Принципы построения систем управления гетерогенными широкополосными сетями связи

УДК 004.735

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ГЕТЕРОГЕННЫМИ ШИРОКОПОЛОСНЫМИ СЕТЯМИ СВЯЗИ

В.В. Иванов

Работа посвящена исследованию методов и моделей, используемых при построении систем управления распределенными гетерогенными телекоммуникационными сетями, и созданию собственной системы управления сетями. Исследованы международные стандарты и рекомендации построения систем управления сетями, проведен анализ применимости различных методик сбора информации о состоянии сети и управления ими. Рассмотрена возможность применения теории фрактальных множеств для оптимизационного управления работой коммуникационного оборудования.

Ключевые слова: система управления, концепция телекоммуникационной управляющей сети, функциональные группы.

После внедрения в опытную эксплуатацию гетерогенных широкополосных телекоммуникационных сетей важнейшей является задача мониторинга и управления данной сетью. Большинство современных предприятий в той или иной мере применяют информационные технологии в своей повседневной деятельности. В телекоммуникационных сетях многих крупных компаний используется множество технологий - ATM, frame relay, X.25, SDH, PDH. Кроме того, все активнее начинают применяться MPLS, xDSL, DРT и DWDM. Широкое распространение получили технологии конвергенции телекоммуникационных сетей, то есть использование их для передачи данных, факсов, аудио- и видеоинформации, а также предоставление таких услуг, как телефония, широковещательное видео, видеоконференции и др. При этом применяется оборудование Lucent, Avaya, Nortel, Ericsson, Siemens, Alcatel, Tellabs, Memotec, ECI, RAD, Cisco, Newbridge и многих других производителей.

Требования к централизованным системам управления

Тесная интеграция производственных и бизнес-процессов с информационными технологиями наряду с огромными преимуществами приносит и существенные проблемы. Цена любой ошибки или сбоя в корпоративной сети очень высока, но при этом общие законы надежности сложных систем говорят о следующем: чем больше элементов имеет система, тем выше вероятность ее отказа или сбоя. Примеров финансовых потерь и даже краха некоторых корпораций и банков из-за отказов их информационных систем достаточно много. По данным исследований фирмы Infonetics, частота сбоев в локальных вычислительных сетях (ЛВС) предприятий США равна 23,6 в год, среднее время их устранения - около 5 часов.

Поддержка работы любой сети требует ежедневного решения различных задач, от его эффективности напрямую зависят качество и надежность функционирования сети как единого ком-

плекса. Международные организации по стандартизации в сфере телекоммуникаций и связи выработали ряд стандартов (ITU-T X.700 и близкий к ним стандарт ISO 7498-4), описывающих группы задач, выполняемых независимо от объекта управления и уровня интеграции при эксплуатации сети: управление оборудованием сети, обработка ошибок работы сети, анализ производительности и надежности, управление безопасностью и полномочиями пользователей, учет работы сети [1].

Таким образом, эффективная эксплуатация гетерогенных распределенных телекоммуникационных сетей - сложная задача, выполнить которую типовыми методами нельзя. Необходима мощная централизованная система управления, способная решать возникающие при эксплуатации проблемы. Сегодня имеется множество программных продуктов различных производителей, хорошо зарекомендовавших себя, но пока еще нет ни одного программного комплекса, способного решать все перечисленные задачи, что необходимо в силу их взаимосвязанности.

Концепция построения систем управления сетью

Одним из основных стандартов при построении систем управления сетями электросвязи является концепция телекоммуникационной управляющей сети Telecommunication Management Network (TMN), предложенная Международным союзом электросвязи (ITU). Концепция TMN изложена в рекомендациях серииМ.3ххх и основана на базовых принципах управления открытыми системами.

Общие положения концепции TMN определены в рекомендации ITUМ.3010 [2], согласно которой телекоммуникационная управляющая сеть представляет собой специальную инфраструктуру, обеспечивающую управление сетями электросвязи и их услугами путем организации взаимодействия с компонентами различных сетей электросвязи посредством сети передачи данных на основе единых интерфейсов и протоколов обмена управляю-

щей информацией. Взаимосвязь инфраструктуры ТЫЫ с системами передачи данных показана на рисунке 1.

Организационная структура ТЫЫ обеспечивает реализацию задач управления, эксплуатации и технического обслуживания разнородного телекоммуникационного оборудования, оперативного контроля и администрирования сетевых устройств, а также согласованного взаимодействия между различными типами систем управления в целях предоставления услуг связи с заданным качеством. При этом управление организуется по единым принципам с использованием современных информационных технологий. В сферу управления ТЫЫ попадают практически все существующие в настоящее время виды сетей и систем связи, а также типы телекоммуникационного оборудования. Объектами управления ТЫЫ являются телекоммуникационные ресурсы, физически представляющие собой реальное оборудование связи, на которое возможно целенаправленное управляющее воздействие. При этом физические компоненты управляемой системы передачи данных (оборудование систем коммутации, систем передачи) в терминологии ТЫЫ определяются как сетевые элементы (ЫЕ). Сетевой элемент может быть централизованным или распределенным, в том числе и географически. Прикладные процессы управления реализуются операционными системами посредством обмена управляющей информацией с сетевыми элементами. При этом операционные системы обеспечивают обработку данных, поступающих от сетевых элементов, поддерживают информационную модель сети электросвязи, которая представляет собой описание физических объектов с использованием принятой информационной технологии, а также обеспечивают работу прикладных программных средств управления. Кроме того, операционные системы обеспечивают поддержку терминалов пользователя в виде рабочих станций (№5), что позволяет операторам ТЫЫ получать и интерпретировать

информацию управления, а также решать отдельные задачи по управлению сетью электросвязи. Информационный обмен между компонентами ТЫЫ и взаимодействие с аналогичными ТЫЫ осуществляются при помощи сети передачи данных (ОСЫ), которая реализует транспортные уровни ТЫЫ согласно модели взаимодействия открытых систем (051). ТЫЫ осуществляет мониторинг всей сети электросвязи, вырабатывает управляющие решения исходя из реальных сетевых условий и сопутствующей информации. При этом могут использоваться элементы экспертных систем и баз знаний о возможном развитии сетевых событий.

