, технического обслуживания и административного управления) в части элементов сети, но также для технического обслуживания и работ по установке, которые должны производиться у абонента. Кроме того, обслуживающий персонал должен быть запланирован для установочных и ремонтных работ в полевых условиях, например, на кабелях, СВЧ станциях и т.д.
К управлению рабочей силой относится стимулирование персонала: заработная плата должна находиться в прямой зависимости от характера работы сотрудников и степени эффективности выполнения ими своих обязанностей. Дифференцирование заработной платы в зависимости от уровня выполнения работ. Сотрудник, участвующий в производственном процессе с большей отдачей и выполняющий работу на более высоком качественном уровне, должен получать более высокую заработную плату по сравнению с сотрудником, который лишь выполняет стандартные требования и часто делает ошибки. Годовая аттестация сотрудников является идеальным средством, позволяющим привести заработную плату в соответствии с качеством выполнения работ.
Эффективное управление рабочей силой является важнейшим условием, определяющим успех эксплуатационной деятельности.
Переход на полностью автоматизированные системы приводит к сокращению персонала. При этом пропорционально возрастает круг служебных обязанностей каждого работника, усложняются требования к его профессиональной подготовке, умению действовать без ошибок в экстремальных ситуациях.
Планирование профессионального роста каждого сотрудника - важная часть управления рабочей силой предприятия, так как обучение позволяет сотрудникам осознать необходимость перемен и обеспечивает способы, с помощью которых могут быть достигнуты перемены, способствующие улучшению качества услуг электросвязи.
3.7 Подсистема управления безопасностью
Вопросы защиты информации всегда занимают особое место. В настоящее время при сохранении лавинообразного распространения компьютерных систем защита информации пользователей и служебной информации занимает ведущее место.
Под информационной безопасностью понимается защита интересов субъектов информационных отношений.
Информационная безопасность является одним из важнейших факторов достижения успеха в деятельности предприятия. При этом отмечается постоянный рост требований, предъявляемых к безопасности связи. Всё возрастающее сетевое объединение в мире ставит пользователей информационно-вычислительной техники и техники связи, равно как и компании, предлагающие различные услуги, перед новыми проблемами. Одним из следствий растущей угрозы является, с одной стороны, то, что обеспечить безопасность становится всё более трудно:
· преступные хакеры используют всё более изощрённые методы;
· в Интернете предлагается бесплатный инструментарий для расшифровки паролей.
С другой стороны, требования к безопасности связи и информационно-вычислительной технике постоянно меняются, так как угрозы со стороны преступного мира также постоянно меняются:
· новые приложения, как например, удалённый доступ, требуют особых усилий по защите принадлежащей фирме информации;
· должна быть гарантирована конфиденциальная связь в разнородных сетях, как например, ISDN и Интернет;
· электронная торговля, будь то торговля между предприятиями или предприятиями и частными лицами, вообще немыслима без соответствующих мер по обеспечению безопасности при таких процессах, как осуществление заказов и оплата.
Для того, чтобы удовлетворить растущую потребность в большей защите технических систем применяют следующие типичные меры по защите информации:
· Идентификация. Смарт-карты со встроенным микропроцессором и памятью обеспечивают защиту при идентификации человека. Кроме того, они обеспечивают возможность “строгой идентификации”, которая предусматривает изменение пароля после каждого доступа.
· Контроль доступа “Брандмауэры” ставят непроходимый заслон перед теми, кто намерен получить несанкционированный доступ к данным или ресурсам фирмы. Кроме того, обеспечивается контроль доступа к внутренним серверам и сетям (например, Интернет).
· Кодирование. Компоненты кодирования предотвращают несанкционированное считывание передаваемых сообщений или сохранённых данных. Речевая связь и передача данных между абонентами во внутренних и внешних сетях остаются конфиденциальными.
· Цифровая подпись. Она не позволяет подделывать передаваемые сообщения или сохранённые данные. Они также обеспечивают идентификацию отправителя.
3.8 Подсистема управления тарифами, начислениями и расчётами
Система тарификации предназначена для обеспечения эффективного ценообразования на услуги связи и перераспределения доходов между предприятиями связи, участвующими в предоставлении услуги.
Уровень тарифов на услуги связи определяет все основные стороны производственной деятельности и финансового положения предприятий связи (уровень заработной платы работников, капиталовложения в развитие предприятий и т.д.), спрос и предложение на услуги связи.
Телефонная связь приносит основной доход операторам связи, несмотря на относительно низкие тарифы, и хотя доля её в структуре доходов постепенно снижается, она будет приносить постоянно растущий доход. Увеличение доходов операторов связи должно произойти за счёт быстрого роста сетей передачи данных и сетей подвижной связи.
Тарифы на услуги местных телефонных сетей определяются предприятиями связи и подвергаются пересмотру каждые полгода.
Тарифы на услуги связи устанавливаются операторами самостоятельно или на договорной основе.
К системам расчётов относятся биллинговые системы. В качестве официального наименования биллинговых систем в отечественной нормативной документации прижилась аббревиатура АСР.
Автоматизированная система расчетов (АСР) - это программно-аппаратный комплекс, предназначенный для:
· регистрации и учета абонентов сетей электросвязи;
· учета объема и номенклатуры предоставленных услуг и расчета их стоимости;
· учета сумм платежей за оказанные услуги электросвязи;
· контроля за оплатой оказанных услуг электросвязи;
· справочного - информационного обслуживания абонентов по вопросам объема и номенклатуры оказанных услуг и их оплаты;
· формирования информации для выставления счетов на оплату оказанных услуг;
· формирования статистической отчетности и аналитической информации по оказанным услугам, произведенной по ним оплате, финансовому состоянию лицевых счетов абонентов для оперативного и обоснованного принятия решении в части, касающемся управления организацией связи.
Функциональные возможности АСР могут расширяться в соответствии с нуждами оператора связи.
3.9 Подсистема управления трафиком
Цель управления трафиком состоит в том, чтобы обеспечить успешное завершение возможно большему числу вызовов. Эта цель достигается путём максимального использования всей имеющейся аппаратуры, и оборудования в любой ситуации в части трафика.
Управление трафиком подразумевает целенаправленное распределение ресурсов между пользователями сети.
В процессе управления трафиком решаются такие задачи, как:
· принятие мер для ликвидации перегрузки в сети;
· управление входящими потоками (для предупреждения перегрузки и предотвращения распространения перегрузки, возникшей в данном пункте, на другие объекты сети);
· маршрутизация (для выбора оптимальных путей передачи трафика);
· предоставление пользователям необходимых ресурсов с учётом требуемого качества услуг.
Концепция системы управления сетью может быть ориентирована на одну из стратегий: статическое или динамическое управление ресурсами. В традиционных телефонных сетях используется статическое управление, сводящееся к маршрутированию соединений. Задачи контроля перегрузки, управления потоками, оперативного контроля качества предоставляемых услуг при создании системы управления таких сетей не ставились. Трафик таких сетей однороден. Установленное физическое соединение в течение всего сеанса закрепляется за двумя точками доступа. Качество предоставляемой услуги зависит только от характеристик физической среды и системы передачи и не зависит от других соединений в сети. Наличие ресурсов с требуемым качеством проверяется только в начале фазы соединения. В течение сеанса передачи информации качество услуги не контролируется. Динамическое управление сетью предполагает доступность данных о характеристиках сети в любой момент времени (например, адреса объектов с отказами и перегрузками). Контроль характеристик потоков позволяет эффективно противостоять перегрузкам и повышать долю обслуженного трафика, поступающего от пользователя.
3.10 Подсистема управления измерением и анализом трафика
При измерении трафика производится сбор данных об отдельных вызовах в форме записей данных или выполняется запись данных, относящихся к потоку внутреннего трафика. Цель измерения трафика состоит в получении информации об объёме, распределении и степени успешности операции коммутации.
При наблюдении за трафиком производится запись относящихся к вызову данных и степень использования связанных с ним объектов.
Цель наблюдения за трафиком заключается в записи и выводе значений и данных, контролируемых во время обработки статистически выбранных вызовов. Эти значения позволяют выполнять анализ следующих показателей:
· поведение системы и сети;
· производительность системы;
· уровень обслуживания;
· спектр вызовов;
· структура трафика;
· поведение абонента или режим сигнализации;
· качество обслуживания.
Одним из методов измерения трафика в сетях с коммутацией пакетов является метод “дырявого ведра”: скорость течи воды, поступающей в ведро, соответствует параметру скорости поступающего потока информации, а глубина ведра соответствует параметру допуска на разброс времени доставки информации. За каждый интервал времени из ведра вытекает одна единица объёма; ведро вмещает, например, шесть единиц объёма; прибытие единицы информации означает прибавление четырёх единиц объёма. По прибытии одной единицы информации происходит проверка, можно ли её “содержимое” вылить в дырявое ведро без его переполнения. Если нет, то эта единица информации сбрасывается.
3.11 Подсистема управления рабочими характеристиками сети и качеством услуги
Управление рабочими характеристиками обеспечивает функции по оценке и информированию относительно поведения оборудования электросвязи и эффективности сети или элемента сети. Его роль заключается в сборе статистических данных для целей контроля и коррекции поведения и эффективности сети, элемента сети или оборудования, а также в оказании помощи при планировании и анализе.
В общем случае управление рабочими характеристиками должно обеспечить средства для выполнения следующих задач:
· контроль рабочих характеристик;
· регулирование рабочих характеристик;
· анализ рабочих характеристик.
Контроль рабочих характеристик включает в себя непрерывный сбор данных, относящихся к рабочим характеристикам элемента сети. Состояния сильного повреждения могут быть обнаружены методами аварийного надзора. Состояние с очень низкой частотой ошибок или с перемежающимися ошибками в блоках многоканального оборудования могут взаимодействовать, в результате чего снижается качество услуги, и могут не быть обнаружены с помощью аварийного надзора. Контроль рабочих характеристик разрабатывается для оценки общего качества, используя контролируемые параметры для обнаружения такого ухудшения качества. Он может быть также рассчитан на обнаружение характерных образцов сигнала, перед тем как качество сигнала упадёт ниже приемлемого уровня.
Основной функцией контроля рабочих характеристик является прослеживание функционирования системы, сети или услуги с целью сбора соответствующих данных для оборудования рабочих характеристик.
Данные рабочих характеристик сети обычно выражаются в параметрах, помогающих идентифицировать трудности в сети. К указанным параметрам относятся:
· труднодоступность (HTR);
· процент переполнения (% OFL);
· количество заявок на канал в час (BCH);
· отношение “ответ-занятие” (ASR);
· отношение “ответ-заявка” (ABR);
· количество занятий на канал в час (SCH);
· занятие;
· среднее время удержания на занятие;
· отношение “длительность мигающего сигнала-занятие”(BFSR).
