Кветный Р.Н. и др. Методология построения систем контроля и мониторинга цифровых телекоммуникационных сетей (укр. язык)

Подождите немного. Документ загружается.

Ð. Í. ÊÂªÒÍÈÉ, Â. Ã. ËÈÑÎÃÎÐ, Â. Ï. ÏÎÑÂßÒÅÍÊÎ,

Î. Þ. ÑÊÈÄÀÍ, Þ. À. ÑÊÈÄÀÍ, ß. ². ÊÀÏ²ÖÜÊÈÉ

ÌÅÒÎÄÎËÎÃ²ß ÏÎÁÓÄÎÂÈ

ÑÈÑÒÅÌ ÊÎÍÒÐÎËÞ

ÒÀ ÌÎÍ²ÒÎÐÈÍÃÓ ÖÈÔÐÎÂÈÕ

ÒÅËÅÊÎÌÓÍ²ÊÀÖ²ÉÍÈÕ ÌÅÐÅÆ

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ВІННИЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Р. Н. Квєтний, В. Г. Лисогор, В. П. Посвятенко,

О. Ю. Скидан, Ю. А. Скидан, Я. І. Капіцький.

МЕТОДОЛОГІЯ ПОБУДОВИ СИСТЕМ

КОНТРОЛЮ ТА МОНІТОРИНГУ ЦИФРОВИХ

ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ МЕРЕЖ

Монографія

УНІВЕРСУМ-Вінниця

2006

УДК 681.5.017+621.395

М 54

Рецензенти:

В. М. Дубовий, доктор технічних наук, професор

В. М. Лисогор, доктор технічних наук, професор

Рекомендовано до видання Вченою радою Вінницького націо-

нального технічного університету Міністерства освіти і науки України

(протокол №8 від 02.03.2006)

М 54 Методологія побудови систем контролю та моніторингу

цифрових телекомунікаційних мереж / Р. Н. Квєтний, В. Г.

Лисогор, В. П. Посвятенко та ін. – Вінниця : УНІВЕРСУМ-

Вінниця, 2006 .– 162 с.

ISBN 966-641-199-7

Монографія присвячена проблемі контролю та моніторингу

цифрових телекомунікаційних мереж, розробці єдиної методології

створення інформаційно-вимірювальних систем для контролю та

моніторингу цифрових телекомунікаційних мереж зі спільнока-

нальною сигналізацією №7 з підвищеною надійністю, що задана

надто високими вимогами до надійності мережі спільноканальної

сигналізації №7.

Книга розрахована на вчених в галузі телекомунікацій, аспі-

рантів, студентів і фахівців різного рівня підготовки.

УДК 681.5.017+621.395

ISBN 966-641-199-7

Ю. А. Скидан, Я. І. Капіцький, 2006

ЗМІСТ

ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ..............................................................................5

ВСТУП .........................................................................................................6

РОЗДІЛ 1. СУЧАСНІ ЦИФРОВІ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНІ

СИСТЕМИ ЯК ОБ'ЄКТ КОНТРОЛЮ ТА МОНІТОРИНГУ..................8

1.1. Загальна класифікація цифрових телекомунікаційних мереж ........8

1.2. Огляд систем сигналізації .................................................................11

1.2.1. Внутрішньоканальна сигналізація.................................................12

1.2.2. Спільноканальні сигналізації.........................................................13

1.2.3. Спільноканальна сигналізація №7.................................................17

1.3. Телекомунікаційна мережа зі спільноканальною

сигналізацією №7 як об’єкт контролю....................................................18

1.3.1. Системне і експлуатаційне вимірювальне обладнання цифрових

телекомунікаційних мереж.......................................................................21

1.3.2. Відомі засоби вимірювання та контролю цифрових

телекомунікаційних мереж зі спільноканальною сигналізацією №7 ..22

1.4. Особливості вимірювання параметрів цифрових

телекомунікаційних мереж.......................................................................23

1.5. Загальна характеристика відомих систем моніторингу з огляду

умов моніторингу мережі ВАТ "Укртелеком".......................................24

РОЗДІЛ 2. МАТЕМАТИЧНІ МОДЕЛІ ЯКОСТІ ЦИФРОВИХ

ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ МЕРЕЖ......................................................31

