книги / Техническая эксплуатация систем телекоммуникаций
..pdf1
«ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ»
ВВЕДЕНИЕ
1.Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
1.1.Цель преподавания дисциплины
Дисциплина «Техническая эксплуатация систем телекоммуникаций» является прикладной частью общей теории связи и позволяет на основе курсов «Теория телетрафика», «Сети связи», «Системы коммутация», «Направляющие системы электросвязи», «Цифровые системы передачи» рассматривать вопросы эксплуатации и технического обслуживания систем связи.
Целью преподавания дисциплины является формирование основных представлений об организации сетей связи различного уровня и назначения, подходах к эксплуатации разнородных сетей связи, оценках качества функционирования сети и методах их контроля, а также способах построения систем технической эксплуатации.
Учебная дисциплина «Техническая эксплуатация систем телекоммуникаций» является одной из профилирующих дисциплин специализации при подготовке инженеров по специальности 210406 «Сети связи и системы коммутации» специализации 200904 «Системы телекоммуникаций ин- формационно-вычислительных сетей» к производственной деятельности в области управления и технической эксплуатации сетей связи.
1.2. Задачи изучения дисциплины
Предметом изучения дисциплины являются следующие объекты:
•базовые технологии построения сетей связи,
•особенности эксплуатации сетей связи с учетом специфики используемой физической среды,
•организация технической эксплуатации аналоговых и цифровых сетей связи,
•показатели надежности и эксплуатационно-технические характеристики современных сетей связи.
В результате изучения дисциплины студент должен:
•изучить особенности различных технологий современных телекоммуникационных систем,
•рассмотреть организацию технической эксплуатации сетей связи, построенной на разных типах физической среды,
•получить представление об основных показателях надежности и эксплуатационно-технических характеристиках современных сетей связи.
2
2.Содержание дисциплины
2.1.Наименование тем, их содержание
1.Введение. Цели и задачи курса. Содержание курса. Системный подход и современная концепция эксплуатации.
Краткая характеристика курса. «Классический» подход к построению систем технической эксплуатации сетей связи. Системный подход к построению систем технической эксплуатации сетей связи на базе территориально распределенных измерительных комплексов (ТРИК).
2.Эксплуатация систем передачи на электрическом кабеле.
Сетевые технологии, использующие электрический кабель в качестве направляющей системы. Технологии «последней мили». Методология проведения измерений кабельной системы.
3.Эксплуатация систем передачи на волоконно-оптическом кабеле.
Особенности сетей связи на ВОЛС. Проведение измерений параметров ВОЛС на этапах инсталляции и эксплуатации сети связи. Технология WDM/DWDM. Система дистанционного тестирования ВОЛС, построенная с учетом новой концепции эксплуатации.
4.Эксплуатация радиочастотных систем передачи.
Особенности радиорелейных и спутниковых сетей связи. Методология измерений в радиочастотном тракте передачи.
5. Методология измерения параметров цифровых каналов.
Основные параметры двоичного (бинарного) канала. Влияние ошибок на качество цифрового сигнала. Тестовые последовательности, применяемые для проверки цифровых каналов. Методы оценки параметров ошибок в цифровом канале (согласно рекомендациям ITU-T G.821/G.826 и
M.2100/M.2101).
6. Эксплуатация цифровой первичной сети PDH.
Общая концепция организации измерений сети PDH. Классификация сигналов об авариях. Типовые схемы включения анализаторов. Анализ основных параметров аппаратуры PDH.
7. Эксплуатация цифровой первичной сети SDH.
Общая концепция организации измерений сети SDH. Методы контроля ошибок в системе SDH. Резервирование и способы защиты в сети SDH. Организация и проведение измерений в сети SDH.
3
8. Показатели надежности и эксплуатационно-технические характеристики современных сетей связи.
Понятие и составляющие надежности. Показатели и характеристики надежности. Параметры оценки эксплуатационно-технических характеристик сетей связи.
2.2.Перечень лабораторных занятий
1.Техническая эксплуатация первичной сети связи PDH, построенной на базе аппаратуры ТЛС-31 производства ОАО «Морион» (г. Пермь).
2.Техническая эксплуатация первичной сети связи SDH, построенной на базе аппаратуры СММ-155 производства ОАО «Морион» (г. Пермь).
3.Техническая эксплуатация вторичной сети связи, построенной на базе оборудования гибкого мультиплексирования ВТК-12 производства ОАО «Морион» (г. Пермь).
4.Техническая эксплуатация вторичной сети связи, построенной на базе оборудования гибкого мультиплексирования OGM-30E производства ОАО «Морион» (г. Пермь).
