Разработка системы эксплуатационно-технического обслуживания транспортной сети sdh на участке Екатеринбург–Первоуральск–Ревда

Интерфейсы обслуживания аппаратуры и сети СЦИ делятся на:

интерфейсы низкого уровня;

интерфейсы высокого уровня.

К интерфейсам низкого уровня относятся интерфейсы к сигнализации стойки (ряда) станции и интерфейсы контроля и управления внешней аппаратурой (например, к датчикам несанкционированного доступа и датчикам пожара, к источникам синхронизации и питания). Они должны представлять собой группы замкнутых или разомкнутых контактов реле (либо контактов другого типа), управляемых с помощью контроллеров аппаратуры.

К интерфейсам высокого уровня относятся интерфейс к рабочей станции и интерфейс к местному терминалу. Интерфейс к рабочей станции должен относиться к группе Q-инерфейсов TMN. Интерфейс к местным терминалам (МТ) должен относиться к группе F-интерфейсов TMN.

Система обслуживания (СО) должна функционировать на двух уровнях:

Сетевом;

Элементов.

На этих двух уровнях в системе обслуживания должны выполняться следующие основные операции:

Доступ в систему;

Конфигурирование;

Обслуживание событий;

Контроль качества;

Администрирование.

3.1 Телеуправление и расположение сетевого менеджера

Мультиплексор SDM-4 позволяет выполнять функции эксплуатационно-технического обслуживания его собственных компонентов или сети в целом, исходя из следующих принципов:

Обнаружение неисправностей оборудования (до уровня плат включительно) и сбоев передачи SDH и присвоение им заранее установленных уровней серьезности;

Проведение самотестирования при включении питания перед активизацией сетевых элементов NE;

Контроль работоспособности системы передачи данных, исходя из заранее установленных пороговых значений параметров, и выдача соответствующих аварийных сигналов при превышении этих порогов;

Выдача отчетов, содержащих сведения о поступивших аварийных сигналах и их возможных причинах, как независимо, так и по специальным запросам.

Эти функции эксплуатационно-технического обслуживания реализуются путем непрерывного сбора информации на уровне плат, накопления этой информации на плате MCP4 и показа ее на соответствующей рабочей станции.

Для реализации функций эксплуатационно-технического обслуживания используются следующие средства:

Верхняя панель управления (UCP) - индикация наличия аварийных сигналов;

Передние панели плат SDM-4 - индикация сбоев плат;

Линии сигнализации, подключенные к шкафу SDM-4 через панель аварийных сигналов стойки (RAP) - дистанционная индикация аварийных сигналов;

Сетевой менеджер ECI (eNM) - полное управление всеми операциями технического обслуживания сети SDH;

Элементный менеджер ECI (eЕM) - осуществление операций по местному или дистанционному обслуживанию каждого сетевого элемента (NE);

Служебная информация маршрута низкого порядка (LPOM) - обеспечение контроля служебной информации вдоль маршрута трассы на промежуточных мультиплексорах, где не могут быть использованы eEM или eNM.

Участок волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) Екатеринбург - Первоуральск - Ревда является системой передачи синхронной цифровой иерархии (СЦИ).

Структура системы базируется на оборудовании фирмы ECI-Telecom: синхронных мультиплексорах ввода/вывода SDM-1 и SDM-4. В оборудовании имеются интерфейсы для компонентных потоков 2 Мбит/с., оптические интерфейсы, оборудованные системой автоматического гашения лазера.

Для оптической линии используется оборудование SDM-1 и SDM-4 с лазерными модулями на длину волны 1550 нм и 1310 нм.

ВОЛС представляет собой кольцевую структуру с узлами в городах Екатеринбург (SDM-4), Первоуральск (SDM-1), Ревда (SDM-1). Резервирование линейных трактов обеспечивается по схеме 1+1. Соединительные линии организованы на скорости 155 Мбит/с.

Получение синхронизации обеспечивается от магистрали Москва - Хабаровск по выделенному потоку. При потере первичного источника синхронизации осуществляется автоматическое переключение на другой путь. Синхросигнал выделяется из принимаемого потока от вторичной сети. При потере вторичного источника синхронизации мультиплексор уходит в режим «HoldOwer » (режим удержания).

Оборудование SDM-1и SDM-4 обеспечивает один канал служебной связи. Создание сетевых конфигураций и управление отдельными станциями и свей информационной сетью осуществляется программно и дистанционно с помощью системы телеуправления. Рабочая станция сервера системы телеуправления (ENM) подключается к шлюзовому мультиплексору. Рабочие станции (eEM) Х-терминала находятся в г. Первоуральск и г. Ревда и соединены с сервером каналом 2 Мбит/с.

Эксплуатационно-техническое обслуживание ВОЛС осуществляется в соответствии с правилами технической эксплуатации (ПТЭ). Оперативно-техническое руководство и контроль за работой цифровых трактов осуществляется в соответствии с алгоритмами работы системы оперативно-технического управления междугородными связями (СОТУМС) и Инструкцией о порядке взятия на контроль в СОТУМС цифровых линий передачи, линейных и сетевых трактов, организованных на основе ЦСП СЦИ.

Технический контроль за состоянием ВОЛС осуществляется с использованием средств сигнализации и системы телеуправления.

Главной рабочей станцией является рабочая станция ENM Sun McSystem установленная на АМТС г. Екатеринбурга. Главная рабочая станция осуществляет оперативно-техническое руководство на ВОЛС Екатеринбург - Первоуральск - Ревда (ВОЛС Е-П-Р) Распоряжения главной рабочей станции обязательны для выполнения всеми станциями и структурными подразделениями филиалов, задействованных на эксплуатации.