2.1. Математична модель якості телекомунікаційної мережі...............32

2.2. Математична модель затримок сигналів у ланці сигналізації.......36

2.3. Методика розрахунку ефективного навантаження на ланці

сигналізації.................................................................................................43

2.4. Методика розрахунку затримок сигналів у ланці сигналізації .....44

2.5. Математична модель часових затримок сигналів для

телекомунікаційної мережі ......................................................................47

2.6. Модель затримок сигналів для вільної

телекомунікаційної мережі ......................................................................49

2.7. Модель затримок сигналів для реальної телекомунікаційної

мережі.........................................................................................................51

2.8. Методика розрахунку часових затримок сигналів в

телекомунікаційній мережі ......................................................................56

РОЗДІЛ 3. СТРУКТУРНО-АЛГОРИТМІЧНА ОРГАНІЗАЦІЯ

СИСТЕМ КОНТРОЛЮ ............................................................................58

3.1. Концепція побудови інформаційно-вимірювальних систем.........58

3.2. Структурна схема системи контролю ..............................................60

3.3. Алгоритми контролю основних параметрів цифрових

телекомунікаційних мереж.......................................................................62

3.4. Моделі похибок та оцінка достовірності контролю.......................64

РОЗДІЛ 4. АНАЛІЗ І ОПТИМІЗАЦІЯ ХАРАКТЕРИСТИК

НАДІЙНОСТІ СИСТЕМ КОНТРОЛЮ ..................................................71

4.1. Особливості вимог до надійності систем контролю із урахуванням

властивостей мережі спільноканальної сигналізації №7......................71

4.1.1. Загальні положення.........................................................................71

4.1.2. Обґрунтування основного показника надійності.........................73

4.1.3. Вимоги до надійності систем контролю за критерієм

ефективності функціонування складної системи ..................................76

4.2. Аналіз і оптимізація надійності систем контролю за раптовими

відмовами...................................................................................................78

4.2.1. Аналіз надійності систем контролю як складної ієрархічної

системи .......................................................................................................78

4.2.2. Оптимізація систем контролю за критерієм надійності..............87

4.2.3. Розрахунок, аналіз і оптимізація показників надійності систем

контролю за раптовими відмовами .......................................................101

4.3. Надійність обчислювальної компоненти систем..........................108

4.3.1. Методи оцінки показників надійності програмного

забезпечення ............................................................................................108

4.3.2. Аналіз надійності програмного забезпечення

систем контролю .....................................................................................116

4.4. Метрологічна надійність систем контролю ..................................124

4.5. Узагальнення показників надійності систем контролю...............132

РОЗДІЛ 5. РОЗРОБКА СИСТЕМИ КОНТРОЛЮ ТА МОНІТОРИНГУ

ЦИФРОВИХ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМ

В ІВП "ІННОВІНН" ................................................................................136

5.1. Технічні вимоги до системи............................................................136

5.2. Структура та функціональні особливості первинного

перетворювача системи ..........................................................................136

5.3. Модель обробки даних первинного цифрового потоку та

визначення часу подій в системі моніторингу.....................................140

5.4. Керування навантаженням у мережі зі спільноканальною

сигналізацією...........................................................................................141

5.5. Загальна архітектура системи .........................................................144

5.6. Структурна схема системи..............................................................145

5.7. Структура програмного забезпечення ...........................................147

5.8. Впровадження системи на мережі ВАТ "Укртелеком"................151

ЛІТЕРАТУРА ..........................................................................................154

ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ

АП – аналізатор протоколів

АСТС – аналізатор сигналізацій телекомунікаційних систем

АТС – автоматична телефонна станція

БД – база даних

ЗнСО – значуща сигнальна одиниця

ЗСО – заповнююча сигнальна одиниця

ІВС – інформаційно-вимірювальна система

ІМ – інтерфейсний модуль

КЗ – канал зв’язку

КЛС – контролер ланок сигналізацій

ЛПК – локальний пункт контролю

ЛПМ – локальний пункт моніторингу

МПД – мережа передачі даних

ПЗ – програмне забезпечення

ПЗО – програмне забезпечення обробки даних

ПП – первинний перетворювач

ПС – пункт сигналізації

ПЦП – первинний цифровий потік

СКС7 – спільноканальна сигналізація №7

СК – система контролю

СО – сигнальна одиниця

СУБД – система управління базами даних

ТфЗК – телефонна мережа загального користування

ЦАТС – центральна автоматична телефонна станція

ЦК – центр контролю

ЦП – центральний процесор

ЦПК – центральний пункт контролю

ЦТМ – цифрова телекомунікаційна мережа

CCS – Cross Connect System (система цифрової кросової комута-

ції)

