книги / Техническая эксплуатация систем телекоммуникаций

4

4. Только использование «внешнего» тестирования системы SDH дает возможность контроля таких важных параметров взаимодействия сетей SDH–PDH, как уровень фазового дрожания сигнала (джиттер), связанный, как правило, с неисправностями в системе синхронизации.

Таким образом, тестирование сетей SDH внешними анализаторами является актуальной задачей на этапе создания, пуска и эксплуатации. По перечисленным выше причинам в настоящий момент это единственный способ достижения высокой эффективности работы SDH.

Наиболее важными участками измерений являются:

–точки сопряжения сетей SDH разных производителей;

–точки сопряжения сетей SDH разных операторов;

–точки сопряжения сетей SDH с сетями PDH;

–участки соединения «островов» SDH через сеть PDH (что для России является типичной задачей).

Классификация измерений сложных технологий. Новый принцип построения классификации. Многомерная концепция измерений

Рассмотрим классификацию измерений в системах SDH. Как уже было отмечено, применение технологического подхода к описанию измерений предусматривает следующий метод: концепция эксплуатационных измерений (измерительная технология) строится на основе самой телекоммуникационной технологии. Можно представить это как наложение концепции измерений на общую концепцию технологии. В результате строится классификация измерений, учитывающая нюансы телекоммуникационной технологии и ее эксплуатации. Эта классификация представляет собой каркас дальнейшего описания, план, согласно которому можно системно проанализировать все возможные параметры и методы измерений, т. е. создать методологию измерений. В соответствии с техническими характеристиками измерительных приборов, а также непосредственных задач, стоящих перед эксплуатацией, из методологии выделяется группа измерений, наиболее характерная и важная для данного оператора, т. е. разрабатывается методика измерений. В этом и состоит технологический подход к эксплуатационным измерениям. Если с этой точки зрения рассмотреть концепцию эксплуатационных измерений ИКМ, то видно, что концепция измерений потока Е1 является двумерной, т. е. включает в себя две группы измерений: компонентов системы передачи и эксплуатационные измерения, которые, в свою очередь, разделяются по уровням модели OSI/ISO и пересекаются между собой.

Тезис о многомерных измерительных концепциях довольно сложен и непривычен, поэтому нуждается в более детальном описании. Поэтому рассмотрим, что такое многомерная измерительная концепция, зачем она нужна и где может применяться.

5

Необходимость самой классификации довольно понятна – без каркаса классификации описание методов измерений, параметров и подходов к их организации превращается в несистематизированный набор схем, который трудно понять и использовать. Для простых технологий, включающих несколько десятков возможных измерений, описание может и не включать классификацию, но для сложных технологий, где количество тестов может исчисляться несколькими сотнями, ее использование необходимо по следующим причинам:

–использование классификации позволяет систематизировать материал об измерительной технологии, т. е. о методах измерений, схемах организации измерений, измеряемых параметрах и т. д.;

–классификация дает возможность построения полной методологии

измерений, т. е. рассмотреть все возможные измерения, относящиеся

кданной технологии телекоммуникаций;

–в сочетании с технологическим подходом классификация измерений позволяет выделить из полной методологии группы измерений, наиболее важные для эксплуатации, т. е. создать технологию эксплуатационных измерений.

По всем перечисленным причинам вопрос о методе построения классификации измерений для сложных технологий, включающих несколько сотен, а то и тысяч измерений, становится очень важным.

Перейдем теперь непосредственно к понятию многомерной классификации или многомерной измерительной концепции.

Вводимая здесь многомерность классификации – это лишь метод построения классификации. Для построения сложных классификаций могут, вообще говоря, использоваться два метода – построение многоуровневых концепций и построение многомерных концепций (рис. 7.2).

Многоуровневые концепции представляются в виде схемы типа «дерево». Эти концепции удобны в случае, если между группами тестов нет пересечения, например, если измерения регенераторов и измерения на сети первого уровня – принципиально разные измерения. В случае если такие пересечения встречаются, многоуровневая концепция приводит к повторению в разных местах одних и тех же измерений. От этого недостатка защищены многомерные концепции. Для построения многомерной концепции классификация рассматривается как многомерный объект, каждое измерение которого представляет собой один из методов классификации. Например, для измерений ИКМ можно было бы построить двумерную концепцию, или матрицу, в клетках которой содержатся рассматриваемые группы измерений (рис. 7.3). Как видно из рисунка, общее количество групп измерений многомерной концепции несколько больше, чем у многоуровневой концепции. Однако многомерная концепция лучше структурирована, в ней нет взаимно пересекающихся групп измерений, в результате изложение измерительной технологии может быть более сжатым.