Управление рабочими характеристиками обеспечивает функции оценки и предоставления информации о поведении оборудования электросвязи или элемента сети.
Контроль рабочих характеристик относится к возможностям, позволяющим пользователям получать, оценивать и предоставлять информацию о параметрах рабочих характеристик сети независимо от текущего состояния сети. Информация контроля рабочих характеристик может быть использована в качестве помощи при диагностике повреждений, планирование сети и качества услуги.
Качество услуги (обслуживания) или QoS (Quality of Service) определено в рекомендации G.106 как “суммарный эффект характеристик обслуживания, определяющий степень удовлетворения пользователя обслуживанием”.
Основная цель управления качеством - эффективность проверки соответствия спецификации услуги данной услуге и планомерное повышение качества.
Пользователь должен быть уверен, что оператор способен предоставлять услугу с требуемым качеством и поддерживать достигнутый уровень качества. Обычно оператор стремится поддерживать требуемый уровень качества услуг электросвязи при оптимальных затратах.
Сеть собирает данные по качеству услуги от элементов сети и поддерживает улучшение качества QoS .
3.12 Подсистема администрирования пользователя
Административное управление абонентом предоставляет собой деятельность управления, которую выполняет оператор сети для осуществления обмена с абонентом данными управления и функциями, требуемыми для оказания услуги электросвязи, и для осуществления обмена с сетью всеми относящимися к абоненту данными управления и функциями, необходимыми для сети при выполнении этой услуги электросвязи. Это может включать в себя взаимодействия для целей управления обеспечением услуг, административного управления повреждениями, административного управления конфигурацией, административного управления начислением платы (включая конкретную выписку счетов, административного управления жалобами, административного управления качеством услуги, административного управления измерениями трафика и т.д.). Сюда, однако, включено только административное управление абонентом в более традиционном смысле предоставления услуги, конфигурации услуги и управления жалобами.
3.13 Подсистема административного управления маршрутизацией и численным анализом
Цель управления информацией маршрутизации в коммутационной станции состоит в том, чтобы дать возможность управляющему трафиком или маршрутизацией динамически изменять статическую информацию маршрутизации.
При определении аспектов управления для маршрутизации должны выполняться некоторые требования:
· должна иметься возможность проверки информации маршрутизации на коммутационной станции при минимальном нарушении нормальной работы коммутационной станции;
· должна иметься возможность перехода между таблицами маршрутизации согласно заранее составленному временному графику, например, путём составления графика для таблиц маршрутизации;
· определить функциональность таким образом, чтобы таблицы маршрутизации могли быть легко изменены;
· избегать избыточной информации путём использования объектов, которые существуют в текущее время;
· должна иметься возможность расширить эту модель в соответствии с новыми требованиями, поэтому спецификация классов объектов для целей маршрутизации должна быть приспособленной для расширения.
3.14 Подсистема управления сетью как экономическим объектом
Любая сеть является экономическим объектом. Для управления такой системой недостаточно трёх основных функций управления (сбор сведений, выработка решений и выдача команд), число выполняемых функций увеличивается до шести; добавляются функции планирования, нормирования и организации.
Сеть связи может рассматриваться как предприятие, вырабатывающее определенную продукцию, что требует соответствующих капитальных и эксплуатационных расходов. В качестве критериев управления такой системой, как правило, выступают доход, объем продукции и др. Механизм функционирования такой системы значительно сложнее, чем в технических системах, а объем циркулирующей в рамках системы управления информации несоизмеримо больше. Резко возрастает и число возможных стратегий управления.
При рассмотрении сети связи как экономической системы решаются следующие вопросы:
· оценка эффективности функционирования сети в государстве;
· определение требований со стороны пользователей и обслуживаемых сетью отраслей народного хозяйства;
· оценка систем тарифов, санкций и расчета;
· обеспечение всем необходимым (людскими и материальными ресурсами) для функционирования и развития сети;
· повышение производительности труда обслуживающего персонала, снижение себестоимости продукции, обеспечение управления качеством;
· оценка труда и заработной платы обслуживающего персонала;
· совершенствование технологического процесса и эксплуатации (применение новой техники), механизация трудоёмких работ;
· планирование развития, капитальное строительство и основные фонды, разработка проектно-сметной документации и т.п.
Контрольные вопросы
1. Назовите основные уровни управления;
2. Кратко поясните смысл деления системы управления на подуровни управления;
3. Какие основные функции выполняет система управления?
4. Перечислите основные подсистемы, входящие в состав системы управления;
5. Какие системы входят в состав подсистемы управления ресурсами сети?
6. Какие системы входят в состав подсистемы управления безопасностью?
7. Какие системы входят в состав подсистемы расчетов?
8. Назначение АСР?
9. Подсистема управления трафиком: назначение, задачи, способы управления;
10. в чем заключается смысл работы подсистемы управления качеством услуги?
Англоязычная расшифровка TMN звучит как Telecommunications Management Network. В переводе на русский язык – Сеть Управления Телекоммуникациями.
TMN – это по сути дела международный стандарт, определяющий технологию построения систем управления телекоммуникационными сетями и определяющий все аспекты их функционирования. Следует отметить, что TMN – технология, пришедшая “сверху”, то есть она сначала была задумана на бумаге, а уже затем начала реализовываться на практике. Официально рождением TMN можно считать 1988 год, когда МККТТ (ныне МСЭ) опубликовал первую (и основную) рекомендацию M.3010 “Принципы TMN”. В 1992 году в дополнение к M.3010 была выпущена целая серия рекомендаций (M.3100, M.3200, M.3300, M.3400 и др.), которые детально описывали основные аспекты TMN, упомянутые в M.3010. Поэтому 1992 год можно по праву считать годом рождения TMN не только как общей концепции, но как телекоммуникационной технологии. До 2000 года МСЭ выпускал различные дополнительные рекомендации, которые всё больше детализировали TMN, вносили разъяснения и поправки к базовым документам, упомянутым выше.
4.1 Основные положения концепции TMN
4.1.1 Состав и назначение основных элементов TMN
Согласно рекомендациям МСЭ-Т M.3010, TMN является самостоятельной сетью, которая соединена с сетью электросвязи. Архитектура и принципы построения TMN обеспечивают реализацию задач по управлению, оперативному контролю и эксплуатации разнородного телекоммуникационного оборудования и систем электросвязи, которые изготовлены различными фирмами-производителями (рисунок 5). TMN предназначена для управления услугами сетей связи, для эксплуатации и технического обслуживания оборудования, для оперативно-технического контроля и администрирования сетевыми устройствами в целях обеспечения качества оказания услуг связи.
Объектами управления TMN являются телекоммуникационные ресурсы. Телекоммуникационные ресурсы управления физически представляют собой реальное оборудование связи – стативы, функциональные блоки, модули, на определённые свойства которых можно осуществлять целенаправленное управляющее воздействие. Например, можно запрещать организацию обходных направлений связи через определённый узел связи или повышать уровень допустимых потерь в направлении связи.
Рисунок 5 – TMN и сеть электросвязи.
TMN предоставляет оператору связи услуги по управлению сетями электросвязи (management service). Услуги управления определяются как компоненты, предлагаемые TMN для удовлетворения потребностей оператора в сетевом управлении. Самая элементарная из этих компонентов, например генерация сообщений о неисправности, определяется как функция управления (management function). TMN предоставляет оператору связи широкий набор функций управления телекоммуникационными сетями и услугами, обеспечивая обмен информацией в процессе управления. Обмен информацией предусматривает, прежде всего, выдачу команд управления, получение подтверждения получения команд, их выполнение и передачу в систему управления результатов выполнения команд.
Обмен командами управления и иной информацией между TMN и оборудованием связи осуществляется через опорные точки, которые реализуются в виде стандартизованных или нестандартизованных интерфейсов TMN. Для передачи сигналов и команд управления TMN соединяется с оборудованием систем и средств электросвязи при помощи сети передачи данных (Data Communication Network, DCN). DCN реализует транспортные уровни TMN согласно модели ВОС (модели взаимосвязи открытых систем).
Функции прикладного уровня TMN реализуются с помощью одной или нескольких операционных систем (Operations Systems, OS).
В первую очередь, операционные системы обеспечивают обработку данных, поступающих от управляемой сети электросвязи, в целях мониторинга и контроля функционирования телекоммуникационного оборудования, а также для обеспечения работы собственно TMN; поддерживают информационную модель сети электросвязи, которая представляет собой описание физических объектов электросвязи с использованием принятой информационной технологии и специальных программных средств, например систем управления базами данных (СУБД); обеспечивают работу прикладных программных средств управления (приложение управления), которые, собственно, и реализуют большинство услуг и функций управления системами. Функции управления могут выполняться непосредственно человеком-оператором или в автоматическом режиме. Кроме того, OS обеспечивает поддержку терминалов пользователя, форматирование данных.
Некоторые функции управления могут выполняться нескольким операционными системами.
Рабочие станции имеют графические человеко-машинные интерфейсы. Рабочая станция (work station, WS) поддерживает язык общения “человек-машина” и обладает возможностями обработки данных, средствами ручного и автоматического ввода-вывода информации. Вместо WS может использоваться терминал управления.
Кроме того, на основе DCN данная TMN может взаимодействовать с другими аналогичными TMN. Это взаимодействие по сути является взаимодействием различных операционных систем.
Минимальные возможности TMN обеспечивают единичное соединение между управляющей системой, рабочей станцией и отдельным устройством электросвязи. В максимальной конфигурации TMN представляет собой технически сложную сеть, которая объединяет в единый комплекс управления значительное число различных систем и средств электросвязи, используя при этом несколько типов управляющих систем, с учётом территориальной удалённости объектов управления друг от друга. При этом в TMN учитывается, что сеть электросвязи состоит из многих типов аналогового и цифрового оборудования, в частности, систем передачи SDH, PDH, электронных АТС, сигнальных пунктов системы общеканальной сигнализации (ОКС) №7, оборудования для оказания телематических услуг, серверов доступа в Интернет, маршрутизаторов и коммутаторов сетей передачи данных. По стандартам TMN такое оборудование обычно называется элементом сети, или сетевым элементом (Network Element, NE). При необходимости описание элемента сети в TMN можно детализировать до уровня отдельной стойки, статива, функционального блока, модуля. Элементы сети предоставляют клиентам и абонентам услуги электросвязи благодаря использованию телекоммуникационных технологий, а также поддерживают обмен с OS. При этом элемент сети может быть централизованным или распределённым, в том числе географически. В последнем случае имеется в виду, например, АТС и её выносы, территориально протяжённая система передачи и т.п.