IN – Intelligent Network (інтелектуальна мережа)

OSI – Open System Interconnection (модель взаємозв’язку відкри-

тих систем)

SCP – Service Control Point (вузол управління послугами)

SP – Signalling Point (пункт сигналізації)

SSP – Service Switching Point (вузол комутації послуг)

STP – Signalling Transfer Point (транзитний пункт сигналізації)

TMN – Telecommunication Management Network (мережа керування

зв’язком)

ВСТУП

Взаємодія двох незалежних технологій – електрозв’язку і обчи-

слювальної техніки привела до бурхливого розвитку засобів телеко-

мунікацій, що різко розширило можливості доступу та використання

великих об’ємів інформації незалежно від того, де вона зберігається.

Головною складовою сучасних телекомунікаційних систем є цифрові

телекомунікаційні мережі (ЦТМ). Незважаючи на велику різноманіт-

ність таких систем вони мають спільні риси, що зумовлює вироблення

спільних підходів до їх використання, проектування та контролю і

вимагає розробки єдиних методів проектування інформаційно-

вимірювальних систем (ІВС) для контролю їх параметрів, що забезпе-

чують відповідні якість зв’язку та надійність і своєчасність отримання

інформації. Загальним підходом до створення ЦТМ є використання в

них (чи разом з ними) систем сигналізації, що обумовлюють отриман-

ня сигналів про проходження та синхронізацію інформаційних пото-

ків. Єдиним світовим стандартом міжстанційної сигналізації мережі

загального користування є система спільноканальної сигналізації №7

(СКС7).

Згідно [73], під контролем будемо розуміти процедуру встано-

влення відповідності між станом об’єкта та нормою або процес визна-

чення відповідності значення характеристики об’єкта встановленим

вимогам.

Моніторинг – це спостереження та керування станом об’єкта

(ЦТМ) з урахуванням результатів контролю його визначальних пара-

метрів [14, 48, 100].

В цій монографії здійснена спроба розробки єдиної методології

створення ІВС для контролю та моніторингу ЦТМ з СКС7 з підвище-

ною надійністю, що задана надто високими вимогами до надійності

мережі СКС7 (наприклад інтенсивність помилок відповідно до реко-

мендацій міжнародних стандартів не повинна перевищувати



Методологія включає математичні моделі визначальних пара-

метрів об’єкта (затримки сигналів та навантаження), методики та ал-

горитми їх розрахунку та контролю, загальну концепцію побудови

ІВС та комплекс методів, підходів та алгоритмів для проектування

ІВС в цілому та їхніх підсистем з урахуванням підвищених вимог до

надійності.

В монографії узагальнені результати багаторічних наукових

досліджень, що здійснювались науковцями кафедри автоматики та ін-

формаційно-вимірювальної техніки Вінницького національного техні-

чного університету та інноваційно-впроваджувального підприємства

"ІнноВінн", де ці результати втілилися в розробку низки практичних

засобів, приладів, систем та програмних комплексів для контролю та

моніторингу ЦТМ, що впроваджені на ряді підприємств України, Росії

та зараз знаходять своє застосування на світовому ринку, де успішно

конкурують з розробниками історичних лідерів телекомунікаційного

напрямку SIEMENS, ALCATEL та ін.

Спільна праця колективу авторів знайшла своє відображення у

відповідному вкладі кожного з них в розробку окремих розділів кни-

ги: Р.Н. Квєтний (вступ), Р.Н. Квєтний, В.Г. Лисогор, О.Ю. Скидан,

Ю.А. Скидан (розділ 1), В.П. Посвятенко (підрозділ 2.1.), В.П. Посвя-

тенко, В.Г. Лисогор (підрозділи 2.2 – 2.8), Р.Н. Квєтний, В.Г. Лисогор,

О.Ю. Скидан (розділ 3), В.Г. Лисогор, Я.І. Капіцький (розділ 4), В.Г.