2.3.Самостоятельная работа студентов
Самостоятельная работа студентов заключается в изучении лекционного материала с привлечением учебных пособий из списка рекомендованной литературы.
1
1. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД И СОВРЕМЕННАЯ КОНЦЕПЦИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ
1.1.Понятие системного подхода. Задача формирования политики
вобласти эксплуатации
Системный подход является отражением современных тенденций и знаний в области технологии, науки и техники [1]. Суть его состоит во всестороннем анализе явлений и процессов, происходящих в исследуемом объекте, то есть в системе. Система как объект исследования отличается значительной сложностью и многопараметрическим описанием. Современная наука часто под системой понимает сложную структуру, которая в общем случае не может быть описана однозначно, поскольку количество параметров, определяющих ее поведение, стремится к бесконечности. Таким образом, исследование систем опирается на изучение наиболее важных параметров и носит обычно вероятностный характер.
В нашей работе под системой будет пониматься система связи, а основным направлением применения системного подхода будет формирование правильной политики эксплуатации систем связи. Часто в отечественной технической литературе звучит понятие системной интеграции. Это многозначное понятие можно использовать для обозначения методики формирования тех или иных системных технических решений разной сложности и разного применения. Задачу, которую мы перед собой ставим, можно отнести к задачам системной интеграции, поскольку в настоящей работе предполагается показать на основе системного подхода несколько вариантов построения эксплуатации.
Следует сразу оговориться, что построение системы эксплуатации представляет собой не только техническую, но также и административную задачу. По этой причине непосредственное внедрение описанных в настоящей работе технических решений в каждой компании будет носить сугубо индивидуальный характер и настоящей работой нельзя пользоваться как типовым каталогом стандартных технических решений, эти решения должны адаптироваться к каждому конкретному случаю их внедрения.
Формирование правильной политики эксплуатации представляет собой важную задачу для отечественной инженерной школы. Действительно, правильно организованная служба эксплуатации значительно повышает конкурентоспособность оператора и в то же время сокращает расходную часть бюджета компании. Можно сформулировать наиболее очевидные преимущества эффективной системы эксплуатации:
•снижение затрат на обслуживание и эксплуатацию сети связи;
•оптимизация труда специалистов и, как следствие, повышение их квалификации;
•повышение качества предоставления услуг в сети;
2
• создание системы сбора данных для проведения обоснованной и эффективной инвестиционной политики.
Перечисленные преимущества будут дальше проиллюстрированы на конкретных примерах.
В связи с современными и перспективными финансовыми и экономическими трудностями можно прогнозировать, что основным фронтом конкурентной борьбы ближайшего будущего окажется именно система эксплуатации, которая непосредственно связана как с проблемами качества предоставления услуг, так и с проблемами эффективного сокращения эксплуатационных затрат. Оба эти фактора и определяют конкурентоспособность оператора связи на рынке. Таким образом, правильная эксплуатация является залогом высокой конкурентоспособности.
1.2. Политика в области эксплуатации и политика в области качества
Прежде чем мы начнем заниматься вопросами эксплуатации, необходимо указать на правильную приоритетность задач современного инжиниринга в области телекоммуникаций.
На рис. 1.1 показана объективная приоритетность в современных системах связи. В качестве первого приоритета выступает сама организация связи. Вторым приоритетом выступает борьба за качество связи. В условиях рыночной экономики продуманная политика в области качества является важной составляющей конкурентной борьбы. При этом оператор обычно отвечает в большей степени не перед государственными и контролирующими органами, а перед потребителями, потенциальными и реальными заказчиками услуг. В случае ошибок в контроле качества оператор может потерять заказчиков, а в условиях рыночных механизмов регулирования это приводит к быстрому банкротству компании.
Рис. 1.1. Приоритетность задач в современной системе связи
Эксплуатация, куда относятся вопросы эксплуатационных измерений, создания системы управления сетью, некоторые частные вопросы
3
(например вопросы синхронизации), связана с конкурентоспособностью предприятия опосредованно, через непосредственное влияние на параметры качества предоставления услуг.
Из перечисленного следует два важных вывода:
1.Вопрос формирования политики и создания системы эксплуатации нельзя решить корректно вне формирования единой политики по контролю качества. Например, измерения на сети связи без контроля качества превращаются в «измерения ради измерений» и носят либо случайный, либо низкоэффективный характер.
2.Формирование политики по качеству у оператора должно включать в себя основы построения системы эксплуатации, поскольку последняя должна обеспечивать контроль качества в процессе регламентных или специальных измерений.