4.1.2 Область применения TMN
Ниже приведены примеры сетей, услуг электросвязи, основных типов аппаратуры и систем, управление которыми может осуществляться по сети TMN:
· сети общего и частного пользования, включая: узкополосную и широкополосную сети ЦСИС;
· сети подвижной связи;
· частные телефонные сети;
· виртуальные частные сети;
· интеллектуальные сети, управление самой сетью TMN;
· терминалы передачи (мультиплексоры, оборудование кроссовой коммутации, аппаратура преобразования канала и т.д.);
· цифровые и аналоговые системы передачи (кабельные, волоконно-оптические, радио, спутниковые и т.д.);
· операционные системы и их периферия;
· центральные и интерфейсные процессоры, кластерные контроллеры, файловые процессоры и пр.;
· цифровые и аналоговые системы коммутации;
· локальные компьютерные сети (WAN, MAN, LAN);
· сети с пакетной коммутацией;
· терминалы и системы сигнализации (STP) и базы данных реального масштаба времени;
· услуги переноса и электросвязи;
· УАТС, доступы УАТС и терминалы пользователей (абонентов);
· терминалы пользователей сети ЦСИС;
· программные средства, обеспечиваемые услугами электросвязи;
· прикладное программное обеспечение в рамках центральных процессоров и др.;
· взаимодействующие вспомогательные системы (испытательные модули, системы электропитания, кондиционеры, системы аварийной сигнализации внутри здания и др.).
Кроме того, сеть TMN можно использовать для управления распределёнными объектами и услугами, оказываемыми при объединении вышеперечисленных пунктов.
4.1.3 Функциональные группы задач управления
В разработанных рекомендациях сектора телекоммуникаций Международного Союза Электросвязи (МСЭ-Т) по TMN задачи системы управления определены по следующим функциональным направлениям:
· управление конфигурацией сети;
· управление устранением отказов;
· управление качеством;
· управление расчётами;
· управление защитой информации.
При управлении конфигурацией решаются задачи формирования и развития сети, создание и сопровождение плана нумерации сети, реконфигурация сети и отдельных её элементов (маршрутизаторов, мультиплексоров, построение карты сети и т.д.), планирования услуг, ведения банка данных.
При управлении устранением отказов решаются задачи контроля за состоянием сети и её элементов в реальном времени, обнаружения и локализации повреждений, восстановления трафика, оперативного перестроения сети, устранения повреждений, оповещения пользователей о проводимых работах.
При управлении качеством решены задачи сбора и анализа статистических данных по функционированию сетей и их элементов, регулирования трафика, расширения диапазона услуг связи, а также задачи разработки, заключения и контроля за исполнением соглашений об уровне качества предоставленных услуг.
При управлении расчётами решаются задачи сбора данных по предоставляемым средствам и услугам связи, разработки тарифов за предоставляемые средства и услуги, проведения взаимозачётов между участниками предоставления услуг, технических расчётов, касающихся возможностей сетей, регистрации и учёта абонентов.
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, составления отчётов о попытках несанкционированного доступа к услугам, защиты целостности и сохранности данных.
4.1.4 Основные характеристики архитектуры TMN
Архитектура TMN обладает рядом характеристик, отличающих её от основных конкурентов – SNMP-продуктов и фирменных систем управления, основанных на частных стандартах. Наиболее значимыми из них являются:
· возможность интеграции разнородных сетей за счёт комплексной стандартизации большого числа аспектов поведения и структуры системы управления, а также в силу международного характера стандартов TMN;
· высокая степень масштабируемости решений благодаря наличию соответствующих свойств базового протокола взаимодействия агентов и менеджеров – протокола CMIP;
· наличие в архитектуре специальных элементов для построения больших распределённых систем: промежуточной сети передачи данных, средств маршрутизации и фильтрации сообщений между многочисленными менеджерами и агентами, центральной справочной базы данных, хранящей информацию об их свойствах и местоположении, и т.п.;
· защищённость управления посредством использования открытых стандартов безопасности ISO/OSI.
4.2 Модели системы управления сетью
С учётом сложности и многообразия задач, решаемых TMN, существует несколько способов описания её свойств. Каждый способ описания соответствует ряду свойств сети. В терминах TMN в этом случае говорится об архитектуре сети. Здесь под архитектурой понимается совокупное обозначение состава и структуры TMN, взаимное расположение и способы взаимодействия компонентов TMN между собой и с внешней средой. Рекомендация МСЭ-Т M.3010 определяет общие понятия концепции управления TMN и представляет несколько видов архитектуры управления с позиции различных уровней её описания: функциональная архитектура TMN, которая описывает ряд функций управления;
· физическая архитектура TMN, которая определяет, как и какими средствами функции управления могут быть реализованы на вычислительном и ином оборудовании;
· информационная архитектура TMN, которая описывает понятия TMN на основе стандартов управления взаимодействия открытых систем ВОС в рамках объектно-ориентированного подхода;
· логическая многоуровневая архитектура TMN (Logical Layered Architecture, LLA), которая показывает, как управление сетью может быть структурировано в соответствии с различными потребностями администрации связи.
4.2.1 Функциональная архитектура TMN
Функциональная архитектура описывает соответствующее распределение функциональных возможностей в сети TMN, что позволяет создавать блоки функций, из которых может быть построена сеть TMN произвольной сложности. Определение блоков функций и опорных точек между блоками функций приводит к требованиям спецификаций интерфейсов, рекомендованным для сети TMN.
Функциональная архитектура сети TMN базируется на ряде блоков функций сети TMN. Эти блоки функций обеспечивают общие функции сети TMN, которые позволяют данной сети TMN выполнять функции управления. Для переноса информации между блоками функций сети TMN используется функция передачи данных (Data Communication Function, DCF). Пары блоков функций сети TMN, которые обмениваются информацией управления, разделены с помощью опорных точек.
Функциональная архитектура TMN состоит из следующих основных компонентов:
· функциональные блоки – наименьшие (элементарные) единицы TMN, которые могут быть стандартизированы;
· функции приложений управления (Management Application Functions, MAF) – функции, которые предоставляют одну или несколько услуг управления;
· функции управления TMN (TMN Management Function, TMN MF) и набор функций управления TMN. Функции управления TMN обеспечивают взаимодействие между парами MAF в управляющей и управляемой системах и группируются в набор функций управления;
· опорные точки – описание требований к интерфейсам TMN.
В функциональной архитектуре TMN определено четыре различных типа функциональных блоков (рисунок 6):
· управляющей системы (Operations Systems Function block, OSF);
· элемента сети (Network Element Function block, NEF);
· рабочей станции (Workstation Function block, WSF);
· преобразования (Transformation Function block, TF).
Два типа блоков (OSF и TF) полностью находятся внутри области, помеченной как “ TMN ”. Это указывает на то, что эти функциональные блоки полностью определены в соответствии с рекомендациями TMN. Оставшиеся три блока (WSF, NEF и TF) показаны на граничной линии. Это указывает на то, что только часть функциональных блоков определена в рекомендациях TMN.
Функциональная архитектура TMN вводит понятие опорных точек, чтобы обозначить границы взаимодействующих функциональных блоков. Три класса опорных точек (q, f и x) полностью описаны в рекомендациях TMN; другие классы (g и m) располагаются вне систем TMN и описываются рекомендациями МСЭ-Т лишь частично (рисунок 7).
Функциональный блок элемента сети (NEF) описывает функции оборудования электросвязи, которые доступны для управления со стороны TMN. NEF поддерживает обмен информацией с TMN для обеспечения передачи управляющих команд и информации управления. Именно эта часть NEF, которая доступна TMN, изображена на рисунке 6 внутри границ TMN.
Рисунок 6 – Функциональные блоки TMN
Функциональный блок управляющей системы (OSF) устанавливает связь и взаимодействует с NEF через опорную точку q. Опорная точка q3 использовалась каждый раз, когда требовалось передать информацию управления на прикладном уровне модели ВОС. Опорные точки q1,q2 предназначались для случаев, когда информацию управления нужно передавать через более низкие уровни модели ВОС (например, через канальный и сетевой уровни). По прошествии некоторого времени оказалось, что невозможно различить q1 и q2. Эти две опорные точки были заменены общей точкой qX, а в 2000 году все указанные опорные точки объединены под общим обозначением q.
Функциональный блок рабочей станции (WSF) позволяет представлять информацию управления для пользователя в наиболее доступной и ясной форме. WSF включает поддержку интерфейса с пользователем через опорную точку g. Этот аспект WSF не является частью стандартов TMN, поэтому на рисунке 7 WSF расположена на краю оболочки TMN, а опорная точка g – вне рамок TMN.
Рисунок 7 – Опорные точки и функциональные блоки TMN
Функциональный блок преобразования (TF) используется для организации связи между двумя сущностями, которые имеют несовместимый механизм информационного обмена. Несовместимыми могут оказаться информационные модели, протоколы обмена или оба этих элемента. TF может использоваться как для связи функциональных блоков внутри сети TMN, так и для организации взаимодействия с внешними системами. В частности, на границе TMN TF обеспечивает взаимодействие с окружением, которое не соответствует стандартам TMN, и преобразует информацию на участке от опорных точек q и опорными точками m. Так как опорная точка m не является целиком стандартной с точки зрения TMN, часть TF показана на краю оболочки TMN. Кроме того, TF осуществляет хранение, фильтрацию и преобразование информации управления из некоторой локальной или частной формы в стандартизированную форму.
Функциональный блок TF выполняет функции Q - адаптера (Q Adaptor Function, QAF), которая присутствовала в прежних версиях рекомендаций TMN. Одновременно на TF возложена реализация ранее существовавшей функции медиации (Mediation Functions, MF), которая использовалась для организации соединения и взаимодействия между одиночными или множественными NEF/QAF и OSF.
4.2.2 Физическая архитектура TMN
Физическая архитектура TMN показывает, как функции TMN, определённые в функциональной архитектуре, могут быть реализованы с помощью информационных технологий, вычислительной техники и телекоммуникационного оборудования. Физическая архитектура показывает, как функциональные блоки могут быть реализованы с помощью физических блоков.
Физическим блокам соответствуют оборудование связи, ЭВМ, системное или прикладное программное обеспечение. Опорные точки реализуются с помощью интерфейсов. Физическая архитектура определяет, как функциональные блоки и опорные точки могут быть реализованы с помощью программно-аппаратных средств.
Физическая архитектура TMN состоит из следующих физических блоков: - элемент сети (NE);
· устройство медиации (Mediation Device, MD);
· Q-адаптер (QA);
· операционная система (Operation System, OS);
· рабочая станция (Work Station, WS);
· сеть передачи данных (Data Communication Network, DCN).