Обслуживающий персонал главной рабочей станции выполняет следующие функции:

Осуществляет общее руководство оперативно-техническим обслуживанием ВОЛС

Е-П-Р;

Контролирует качественные показатели работы цифровых трактов с помощью ENM Sun McSystem;

Оповещает эксплуатационное подразделение или станции о повреждении в их зоне обслуживания, принимает меры к восстановлению работоспособности ВОЛС Е-П-Р в соответствии с технологической картой оператора рабочей станции;

Координирует проведение ремонтно-восстановительных работ (РВР);

Организует проведение измерений и руководит работами по проведению измерений цифровых трактов (155 Мбит/с и 2 Мбит/с);

Взаимодействует с главными руководящими станциями на комбинированных цифровых трактах по вопросам эксплуатации;

Проводит дистанционное конфигурирование оборудования и цифровых трактов;

Ведет учет всех случаев нарушений в работе цифровых трактов и повреждений технических средств ВОЛС Е-П-Р в своей зоне. (статистика повреждения оборудования).

Контролирует передвижение запасных блоков при РВР и дает распоряжения по перераспределению запасных блоков при проведении РВР для оперативного восстановления связи.

Ведет оперативно-техническую документацию, связанную с эксплуатационным обслуживанием оборудования и трактов ВОЛС Е-П-Р.

Дежурный персонал главной рабочей станции взаимодействует с дежурными узловых станций с помощью средств связи, организуемых на ВОЛС по сервисным каналам служебной связи и передачи данных, а в аварийных ситуациях использует междугородную телефонную связь по контактным телефонам.

11) В случае возникновения аварийной ситуации на ВОЛС Е-П-Р дежурный оператор главной рабочей станции выполняет следующие действия:

определяет станцию, где произошло повреждение;

проводит полную дистанционную диагностику поврежденного оборудования;

оповещает службу оперативного управления;

оповещает соответствующую станцию и эксплуатационное подразделение о случившемся повреждении в зоне его обслуживания;

координирует проведение РВР и осуществляет информационную поддержку и дистанционную диагностику всего цикла работ;

взаимодействует со службами по вопросам технологической поддержки работы системы телеуправления.

Узловые станции ВОЛС Е-П-Р осуществляют техническое руководство и контроль за работой оборудования ВОЛС Е-П-Р. обслуживающий персонал узловых и оконечных станций выполняет следующие функции:

Осуществляет эксплуатационно-техническое обслуживание оборудования на станции в соответствии с установленными правилами и инструкциями;

Контролирует качество работы оборудования и цифровых трактов о показаниям измерительных приборов, сигнализации, сервисных компьютеров и информации от оператора рабочей станции;

По каналам служебной связи передает дежурному оператору рабочей станции информацию о состоянии оборудования, систем жизнеобеспечения и другую информацию, связанную с эксплуатацией оборудования на объекта;

Выполняет распоряжения рабочей станции по вопросам оперативно-технического обслуживания СЦИ и принятия необходимых мер по восстановлению нормальной работы оборудования и трактов;

Ведет учет всех случаев нарушений в работе цифровых трактов и повреждений технических средств ВОЛС в зоне данной станции;

Ведет оперативно-техническую документацию, связанную с эксплуатационным обслуживанием оборудования и трактов ВОЛС на прилегающем участке.

В случае повреждения оборудования на закрепленном участке дежурный персонал станций выполняет следующие действия:

Определяет поврежденное оборудование и блок, используя информацию от оператора рабочей станции, показания аварийной сигнализации.

Оповещает дежурного оператора главной станции, технических руководителей (начальников цехов, отделений, аварийно-восстановительных бригад и пунктов оперативного управления своей зоны)о происшедшем повреждении;

Выполняет распоряжения главной рабочей станции по устранению повреждения;

Принимает меры по восстановлению работоспособности оборудования ВОЛС.

Оборудование системы телеуправления базируются на комплексах программно-технических средств с распределенной обработкой информации, размещаемых в центрах технической эксплуатации.

Операторы рабочих станций и Х-терминалов полностью должны быть обеспечены документацией по системе телеуправления на английском и русском языках. Для выполнения задач, возложенных на систему телеуправления, на рабочих станциях и Х-терминалах вводится круглосуточное дежурство операторов.

Оператор рабочей станции и Х-терминалов должен знать:

Теоретические основы СЦИ;

Систему телеуправления, установленную на ВОЛС;

Оборудования, применяемое на ВОЛС и контролируемое системой телеуправления;

Схему оперативного управления и контроля;

Схему синхронизации;

Схему резервирования;

Порядок поиска неисправностей и отказов в системе телеуправления;

Алгоритм проведения ремонтно-восстановительных работ на ВОЛС;

Схему взаимодействия с эксплуатационными подразделениями ВОЛС;

Порядок проведения резервного копирования и восстановления математического обеспечения системы телеуправления на рабочих станциях и Х-терминалах;

Порядок оперативного взаимодействия операторов рабочих станций и Х-терминалов;

Порядок доступа для работы на рабочей станции и терминале системы телеуправления специалистов для проведения профилактических, ремонтно-восстановительных работ, проведения консультаций, установки новых версий математического обеспечения и т.д;

Местоположение ЗИП на объектах ВОЛС в реальном масштабе времени;

Рабочее место оператора рабочей станции и Х-терминала должно быть обеспечено следующей документацией и материалами:

Полный комплект документации на оборудование СЦИ, установленное на ВОЛС на английском и русском языках;

Полный комплект документации на рабочие станции и Х-териминалы;

Полный комплект документации на систему телеуправления, установленную на ВОЛС на английском и русском языках;

Инструкция по технической эксплуатации ВОЛС;

Достаточный комплект магнитных носителей для проведения резервного копирования математического обеспечения системы телеуправления и баз данных;

Шкаф для хранения документации;

Сейф для хранения магнитных носителей;

Рабочие журналы оператора, в том числе журналы по учету документации оператора, магнитных носителей, учету резервного копирования математического обеспечения системы телеуправления, учета отказов и сбоев в системе телеуправления и принятых мерах по восстановлению ее нормальной работы;

Справочные материалы по операционной системе UNIX, установленной на рабочих станциях.

Доступ к оборудованию системы телеуправления должен быть строго ограничен и организован в соответствии с действующими требованиями и положениями.