Лисогор, О.Ю. Скидан, Ю.А. Скидан (розділ 5). Загальна редакція

книги здійснена професором Р.Н. Квєтним.

РОЗДІЛ 1

СУЧАСНІ ЦИФРОВІ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНІ СИСТЕМИ ЯК

ОБ'ЄКТ КОНТРОЛЮ ТА МОНІТОРИНГУ

1.1. Загальна класифікація цифрових телекомунікаційних

мереж

На сьогодні ми спостерігаємо бурхливий розвиток телекомуні-

кацій, що різко розширили інтелектуальні і комунікативні можливості

людей за рахунок доступу до великих об’ємів інформації і спілкуван-

ня між собою незалежно від місцезнаходження і часу. Розвиток тра-

диційних мереж електрозв’язку і систем телеобробки привів до ство-

рення сучасних телекомунікаційних систем, що забезпечують можли-

вість передачі інформації різноманітного виду по одній мережі.

Цифрові телекомунікаційні мережі (ЦТМ) можна класифікува-

ти за такими основними ознаками, як призначення мережі, спосіб пе-

редавання сигналу, спосіб експлуатації та за режимом передавання.

Класифікація телекомунікаційних мереж зображена на рис. 1.1. За

призначенням ЦТМ можна розподілити на мережі зв’язку,

комп’ютерні, транспортні та інтелектуальні мережі [14-20, 49].

Для забезпечення абонентів основними видами електрозв’язку,

створення спеціалізованих мереж передачі даних і їх незалежної екс-

плуатації при сучасних дальностях зв’язку і об’ємах інформації, що

передається, було б непомірно дорогим. Природним рішенням в цьо-

му випадку є створення загальної для всіх видів зв’язку мережі типо-

вих каналів передачі і групових трактів, що охоплює всі пункти вве-

дення та виведення інформації і є основою для телефонної, телеграф-

ної та інших мереж [15, 16].

Основним призначенням комп’ютерної мережі є надання вели-

кій кількості користувачів одночасного доступу до її обчислювальних

ресурсів. Комп’ютерна мережа може бути визначена як система роз-

поділеної обробки інформації, що складається із територіально розді-

лених комп’ютерів, які взаємодіють між собою за допомогою засобів

зв’язку. Комп’ютери, що входять в склад мережі, виконують різнома-

нітні функції, основними з яких є: організація доступу до мережі;

управління передаванням інформації; надання обчислювальних ресур-

сів і послуг абонентам мережі [15, 16].

Транспортні мережі призначені для вирішення задач переда-

вання великих об’ємів даних. Найпоширенішими транспортними ме-

режами на сьогоднішній день є, наприклад Frame Relay, а також IP з

технологією SDH (синхронна цифрова ієрархія) [4, 5, 6].

Інтелектуальна мережа ІМ (Intelligent Network) є сьогодні одні-

єю з визначальних концепцій розвитку сучасних мереж зв’язку. Інте-

рес, що виявляється до ІМ, невипадковий і заснований на перевагах,

що одержують адміністрації зв’язку, оператори мереж і абоненти при

реалізації послуг ІМ, що також називаються послугами додаткових

доходів (value added services) [50]. Крім того, дана концепція дозволи-

ла здійснити вихід на ринок засобів зв’язку не тільки виробників ко-

мутаційного устаткування, але і провідних виробників засобів обчис-

лювальної техніки і сучасних засобів обробки інформації. Концепція

ІМ формується вже більше десяти років, і після випуску в 1993 році

Сектором стандартизації зв’язку Міжнародного союзу електрозв’язку

ITU-T (International Telecommunication Union-Telecommunication

Standardization Sector) пакета рекомендацій серії Q.1200 [50], стала

діючим міжнародним стандартом, підтримуваним також практично

всіма основними організаціями стандартизації зв’язку – ETSI, ANSI і

ін.

Рис. 1.1. Класифікація цифрових телекомунікаційних мереж

Відповідно до рекомендації ITU-T I.312/Q.1201 визначення ін-

телектуальної мережі звучить у такий спосіб [50].

Інтелектуальна мережа – це архітектурна концепція надання

нових послуг зв’язку, що мають такі основні характеристики: