Система поддержки выполнения технологических процессов создания планов сетевой синхронизации

Система поддержки выполнения технологических процессов создания планов сетевой синхронизации

Ключевые слова: технологический процесс, оператор связи, тактовая сетевая синхронизация, алгоритм, план сетевой синхронизации.

Рассматриваются вопросы проектирования сети тактовой сетевой синхронизации (ТСС) и предложен алгоритм выполнения технологических процессов создания планов ТСС на примере сети связи ОАО "Газпром". Сложность построения планов сетевой синхронизации сети связи, имеющей разветвленную многоузловую топологию, заключается в том, чтобы обеспечить выбор маршрута передачи сигналов синхронизации, исключающий возможность возникновения замкнутых "петель синхронизации". Существующие программные продукты, как правило, предлагают только анализ уже спроектированной сети ТСС. Имеется ряд нормативных документов регламентирующих требования к документации на определенных стадиях проектирования сети ТСС. Предлагается рассматривать создание планов синхронизации в виде взаимоувязанных технологических процессов, то есть декомпозиции сети связи на отдельные домены, выбора основных и резервных направлений сигналов синхронизации, определения запрещенных направления прохождения сигналов синхронизации, построения графа прохождения основных сигналов синхронизации, проведения анализа и, при необходимости, корректировки маршрута прохождения сигнала синхронизации по сети связи с учетом предотвращения возникновения "петель синхронизации" через соседние домены. Данный алгоритм может быть использован другими операторами связи, а также включен в соответствующие нормативные документы.

Мазуренко Д.К.,

начальник отдела ФГУП ЦНИИС, к.т.н.

1. Основные технологические процессы создания планов сетевой синхронизации

Эффективное построение сети ТСС позволяет повысить качество работы сети связи. Как известно, решение этой задачи связано с анализом топологии сети связи и выбором наиболее оптимальных вариантов по обеспечению данной сети источниками синхронизации, то есть выбором оптимальных маршрутов доставки основных и резервных сигналов синхронизации и мест размещения источников синхронизации.

При построении планов сетевой синхронизации сети связи, имеющей разветвленную многоузловую топологию, требуется обеспечить как выбор маршрута передачи сигналов синхронизации, исключающий возможность возникновения замкнутых "петель синхронизации", так и выполнить требования существующих норм, приведенных в ряде документов [1, 2], в том числе, в нормативных правовых актах (НПА) [3], рекомендациях МСЭ-Т и ЕТСИ .

Следует отметить, что имеется ряд программных продуктов, в том числе [4], которые могут быть использованы в процессе проектирования сети ТСС, однако они, как правило, предполагают только анализ уже спроектированной сети ТСС.

Наряду с этим, существует ряд нормативных документов регламентирующих требования к документации на определенных стадиях проектирования сети ТСС [5].

Можно также отметить, что применительно к сети ТСС вопросы разработки технологического порядка организации проектирования отражены в [5], а способ формирования и восстановления сети ТСС, оптимизирующий маршруты доставки сигналов синхронизации, рассматривался, в частности, в патенте [6].

Целью данной работы является выработка единого технического подхода к построению сети ТСС, то есть разработка алгоритма выполнения технологических процессов создания планов сети ТСС.

Построение планов сети ТСС можно рассматривать, как выполнение следующих технологических процессов:

— декомпозиция сети связи на отдельные домены;

— выбор основных и резервных направлений сигналов синхронизации;

— определение запрещенных направления прохождения сигналов синхронизации;

— построение графа прохождения основных сигналов синхронизации;

— проведение анализа и, при необходимости, корректировка маршрута прохождения сигнала синхронизации по сети связи с учетом предотвращения возникновения "петель синхронизации" через соседние домены.

Сеть ТСС можно представить в виде определенной древовидной структуры. В основании такого дерева находится первичный эталонный генератор (ПЭГ), а в узлах — аппаратура 2-го уровня вторичный задающий генератор (ВЗГ), затем аппаратура 3-го уровня местный задающий генератор (МЗГ), далее аппаратура 4-го уровня генератор сетевого элемента (ГЭС).

При организации работ по проектированию сети ТСС согласно [1, 2] необходимо, чтобы обеспечивалось обязательное выполнение следующих требований, касающихся структуры сети ТСС:

— количество ГСЭ, последовательно включенных в цепь синхронизации линий связи СЦИ между ПЭГ и ВЗГ, между двумя ВЗГ, между ВЗГ и МЗГ не должно превышать 20.

В случае передачи синхросигнала по линиям связи ПЦИ количество последовательно включенных мультиплексоров не должно превышать 10, если это количество превышено, то дополнительно устанавливается промежуточный ВЗГ

— количество ГСЭ, последовательно включенных в цепь синхронизации, не должно превышать 60;

— количество ВЗГ и МЗГ последовательно включенных в цепы синхронизации, не должно превышать 10.

Следует отметить, что для сети связи имеющей разветвленную многоузловую топологию возможно несколько вариантов построения сети ТСС.

В этом случае, задача выбора наиболее оптимального варианта построения сети ТСС, обеспечивающего как выбор маршрута передачи сигналов синхронизации, исключающий возможность возникновения замкнутых "петель синхронизации", так и выполнение требований касающихся структуры сети ТСС становится довольно трудоемкой задачей. Поэтому, для сетей связи большой территори-

альной протяженности как, например, для сети связи ОАО "Газпром" имеющей довольно сложную сетевую топологию и содержащую порядка 630 мультиплексоров СЦИ, целесообразно, осуществлять проектирование сети ТСС по территориально-иерархическому принципу.

2. Реализация алгоритма выполнения основных

технологических процессов создания планов сетевой синхронизации

На этапе разработки алгоритма выполнения перечисленных выше основных технологических процессов создания планов сетевой синхронизации следует придерживаться следующих рекомендаций при детализации и оптимизации операций этих процессов.

• декомпозиция сети связи на отдельные домены.

При выборе стратегии проектирования сети ТСС необходимо предварительно оценить размер сети связи и ее топологическую сложность. Для сетей связи большой территориальной протяженности и топологической сложности, охватывающей ряд регионов, целесообразно, предварительно осуществить декомпозицию сети связи на отдельные домены. Декомпозиция сети связи может быть проведена, как на магистральном, так и на региональном уровне. Однако, при наличии географически разделенных зон синхронизации, имеющих собственные региональные ПЭГ, декомпозицию сети связи на отдельные домены лучше провести на региональном уровне, для того чтобы обеспечить синхронизацию элементов сети (ЭС) в штатном режиме от одного ПЭГ.

• выбор основных и резервных направлений сигналов синхронизации.

Выбор маршрута для основного пути синхронизации в выделенных доменах рекомендуется осуществлять на основе принципа синхронизации ЭС в штатном режиме от одного ПЭГ. Выбор маршрута для основных и резервных путей синхронизации следует выбирать с учетом минимизации количества транзитных ЭС для различных вариантов маршрута путей синхронизации как вне, так и внутри домена, а также типа линии связи (ВОЛС, ЦРРЛ). При этом предпочтительным является маршрут синхронизации, проходящий как вне, так и внутри домена по ВОЛС. В нештатном режиме источниками синхронизации могут служить ПЭГ соседних регионов, а также ВЗГ, получающие резервные сигналы синхронизации, в том числе, от ГЛО-НАСС/ЗРБ.

• определение запрещенных направления прохождения сигналов синхронизации.

При построении маршрутов прохождения сигналов синхронизации в выделенных доменах необходимо проводить проверку на возможность возникновения запрещенных направлений прохождения сигналов синхронизации ("петель синхронизации"), причем для кольцевых структур сети связи эту проверку требуется проводить не только для основных, но и для резервных маршрутов синхронизации. Кроме того, проверку необходимо проводить для маршрутов синхронизации проходящих как против, так и по часовой стрелке.

• построение графа прохождения основных сигналов синхронизации.

Построение графа прохождения основных сигналов синхронизации проводится на основе разработанных ранее, маршрутов путей передачи сигнала синхронизации. В качестве основного маршрута сигнала синхронизации выбирается маршрут, обеспечивающий доставку сигнала синхронизации ко всем ЭС внутри домена в штатном режиме от одного ПЭГ, непрерывность маршрута сигнала синхронизации, а также минимальное количество транзитных ЭС.

• проведение анализа и, при необходимости, корректировка

маршрута прохождения сигнала синхронизации.

Проведение анализа и, при необходимости, корректировка маршрута прохождения сигнала синхронизации по сети связи с учетом предотвращения возникновения "петель синхронизации" через соседние домены обусловлена необходимостью передачи сигнала синхронизации на магистральном уровне, то есть организации взаимоувязанной сети ТСС как на магистральном, так и на региональном уровне. Для организации взаимоувязанной сети ТСС в целом, необходимо на магистральном уровне составить план синхронизации для основных и резервных маршрутов и определить запрещенные направления прохождения сигналов синхронизации. Далее, в случае, возникновения "петель синхронизации" через соседние домены следует провести корректировку маршрута прохождения сигнала синхронизации на региональном уровне, то есть внести в планы синхронизации необходимые запреты на прохождение сигнала синхронизации.

В соответствии с вышеизложенным на рис. 1 представлен алгоритм разработки плана сети ТСС, который при использовании соответствующих программных продуктов в дальнейшем может быть автоматизирован.

РИс. 1. Алгоритм разработки плана сети ТСС

Опыт разработки программных продуктов, которые могут быть использованы, для автоматизации процесса создания планов ТСС уже имеется. Так, например, фирма Oscilloquartz разработала программный продукт "Sync Architect" [4], предназначенный для планирования и моделирования сетей ТСС, кроме того, в патенте [6] описан способ автоматизации процесса формирования и восстановления сети синхронизации сети связи. Данные программные продукты могут использоваться, в целях автоматизации процесса проектирования, на разных этапах, приведенного на рис. 1 алгоритма разработки плана сети ТСС. Так, например, программный продукт [4] может быть использован на этапе анализа сети ТСС и определения запрещенных направлений сигналов синхронизации на магистральном уровне, а программный продукт [6] может быть использован для автоматизации процесса создания планов сети ТСС на региональном уровне.