Для обеспечения оперативно-технического управления работой системы телеуправления, на Сервере системы (рабочей станции) назначается выделенный системный администратор. В его функции входит:

Организация оперативно-технического управления работой системы телеуправления;

Администрирование в системе телеуправления, включая контроль за полномочиями операторов и сменой паролей пользователей на рабочих станциях;

Обеспечение непрерывной работы системы телеуправления;

Обучение и консультация операторов рабочих станций Сервера и Х-терминала;

Контроль за работой операторов рабочих станций Сервера и Х-терминала;

Разработка дополнительных инструкций для операторов, необходимых для обеспечения их работы;

Проведение профилактических, ремонтно-восстановительных работ;

Взаимодействие со специалистами по вопросам системы телеуправления при штатной работе и во время проведения ремонтно-восстановительных работ;

Анализ работы системы телеуправления, разработка предложений по оперативно-техническим и организационным мероприятиям для улучшения ее эксплуатации и безотказной работы;

Оператор Сервера системы телеуправления должен иметь возможность круглосуточной связи с системным администратором, в том числе и в период отсутствия системного администратора на объекте.

Оператор Сервера отвечает за непрерывную, исправную работу системы телеуправления и готовность к выполнению всех функциональных операций системы телеуправления согласно ее техническому описанию. В его обязанности входит:

Непрерывный контроль за работой Сервера системы телеуправления;

Контроль за исправностью рабочего места оператора Х-терминала системы телеуправления;

Контроль за работой оборудования СЦИ ВОЛС наблюдаемого системой телеуправления;

Контроль и анализ качественных показателей системы передачи;

Контроль и анализ сообщений, поступающих на систему телеуправления от оборудования СЦИ ВОЛС;

Принятие оперативно-технических и организационных мер при поступлении аварийных сообщений на систему телеуправления;

Своевременное и качественное ведение документации оператора;

Принятие мер по оперативному восстановлению работоспособности технических и программных средств телеуправления;

Принятие мер для организации проведения аварийно-восстановительных работ на объектах ВОЛС;

Постоянное совершенствование своих оперативно-технических знаний по системе управления;

Умение применять опыт, накопленный операторами системы телеуправления при восстановлении работоспособности системы управления;

Своевременно производить резервное копирование программного обеспечения;

Взаимодействие и руководство оператором Х-терминала по вопросам, касающимся системы телеуправления, проведения ремонтно-восстановительных работ;

Оператор Х-терминала отвечает за непрерывную исправную работу системы телеуправления в своей зоне и готовность к выполнению всех функциональных операций системы телеуправления согласно ее техническому описанию.

Подтверждение всех сообщений, поступающих на Сервер системы телеуправления, независимо от статуса, возлагается на операторов Сервера и Х-терминала в своих зонах. (В зонах своего обслуживания). В обязанности оператора Х-терминала входит:

Непрерывный контроль за работой Сервера системы телеуправления;

Контроль за исправностью рабочего места оператора Х-терминала системы телеуправления;

Контроль за работой оборудования СЦИ ВОЛС наблюдаемого системой телеуправления;

Контроль и анализ качественных показателей системы передачи;

Контроль и анализ сообщений, поступающих на систему телеуправления от оборудования СЦИ ВОЛС;

Своевременное и качественное ведение документации оператора;

Постоянное совершенствование своих оперативно-технических знаний по системе управления и оборудованию ВОЛС, контролируемому системой управления;

Умение применять опыт, накопленный операторами системы телеуправления при восстановлении работоспособности системы управления;

Информирование оператора Сервера о выявленных неисправностях в работе оборудования ВОЛС, наблюдаемого системой телеуправления;

Информирование оператора Сервера о выявленных неисправностях в работе оборудования системы управления и под его руководством принимать меры по восстановлению ее нормальной работы;

В случае передачи контроля за системой телеуправления от оператора Сервера оператору Х-терминала, исполнять обязанности в полном объеме.

Порядок резервного копирования.

Резервное копирование программного обеспечения в системе телеуправления производится не реже одного раза в неделю, а так же после изменения кроссовых соединений. Данная операция производится оператором Сервера системы телеуправления и контролируется системным администратором. Для копирования используется несколько магнитных носителей для обеспечения хранения нескольких предыдущих резервных копий (необходимо сохранять 3 - 4 предыдущих копии). Дата и время создания резервной копии, причина копирования и Ф.И.О. оператора заносятся в отдельный журнал по учету резервного копирования магнитных носителей.

Порядок хранения магнитных носителей

Место хранения магнитных носителей по инсталляции операционной системы UNIX, инсталляции установленной версии программного обеспечения системы телеуправления, магнитных носителей по резервному копированию должно быть стационарным (сейф). Доступ к ним должен быть строго ограничен - только ответственное лицо.

Место хранения должно исключать:

Прямое воздействие солнечного света;

Сильное электромагнитное воздействие;

Механические воздействия;

Сильные перепады влажности и температуры;

Нахождение вблизи источников тепла.

3.2 Сеть синхронизации

Государственная комиссия по электросвязи России одобрила «Руководящий технический материал по построению тактовой сетевой синхронизации для цифровых сетей Российской Федерации». Он разработан ЦНИИС с участием ЛОНИИС и является правовой и технической базой для проектирования и организации системы тактовой синхронизации (ТСС). Документ состоит из введения, семи глав и приложений. В нем рассмотрены основные принципы ТСС, необходимость создания которой возникает, когда цифровые системы передачи (ЦСП) объединяются с электронными системами коммутации в единую цифровую сеть, обеспечивающую передачу и коммутацию сигналов в цифровой форме. Задача ТСС сводится к устранению искажений в передаваемой информации, вызываемых различием частоты передачи и обработки этой информации на сети, и создающих так называемые проскальзывания» (slip) (исключение или повторение одного или группы передаваемых по сети двоичных символов). Требования к допустимой частоте возникновения «проскальзываний» определены рекомендацией МСЭ-Т G.822. Согласно этой рекомендации на цифровой сети возможны четыре режима работы ТСС, основные характеристики которых приведены на рисунке 3.1.

Синхронный режим характерен для работы аппаратуры в некотором регионе. Таких регионов в России должно быть не менее четырех, а в дальнейшем, предполагается, достигнет восьми.

Псевдосинхронный режим является основным для взаимодействия между регионами, на международной сети, а также при связи со спутниковыми системами и большинством ведомственных сетей.

Плезиохронный режим возникает на некоторых участках сети в период возникновения аварий и повреждений и считается допустимым, если в течение года длится не более одного дня.

Асинхронный режим работы недопустим.

Система ТСС должна:

Cоответствовать рекомендации МСЭ-Т и быть единой для всех сетей, нуждающихся в ней и входящих в ВСС. Администрации всех видов сетей должны иметь наряду со схемой организации связи на своем участке сети схему ТСС и план их совместного развития;

Обеспечить синхронную передачу по цифровой сети сигналов первичных групп (2048 кбит/с) и всех компонентных сигналов с более низкими скоростями передачи;

синхронизировать на каждой станции или узле цифровые устройства коммутации телефонных каналов, аппаратуру кроссовых соединений (cross connections), каналообразующую аппаратуру и мультиплексоры СЦИ;

Использовать в качестве переносчиков синхроинформации в системах синхронной цифровой иерархии линейные сигналы STM-N, не подверженные согласованию указателей (pointer justification), а в системах плезиохронной цифровой иерархии - сигналы первичных групп 2048 кбит/с;

Применять мультиплексоры ПЦИ всех ступеней, кроме первой, как правило в режиме согласования скоростей передачи. Все генераторы, входящие в состав их передающих комплексов, могут работать автономно. При этом должна сохраняться возможность синхронизации мультиплексоров ПЦИ для передачи синхроинформации, например при сопряжении со спутниковой системой связи;

непосредственно для синхронизации оборудования, расположенного на узлах и станциях цифровой сети РФ, предусматривать возможность использования сигналов 2048 кГц и 2048 кбит/с.

Цифровая сеть РФ разбивается на регионы, в каждом из которых синхронизация тактовых частот происходит от первичного эталонного генератора (ПЭГ) непосредственно или с помощью ведомых задающих генераторов (ВЗГ), управляемых ПЭГ.

В каждом регионе организуется синхронная работа по принципу иерархической принудительной синхронизации (Master-Slave).

В качестве ВЗГ на узлах и станциях цифровой сети РФ используется генераторное оборудование цифровых телефонных станций в случае, когда все установленное оборудование может синхронизироваться непосредственно от этих станций с помощью сигналов первичной цифровой группы 2048 кбит/с. в противном случае следует применять выделенную аппаратуру ВЗГ. Схема синхронизации в регионе имеет древовидную форму без замкнутых колец. Разветвление происходит в каждом узле, содержащим ВЗГ, синхронизирующие сигналы к которому поступают по двум направлениям. Кроме приема резервного синхросигнала каждый ВЗГ может переходить в режим удержания частоты. Переключение на резервное направление приема синхросигнала не должно создавать на сети синхронизации замкнутых петель.

При последовательном включении в цепь синхронизации нескольких ВЗГ каждый последующий должен иметь полосу захвата не меньшую, чем возможные пределы ухода частоты предыдущего ВЗГ в автономном режиме. По своим характеристикам ВЗГ делятся на транзитные и местные. У транзитных ВЗГ стабильность собственной частоты выше, а полоса захвата меньше.

В восстановлении сигналов синхронизации, проходящих по сети СЦИ, кроме ВЗГ участвуют генераторы сетевых элементов (ГСЭ) СЦИ. Они синхронизируются от ПЭГ, ВЗГ или от предыдущего ГСЭ, включенного в цепочку. Допустимое число последовательно включенных

ГСЭ ограничено и никогда не должно превышать 20, а при наличии в цепочке передачи сигналов синхронизации кроме ГСЭ нескольких ВЗГ допустимое число ГСЭ, включаемое на каждом участке этой цепи в среднем не должно превышать шести.

Для обеспечения надежной работы в ПЭГ используют не менее трех эталонных источников частоты. Основным эталонным источником частоты является цезиевый стандарт частоты, можно применять сигналы точного времени, передаваемые по эфиру или линиям связи, но при этом ПЭГ надо комплектовать дополнительными хранителями частоты, например, рубидиевыми стандартами частоты.

С бурным развитием GPS широкое распространение получила технология локальных эталонных первичных источников синхронизации (PRC - Primary Reference clock), использующая для подстройки частоты мировое скоординированное время (UTC) - наиболее универсальный и точный хронирующий источник. Его применение позволяет повысить требования по точности, установленные стандартами МСЭ-Т для первичных эталонных таймеров. Создание системы распределенных первичных эталонных хронирующих источников не только повышает надежность синхронизации сетей SDH,. Но при использовании сообщений о статусе синхронизации устраняет возможные ее нарушения при защитном переключении в кольце или ячеистой сети SDH.

На основе датчика СН-3834 ЗАО «Время-Ч» разработало приемник синхронизатор VCH-311, в котором по результатам сличения шкал времени (секундных меток) спутниковых навигационных систем и местного рубидиевого стандарта частоты VCH-209 осуществляется с помощью специального устройства коррекция (привязка) частоты VCH-209 к частоте эталона США (UTC), России (UTC SU) или систем GPS (UTS GPS), ГЛОНАСС (UTC ГЛОНАСС) с точностью синхронизации секундной метки времени не хуже 100 нс. Как показали испытания, относительная погрешность частоты выходного сигнала 10 Мгц или 2,048 МГц не превышает 310-12 при интервале наблюдения 12 часов и более, а дисперсия секундной метки принимаемых от спутниковых сигналов не более 15 нс.

В состав первичного задающего генератора (ПЭГ) входят два водородных стандарта частоты, приемник синхронизатор VCH-311 (дополнительный сигнал), система сличения частот отечественного производства и блок распределения сигналов синхронизации НР-55400А. В состав вторичных задающих генераторов входят приемник-синхронизатор VCH-311 и блок распределения сигналов синхронизации НР-55400А фирмы Hewlett - Packard.

Генераторное оборудование имеет сертификаты Министерства связи, систему мониторинга, программное обеспечение для взаимодействия с системами местного и дистанционного управления, удовлетворяет требованиям РТМ по построению тактовой сетевой синхронизации на цифровой сети связи РФ и европейским стандартам электросвязи ETS 300 462-1,2,3,4,5,6.