6

Рис. 7.2. Многоуровневые и многомерные концепции измерений

Рис. 7.3. Многоуровневая и многомерная концепции измерений потока Е1

Технология систем передачи Е1 сравнительно простая, в результате чего нет необходимости рассматривать концепцию измерений Е1 именно как двумерную концепцию. Говоря о технологиях более высокой сложности: SDH, ATM и т. д., необходимо отметить, что им соответствуют более сложные измерительные концепции. Как отмечалось ранее, сложность технологий, в том числе и измерительных технологий, с развитием современных телекоммуникаций объективно увеличивается. Можно выделить тенденцию к увеличению размерности измерительных концепций, поскольку каждый новый виток развития технологии добавляет новую группу параметров и при этом обычно сохраняет все аспекты старой технологии. Так измерительная концепция Е1 и систем PDH входит в состав измерительной технологии SDH как одна из составных частей, сама технология измерений SDH входит в состав измерительной технологии АТМ и т. д. При этом каждый новый шаг технического развития добавляет новое качество в технологии. Логично предположить, что если измерительная кон-

7

цепция ИКМ и PDH является двумерной, то измерительная концепция SDH трехмерная. Рассмотрим эту измерительную концепцию.

Концепция измерений систем SDH. Классификационные группы («координатные оси»)

Для построения измерительной концепции систем SDH рассмотрим основные классы измерений, в качестве первых двух классов – традиционные, которые рассматривались прежде для технологии PDH: класс измерений компонентов сети и класс измерений, основанный на топологии системы передачи.

В состав сети SDH входят следующие устройства: мультиплексоры ввода/вывода (МВВ), мультиплексоры, регенераторы и коммутаторы (SDXC). В качестве первой «координатной оси» классификации можно предложить разделить все измерения на следующие группы:

–измерения на МВВ;

–измерения параметров мультиплексоров;

–измерения параметров регенераторов;

–измерения параметров коммутаторов;

–анализ сети в целом.

Как видно в сравнении с технологией PDH, количество устройств

всети SDH больше, поэтому этот класс измерений шире.

Вкачестве варианта второй «координатной оси» можно было бы предложить уже рассмотренный метод разделения всех измерений по уровням модели OSI/ISO. Однако такое разделение не очень удобно для рассмотрения сетей SDH, поскольку мало учитывает специфику этой технологии. Гораздо эффективнее положить в основу классификации структуру типового тракта. Ранее отмечалось, что структура типового тракта системы передачи SDH легла в основу этой технологии и нашла отражение во всех элементах и протоколах взаимодействия устройств.

Итак, классификацию измерений параметров участков типового тракта SDH можно построить также на основе архитектуры системы SDH (рис. 7.4), в результате чего выделяются четыре уровня анализа системы SDH: секционный, маршрута высокого уровня, маршрута низкого уровня и уровень нагрузки. Для каждого уровня могут быть выделены определенные параметры измерений, приведенные в табл. 7.1. Отдельно должны рассматриваться измерения тракта (маршрута) в целом, а также измерения параметров сети, связанные с анализом всех трактов (уровень сети).

8

Существенно, что измерение параметров ошибок, а также другие параметры, составляющие основу измерительной технологии PDH, включены в систему SDH, главным образом, на уровне нагрузки.

Предлагаемая классификация по различным уровням тракта позволяет сразу учесть специфику систем передачи SDH при разработке измерительной технологии. Из рис. 7.4 непосредственно следует, что технология измерений в системах SDH сложнее технологии PDH. Для технологии измерений Е1 было предложено разделение измерений на 3 уровня, тогда как для систем SDH такое разделение дает 6 уровней анализа.

Третьей «координатной осью» измерительной концепции SDH можно положить систему методов организации измерений, отражающих цели организации измерений. Необходимость введения этой группы связана с усложнением технологии SDH и в первую очередь с тем, что технология зон имеет значительный сетевой уровень и должна рассматриваться как централизованно управляемая сеть (в отличие от отдельного рассмотрения каналов в технологии PDH). Эта особенность уже была учтена при рассмотрении второй «координатной оси» классификации: здесь было указано разделение измерений по участкам тракта, на всем тракте и на сети в целом. Однако усложнение технологии приводит дополнительно к необходимости разделения всех измерений по методам их организации.

Для этого все измерения разделим на три наиболее важных группы:

–функциональные тесты;

–измерения стрессового тестирования;

–логическое тестирование.

Из перечисленных групп первые две встречались при описании технологии измерений PDH без явного выделения, третья группа появляется в полной мере только в технологии систем передачи SDH, где имеет место несколько протоколов встроенной диагностики и управления, требующих при эксплуатации включать в измерения элементы анализа протоколов.

Рассмотрим более подробно описанные группы измерений.

Функциональное тестирование. К функциональным тестам отно-

сятся измерения, связанные с проверкой функциональности различных частей системы SDH, уровней типового тракта, тракта в целом и сети в целом. Обычно эта категория измерений реализуется методами пассивного

10

мониторинга, но в ряде случаев проводятся измерения с отключением канала. К этой категории измерений, например, относятся:

–измерения на стыке пользователь–система передачи, обычно связанные с анализом процессов загрузки и выгрузки потока PDH;

–измерения, связанные с реализацией различных вариантов загрузки потока PDH;

–анализ процедур мультиплексирования и функций загрузки в интерфейсах кросс-коннекторов и т. д.

