Терминального и сетевого оборудования

Современное сетевое оборудование — это, как правило, цифровые системы передачи информации, использующие в качестве среды распространения сигналов оптический кабель — волоконно-оптические системы передачи (ВОСП). Волоконная оптика позволяет организовать высокоскоростные (до нескольких Гигабит всекунду) каналы передачи с малым числом регенерационных пунктов и широкими возможностями для автоматизации и совершенствования основных функций передачи и обработки информации. 22

Новая техника связи, которая сегодня внедряется на сети железных дорог, проходит обязательную сертификацию на соответствие нормативам Госкомсвязи (Минсвязи) России. Отличительной чертой этой техники является то, что аппаратно и программно она рассчитана на техническую эксплуатацию в соответствии с современной концепцией контроля и управления сетью, изложенной в последних редакциях Рекомендаций МСЭ-Т серий G и М.

Сегодня в рамках программы нормативного обеспечения отрасли ведутся интенсивные разработки пакета нормативно-технических документов (НТД) в этой области с учетом основных положений развития взаимоувязанных сетей связи (ВСС) России на перспективу до 2005 г. рекомендаций МСЭ-Т, современных условий функционирования первичных сетей и накопленного опыта их эксплуатации. В этом пакете могут быть выделены три слоя. К первому, верхнему слою, относятся новые Правила технической эксплуатации сетей взаимоувязанной сети связи Российской Федерации (ПТЭ). Ко второму слою могут быть отнесены НТД, расширяющие ПТЭ: руководящие документы (РД), руководящие технические материалы (РТМ) и типовые технические требования Минсвязи РФ на современные средства электросвязи. И, наконец, к третьему слою относятся НТД, уточняющие или конкретизирующие отдельные детали — нормы, отраслевые стандарты, указания по измерениям, основные положения по проектированию и строительству, типовые инструкции по паспортизации, эксплуатации и восстановлению ВОСП, методики измерений и расчета.

Техническая эксплуатация каждого конкретного типа новой техники связи должна сегодня проводиться на основании НТД всех трех слоев и в соответствии с эксплуатационной документацией (ЭД) на этот конкретный тип, поставляемой в комплекте с оборудованием, и являющейся, по существу, НТД самого нижнего четвертого слоя.

Техническая эксплуатация представляет собой совокупность методов и алгоритмов технического обслуживания для организации и поддержания в требуемых пределах установленных норм любого объекта (подобъекта) технической эксплуатации, являющегося составной частью ВОСП.

Чтобы надлежащим образом планировать и программировать операции по технической эксплуатации, необходимые для организации и поддержания ВОСП в норме, предусматриваются следующие виды работ:

—испытания при монтаже и приемочные испытания;

—ввод в эксплуатацию;

—поддержание ВОСП в рабочем состоянии.

Следует обеспечить также выполнение и других работ по техническ эксплуатации, связанных с управлением операциями технической эксплуатации: создание базы данных, резервирование свободных емкостей, ведение статистики отказов и т.д.

Основной целью технической эксплуатации должна быть минимизация случаев возникновения и влияния отказов. При этом в случае отказа персонал должен быть направлен в надлежащее место с соответствующим оборудованием, имея необходи-мую информацию, для проведения в установленное время надлежащих работ.

Известны две системы технического обслуживания: децентрализованная и централизованная.

При децентрализованной СТО на каждом узле коммутации имеется свой обслуживающий персонал, обеспечивающий обнаружение и устранение неисправностей. Это оправдано, например, в случае значительного удаления узлов друг от друга или в случае необходимости обеспечения очень высокого коэффициента готовности (надежности).

При централизованной системе на одном (главном) узле коммутации организуется Центр технического обслуживания (ЦТО), где сосредоточены обслуживающий персонал и несколько ремонт-но-восстановительных бригад, а на подопечных соседних узлах коммутации присутствуют только дежурные операторы. Простейшие неисправности дежурный оператор устраняет сам, а в более сложных случаях он обращается за помощью в ЦТО, откуда выезжает одна из ремонтно-восстановительных бригад.

В идеальном случае централизованная система технического обслуживания пред-полагает отсутствие дежурных операторов, а контроль и диагностика подопечных

необслуживаемых узлов коммутации производится дистанционно из ЦТО. Одним из основных способов повышения надёжности функционирования информационных систем является резервирование. Существуют два основных способа использования резерва:

функционально-задействованное резервирование (режим разделения нагрузки — load-sharing redundancy), характеризуемое тем, что резервное оборудование участвует в работе вместе с основным оборудованием; используется в случаях, когда отказ части оборудования не сопряжен с потерями большого количества установленных соединений;

функционалъно-незадействованное резервирование (режим замещения — not-standby redundancy), характеризуемое тем, что резервное оборудование постоянно отслежи-вает и копирует состояние основного оборудования, но включается в работу только при неисправности последнего; используется в случаях, когда отказ части основного оборудования сопряжен с потерями большого количества установленных соединений; понижение качества обслуживания имеет место только при истощении резерва.

Эти способы использования резерва удобно рассмотреть на примере сети с коммутацией пакетов EWSP, которая, в настоящее время, развернута на сети железных дорог России и сама является резервной по отношению к сети передачи данных МПС России, работающей по стеку протоколов TCP/IP. Сеть с коммутацией пакетов отличается высокой надежностью, поскольку была разработана для обслуживания банковских структур и в ней предусмотрены самые разнообразные способы защиты от аварийных ситуаций.

Основой сети EWSP являются узлы HNN (High Performance Network Node), представляющие из себя мощные коммутаторы с возможностью подключения до 12 000 терминалов и пропускной способностью до 40 000 пакетов в секунду. Отдельные узлы оснащены дополнительным оборудованием и используются для управления сетью и контроля за ее состоянием — это узлы с HMS (High Performance Management System).

Вся сеть разбивается на отдельные регионы. Каждый регион управляется при помощи собственной HMS—HMS-R (рис. 1.10).

нционно из ЦТО.Узлы с управляющими системами образуют так называемый нулевой уровень. Всего в сети с коммутацией пакетов EWSP возможна организация до 63 регионов, а значит и 63 узлов нулевого уровня.

В сети EWSP может быть до 4000 узлов, разделенных в зависимости от их мощности на два уровня — верхний и нижний.

С целью повышения надежности сети все регионы объединены попарно и в случае выхода из строя одной HMS, ее обязанности начинает выполнять другая управляющая система {партнерская HMS).

Например, в нормальном режиме HMS-RI управляет регионом 1 в режиме «он-лайн» («on-line») и одновременно является резервной HNS для региона 2. Это же действительно и для HMS-R2 с обратным распределением задач. Так как в данном случае нет четвёртого региона, в регионе 3 расположены две HMS. При этом одна (HMS-R3) управляет регионом, а другая (HMS-R4) работает и холостом режиме как чисто резервная.

Сеть МПС на нулевом уровне имеет восемнадцать узлов с управляющими системами (рис. 1.11) к каждому узлу с HMS подключаются от 78 (Московский регион) до 18 узлов (Калининград) верхнего уровня (HNN44).

Система управления сетью выполняет следующие функции.

• Контроль готовности узлов сети к работе:

—прием и оценка отсылаемых узлами сети аварийных и обычных сообщений, а также их выдача на терминалы управления;

—сохранение аварийных сообщений;

—представление состояния узлов сети в целом.

• Управление узлами сети:

—дистанционное управление;

—дистанционная или местная загрузка.

• Управление сетевыми данными:

—регистрация и передача, а также предварительная обработка информации;

—регистрация и представление краткосрочных статистических и трассовых данных;

—регистрация и оценка долгосрочных статистических данных о сетевых и системных элементах;

—интерфейс к системе разработки и управления сетевыми данными.