В качестве измерителя временных отклонений целесообразно использовать прибор ИВО-1М отечественного производства (ООО «АЛТО», С.-Петербург), предназначенный для измерения параметров нестабильности частоты и дрейфа фазы тактовых сигналов в аппаратуре и системах ТСС в цифровых сетях общего пользования как в процессе ввода в эксплуатацию, так и в процессе эксплуатации.

Для измерения дрожания фазы (джиттера) сигналов синхронизации наиболее совершенным прибором является анализатор ANT-20 фирмы Wandel & Golterman. Измеренное значение джиттера с помощью такого анализатора в выходных сигналах ПЭГ и ВЭГ не превышает 0,006 длительности элементарного импульса 2,048 МГц. Ввиду большой стоимости ANT-20 целесообразно оценивать джиттер в информационных потоках более простыми и дешевыми приборами типа анализатора цифрового потока 2 Мбит/с НР Е7580А.

Для выбора источника синхронизации необходим определенный алгоритм. Так как распределение сигнала синхронизации по сети является комплексной задачей, реализуемой на сетевом уровне, а изменение источника синхронизации в одном из узлов может поменять весь характер этого распределения, следует использовать такой алгоритм восстановления синхронизации, который не приведет к нарушениям работоспособности сети в целом. В его основе должны лежать принципы:

При восстановлении синхронизации в сети необходимо избегать формирования замкнутых петель, т.е. ни один из хронирующих источников не должен синхронизироваться своим собственным сигналом ( такие петли нестабильны и приводят к уходу частоты генератора от номинального значения);

Если тактовый генератор работает в режиме удержания (Holdower) он не должен служить эталоном для хронирующего источника более высокого уровня качества;

Каждый сетевой элемент должен синхронизироваться от хронирующего источника более высокого уровня качества, чем уровень собственного внутреннего тактового генератора (SEC - SDH Equipment Clock);

Наличие небольшого числа альтернативных источников.

3.2.1 Выбор хронирующих источников

Любой элемент сети SDH использует несколько основных критериев при определении активного источника сигнализации. Во-первых, это уровень качества сигналов или источников сигнализации, который имеет следующую иерархию: PRC, SSU-T, SSU-L, DNU. Уровень качества каждого источника определяется либо путем анализа информации, передаваемой в заголовке сигнала STM-N, либо задается пользователем программно. В случае потери сигнала синхронизации на активном входе, последнему присваивается уровень качества DNU ("не использовать в качестве источника синхронизации"). Сначала выделяются все источники с наивысшим уровнем качества, а затем из них выбирается тот, который имеет заданный пользователем приоритет. Если этому критерию удовлетворяют несколько возможных источников сигнализации, то аппаратура самостоятельно принимает произвольное решение.

Любой сетевой элемент выбирает не только опору для своего внутреннего тактового генератора, но и для внешнего выхода синхронизации. Механизм поиска наилучшего решения в обоих случаях одинаков, но критерии, а следовательно и результат, могут отличаться. В первом случае выбранный сигнал может быть отвергнут, если его уровень качества ниже уровня качества внутреннего генератора тактовых импульсов, а во втором - если его уровень качества ниже определенного программно заданного порогового уровня. В первом случае собственный генератор перейдет в режим удержания (HoldOwer), а во втором - в зависимости от формата выходного сигнала будет передаваться соответствующее сообщение о статусе синхронизации (DNU) или сигнал индикации аварийного состояния.

Обычно аппаратура использует процедуру автоматического выбора сигнала синхронизации и предусматривает возможность блокировки оператором отдельных источников или принудительное переключение на более предпочтительный.

Правила генерации сообщений о статусе синхронизации

Сообщения о статусе синхронизации распространяются в одном направлении. В любом сетевом узле сообщение об уровне входящего сигнала синхронизации передается на все выходы. Исключение составляет направление на узел, с которого получен сигнал синхронизации. Здесь в заголовке сигнала STM-N передается сообщение DNU ("не использовать для синхронизации"), что предохраняет сеть от создания замкнутых петель синхронизации. Обычно по сети передается сообщение PRC, но при отказе на каком-либо участке тактовый генератор последующего узла переходит в режим удержания, и по сети передается информация о его уровне качества (SEC). В обратном направлении по-прежнему передается сообщение DNU.

Использование сообщений о статусе синхронизации в сетях с различной топологией.

На рисунке 3.2 показано простое двухволоконное SDH кольцо. Один из узлов, выполняющий роль концентратора, подключен к основной сети и обеспечивает ввод в кольцо сигнала синхронизации уровня качества PRC. Сообщение о статусе синхронизации посылается в заголовке сигнала STM-N в двух направлениях от распределительного узла. Остальные узлы, в которых расположены мультиплексоры ввода/вывода, ретранслируют его в том же направлении, а в обратном предают сообщение DNU.

Протекание потока синхронизации по кольцу в случае штатной ситуации определяется пользователем приоритетами источников синхронизации в каждом узле. На рисунке 3.2 синхронизация распределяется по кольцу по часовой стрелке. Возможно также обратное или смешанное распространение: часть кольца - по часовой, часть - против часовой стрелки, что достигается путем изменения уровня приоритетов у сигналов, приходящих с разных направлений в произвольном узле.

В случае отказа на одном из участков кольца первый, расположенный после поврежденного участка узел переводит собственный тактовый генератор в режим удержания. Других вариантов нет, так как с другого направления приходит поток STM-N, в заголовке которого содержится сообщение о том, что он не может использоваться в качестве сигнала синхронизации. Это предотвращает возникновение замкнутой петли.

На выходе этого узла сообщение о статусе синхронизации изменяется с PRC на SEC. Таким образом, все элементы кольца за поврежденным участком переходят в режим синхронизации от узла, тактовый генератор которого работает в режиме удержания, и меняют на выходах статусное сообщение на SEC.

Рисунок 3.2 - Простое двухволоконное SDH кольцо.