Согласно алгоритму разработки плана сети ТСС, представленному на рис. 1, для оптимизации процесса создания планов синхронизации необходимо определить две целевые функции, одну на региональном уровне, а другую на магистральном.

В качестве целевой функции при автоматизации процесса создания планов сети ТСС для сети связи на региональном уровне может быть выбрана функция, основанная на способе формирования и восстановления сети синхронизации сети связи [6]. Способ предусматривает формирование ансамбля незамкнутых маршрутов сигнала синхронизации в виде N деревьев графа сети связи, имеющего K= Р - 1 ребер, где P —число ЭС узлов в сети связи данного маршрута. Корневые вершины всех деревьев графа располагаются в месте размещения ПЭГ Число N возможных деревьев графа сети связи определяется матрицей, где число строк — i матрицы Mj соответствует количеству узлов графа сети связи, а количество столбцов

— j общему числу линий связи L между узлами.

В процессе оптимизации маршрутов сигнала синхронизации внутри домена регионального уровня, показанного на рис. 2, производится оценка ансамбля незамкнутых маршрутов для всех деревьев домена, при этом вычисляются интегральный показатель качества, определяемый числом узлов P, длиной и типом линий связи L, а также расстояние между деревьями, характеризующее число переключений необходимых для перехода на новый резервный маршрут синхронизации, в случае выхода из строя основного. Выбор маршрута синхронизации осуществляется сначала по минимальному расстоянию между деревьями, а затем по лучшему интегральному показателю качества.

В качестве целевой функции при автоматизации процесса создания планов сети ТСС для сети связи между S доменами на магистральном уровне может быть выбрана функция, основанная на определении ансамбля замкнутых маршрутов сигналов синхронизации магистрального уровня, определения запрещенных направлений ,и минимизации их количества на региональном уровне. В процессе оптимизации маршрутов сигнала синхронизации на магистральном уровне необходимо определить в матрицах Mi, каждого домена совпадающие на магистральном уровне j столбцы и использовать их для назначения в качестве запрещенных направлений синхронизации, как это показано на рис. 3 для направления L12.

Таким образом, алгоритм создания планов сети ТСС предполагает два этапа процесса оптимизации на региональном и магистральном уровнях. При этом разделение сети связи по территориально-иерархическому принципу при создании планов синхронизации позволяет упростить расчет оптимальных маршрутов сигналов синхронизации за счет снижения размерности матрицы Mi,, анализируемой сети связи.

Выводы

Для сетей связи большой территориальной протяженности, имеющей довольно сложную сетевую топологию, целесообразно, осуществлять проектирование сети ТСС по территориально-иерархическому принципу.

Процесс построение планов синхронизации сети ТСС можно рассматривать, как выполнение взаимоувязанных технологических процессов, позволяющий выбрать среди ансамбля возможных основных и резервных маршрутов доставки сигнала синхронизации к ЭС, наиболее оптимальный.

Анализ существующих программных продуктов, которые могут использоваться, для автоматизации процесса создания планов сетевой синхронизации показывает, что ни один из них в настоящее время не может обеспечить полноценную автоматизацию процесса разработки планов сети ТСС.

Литература

1. Концепция развития и совершенствования сетей синхронизации цифровых сетей связи стран СНГ — М.: ЦНИИС, 2004. Кн. 1. — 58 с., Кн.2. — 49 с., Кн. 3. — 84 с.

2. Колтунов М.Н., Леготин Н.Н, Шварц М.Л. Сетевая синхронизация в системах связи. — М.: Syrus Systems, 2007. — 240 с.

3. Правила применения оборудования тактовой сетевой синхронизации, утвержденные приказом Министерства информационных технологий и связи РФ от 7 декабря 2006 г. № 161. — 18 с.

4. www.oscilloquartz.com (информация фирмы Oscilloquartz).

5. СТО Газпром 2-1.18-444-2010. Инструкция по проектированию систем тактовой сетевой синхронизации на сети технологической связи ОАО "Газпром". — Москва, 2010. — 37 с.

6. Беляков Э.В., Давыдов А.В., Канаев А.К., Кузнецов В.Е., Лебедев А.Т., Лихачев А.М. Способ формирования и восстановления сети синхронизации сети связи. Россия. Патент2234811 С1, опубликован 20.08.2004, 7 с.

OPERATION SUPPORT SYSTEM TO CREATE NETWORK SYNCHRONISATION PLANS

Mazurenko D.K., FSUE ZNIIS, Head of department Abstract

The paper considers network synchronisation in the field of designing and it is proposed technological process algorithm to create network synchronisation plans on example "OAO Gazprom" telecommunications. The algorithm can be used by other telecommunication operators, and also is enclosed in normative documents.

Keywords: technological process, telecommunication operator, network synchronisation, algorithm, network synchronisation plans.