Физическая архитектура TMN представлена на рисунке 8.
Физические блоки являются реализацией одноимённых функциональных блоков. Например, блок “ Элемент сети” выполняет функции оборудования связи. Функции трансформации в данном случае разделяются на две составляющие: функции адаптации, которые реализуют устройства адаптации, и функции медиации, которые выполняют устройства медиации.
Функции адаптации и реализующие данную функцию устройства адаптации обеспечивают информационный обмен между физическими элементами, не поддерживающими стандарты TMN, и элементами сети или операционной системой, которые соответствуют принципам TMN. В этом случае необходимо применение физического устройства – Q-адаптера (QA)
Q-адаптер обеспечивает подключение элемента сети с несовместимым с TMN интерфейсом к Q-интерфейсу TMN. Характерным примером такого взаимодействия может быть подключение устаревшей электромеханической или квазиэлектронной АТС к сети. Адаптер поддерживает интерфейсы TMN, интерфейс к не- TMN системе, а также при необходимости внешние интерфейсы для вывода информации (например, аварийной). Выделяют также X-адаптер, который позволяет организовывать обмен информацией между операционной системой TMN и несовместимой с TMN операционной системой, которая не поддерживает стандартный коммутационный механизм TMN.
Рисунок 8 – Физическая модель сети TMN
Скажем, унаследованная автоматизированная система технической эксплуатации с устаревшим типом программного управления может взаимодействовать с операционной системой TMN через X- адаптер.
В свою очередь, устройства медиации MD осуществляют трансформацию данных при обмене между физическими блоками TMN, которые поддерживают несовместимый механизм обмена информацией. Здесь также различают Q-медиатор и X-медиатор. Q-медиатор поддерживает соединения внутри TMN, а X-медиатор – между операционными системами различных TMN. Адаптеры и медиаторы могут выполнять функции преобразования форматов данных.
На рисунке 8 также изображены интерфейсы сети управления, используемые в опорных точках – X, F, Q3 , Qх.
Интерфейсы могут рассматриваться как физическая реализация опорных точек TMN. В то время как опорные точки можно сравнить с услугами управления, интерфейсы можно сравнить со стеками протоколов, которые реализуют эти услуги. Интерфейсы осуществляют реализацию физического взаимодействия между различными элементами (физическими блоками) TMN или взаимодействие TMN и внешнего окружения.
Рисунок 9 – Взаимосвязь опорных точек и интерфейсов
На рисунке 9 показана взаимосвязь опорных точек и соответствующих им интерфейсов. Она выглядит следующим образом:
Интерфейс Q используется в опорных точках q. Для обеспечения гибкой реализации класс интерфейсов Q подразделяется на подклассы:
· интерфейс Qх используется в опорных точках qx ;
· интерфейс Q3 используется в точке q3.
Q-интерфейс определяет, какие телекоммуникационные ресурсы и операции элемента сети будут “видны” TMN, а какие ресурсы “не видны”.
Интерфейс Q3 характеризуется частью информационной модели, которая разделяется в знаниях между операционной системой (OS) и теми элементами TMN, с которыми она имеет прямую связь.
Интерфейс Qх характеризуется частью информационной модели, которая разделяется между медиаторами и теми сетевыми элементами и Q-адаптерами, которые он поддерживает.
Интерфейс X поддерживает взаимосвязь TMN и других внешних систем, включая иные TMN, а также используется для управления предоставлением коммерческих услуг. Это возможно при наличии в соответствующих системах интерфейсов, взаимодействующих с TMN. Для передачи информации во внешнее окружение уровень информационной безопасности для X-интерфейса должен быть выше, чем для Q-интерфейса. По аналогии с Q-интерфейсом X-интерфейс определяет для внешних систем видимую часть “айсберга” TMN и порядок доступа к её ресурсам.
F-интерфейс позволяет соединить рабочую станцию WS и физические блоки TMN, которые поддерживают реализацию OSF и TF. Соединение осуществляется через сеть передачи данных. В настоящее время интерфейс F определён рекомендацией M.3300
4.2.3 Информационная архитектура TMN
На технологическом уровне управление телекоммуникациями представляет собой обработку информации, поступающей от элементов сети, специализированными программными приложениями. Необходимо осуществлять информационный обмен между многочисленными устройствами и оборудованием связи, операторами и провайдерами услуг.
Информационная модель описывает объектно-ориентированный подход для диалогового обмена информацией. Ключевыми элементами информационной архитектуры являются информационные элементы, модели взаимодействия элементов и собственно информационные модели.
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.
В основе информационной модели лежит схема “менеджер-агент”. Взаимодействие между менеджером, агентом и объектами показано на рисунке 10.
Рисунок 10 – Схема взаимодействия между менеджером, агентом и
управляемыми объектами
Менеджер – часть распределённой системы управления, которая выдаёт 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.
Управляемые объекты в системе “менеджер-агент” представляются в виде описания абстрактных управляемых ресурсов, отражающих состояния реальных ресурсов.
Весь обмен между агентом и менеджером состоит из набора операций управления и извещения (уведомления). Все эти операции реализуются путём использования услуг общей информации управления CMIS (Common management information service) и протокола общей информации управления CMIP (Common management information protocol) .
Агент является посредником между управляемым ресурсом и основной управляющей программой-менеджером. Чтобы один и тот же менеджер мог управлять различными реальными ресурсами, создаётся некоторая модель управляемого ресурса, которая отражает только те характеристики ресурса, которые нужны для его контроля и управления. Например, модель маршрутизатора обычно включает такие характеристики, как количество портов, их тип, таблицу маршрутизации, количество кадров и пакетов протоколов канального, сетевого и транспортного уровней, прошедших через эти порты.
Менеджер получает от агента только те данные, которые описываются моделью ресурса. Агент же является некоторым экраном, освобождающим менеджера от ненужной информации о деталях реализации ресурса. Агент поставляет менеджеру обработанную и представленную в нормализованном виде информацию. На основе этой информации менеджер принимает решения по управлению, а также выполняет дальнейшее обобщение данных о состоянии управляемого ресурса, например, строит зависимость загрузки порта от времени.
Менеджер и агент должны располагать одной и той же моделью управляемого ресурса, иначе они не смогут понять друг друга. Агент наполняет модель управляемого ресурса текущими значениями характеристик данного ресурса, и в связи с этим модель агента называют базой данных управляющей информации – Management Information Base, MIB. Менеджер использует модель, чтобы знать о том, чем характеризуется ресурс, какие характеристики он может запросить у агента и какими параметрами можно управлять. Строго говоря, MIB – просто виртуальный информационный массив, который содержит в формализованном и упорядоченном виде все данные, связанные с сетью связи, с сетевым оборудованием в любой части сети, и является информационной моделью управляемого объекта. На сегодня существует несколько стандартов на базы данных управляющей информации. Основными являются стандарты MIB-I и MIB-II, а также версия базы данных для удалённого управления RMON MIB.
Первоначальная спецификация MIB-I определяла только операции чтения значений переменных. Стандарт MIB-I разрабатывался с жёсткой ориентацией на управление маршрутизаторами, поддерживающими протоколы стека TCP/IP. Стандарт MIB-II определяет операции изменения или установки значений объекта. Стандарт RMON MIB ориентирован на сбор детальной статистики по протоколу Ethernet. Обеспечивает удалённое взаимодействие с базой MIB. RMON MIB включает дополнительные счётчики ошибок в пакетах, более мощные средства фильтрации. Агенты этой версии более интеллектуальны и выполняют значительную часть работы по обработке информации об устройстве, которую раньше выполняли менеджеры. Отличительной чертой стандарта RMON MIB является его независимость от протокола сетевого уровня (в отличие от стандартов MIB-I и MIB-II, ориентированных на протоколы TCP/IP). Поэтому он удобен для гетерогенных сред, использующих различные протоколы сетевого уровня.
Агенты могут отличаться различным уровнем интеллекта – они могут обладать как самым минимальным интеллектом, необходимым для подсчёта проходящих через оборудование кадров и пакетов, так и весьма высоким, достаточным для выполнения самостоятельных действий по выполнению последовательности управляющих действий в аварийных ситуациях, построению временных зависимостей, фильтрации аварийных сообщений и т.п.
4.2.4 Логическая многоуровневая архитектура
В рамках концепции TMN существует определённая иерархия “обязанностей”, связанных с управлением теми или иными объектами. Такая иерархия может быть описана с помощью термина “уровень управления”; соответственно архитектура, которая описывается с помощью уровней, называется логической многоуровневой архитектурой (Logical Layered Architecture, LLA) TMN (рисунок 11).
Рисунок 11 – Пирамида управления TMN
Функциональные возможности сети TMN могут быть разбиты на следующие уровни:
· элемента сети (Network Element Layer, NEL);
· управления элементом (Element Management Layer, EML);
· управления сетью (Network Management Layer, NML);
· управления услугами (Service Management Layer, SML);
· управления бизнесом (Business Management Layer, BML).
На всех уровнях пирамиды решаются задачи одних и тех же пяти функциональных групп (управление конфигурацией сети, управление устранением отказов, управление качеством, управление расчётами, управление защитой информации), однако, на каждом уровне эти задачи имеют свою специфику: чем выше уровень, тем более общий и агрегированный характер приобретает собираемая о сети информация.
Информация о состоянии уровня поступает наверх, а сверху вниз идут управляющие воздействия. Степень автоматизации управления может быть различной, и обычно имеет место сочетание автоматизированных и ручных процедур. Как правило, чем выше уровень иерархии управления, тем ниже его степень автоматизации.
Уровень элементов сети представляет собой саму сеть связи, то есть объект управления. В качестве сетевых элементов могут рассматриваться коммутационные станции, системы передачи, мультиплексоры, комплекты тестового оборудования и т.д.
Уровень управления элементами охватывает контроль, отображение параметров работы, техническое обслуживание, тестирование, управление применительно к отдельным элементам или некоторым их подмножествам.
В качестве примера можно привести следующие функции, выполняемые на уровне управления элементом сети:
· обнаружение ошибок и неисправностей телекоммуникационного оборудования и систем связи;
· измерение потребляемой мощности;
· измерение температуры оборудования;
· измерение задействованных ресурсов оборудования связи, например, загрузки центрального процессорного элемента, наличия свободного места в буфере передачи/приёма, длины очереди и т.п.;
· регистрация статистических данных;
· модификация программного обеспечения.
Уровень управления сетью осуществляет функции управления, касающиеся взаимодействия между многими видами телекоммуникационного оборудования. На уровне управления сетью внутренняя структура элемента сети “невидима”, это означает, к примеру, что состояние буфера устройства приёма/передачи, температура оборудования и т.п. не могут напрямую контролироваться и управляться этим уровнем.
Примеры функций, выполняемых на уровне управления сетью:
· создание полного представления о сети (информационная модель сети);
· создание обходных путей установления соединения с целью поддержки QoS для конечных пользователей;
· модификация и обновление таблиц маршрутизации;
· мониторинг загрузки линий и каналов связи;
· оптимизация возможностей сети для повышения эффективности использования средств и систем связи;
· обнаружение неисправностей и ошибок программного обеспечения.
Уровень управления услугами (сервисами) затрагивает вопросы управления, которые непосредственно касаются пользователей услуг связи. Это могут быть клиенты оператора, абоненты сетей связи, а также администрации операторов связи или провайдеров услуг. Управление услугами осуществляется на основе информации, которая предоставляется уровнем управления сетью; при этом уровень управления услугами “не видит” детальную внутреннюю структуру сети. Маршрутизаторы, АТС, системы передачи не могут непосредственно управляться с уровня управления услугами.
Примеры функций управления, которые выполняются на уровне управления услугами:
· контроль качества услуг связи (задержки, потери и т.д.);
· учёт объёма использования услуг связи;
· добавление и удаление пользователей;
· назначение сетевых адресов и номеров телефонных аппаратов.
Уровень управления бизнесом отвечает за управление целым предприятием. Данный уровень занимается вопросами долговременного планирования сети с учётом финансовых аспектов деятельности организации, владеющей сетью. На этом уровне помесячно и поквартально подсчитываются доходы от эксплуатации сети и её отдельных составляющих, учитываются расходы на эксплуатацию и модернизацию сети, принимаются решения о развитии сети с учётом финансовых возможностей. Уровень бизнес-управления обеспечивает для пользователей и поставщиков услуг возможность предоставления дополнительных услуг.
4.3 Основные стандарты
Важнейшие документы МСЭ-Т, имеющие отношение к TMN, сгруппированы в так называемое M-семейство (рисунок 12).
Документ M.3000 “Обзор рекомендаций в области TMN” содержит перечень всех существующих публикаций МСЭ-Т TMN и других стандартов, которые имеют отношение к управлению сетями связи. Здесь же дана краткая характеристика концепции TMN и рассмотрена её взаимосвязь с другими телекоммуникационными технологиями.
В стандарте M.3010 изложены общие принципы построения и работы сети TMN, описаны функциональные блоки, компоненты и интерфейсы, иерархическая архитектура TMN, объекты управления и модель “менеджер-агент”.
Название рекомендаций M.3016 “Обзор информационной безопасности TMN”, появившихся в июне 1998 года, говорит само за себя. Рекомендации M.3020 “Методология определения TMN-интерфейсов” посвящены функциональным возможностям TMN-интерфейсов и используемых ими протоколов.
Документ M.3100 определяет общую информационную модель сетевых элементов. В нём описаны классы администрируемых объектов, их свойства, которые могут служить для обмена информацией между интерфейсами, а также применение объектных технологий, например наследования.
Стандарт M.3200 “Услуги управления TMN” включает в себя краткие описания прикладных сервисов TMN. Кроме того, он вводит 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 классами Ш-ЦСИО; в более ранней редакции - M.3205) и др.
В документе M.3300 сформулированы требования к организации человеко-машинного интерфейса (по терминологии TMN-F-интерфейса), а в M.3320 – аналогичные требования для интерфейса между сетями TMN (X-интерфейса). Наконец, стандарт M.3400 определяет функции управления в сетях TMN.
Рисунок 12 – Рекомендации МСЭ-Т по TMN
Названные публикации МСЭ-Т представляют собой часть рекомендаций M-семейства, регламентирующих функционирование сетей TMN (например, термины и определения сгруппированы в документ M.60, а принципы применения концепции TMN к управлению сетями ЦСИО изложены в серии M.36xx). Кроме того, отдельным аспектам управления сетями связи посвящены стандарты G-,Q- и X-семейств, которые разрабатывают другие исследовательские группы в составе МСЭ-Т. Стандартизация, лежащая в основе TMN, позволяет добиться интеграции разнородных сетей, а также обусловливает практически неограниченные возможности масштабирования решений.
В настоящее время МСЭ-Т продолжает разработку новых и совершенствование существующих Рекомендаций в области TMN с целью более полного охвата всех приложений TMN и более детальной спецификации интерфейсов и протоколов TMN.
4.4 Показатели перспективности TMN
Примерами основных показателей перспективности концепции TMN служат следующие аргументы:
· Практически все ведущие разработчики платформ управления, а среди них – Hewlett-Packard, Digital, Sun,Cabletron, IBM включили поддержку стандартов TMN в свои продукты.
· Появились новые небольшие компании, которые сделали разработку средств TMN-управления своим основным бизнесом, а это – верный признак хороших перспектив новой для рынка технологии (то же самое произошло, например, с технологией Gigabit Ethernet).
· Большая часть телекоммуникационного оборудования новых технологий SONET/SDH, ATM,ADSL, беспроводных сетей и т.п. сегодня выпускается со встроенной поддержкой интерфейса Q - одного из основных элементов архитектуры TMN.
Ещё одним показателем перспективности архитектуры TMN может служить интерес, проявляемый к ней компанией Microsoft, в рыночной интуиции которой трудно усомниться. Microsoft заключила партнёрские соглашения о взаимопомощи при разработке продуктов TMN-управления на базе сервера Windows NT с двумя ведущими производителями TMN-платформ – компаниями Hewlett-Packard и Vertel.
К основным недостаткам TMN можно отнести следующие:
-Технология TMN берёт своё начало из теории, а не из практики.
-Технология TMN с технической точки зрения не проработана настолько, чтобы считаться законченной стандартизированной технологией, которую можно было бы реализовать на практике в виде конкретной законченной системы.
-Существует более или менее стандартизированная адаптация TMN к применению на транспортных сетях SDH и сетях абонентского доступа ISDN (рекомендаций серий G и M). Однако для других важных телекоммуникационных технологий (например, сети IP) детализированная адаптация TMN отсутствует.
-Рекомендации, которые в своей совокупности должны давать полное представление о TMN, имеют довольно сложный для правильной интерпретации формальный язык описания с большим количеством перекрёстных ссылок, что затрудняет как чтение, так и изучение рекомендаций.
-Все рекомендации, имеющие отношение к TMN, довольно сложным образом организованы в блоки и серии. Большая разбросанность и фрагментарность информации делают их трудными для понимания.
-Техническое воплощение основных правил TMN регламентируется целыми наборами рекомендаций, которые не локализованы в серии M и были разработаны в разные годы разными группами специалистов. Соединить данные рекомендации в единое “смысловое поле” довольно сложно, в виду того, что основные цели, степень детализации и направленность отдельных рекомендаций далеко не всегда соответствует проблематике создания систем управления телекоммуникациями.
-В рекомендациях МСЭ проблема управления телекоммуникационными сетями с точки зрения реальных операторов, производителей и потребителей освещается настолько абстрактно и настолько не соответствует современным реалиям, что многие технологические решения, определяемые такой абстракцией, оказываются просто невостребованными и ненужными.
-Многими экспертами реализация TMN-интерфейсов рассматривается неоправданно сложным и дорогостоящим делом. Считается, что протокольные стеки, регламентированные для Q-интерфейса, являются слишком “перегруженными” и “тяжёлыми”. Также считается, что верхние уровни модели OSI для данных протокольных стеков стандартизованы довольно слабо, являются довольно абстрактными, и кроме того сильно усложнены по структуре и методам взаимодействия. Такая ситуация приводит к неоднородности интерпретации интерфейсов различными разработчиками. Чрезмерная сложность сказывается на надёжности и цене программного обеспечения.
-Наличие новых, более рентабельных, надёжных и, что очень немаловажно, популярных коммерческих технологий, предоставляющих новые средства реализации интерфейсов, однозначно ослабляют позиции TMN.
-Ощутимо медленное развитие, изменение и детализация TMN в соответствии с изменениями, происходящими в области компьютерной и телекоммуникационной индустрии.
Несмотря на указанные недостатки TMN все же является наиболее перспективной схемой построения системы управления телекоммуникационными сетями.
Контрольные вопросы
1. Расшифруйте аббревиатуру TMN?
2. Что является объектами управления в TMN;
3. Какие интерфейсы применяются при обмене командами управления?
4. Поясните функции прикладного уровня TMN;
5. Каковы минимальные возможности TMN;
6. Область применения TMN. Приведите примеры;
7. Перечислите функциональные группы задач управления;
8. Какие характеристики являются основными при исследовании архитектуры TMN;
9. Что понимается под архитектурой TMN?
10. Из каких основных компонентов состоит функциональная архитектура TMN?
11. Какие функции TMN описаны в NEF?
12. Какие функции выполняет бок TF?
13. Назначение физической архитектуры TMN;
14. Перечислите функции Q-адаптера и Х-адаптера. В чем их различие?
15. Какие интерфейсы в сети управления используются в опорных точках X, F, Q?
16. Поясните различие между интерфейсом Q3 и Qx;
17. Объясните схему взаимодействия между менеджером, агентом и управляемым объектом;
18. Что такое логическая архитектура TMN?
19. Какие функции TMN исполняются на уровне управления элементом сети?
20. Какие показатели являются примером перспективности TMN?
21. Какие недостатки имеет TMN?
5.УПРАВЛЯЮЩИЕ ПРОТОКОЛЫ TMN
Протоколы управления (или коммуникационные протоколы) относятся к протоколам прикладного уровня семиуровневой модели взаимодействия открытых систем. Основное назначение протоколов – передача управляющего воздействия от программы-менеджера к программе-агенту, а также передача уведомления/подтверждения о результатах, к которым привело управляющее воздействие. Таким образом, протоколы поддерживают информационную модель TMN, хотя могут рассматриваться как альтернативные технологии управления устройствами и сетями связи.
К одним из наиболее известных и распространённых управляющих протоколов относятся протоколы SNMP (Simple Network Management Protocol –простой протокол сетевого управления) и CMIP (Common Management Information Protocol –протокол общей управляющей информации).
Рассмотрим подробнее каждый из перечисленных протоколов.
5.1 Общие сведения о протоколе SNMP
В системах управления, построенных на основе протокола SNMP, стандартизируются следующие элементы:
· протокол взаимодействия агента и менеджера;
· язык описания моделей MIB и сообщений SNMP - ASN.1 (стандарт ISO 8824: 1987, рекомендации ITU-T X.208);
· несколько конкретных моделей MIB.