Исключение составляет лишь последний узел, расположенный перед концентратором. На втором входе он принимает поток STM-N с уровнем качества PRC, поэтому меняет свой источник и сообщение о статусе синхронизации. Узел, находящийся перед ним, может выбирать между источником с уровнем качества PRC и SEC. Он переключится на новый хронирующий источник, соответственно переключатся и все остальные узлы вплоть до участка повреждения. Таким образом происходит автоматическое восстановление синхронизации в кольце. Окончательное распределение сообщений о статусе сигнала синхронизации на выходе каждого узла показано на рисунке 3.3.

Полный процесс восстановления для кольца с 20 узлами занимает 15 с. Это гарантирует, что уход фазы тактовых генераторов промежуточных узлов, работающих в режиме удержания, не превысит 1 мкс. Как только повреждение кабеля будет устранено, первоначальная схема синхронизации снова будет работать, так как порты имеют более высокий уровень приоритета.

Рисунок 3.3 - Распределение сообщений о статусе сигнала синхронизации.

В сети с кольцевой топологией может применяться и нереверсивный режим, т. е. не происходит переключения на первоначальную схему распределения синхронизации. Это возможно, если потоки синхронизации в обоих направлениях (по часовой и против часовой стрелки) будут иметь одинаковую приоритетность. При первом включении сигналы синхронизации распространяются в обоих направлениях от концентратора. В некоторой точке на кольце эти потоки встретятся. Положение точки, которая разделит при таком методе две части кольца, синхронизирующихся от разных потоков, зависит от скорости обработки данных в каждом узле и не может быть предсказана.

Достоинство этого метода состоит в минимальном числе доступных вариантов переключения, что облегчает процесс ввода кольца в эксплуатацию и делает маловероятными ошибки при назначении приоритетов в каждом узле. Недостаток - нет определенного маршрута распределения синхронизации.

В рассмотренных примерах восстановление синхронизации происходит при любом отказе на линии в пределах кольца. Только повреждение кабеля одновременно на двух различных участках может привести к изоляции части кольца от высокостабильного опорного генератора. Такая ситуация маловероятна. Однако отказ самого концентратора или линии привязки к основной сети может целиком изолировать отдельное кольцо. Для повышения надежности работы сети применяется топология с двумя узлами доступа к основной сети на одном кольце.

С точки зрения организации синхронизации нет большой разницы между линейной и кольцевой топологиями. В любой момент времени распределение сигнала синхронизации должно быть линейным. В кольце сигнал распространяется по часовой или против часовой стрелки, образуя последовательность синхронизируемых им узлов. В сети с линейной топологией некоторая цепь мультиплексоров ввода/вывода, имеющих в составе тактовые генераторы уровня качества SEC, может соединять два оконечных узла с хронирующими источниками качества SSU-T.

Обычно оконечные узлы синхронизируются от внешних источников с уровнем качества PRC. Поэтому синхронизирующий сигнал распределяется по всем узлам цепи от ведущего оконечного узла до ведомого, имеющего возможность резервного переключения на сигнал качества PRC. При внештатной ситуации в части сети характер распределения синхронизации сохраняется, а в изолированной от ведущего узла части осуществляется автоматическое последовательное переключение всех узлов на синхронизацию от собственного тактового генератора ведомого оконечного узла, имеющего уровень качества SSU-T. Этот процесс обычно длится около 15 с. За это время не происходит существенного ухода частоты в генераторах промежуточных узлов. В противоположность этому, переключение оконечного узла на резервный источник более высокого уровня качества длится по меньшей мере несколько минут.

Внешние источники синхронизации.

При прохождении через большое число узлов SDH сети в сигнале синхронизации происходит накопление фазового дрожания (jitter). Для его устранения применяется регенерация сигнала с помощью внешнего хронирующего источника (обычно не ниже уровня качества SSU-T), обеспечивающего фильтрацию в полосе от 0,01 до 10 Гц. Это происходит с помощью реализуемого в аппаратуре алгоритма независимого выбора источников синхронизации для собственного тактового генератора и внешнего выхода синхронизации аппаратуры.

Входящий сигнал пропускается через внешний хронирующий источник (Stand Alone Synchronizatio Equipment - SASE), а затем подается на все выходы узла. Для того, чтобы SASE не синхронизировался сигналом более низкого уровня качества, в аппаратуре ряда поставщиков предусматривается возможность ввода сообщения DNU в направляемый к SASE поток Е1. Решение принимается при сопоставлении задаваемого оператором порога, соответствующего уровню качества SASE, и уровня качества текущей опоры.

В зависимости от реализуемого интерфейса между SASE и аппаратурой SDH (поток 2048 кбит/с в соответствии с рекомендацией G.703, синусоидальный или прямоугольный сигнал 2048 кГц) возможны другие варианты извещения SASE о плохом качестве синхронизирующего сигнала. Не любое внешнее синхронизирующее оборудование поддерживает процедуру обмена сообщениями о статусе синхронизации. Поэтому мультиплексор ввода/вывода может самостоятельно задавать уровень качества принимаемого от SASE сигнала, сообщение о статусе которого и будет транслироваться на другие сетевые элементы.

Еще одна особенность применения SASE - это возможность возникновения замкнутых петель при четком выполнении базовых правил генерации сообщений о статусе синхронизации. В этом случае в направлении с которого принимается сигнал, синхронизирующий работу внешнего источника, должно было бы также, как и на все остальные выходы, передаваться сообщение SSU-T. В этом же направлении должно передаваться сообщение DNU.

3.2.2 Восстановление синхронизации

Существует несколько методов восстановления синхронизации сети, каждый из которых при определенных технических и эксплуатационных характеристиках имеет свои достоинства и недостатки.

Ручное переключение источников синхронизации применяется только для сетевых элементов, имеющих собственные высокостабильные тактовые генераторы с уровнем качества не ниже SSU-T. Оно сопровождается длительным процессом принятия решения. Сначала в центральном офисе собирается вся информация об отказах на сети, связанных с системой синхронизации. При получении сообщения об отказе вызывается ответственное должностное лицо для принятия решения - на какой из резервных эталонных хронирующих источников следует переключиться и как будет организована схема распределения этого сигнала. Процесс может занимать несколько дней.