Узел сети (HNN) выполняет следующие задачи:

•реализацию сетевых протоколов и терминальных интерфейсов;

•переход к другим узлам сети и к другим сетям;

•маршрутизацию;

•генерирование данных вызова;

•самоконтроль;

•автоматическое обнаружение ошибок и изменение конфигурации.

Все узлы EWSP обеспечивают автоматический автономный коммутационный режим.

Модули HMS и HNN включают в себя идентичные аппаратные компоненты и соединены друг с другом при помощи кольцевого блока RU (тшс. 1.12). К ТU подключаются терминальные и магистральные линии (для связи с другими узлами). Устройство подключения отвечает, в частности, за децентрализованную обработку фреймов на уровне 2 модели OSI или за выполнение функции сборки-разборки пакетов PAD, если к нему подключены стартстопные DTE.

В коммутационных блоках SU реализованы процедуры для управления установлением соединения, передачей данных (информации), маршрутизации, запуском системы, защитой системы от выходов из строя, а также для внутрисетевой (служебной) связи. Каждому SU назначены линии, для которых он выполняет задачи коммутации. Кроме того, он является резервным SU для некоторого числа линий, стандартно обслуживаемым другим SU. При выходе из строя стандартного SU он берет на себя обслуживание этих линий. Этим обеспечивается обслуживание всех линий и поддержание имеющихся соединений даже при выходе из строя одного из SU. Коммутационные блоки работают, в этом случае, в режиме разделения нагрузки (функционально-задействованное резервирование). Блок управления (MU) выполняет все функции управления: управляет, загружает и контролирует все узлы, входящие в его регион, регистрирует данные о трафике и статистические данные. Блок управления оснащен рядом периферийных устройств: большим запоминающим устройством, терминалом оператора NOW, быстродействующим принтером и системным синхронизатором. Для подключения этих устройств MU снабжается соответствующими контроллерами.

Для администрирования и контроля сети обслуживающий персонал использует терминалы NT. Терминалы оператора — это устройства ввода-вывода, служащие для ввода команд, выдачи аварийных сообщений и отчетов, а также для графического цветного представления состояния сети и ее отдельных компонентов. MU обеспечивает управление своим регионом путем выполнения различных команд. При модифицировании базы данных для узла сети с помощью команды эти же изменения автоматически проводятся в базе данных основного и партнерского HMS, таким образом производится согласование баз данных в файлах восстановления в обоих MU. В MU находятся файлы восстановления собственного и резервного региона. Между обоими партнерами производится обмен из семи имеющимися в режиме «on-line» обновлениями. Таким образом, при выходе из строя одного из MU, другой MU берет на 1-ебя контроль всех узлов партнерского региона (рис. 1.13).

Когда обе партнерские HMS работают нормально, при использовании любой команды одновременно изменяются базы данных в обеих HMS. Если партнерская HMS вышла из строя или находится в режиме «off-line», то с того момента, когда это произошло, в основной HMS открывается специальный файл (delta update file), в который записывается вся поступающая информация. Эти данные переносятся в партнерскую HMS, как только работа восстанавливается. В MU находятся файлы восстановления собственного и резервного региона. Между обоими партнерами производится обмен исеми имеющимися в режиме «on-line» обновлениями. Таким образом, при выходе из строя одного из MU, другой MU берет на 1-ебя контроль всех узлов партнерского региона (рис. 1.13).

Когда обе партнерские HMS работают нормально, при использовании любой команды одновременно изменяются базы данных в обеих HMS. Если партнерская HMS вышла из строя или находится в режиме «off-line», то с того момента, когда это произошло, в основной HMS открывается специальный файл (delta update file), в который записывается вся поступающая информация. Эти данные переносятся в партнерскую HMS, как только работа восстанавливается. Следовательно, основная и партнерская управляющие системы реализуют способ функционально-незадействованного резервирования (режим замещения).