Протокол SNMP и тесно связанная с ним концепция SNMP MIB были разработаны для управления маршрутизаторами Internet как временное решение. Но простота и эффективность решения обеспечили успех этого протокола, и сегодня он используется при управлении практически любыми видами оборудования и программного обеспечения вычислительных сетей.
SNMP – это протокол прикладного уровня, разработанный для стека TCP/IP, хотя имеются его реализации и для других стеков. Протокол SNMP используется для получения от сетевых устройств информации об их статусе, производительности и других характеристиках, которые хранятся в базе данных управляющей информации MIB. Простота SNMP во многом определяется простотой MIB SNMP, особенно их первых версий MIBI и MIBII.
Агент в протоколе SNMP – это обрабатывающий элемент, который обеспечивает менеджерам, размещённым на управляющих станциях сети, доступ к значениям переменных MIB и тем самым даёт им возможность реализовывать функции по управлению и наблюдению за устройством .
SNMP определяет сеть как совокупность сетевых управляющих станций и элементов сети (шлюзы и маршрутизаторы, терминальные серверы), которые совместно обеспечивают административные связи между сетевыми управляющими станциями и сетевыми агентами.
В настоящее время существуют две версии SNMP: SNMPv1 и SNMPv2. Обе версии имеют много общего, однако SNMPv2 предоставляет некоторые преимущества, например дополнительные операционные возможности протокола. Стандартизация версии SNMPv3 в целом завершена, но версия 3 не нашла пока широкого применения.
SNMP использует дейтаграммный транспортный протокол UDP, не обеспечивающий надёжной доставки сообщений. А протокол TCP весьма загружает управляемые устройства, которые на момент разработки SNMP были не очень мощные, поэтому пришлось отказаться от TCP .
К недостаткам протокола SNMP можно отнести следующее:
-отсутствие средств взаимной аутентификации агентов и менеджеров. Версия SNMPv2 должна была ликвидировать этот недостаток, но в результате разногласий между разработчиками стандарта новые средства аутентификации хотя и появились в этой версии, но как необязательные.
-работа через ненадёжный протокол UDP (а именно так работает большинство реализаций агентов SNMP) приводит к потерям аварийных сообщений (сообщений trap) от агентов к менеджерам, что может привести к некачественному управлению.
5.2 Протокол общей управляющей информации CMIP
Доступ к управляющей информации, хранящейся в управляемых объектах, обеспечивается с помощью элемента системы управления, называемого элементом услуг общей управляющей информации CMISE (Common Management Information Service Element). Служба CMISE построена в архитектуре распределённого приложения, где часть функций выполняет менеджер, а часть – агент. Взаимодействие между менеджером и агентом осуществляется по протоколу CMIP. Услуги, предоставляемые службой CMSIE, называются услугами CMIS (Common Management Information Services –общие услуги информации управления).
Протокол CMIP и услуги CMIS определены в стандартах X.710 и X.711 ITU-T.
CMIS определяют функции контроля и управления сетью и обеспечивают интерфейс пользователя. CMIP используется для поддержки обмена информацией управления, чтобы эксплуатировать сеть связи, осуществлять управление и обеспечивать нормальный режим функционирования сети. CMIS и CMIP являются частью большого и сложного набора стандартов для управления системами на основе модели ВОС. При этом CMIP обеспечивает взаимодействие открытых систем на прикладном уровне.
CMIP основан на базе данных управления (Management Information Base, MIB), то есть на совокупности управляемых объектов. Эти объекты имеют атрибуты, обладают некоторым поведением, могут быть созданы и удалены и инициируют в прикладной программе специфические действия, которые запрашиваются менеджером.
Поведение объекта обусловлено ресурсом управления, который этот объект представляет. Например, функционирование терминального окончания соединительной линии или канала связи может зависеть от функционирования (поведения) других компонентов системы, например системы синхронизации или физической среды переноса сигнала электросвязи.
Протокол CMIP используется CMISE для сбора, обмена и изменения информации об управляемых объектах. Это позволяет осуществлять управление элементами всех уровней модели ВОС. CMIP – это протокол, у которого нет “интеллектуальных” программ-агентов, напротив, агенты CMIP на объектах управления более интеллектуальны, чем их аналоги в других стандартах сетевого управления.
CMIP формирует протокольные блоки данных (PDU) и осуществляет обмен PDU между одноуровневыми услугами CMISE, чтобы реализовать сервисы CMIS. CMIP используется для обеспечения услуг управления операциями и услуг передачи уведомлений CMISE (рисунок 13).
Услуги CMIS разделяются на две группы – услуги, инициируемые менеджером (запросы), и услуги, инициируемые агентом (уведомления).
Услуги, инициируемые менеджером, включают следующие операции:
-M-CREAT инструктирует агента о необходимости создать новый экземпляр объекта определённого класса или новый атрибут внутри экземпляра объекта;
-M-DELETE инструктирует агента о необходимости удаления некоторого экземпляра объекта определённого класса или атрибута внутри экземпляра объекта;
-M-GET инструктирует агента о возвращении значения некоторого атрибута определённого экземпляра объекта;
-M-SET инструктирует агента об изменении значения некоторого атрибута определённого экземпляра объекта;
-M-ACTION инструктирует агента о необходимости выполнения; определённого действия над одним или несколькими экземплярами объектов.
Агент инициирует только одну операцию: M-EVENT-REPORT –отправка уведомления менеджеру.
CMIP определяет функции управления сетью и предоставляет следующие виды услуг:
-управление конфигурацией – внешним очертанием, взаимным расположением компонентов сети;
-управление защитой данных;
-контроль безопасности данных;
-проведение учёта работы сети;
-управление качеством функционирования;
-ведение службы каталогов.
Рисунок 13 – Взаимосвязь протокольных блоков CMIS и CMIP
Теоретически CMIS/CMIP обеспечивают намного более мощные средства управления, чем коммерчески более успешный SNMP. Стандарты CMIS/CMIP обеспечивают управление на всех уровнях модели ВОС, однако более удобны для управления верхними уровнями. CMIS/CMIP позволяют в рамках модели ВОС предлагать жизнеспособные стандарты для прикладных программ управления сетями связи. Протоколы CMIS/CMIP разрабатывались при финансовой поддержке правительств ведущих западных стран и крупных поставщиков сетевого и вычислительного оборудования.
Стандарты CMIS/CMIP превосходят конкурирующий стандарт SNMP по уровню решений проблем информационной безопасности. В частности, поэтому в версии 3 протокола SNMP существенное внимание уделено именно вопросам информационной безопасности. Стандарты CMIS/CMIP имеют много функций контроля, управления и поддержки сложных инфраструктур современных сетей связи. Ориентация на объекты управления и объектно-ориентированный подход позволяет стандартам CMIS/CMIP оставаться базовыми в концепции TMN.
Из имеющихся недостатков CMIS/CMIP основным считается отсутствие полного набора реализаций стека сетевых протоколов ВОС на основе принципов управления, заложенных в CMIS/CMIP.
5.3 Сравнение протоколов SNMP и CMIP
- Применение протокола SNMP позволяет строить как простые, так и сложные системы управления, а применение протокола CMIP определяет некоторый, достаточно высокий начальный уровень сложности системы управления, так как для его работы необходимо реализовать ряд вспомогательных служб, объектов и баз данных объектов.
- Агенты CMIP выполняют, как правило, более сложные функции, чем агенты SNMP. Из-за этого операции, которые менеджеру можно выполнить над агентом SNMP, носят атомарный характер, что приводит к многочисленным обменам между менеджером и агентом.
- Уведомления (traps) агента SNMP посылаются менеджеру без ожидания подтверждения, что может привести к тому, что важные сетевые проблемы останутся незамеченными, так как соответствующее уведомление окажется потерянным, в то время как уведомления агента CMIP всегда передаются с помощью надёжного транспортного протокола и в случае потери будут переданы повторно.
- Решение части проблем SNMP может быть достигнуто за счёт применения более интеллектуальных MIB, но для многих устройств и ситуаций таких MIB нет.
- Протокол CMIP рассчитан на интеллектуальных агентов, которые могут по одной простой команде от менеджера выполнить сложную последовательность действий.
- Протокол CMIP существенно лучше масштабируется, так как может воздействовать сразу на несколько объектов, а ответы от агентов проходят через фильтры, которые ограничивают передачу управляющей информации только определённым агентам и менеджерам.
Контрольные вопросы
1. Кой уровень согласно OSI занимают протоколы управления?
2. Какую модель TMN поддерживают протоколы управления?
3. Какой протокол используется в SNMP?
4. Укажите недостатки и достоинства SNMP;
5. Поясните основное назначение CMIP и CMIS. Объясните их взаимосвязь;
6. Приведите примеры команд, инициируемые менеджером;
7. Проведите сравнение CMIP и CMIS. Выделите основные достоинства и недостатки каждого;
6 .ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СТАНДАРТОВ И ТЕХНОЛОГИЙ УПРАВЛЕНИЯ СЕТЯМИ СВЯЗИ
6.1 Понятие телеком-модели операций (TOM)
Телекоммуникационный мир претерпевает фундаментальные изменения. Это заявление не является чем-то новым. Переход к новым правовым и экономическим формам ведения телекоммуникационного бизнеса в большинстве развитых стран мира, породил практически неконтролируемый и мало предсказуемый рост инфраструктуры телекоммуникаций. Причем этот рост несет в себе как качественную, так и количественную составляющие: быстрыми темпами увеличивается общее количество телекоммуникационных ресурсов и вместе с тем возникает и развивается множество новых телекоммуникационных технологий.
В связи с произошедшими изменениями слегка девальвировалось и изменилось само значение слова "телекоммуникации". Сегодня, все возрастающую роль играют так называемые "информационные технологии", которые на современном этапе включают в себя подсистему традиционных телекоммуникаций в качестве одной из составляющих той длинной технологической цепочки, которая обеспечивает хранение, обработку и обмен мультимедийной информации в современном обществе. Следует отметить чрезвычайно высокую степень автоматизации вышеуказанной цепочки. Телекоммуникационное и компьютерное оборудование на сегодняшний день во многом комплиментарные понятия. Современный мультиплексор SDH, например, можно рассматривать и как оборудование связи, дополненное некоторыми интеллектуальными средствами обработки информации, и как компьютер, адаптированный под выполнение определенных телекоммуникационных задач. Скачкообразные процессы автоматизации и интеллектуализации оборудования телекоммуникаций и резкое изменение административных методов управления (ввиду тотальной либерализации рынка телекоммуникаций) привели к ситуации, когда органы, призванные регулировать жизнедеятельность телекоммуникационных провайдеров не справляются с возложенными на них задачами. Прежде всего, это касается так называемых "национальных телекоммуникационных регуляторов" и международных органов по стандартизации в сфере телекоммуникаций.