Преимущество этого метода в том, что оператор легко разбирается с общей топологией сети и принимает решение без использования сложного и дорогостоящего программного обеспечения. Недостаток - необходимо постоянно иметь возможность связаться с одним или группой экспертов. Уровень доступности эксперта определяет требования к стабильности тактового генератора, поэтому число переключаемых вручную хронирующих источников не должно быть большим.

Восстановление синхронизации сети при помощи программы сетевого менеджера - шаг к автоматизации процедуры ручного переключения и исключения оператора из процесса принятия решения. Это сокращает эксплуатационные расходы, ускоряет время переключения (минуты вместо часов) и позволяет обслуживать большее число хронирующих источников. Недостаток - более высокие затраты на решение целого ряда технических и организационных задач по разработке соответствующих алгоритмов управления большой сетью из единого центра. На практике этот метод используется только в сетях с распределенными первичными эталонными генераторами (PRC), в которых несколько хронирующих источников располагаются в различных сетевых узлах и любой из них может взять на себя функции основного.

Другой подход к восстановлению синхронизации основан на использовании информации, доступной в конкретном узле. в первую очередь это входящие сигналы об отказах, а также сигналы индикации аварийного состояния, генерируемые оборудованием данного узла. В этом случае переключение на резервный хронирующий источник происходит быстрее (менее 1 с.). Быстрое переключение предполагает, что у тактового генератора с невысокой стабильностью в режиме удержания (например, внутренний тактовый генератор линейного оборудования SDH-SEC) уход фазы не превысит 1 мкс. К таким методам переключения относятся методы, основанные на приоритетных таблицах (priority tables) и на сообщениях о статусе синхронизации (SSM - synchronization status messages).

Метод приоритетных таблиц.

Этот метод имеет простой алгоритм. Пользователь ставит в соответствие любому входящему сигналу, используемому в целях синхронизации, определенный уровень приоритета. Сигнал с наивысшим приоритетом выбирается в качестве основного, а остальные находятся в режиме ожидания. Переключение происходит после исчезновения основного сигнала синхронизации из-за пропадания сигнала на линейном интерфейсе, потери цикла передачи, при сигнале аварийного состояния или других отказах на сети. Переключить на резервный сигнал синхронизации можно и в случае, если обнаружится значительный уход фазы или частоты опорного сигнала. Это реализуется путем сравнения основного сигнала синхронизации с сигналами внутреннего тактового генератора и резервных источников и применением мажоритарного алгоритма для подтверждения его более высокого уровня качества.

В ряде случаев применяется реверсивный алгоритм, который предполагает непрерывную проверку наличия источника более высокого приоритета, в других - нереверсивный алгоритм, при котором проверка приоритетов происходит только при отказе на сети. В стандарте ETSI ETS 300 416-6 описан смешанный алгоритм, при котором имеется несколько источников с одинаковым уровнем приоритета. В этом случае переключение на источник с более высоким уровнем приоритета происходит, как только он становится доступным (реверсивный режим). На резервный источник с равным уровнем приоритета - только при отказе основного (нереверсивный режим).

Преимущество метода приоритетных таблиц состоит в том, что он прост, обеспечивает быстрый переход на резервный источник синхронизации, позволяет принимать решение о переключении только на основе информации, собранной в конкретном узле сети, не требует наличия системы управления сетью. Недостаток - недостаточная гибкость в поддержке разнообразных сетевых топологий, в первую очередь это относится к сетям кольцевой и линейной топологии с большим числом промежуточных узлов.

Метод приоритетных таблиц часто применяется для переключения источников синхронизации в отдельных коммутаторах и кросс-коннекторах, расположенных в крупных узлах ячеистых сетей. Такие узлы имеют большое число входящих и исходящих направлений, поэтому всегда существует несколько вариантов для формирования полноценной таблицы приоритетов, обеспечивающей отсутствие замкнутых петель синхронизации. Это наиболее традиционный метод выбора источников синхронизации в сетях PDH, работающих внутри SDH сетей.

Метод сообщений о статусе синхронизации

Часто в оконечных узлах линии находятся эталонные хронирующие источники с высоким уровнем качества (не ниже SSU), а в промежуточных - мультиплексоры ввода/вывода, содержащие собственные тактовые генераторы более низкого уровня качества (SEC). При отказе на линии ведомый тактовый генератор уровня качества SSU одного из оконечных узлов не должен синхронизироваться генератором SEC, работающем в режиме удержания. Для передачи сообщения, что источником входящего сигнала синхронизации является тактовый генератор с более низким уровнем качества, чем собственный тактовый генератор оконечного узла, необходимо использовать один из байтов заголовка сигнала STM-N.

Этот алгоритм реализуется в стандартизированном протоколе передачи сообщений о статусе синхронизации, несущих в кодированном виде информацию об уровне качества сигнала синхронизации потока STM-N, которое определяется качеством тактового генератора, находящегося в начале цепочки синхронизации. Если в начале цепочки находится тактовый генератор качества SSU-T, работающий в режиме удержания, то исходящий сигнал STM-N конкретного узла сети будет также качества SSU-T. Если в начале цепочки - генератор качества PRC, то исходящий сигнал STM-N любого узла также будет иметь качество PRC. Под качеством понимается долговременная стабильность генератора.

Преимущество этого метода по сравнению с методом приоритетных таблиц заключается в том, что он может применяться в сетях с любой топологией.

Метод, основанный на сообщениях о статусе синхронизации, может рассматриваться как дополнение к предыдущему, поскольку обеспечивает в каждом узле сети дополнительную информацию, которая поступает в форме сообщений в заголовках сигналов STM-N или E1. эти сообщения позволяют сетевым элементам по-разному реагировать на различные ситуации, но при этом по прежнему не требуется система централизованного управления сетью.

Эти два механизма, таблицы приоритетов и сообщения о статусе синхронизации являются мощным средством для автоматического восстановления синхронизации в сети, предотвращения создания замкнутых петель синхронизации и нарушения иерархии уровней качества хронирующих источников.