Функциональные области управления TMN

С учетом характеристик управления открытыми системами ТЫЫ функционально должна обеспечивать:

• обмен управляющей информацией между сетью электросвязи и сетью ТЫЫ;

• преобразование информации управления в единый формат с целью обеспечения информационной совместимости в ТЫЫ;

• обмен управляющей информацией между различными компонентами ТЫЫ;

• анализ и соответствующую реакцию на информацию управления;

• преобразование информации управления в форму, понятную пользователю системы управления;

• защиту информации управления от несанкционированного доступа.

ТЫЫ предоставляет оператору услуги по управлению сетями электросвязи. Услуги управления ТЫЫ определяются набором функциональных частей, представляющих собой совместное взаимодействие прикладных процессов в операционных системах.

С целью информационного моделирования функции управления ТЫЫ, относящиеся к одному контексту, сгруппированы в наборы функций управления ТЫЫ. Наборы функций управления описаны с позиции пользователей ТЫЫ и не зависят от конкретных протоколов, применяемых в коммуникационной модели управления. Наборы функций ТЫЫ объединены в группы наборов функций и разделяются в соответствии с принадлежностью к функциональным областям управления (ЫЕА). В рекомендациях Ы.3010 [2] определены функциональные области управления рабочими характеристиками (РЫ), устранением неисправностей (ЕЫ), конфигурацией (СЫ), расчетами за услуги (АЫ), безопасностью (БЫ) (рис. 2).

Управление рабочими характеристиками предоставляет функции управления, необходимые для определения технического состояния сетевых

К другим ТМИ

Рис. 1. Взаимосвязь архитектуры ТЫЫ с системами передачи данных

элементов и эффективности функционирования сети электросвязи в целом. Совокупная информация об эффективности работы сети поступает периодически, обеспечивая тем самым статистику работы сети и позволяя планировать различные управляющие воздействия. По существу данная функциональная область определяет фазу измерения рабочих характеристик в соответствии с рекомендацией M.20 [3].

Управление устранением неисправностей позволяет определять, а также обеспечивает локализацию и устранение неисправностей в работе сетевых элементов и сети электросвязи в целом.

Управление конфигурацией предоставляет функции для идентификации и управления функционированием оборудования связи, а также для изменения его конфигурации.

Управление расчетами за услуги обеспечивает учет информации об объеме оказанных телекоммуникационных услуг и обработку зафиксированных данных для подготовки счетов с начислениями за предоставленные услуги.

Управление безопасностью обеспечивает способность управления средствами защиты и своевременного сообщения о нарушениях безопасности сетей и средств связи, а также предоставляет функции по организации безопасности управления, которые позволяют опознавать поль-

зователей системы управления и соответствующие прикладные программы. Это гарантирует конфиденциальность и целостность обмена управляющей информацией и предотвращает несанкционированный доступ к информации управления.

Функции, наборы функций и группы наборов функций управления TMN определены в рекомендации М.3400 [4].

С учетом сложности и многообразия задач, решаемых TMN, существуют несколько способов описания ее свойств. Рекомендация ITUМ.3010 [4] определяет общие понятия концепции управления TMN и представляет несколько видов архитектуры управления с позиции таких уровней ее описания, как функциональная, физическая, информационная, логическая многоуровневая архитектуры TMN.

На основании изложенного можно сделать следующие выводы. Система управления большой сетью должна иметь многоуровневую иерархическую структуру в соответствии со стандартами TMN, позволяющую объединять разрозненные системы управления элементами сети в единую интегрированную систему.

Желательно, чтобы системы управления сетями выполняли все пять групп функций, определенных стандартами ISO/ITU-T для систем управления объектами любого типа.

При построении систем управления активно используется платформенный подход. Платформа системы управления выполняет для менеджеров сбора информации роль операционной системы для обычных приложений, так как обеспечивает набором полезных системных вызовов общего для любой системы управления назначения.

Литература

1. Нестеров Ю.И., Власов А.И., Першин Б.Н. Виртуальный измерительный комплекс // Датчики и системы. 2000. № 4. С. 12-22.

2. ITU-T Rec. M.3010. Principles for Telecommunications Management Network, 1996.

3. ITU-T Rec. M.20 Maintenance philosophy for telecommunication networks, 1992.

4. ITU-T Rec. M.3400. TMN management functions, 1997.

5. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. СПб: Питер, 1999.

Шахнову Вадиму Анатольевичу — 70 лет!

Вадим Анатольевич Шахнов, известный специалист в области микропроцессорных систем и автоматизации проектирования, стоял у истоков развития электронной промышленности, занимался исследованиями и разработками магнитопленочной памяти ЭВМ и больших интегральных микросхем различного назначения, созданием первых отечественных мини-ЭВМ.

Шахнов В.А. - выпускник МГТУ им. Н.Э. Баумана, ныне член-корреспондент РАН, автор учебного пособия, учебников и более десятка свидетельств на изобретения. За высокие достижения в научной и научно-педагогической деятельности неоднократно отмечался правительственными наградами, а Международное общество инженерной педагогики (Ю№) присвоило ему звание «Европейский инженер-педагог».

Поздравляем Вадима Анатольевича с юбилеем!

Желаем крепкого здоровья, благополучия, новых творческих свершений!