Стрессовое тестирование. К измерениям стрессового тестирования относятся измерения, связанные с имитацией различных ситуаций в сети SDH, в трактах, а также на участках трактов. Сюда же можно отнести измерения, связанные с активным тестированием компонентов сети SDH. Все измерения этой группы делаются с отключением канала и с использованием принципа анализа по схеме «воздействие–отклик». К этой категории измерений, например, относятся:

–измерение параметров устойчивости к джиттеру;

–анализ процессов компенсации рассинхронизации методом смещения указателей;

–имитационные измерения в системе управления;

–тестирование процессов оперативного переключения и т. д. Логическое тестирование. К измерениям логического тестирования

относятся все измерения, связанные с анализом обмена управляющей информацией в сети SDH между устройствами, составными частями системы передачи, а также между системой передачи и системой управления.

Кэтой категории измерений, например, относятся:

–имитация и анализ функций передачи информации об ошибках, сообщений о неисправностях и нарушениях работы;

–анализ корректности работы процедур поиска ошибок и анализ протоколов управления в узлах системы передачи;

–мониторинг производительности системы передачи.

Построение измерительной концепции систем SDH

На основе перечисленных выше «координатных осей» можно построить классификацию измерений в системе SDH. Для этого будем использовать трехмерную измерительную концепцию.

Врезультате применения этой концепции все группы измерений

всистемах SDH можно классифицировать в соответствии с тремя координатами Х Y Z, где

х – номер в классификации по компонентам; у – номер в классификации по уровням измерений; z – номер по типу метода.

11

Контрольные вопросы

1.Рассмотрите методы контроля четности и определения ошибок в сетях, построенных по технологии SDH.

2.Проанализируйте структуру сообщений о неисправностях в сетях, построенных по технологии SDH.

3.Покажите актуальность измерений в системах SDH.

4.Проанализируйте многоуровневые и многомерные концепции измерений в системах SDH.

5.Рассмотрите параметры измерений применительно к уровням архитектуры системы SDH.

6.Охарактеризуйте функциональное тестирование в системах SDH.

7.Охарактеризуйте логическое тестирование в системах SDH.

8.Охарактеризуйте стрессовое тестирование в системах SDH.

9.Сравните различные виды тестирования в системах SDH.

1

8. ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ И ЭКСПЛУАТАЦИОННОТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕТЕЙ СВЯЗИ

8.1. Классификация систем и терминология теории надежности

С точки зрения технической эксплуатации можно произвести следующую классификацию систем передачи [3]:

1)восстанавливаемые – невосстанавливаемые,

2)обслуживаемые – необслуживаемые (м.б. самовосстанавливающиеся системы),

3)простые (2 состояния) – сложные (несколько состояний).

Сети связи представляют собой сложные системы, поскольку: а) нет корректного математического описания, б) многофункциональные, в) широкая номенклатура элементов,

г) много взаимосвязанных параметров.

Элементы системы могут быть по-разному соединены друг с другом. С точки зрения теории надежности можно выделить следующие типы соединений:

а) последовательное, б) параллельное, в) смешанное.

Введем основные определения теории надежности.

Надежность – свойство системы (элементов) выполнить заданные функции при определенных условиях эксплуатации.

Эксплуатационная надежность – надежность в реальных условиях.

Техническая (номинальная) надежность – надежность при испы-

таниях в заводских условиях.

Надежность складывается из трех составляющих:

Надежность = безотказность + восстанавливаемость + долговечность

Нарушение или ухудшение надежности в большинстве случаев возникает вследствие отказов элементов или системы.

Отказ – нарушение нормальной работы, системы (элементы) полностью или частично теряют работоспособность, или ухудшение начальных показателей ниже нормы.

Классификация отказов:

1)внезапные – постепенные,

2)явные – неявные,

3)независимые – зависимые,

2

4)полные – частичные,

5)устойчивые (устраняются после замены или ремонта) – неустойчивые,

6)временные (устраняются без обслуживающего персонала) – постоянные (после устранения).

Введем некоторые термины теории надежности:

1)сбой – кратковременный устойчивый отказ,

2)расстройки – неправильные настройки при исправных элементах,

3)повреждения – выход из строя с необходимостью замены,

4)аварии – отказы с длительным временным устранением,

5)неисправность – более общее понятие – несоответствие требованиям,

6)дефект – неисправность, не приводящая к отказу.

8.2.Показатели надежности работы системы (элементов)

Показатели надежности складываются из трех групп:

•показатели безотказности,

•показатели восстанавливаемости,

•показатели технического обслуживания.

Показатели надежности применяются для расчета эксплуатационных коэффициентов надежности, которые используются в реальных условиях.

Показатели безотказности характеризуют систему с точки зрения возникновения отказов. Основные показатели безотказности:

1)вероятность безотказной работы,

2)частота отказов,

3)интенсивность отказов,

4)среднее время безотказной работы,

5)наработка на отказ (среднее время работы между отказами).

Показатели восстанавливаемости характеризуют систему с точки зрения восстановления работоспособности после отказов. Основные пока-

затели восстанавливаемости:

1)вероятность восстановления,

2)среднее время восстановления,

3)интенсивность восстановления.

Показатели технического обслуживания характеризуют систему с точки зрения параметров технического обслуживания при восстановле-

нии. Основные показатели технического обслуживания: 1) вероятность обслуживания,