Один метод позволяет выбрать сигнал с наивысшим уровнем качества. Но так как в обычных условиях эксплуатации все цепочки синхронизации начинаются от хронирующих источников уровня качества PRC, то это требует дополнительных критериев для выбора резерва. Для этого могут использоваться таблицы приоритетов. Приоритеты источников синхронизации определяются оператором сети с помощью системы сетевого менеджера.

Согласно рекомендации МСЭ-Т G.707 сообщения о статусе синхронизации располагаются в 5 - 8 битах байта Z1 (переименованный S1) заголовка сигнала STM-N. Коды, отведенные для сообщений ANSI, не используются в стандартизированном ETSI. Сообщения о статусе синхронизации приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1. - Сообщения о статусе синхронизации

Код SSM	Десятичное значение	Описание по терминологии ETSI и ITU	Сокращение
0000	0	Не используется	-
0001	1	Не используется	-
0010	2	G.811-эталонный первичный источник	PRC
0011	3	Не используется	-
0100	4	G.812-таймер транзитного узла	SSU-T
0101	5	Не используется	-
0110	6	Не используется	-
0111	7	Не используется	-
1000	8	G.812L-таймер линейного узла	SSU-L
1001	9	Не используется	-
1010	10	Не используется	-
1011	11	Тактовый генератор линейного оборудования SDH	SEC
1100	12	Не используется	-
1101	13	Не используется	-
1110	14	Не используется	-
1111	15	Не используется для синхронизации	DNU

Получение синхронизации обеспечивается от магистрали Москва - Хабаровск по выделенному потоку. При потере первичного источника синхронизации осуществляется автоматическое переключение на другой путь. Синхросигнал выделяется из принимаемого потока от вторичной сети. При потере вторичного источника синхронизации мультиплексор уходит в режим «HoldOwer » (режим удержания).

Схема построения тактовой сетевой синхронизации представлена на рисунке 3.4.



Рисунок 3.4 - Схема построения тактовой сетевой синхронизации.

3.3 Оперативно - техническое обслуживание

3.3.1 Техническое обслуживание SDM-4 с помощью eNM

Для выполнения работ по оперативно - техническому обслуживанию используют систему сетевого менеджера (eNM). Некоторые их этих работ может также проводить с помощью системы и элемент менеджер (eEM). Многие из действий при проведении этих работ могут оказать влияние на трафик; в случае необходимости на экран выводятся предупреждения об этом.

В таблице 3.2. показаны виды работ по профилактическому обслуживанию и ремонту.

Таблица 3.2 - Виды профилактических работ.

Действие	Следует проводить	Проводится через:	Примечания
Сохранение конфигурации базы данных NE на жесткий диск.	Раз в неделю или после крупных изменений в топологии сети.	eNM
Удаление старых системных файлов	Раз в неделю или после крупных изменений в топологии сети.	eNM, eEM
Проверка работоспособности	Раз в неделю.	eNM, eEM
Проверка связи между eNM и NE.	Раз в неделю.	eNM	Только в сетях, где между eNM и NE есть DCN.
Сохранение конфигурации eNM на жесткий диск	Раз в неделю или после крупных изменений в топологии сети.	eNM
Сохранение конфигурации eNM на дискету	Раз в неделю или после крупных изменений в топологии сети.	eNM
Сохранение базы данных NE на дискету	Раз в неделю или после крупных изменений в топологии сети.	eNM
Модемная связь и конфигурация	При необходимости	eNM
Проверка защитного переключения	Задается администратором сети	eNM, eEM
Проверка и передача конфигурационных файлов между двумя системами eNM	Задается администратором сети; выполняется только после сохранения конфигурации текущей базы данных и когда флажок восстановления трейла красный.	eNM	Только в сетях с управлением от нескольких eNM.

Некоторые общие операции по техническому обслуживанию могут быть выполнены в сети с помощью eNM без необходимости физически приближаться к аппаратуре. Эти операции включают установку кольцевых проверок, принудительную посылку сигналов, сброс плат и действия, связанные с защитой. Функции, которые могут выполняться для различных объектов.

В таблице 3.4 перечислены действия по устранению неисправностей, которые могут быть выполнены с помощью пункта меню Maintenance (Обслуживание) рабочей станции eNM.

При техническом обслуживании возможно выполнение кольцевых проверок ближней стороны или дальней стороны. Параметры кольцевой проверки ближней или дальней стороны интерпретируются следующим образом:

Ближняя сторона. Поток данных закольцовывается для проверки маршрута трафика от определенной платы трафика к трибутарному интерфейсу.

Дальняя сторона. Сигнал SDH закольцовывается для проверки определенного NE вплоть до уровня обработки, налагаемого платой трафика и всей сетью SDH на уровне агрегатного интерфейса.

В ходе технического обслуживания возможно:

Задавать принудительную посылку AIS в трибутарную линию для целей проверки.;

Принудительно послать FERF для проверки правильности приема на уровне виртуального контейнера (VC) или мультиплексорной секции (МС) соседнего узла сети. Эта возможность особенно удобна для дистанционной проверки правильности подключения оптических кабелей;

Выполнять сброс платы, если есть подозрение, что она функционирует неправильно и что проблема не связана с физическим уровнем платы. Эта возможность оказывается полезной почти во всех ситуациях сбоя, после того как были выполнены все действия по дистанционному поиску неисправностей. "Горячий сброс" предполагает сброс аппаратной и программной установки платы при наличии трафика SDH, а "холодный сброс" - вотсутствие трафика;

Включение и выключение блокировки защиты. Трассы, созданные с защитным маршрутом будут, по умолчанию, переключаться на защитный маршрут при возникновении на главном маршруте определенных сбоев. Имеется возможность воспрепятствовать переключению определенного трибутарного оконечного пункта на его защитный маршрут;

При необходимости можно осуществить переключение на защитный маршрут вручную. Эта операция целесообразна перед выполнением на главном маршруте какого-либо действия по обслуживанию, затрагивающего трафик. При ручном переключении на защитный маршрут трафик не затрагивается;