Задачей функционального (коммерческого) использования сети передачи информации является организация обмена информацией между устройствами ввода и сбора первичной информации информационной системы и устрой-ствами ее накопления и хранения. Для этого в сети передачи данных (СПД) задействова-ны узлы коммутации и связное оборудование, реализующие выполнение функций, воз-ложенных на первые три уровня взаимодействия открытых систем (ВОС) (см. рис. 1.4).

Задачей технической эксплуатации является поддержание СПД в работоспособном со-стоянии, т.е. выполнение функций гомеостаза системы. Эта задача решается путем со-здания внутрисетевой связи, которая открывает возможности информационного обмена с целью управления сетью как между HNN и HMS, так и в рамках одного узла связи. На трёх нижних уровнях она опирается на те же протоколы, которые задействованы для функционального использования сети.

Для управления сетью над этими уровнями расположены два следующих (поскольку надо передавать не только пакеты информации, а сообщения целиком):

транспортный уровень (уровень 4);

сеансовый уровень (уровень 5).

Внутренний информационный обмен в системе EWSP реализуют следующие соединения транспортного уровня (линии передачи данных уровня 4):

управляющие транспортные соединения;

журнальные транспортные соединения;

статистические транспортные соединения;

транспортные соединения для передачи файлов. Для обслуживания узла предусматривается управляющее транспортное соединение с HMS. С его помощью передаются команды, отчеты и аварийные сообщения между HMS и HNN. Имеются и другие управляющие транспортные соединения между HMS сети. С их помощью можно, имея соответствующие права, из HMS выполнять команды в удаленной HMS. Кроме того, эти транспортные соединения используются для обмена актуализирующей информацией между избыточными HMS и передачи аварийных сообщений. Журнальные и статистические транспортные соединения имеются между каждым SU узла сети и специальным управляющим устройством (одним на всей сети) — MU-J. Это устройство собирает для этого узла данные о выполненных соединениях (журнальные данные) и статистические данные о состоянии этого узла. Транспортные соединения для передачи файлов между избыточными HMS используются для обмена файлами восстановления.

Кроме того, между любыми HMS могут быть установлены транспортные соединения для обеспечения обмена любыми файлами.

Для управления транспортными соединениями среди всех имеющихся блоков SU назначаются два буферных: SU-FE (Front-End).

Буферный SU распределяет полученные от HMS команды (рис. 1.14) между соответствующими SU. Команда может быть передана всем SU или отдельному SU. В случае команд, относящихся к линиям, определяется, какой SU в данный момент управляет линией. Этому и, возможно, резервному SU, отвечающим за данную линию, и передается команда. Данные загрузки(передаются с диска HMS узлу HNN):

l программы SU (уровни 3, 4, 5);

l программы контроллеров (SPC, TGC, LTC). SPC — контроллер коммутационного процессора, TGC — контроллер группы линий, LTC — контроллер подключения линии. SPC — в SU, TGC и LTC —bTU;

l база данных узла.

Команды управления(вводятся на NOW):

l чтение(отчеты);

l команды с изменениями в узлах:
alter — изменения,

add — расширение,

delete — стирание.

Эти команды вызывают актуализацию в базе данных MU-B и в файле восста-новления резервной HMS данного региона. Каждый вид команд сохраняется в файле регистрации команд и обеспечивает последующий контроль действий оператора. Периодический опрос состояния HNN/HMS

В результате периодического (приблизительно через каждые 5 мин) опроса состояния управляемых системой HMS (MU-B) узлов вместе с ответом HNN на опрос в виде аварийных сообщений выдается информация о возможных изменениях и состояние узла сохраняется в таблице состояния узла (таблица MNS). Эта таблица служит также для графического представления состояния сети. Ответом на опрос HMS является выводимая на NOW характеристика HMS, определяющая состояние опрошенного региона.