Оставляя в стороне чисто юридические вопросы организации того или иного рынка телекоммуникаций, сосредоточимся на вопросе стандартизации методов и систем управления телекоммуникационными ресурсами.
Официально, вопросами стандартизации в области управления телекоммуникациями занимаются около пяти различных организаций. Из них можно особо выделить три института: ITU, ETSI и ANSI. Кроме официальных организаций, существуют еще множество промышленных консорциумов и некоммерческих объединений, которые занимаются разработкой альтернативных документов и соглашений, регламентирующих принципы и технологии построения систем управления телекоммуникационными сетями и услугами. К числу альтернативных структур можно отнести TMForum (TeleManagement Forum). Наиболее весомый вклад в дело дальнейшего развития идеалогии TMN вносит TMForum (TMF). Новые индустриальные стандарты TMF ориентированы на реализацию бизнес-процессов.
TeleManagement Forum или TMF - это глобальная неправительственная и некоммерческая организация, основными задачами которой является осуществление стратегического руководства и принятие практических решений в целях повышения качества и эффективности управления телекоммуникационными услугами и эксплуатации сетевых ресурсов.
Активность TMF распределяется по следующим областям исследований и разработок:
· моделирование и автоматизация бизнес процессов;
· управление сетевыми технологиями следующего поколения;
· интеграция и практическая реализация аппаратных систем;
· управление услугами;
· организация систем "customer-care" на базе Web;
· управление электронной коммерцией;
· регламентирование взаимодействия с потребителями услуг.
Следует отметить, что TMF занимает лидирующее положение среди альтернативных организаций, занимающихся вопросами управления телекоммуникациями, по четырем основным причинам:
· TMF является некоммерческой организацией, членами которой может стать любая другая организация;
· разработка документов TMF происходит при непосредственном участии всех членов TMF, а также широкой общественности;
· все документы TMF разрабатываются и утверждаются исходя из непосредственных практических нужд телекоммуникационных провайдеров;
· TMF рациональным образом использует в своей деятельности документы и технологии, наработанные другими организациями.
Основным практическим документом TMF, который определяет всю остальную деятельность организации, является Telecom Operations Map (TOM) (Схема телекоммуникационных операций).
В частности, TM Forum решает следующие задачи:
- Разработка операционных инструкций в области бизнес-процессов.
-Принятие соглашений об информации, необходимой для "передачи" от одной бизнес-операции к другой.
-Идентификация реалистичных системных условий с целью поддержки взаимодействия систем операционной поддержки.
-Развитие рынка и разработка реальных продуктов интеграции и автоматизации телекоммуникационных операционных процессов.
Членами TM Forum являются сервисные провайдеры, сетевые операторы и поставщики аппаратного и программного обеспечения для коммуникационной индустрии. Благодаря такому взаимодействию потребителей и поставщиков систем операционной поддержки TMF способен достигать результатов прагматическим образом, который ведет к предложению как продуктов (компаний - членов TM Forum), так и их спецификаций в бумажной форме. Деятельность FM-Forum охватывает новое поколение систем поддержки операций СПО (System of Support Operation, OSS) и программное обеспечение ПО (Software, SW) – новое поколение OSS (New Generetion System of Support Operation, NGOSS) .
Представленная на рисунке 14 модель демонстрирует преемственность концептуальной части TMN и в то же самое время развивает TMN. Преемственность заключается в представлении управления как многоуровневой абстракции, с выделением уровней управления сетевыми элементами (“процессы управления сетевыми элементами”), уровня управления сетью (“процессы управления сетью”) и уровня управления услугами (“процессы формирования и предоставления услуг” и “процессы работы с абонентами”). Деление уровня управления услугами отражает различие между процессами, которые запускаются в результате индивидуального обращения клиентов, и процессами, которые относятся ко всей группе клиентов, подписавшихся на некоторую услугу или группу услуг. Кроме того, подчёркивается специализация уровня обслуживания клиентов на прямых контактах с клиентами и критическая необходимость постоянно заниматься интеграцией и автоматизацией этих процессов на уровне поддержки и развёртывания услуг. Уровень управления бизнесом не представлен в данной модели в виде отдельной составляющей, но многие процессы, свойственные этому уровню содержатся в процессах, представленных на других уровнях модели .
Основные отличия данной модели от общих подходов, регламентированных в TMN, заключаются в следующем:
· TOM-модель демонстрирует процессный подход к управлению, не декларируя просто функции или наборы функций, а предоставляя управление на каждом уровне как набор процессов, каждый из которых хорошо соотносится с реальными процессами, происходящими у провайдера;
· при разработке TOM использовался подход "сверху-вниз" (т.е. от бизнес- нужд оператора к технологическим составляющим сетевого управления) в отличие от TMN, где рассмотрение управления ведется по принципу "снизу-вверх", т.е. сначала регламентируются технологии и функции управления на уровне сетевых элементов, затем на уровне сети и далее.
· в TOM-модели в качестве отдельного уровня выделен уровень взаимодействия с абонентами (клиентами), что отражает специфику современной работы телекоммуникационного провайдера;
· модель показательна своей наглядностью, простотой и большей детализацией, что существенно отличает ее от способов представления TMN.
Рамочная модель TOM не зависит от конкретной организации, технологии или содержания услуг. Также она может быть использована для описания не только текущих, но и будущих процессов.
Управление операциями в сетях составляет сложное многомерное пространство. GB 910 – документ, который задаёт лишь общую рамочную модель, которая должна наполняться тем, как конкретный сервисный провайдер разрабатывает и реализует свои процессы. Каждый провайдер услуг определяет и изменяет свои процессы в соответствии с целями своего бизнеса и своими стратегиями.
TOM определяет место структуры бизнес-процесса и идентифицирует аспекты, поддерживающие управление бизнес-процессом. Каждому провайдеру услуги необходимо проанализировать структуру процессов, определяемых TOM-моделью, и понять, как они формируют каждый из процессов изнутри, включая бизнес-правила и политики, используемые ими.
Основное назначение TOM-модели состоит в том, чтобы предложить общую структуру для осуществления сквозной интеграции и автоматизации процессов предоставления услуг в области телекоммуникаций. Она может быть использована провайдерами услуг во внутренних целях и для внешнего взаимодействия. Она может быть использована поставщиками для идентификации продуктовых разработок. TOM – начальная точка для провайдеров услуг, позволяющая увидеть собственную процессорную архитектуру и спроектировать и/или перепроектировать свои процессы, включая определение их интерфейсов и требований к автоматизации.
В настоящее время некоторые российские операторы связи, осознав всю важность и актуальность проблемы автоматизации бизнес-процессов, начинают разрабатывать так называемые технологические карты, которые помогут формализовать процессное взаимодействие, увидеть недостатки существующих моделей ведения бизнеса и осуществить реинжиниринг бизнес-процессов (BPR). BPR позволяет компаниям отказаться от старых способов мышления (применительно к процессам, бизнес правилам, работе, технологии и т.д.) и выйти за границы функциональных и организационных ограничений. Разработка технологических карт – это первый этап к построению и внедрению автоматизированных систем управления.
Рисунок 14 – Рамочная
TOM-модель бизнес-процессов для отрасли
телекоммуникаций.
С точки зрения системного подхода правильнее было бы осуществить реинжиниринг и автоматизировать все процессы, которые необходимы при предоставлении услуг клиентам, но провайдеры и операторы зачастую готовы не покупать полную готовую версию программного продукта АСУ. Поэтому не все процессы, показанные в рамках TOM-модели, имеют одинаковый приоритет автоматизации. Безусловно, некоторый уровень автоматизации необходим во всех процессах, но часть этих процессов является критичной для обеспечения конкурентоспособности на рынке. Поэтому автоматизация сфокусирована в областях, где:
· наблюдается частая повторяемость основных информационных процессов;
· существуют высокие требования к скорости реакции;
· требуется высокое качество (точность и полнота).
В сумме основные направления использования TOM провайдерами услуг сводятся к следующему:
· регулирование внутренних и внешних дискуссий;
· для управления бизнес процессами - разработка и реинжиниринг;
· идентификация потребностей, разработка требований;
· разработка требований к интерфейсам и информационным моделям;
· ведение переговоров с партнерами об автоматизации интерфейсов;
· определение места поставщиков в структуре TOM- модели.
Только некоторые из ключевых TOM-направлений провайдеры использовали и продолжают использовать в целях:
· лучшего понимания, как провайдеры услуг осуществляют разработку и поставку решений и продуктов, которые соответствуют потребностям клиентов;
· идентификации интерфейсов;
· определения признаков соответствия клиентов;
· общения с клиентами на одном языке.
6.2 Технология CORBA
В 1991 году Группой объектного управления OMG (Object Management Group) была представлена одна из перспективных технологий управления CORBA (Common Object Request Broker Archiecture) – общая архитектура брокера объектных запросов. Технология CORBA является основным решением, преодолевающим недостатки TMN и SNMP и обладающим заметно меньшей стоимостью в реализации.
Технология CORBA выполняет функции промежуточного программного обеспечения в системе “клиент-сервер” (“менеджер-агент”). В роли клиента выступает удалённое приложение (прикладной процесс управления). Сервер является управляющей системой с реализацией соответствующих процессов. Взаимодействие клиент-сервер происходит через механизм объектного вызова удалённой процедуры ORPC (Object Remote Procedure Call).
Технология CORBA реализует три основных принципа:
- независимость от физического размещения объекта;
-независимость от платформы;
-независимость от языка программирования.
В ITU-T серьёзно рассматривается вопрос о введении архитектуры CORBA как альтернативного средства поддержки интерфейса Q . CORBA даёт возможность обеспечивать связь между распределёнными по сети объектами с использованием объектно-ориентированного подхода. Именно это было заложено в протокол CMIP, не принятый компаниями-производителями в качестве магистральной компьютерной технологии. Что касается CORBA, задачей которой является обеспечение работы и взаимодействия разнородных (написанных на разных языках) приложений в распределённой среде, то доступность и дешевизна этого альтернативного средства делают его предпочтительным для использования в TMN. В среде разработчиков TMN уже имеется шутливое, но не лишённое оснований мнение: нужно просмотреть все стандарты для TMN и везде вычеркнуть упоминание о протоколе CMIP, поменяв его на CORBA.
К достоинствам данной технологии можно отнести такой фактор, как возможность создания интегрированных приложений для систем управления. CORBA обладает более понятными пользователю средствами описания объектов информационных процессов и потоков. Средствами являются: язык описания интерфейсов IDL (Description Language Interface) и универсальный язык моделирования UML (Universal Language of Modeling), который описывает объекты и процессы с помощью диаграмм.
Недостатком же является то, что использование CORBA интерфейсов требует очень трудоёмкой работы по адаптации специфических особенностей управления в иные технологии (особенно это касается адаптации информационных моделей и баз данных MIB).
6.3 Новое поколение систем операций и программного обеспечения NGOSS
Работа в рамках системного контекста осуществляется под "зонтиком" управления со стороны TM Forum с целью создания нового поколения операционных систем и программного обеспечения (New Generation of Operations Systems and Software - NGOSS™), которые более адекватно поддерживают функции Plug & Play. NGOSS™ управляется работами, осуществляемыми в бизнес областях, и требованиями к системной инфраструктуре.
NGOSS представляет собой принципиально новую архитектуру автоматизированных систем управления и нацелена на управление всеми процессами оператора, включая бизнес-процессы.
Это включает разработку бизнес ситуаций для NGOSS™, разработку прикладных компонент проекта и инфраструктуры, в которые приложения могут быть включены или исключены. NGOSS™- инфраструктура разрабатывается как технологически универсальная архитектура со связанными технологически зависимыми архитектурами и технологическими областями.
NGOSS™ - работа и структуры также направляют исполнение TM Forum-проектов, т.е. проектов, которые разрабатывают спецификации контрактов, и каталитических проектов (проектов, сфокусированных на применение). Наиболее ценными TM Forum-проектами являются те проекты, которые комбинируют строгую работу по моделированию или использованию общих объектов с бизнес и системным контекстом в каталитическом применении .
Обратимся теперь к программе NGOSS. Если SmartTMN призвана облегчить оператору/провайдеру ориентацию в уже сложившейся на рынке систем управления ситуации, то NGOSS нацелена на будущее (приблизительно на 5-10 лет вперед). Программа NGOSS очень амбициозна. Но в современном информационном мире есть все необходимые предпосылки для того, чтобы эта амбициозность была оправдана и принесла в конечном итоге выгоды всем игрокам рынка телекоммуникационного и ИТ менеджмента. Посредством NGOSS члены TMF ставят себе целью кардинально изменить философию и архитектуру технологической организации автоматизированных комплексов, управляющих ресурсами телекоммуникационного предприятия. Обратите внимание на слова "ресурсы телекоммуникационного предприятия". Это означает что NGOSS нацелена на удовлетворении потребностей в менеджменте всего телекоммуникационного предприятия в целом того или иного оператора/провайдера. Нужно, отметить, что на данный момент NGOSS сосредоточена ни на то, как и чем управлять, а на том, как организовывать программно-аппаратную инфраструктуру автоматизированных систем управления оптимальным образом, для того чтобы достигнуть следующих характеристик:
-интероперабельности на уровне близком к "plug'n'play";
-высокой адаптируемости и гибкости в настройке при реализации (инсталляции);
-высокой степени масштабируемости при дальнейшем совершенствовании.
Говоря более простым языком, если вы следуете принципам архитектуры NGOSS, то вы (потенциально) должны получить возможность проще, дешевле и быстрее инсталлировать новые системы управления, оптимальным образом на уровне программного инструментария подгонять эти системы для выполнения специфических функций управления, свойственных вашему предприятию, а также с легкостью (технической и финансовой) наращивать уже существующие управляющие комплексы, в случае, если вам понадобится дополнительная функциональность или вычислительная мощность.
Основными принципами NGOSS являются:
-использование распределенных программных компонент с хорошо определенными контрактами (т.е. функционально законченными, с точки зрения задач управления, объектами с хорошо определенными интерфейсами взаимодействия);
-использование механизма "трейдинга" атрибутов компонент на базе открытых контрактов;
-использование разделяемых (общих) информационных сервисов;
-отделение специфических технологических деталей от общей концептуальной модели организации управления.
NGOSS не только определяет и пропагандирует вышеуказанные теоретические принципы, но и на базе этих принципов строит конкретные системные модели различного типа и уровней абстракции. Например, в документе GB920 определяется общая независимая от технологий модель организации программных компонент с распределением функциональности между отдельными компонентами. Модель также определяет общую логику/алгоритм взаимодействия различных компонент в пределах одной или нескольких систем управления отдельного оператора (провайдера). На основании общей архитектуры, описанной в GB920, затем определяются (путем отображения) зависимые от технологий архитектуры реализации программной логики системы управления. Способы отображения и адекватность применения тех или иных технологий для реализации независимой архитектуры NGOSS определяются в части первой уже упомянутой нами "Technology Integration Map". Семантика объектов и процессов управления определяется в "Telecom Operations Map" и документах серии "System Integration Map". В общем и целом NGOSS инкорпорирует большую часть работы, проделанной в рамках программы SmartTMN. Однако сама программа NGOSS является сравнительно молодой инициативой, и многие ее аспекты только начинают прорабатываться членами TMF. Поэтому делать какие-либо выводы или обобщения по поводу этой программы довольно сложно. Возможно лишь дать небольшой прогноз дальнейшего развития NGOSS. Ввиду того, что данную программу поддерживает большое количество довольно известных производителей программного и аппаратного обеспечения можно надеется, что NGOSS имеет вполне определенное и, если можно так выразиться, "официальное" будущее. Катализирующие проекты, которые выгодным образом отличают TMF от других организаций, поддержат теоретические начинания рабочих групп по поводу технологий NGOSS. Также обнадеживающим является тот факт, что вся "software"-индустрия переходит на принципы "компонентности" и взаимодействия программных составляющих через общие сервисы и "промежуточное" ПО.
Несомненно, определенные опасения вызывает глобальность потенциальных изменений, заложенная в NGOSS. В документах TMF прямо указывается на то, что успешность реализации программы зависит от степени консолидации в рамках NGOSS всех заинтересованных игроков рынка систем управления, а именно: поставщиков аппаратного обеспечения, независимых поставщиков программного обеспечения, компаний-интеграторов и телекоммуникационных операторов/провайдеров. Кроме того, существует чисто рыночная опасность. Мировые телекоммуникационные рынки находятся в жесточайшем кризисе. Поэтому долгосрочные и достаточно амбициозные программы типа NGOSS имеют мало шансов для быстрых капитальных инвестиций. В целом, для того чтобы иметь успех, NGOSS необходимо развиваться постепенно и в некотором смысле даже эволюционно, четко выдерживая баланс и не скатываясь к пропаганде одной или двух пусть даже самых перспективных технологий. Примером переоценки подобного рода перспективности может служить история с мобильными технологиями третьего поколения.
6.4 Технология SMART TMN
TMForum опубликовал первые документы, касающиеся новой технологии SMART TMN (Расширенная технология TMN) (“SMART TMN. Technology Integration Map”, ”Technology Direction Statement” и др.). Причины необходимости разработки нового подхода взамен TMN кроются:
· в неудачах решения многих проблем создания систем управления;
· в появлении совершенно новых технологий, таких как, например, CORBA, JAVA и др.
В упомянутых документах с самого начала указываются три основные причины, вызвавшие к жизни необходимость разработки SMART TMN:
· Автоматизация полномасштабного управления процессом с момента его инициализации начала до момента завершения (например, процессом предоставления услуги).
· Организация обмена информацией между подпроцессами для обеспечения прозрачности управления.
· Разрабатываемые технологии должны эффективно обеспечивать построение специализированных систем (систем расчета пользователей, систем финансового и бухгалтерского расчета и т.п.) так, чтобы программные приложения различных производителей легко и надежно (по методу "plug and play") совмещались в единой системе управления. С точки зрения управления бизнес-процессами эти приложения должны восприниматься как органические части единого целого и их работа должна выглядеть "прозрачной".
SMART TMN состоит из следующих частей:
· TOM, в которой определяются основные технологические, управленческие и административные процессы, общие для большинства операторов.
· Основные информационные средства CIF – это набор инструментов и методик для моделирования процессов и объектов в TOM.
· Модель интеграции технологий TIM (Model to Integrations Technology), в которой на основании практических исследований и анализов отбирается группа наиболее технически адекватных и рентабельных технологий для построения реальных систем управления по концепции TMN.
· Катализирующие процессы CP (Catalyzising Processes), через которые TMF проверяет жизнеспособность своих технических стандартов.
Контрольные вопросы
1. Расшифруйте аббревиатуру ТОМ;
2. Какие основные организации занимаются вопросами стандартизации?
3. Перечислите основные отличия ТОМ –модели от регламентированных в TMN;
4. В чем смысл разрабатываемых технологических карт?
5. Перечислите основные направления использования ТОМ-модели;
6. Какие основные принципы управления реализует технология CORBA?
7. Какие недостатки и достоинства имеет технология CORBA?
8. Расшифруйте аббревиатуру NGOSS. Поясните назначение NGOSS;
9. Каковы основные принципы NGOSS?
10. Дайте краткую характеристику технологии SMART TMN.
1. Van Landegem T., De Prycker M., Vandem Brande F. 2005: a vision of the network of the future//Electrical Communication/-1994.-3 rd Quarter.-P.231-240.
2. Kretsch Werner A., Little Artur D/ Telekommunications in the year 2010//Telcom report international/-1995/-№4.-Р.10-13.
3. Дымарский Я.С., Крутякова Н.П., Яновский Г.Г. Управление сетями связи:принципы, протоколы, прикладные задачи. //Серия изданий «Связь и бизнес», М.: ИТЦ «Мобильные коммуникации», 2003.-384с.
4. Гребешков А.Ю. Стандарты и технологии управления сетями связи. - М.: Экотрендз, 2003.-288с.
5. Основы управления связью Российской Федерации /Булгак В.Б., Варакин Л.Е., Крупнов А.Е.и др.; Под. Ред. А.Е.Крупнова и Л.Е.Варакина.-М.: Радио и связь, 1998.-184с.
6. Телекоммуникационные системы и сети. Том 1. Современные технологии. – М.: Горячая линия – Телеком, 2003 – 647с
7. Теория сетей связи под редакцией В.Н. Рогинского. – М.: Радио и связь, 1981 – 192 с.
8. А.В.Засецкий, А.Б.Иванов, С.Д.Постников, И.В.Соколов Контроль качества в телекоммуникациях и связи. Часть II, под.ред. А.Б.Иванова – М.: Компания САЙРУС СИСТЕМС, 2001- 342с.
|
|
|
|
Михаил Михайлович Егунов,
Ольга Григорьевна Шерстнева,
Елена Анатольевна Абзапарова
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СЕТЯМИ СВЯЗИ
Учебное пособие
 |
Подписано в печать 02.11.09
формат бумаги 62х84/16, отпечатано на ризографе,
шрифт № 10
печ. л. 2,89 тираж 200, заказ 582
Типография УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ»
620109,
Екатеринбург, ул. Репина, 15
 |