Следует отметить, что эти логичные выводы не нашли практического применения в отечественной практике. Только у крупных коммерческих операторов в настоящее время в полной мере осуществляется связь между политикой контроля качества и эксплуатацией. В большинстве же случаев возникает парадоксальная ситуация: есть система связи, в той или иной степени есть система эксплуатации, а системы контроля качества нет.
Вэтом случае и система эксплуатации работает довольно неэффективно.
В качестве примера возьмем вопросы построения и развития систем
синхронизации. При построении систем синхронизации возникает несколько вопросов:
1.Насколько нужна данному предприятию модернизация системы синхронизации?
2.Какой эффект даст внедрение системы синхронизации на предпри-
ятии?
3.Когда необходима дальнейшая модернизация системы?
Для ответа на эти вопросы необходимы комплексные измерения параметров синхронизации в сети и анализ их влияния на качество цифровой первичной и вторичной сетей. Без политики контроля качества каналов сети на них не ответить. В результате построение систем синхронизации идет по принципу «синхронизация ради синхронизации», обычно интуитивными методами. Получаемые решения, как правило, неэффективны
инеобоснованны.
Вслучае системной политики в области контроля качества ситуация совершенно иная. На основе системных данных о качестве каналов сети делается вывод о необходимости модернизации системы синхронизации, поскольку параметры качества некоторых участков приближаются к критическим значениям. Анализ данных сразу указывает на ту точку сети, где требуется, например, поместить дополнительный генератор. После его установки система контроля качества сразу показывает эффективность инвестиций в систему синхронизации.
4
Таким образом, система контроля качества выступает, с одной стороны, методом прогнозирования развития и модернизации сети, с другой – мерой эффективности этой модернизации. Большинство зарубежных операторов используют политику в области контроля качества для реализации так называемого «точечного инвестирования» в критические точки сети. В результате расходная часть бюджета оптимизируется в 2–3 раза. В условиях высокой конкуренции и общем недостатке финансов в России такая оптимизация представляется крайне важной.
1.3.Несколько подходов к организации систем эксплуатации
Ксожалению, перечисленные выше недостатки в области политики по контролю качества в значительной степени дополняются недостатками технической эксплуатации. Так если взять современные подходы в оснащении предприятий измерительной техникой, то «классическим» методом такого оснащения является закупка необходимой измерительной техники для каждого узла или для каждой подсистемы системы связи (рис. 1.2). Выбор состава измерительной техники диктуется составом оборудования узла и определяется формальной логикой. Например, если на узле есть АТС с системой сигнализации ISDN, то в состав измерительного оборудования узла включают анализатор сигнализации ISDN. При таком выборе для эксплуатации сети требуется очень большое количество измерительной техники, гораздо большее, чем позволяет бюджет. В результате наиболее дорогие приборы исключаются из закупаемых спецификаций, а система эксплуатации оказывается недостаточно оснащенной и, как следствие, плохо исполняет свои обязанности.
Рис. 1.2. «Классический» подход к оснащению служб эксплуатации
5
Понимая всю слабость и техническую некорректность описанного выше архаичного подхода к оснащению служб эксплуатации измерительной техникой, группа инженеров, работающих в области измерительной техники, в период с 1996 по 1999 гг. начала работы по оптимизации процесса оснащения служб эксплуатации измерительной техникой. Эта работа проходила под флагом системной интеграции в измерительной технике.
Воснову оптимизации были положены следующие принципы:
1.Ориентация на технологический подход. Согласно этому подходу различные подсистемы связи (технологии) рассматриваются в рамках эксплуатации отдельно. Для каждой из них формируется отдельное техническое решение.
2.Дополнение оборудования методологией измерений. Самым пер-
вым вариантом оптимизации решений является ответ на простой вопрос: где и что целесообразно измерять в данной подсистеме связи. В результате ответов на этот и подобные вопросы возникает не просто решение в виде набора приборов, а определенная спецификация, дополненная методиками измерений.
3.Поиск наиболее эффективных по соотношению цена/качество измерительных приборов.
В результате к 1999–2000 гг. был накоплен опыт формирования индивидуальных эксплуатационных решений. Первые же работы показали высокую эффективность системной интеграции для оснащения служб эксплуатации измерительной техникой. Благодаря системной интеграции стало возможным уменьшение затрат на измерительную технику в 2–3 раза (рис. 1.3). Кроме того, работа по оптимизации технических решений значительно увеличивала эффективность последних. Измерительная техника использовалась в них на 70–80 %, тогда как «архаичная» система эксплуатации не допускала эффективность более 30–40 %.
Рис. 1.3. Оптимизация службы эксплуатации
6
Новым дополнением к системному подходу явилась параллельная работа по подготовке кадров для системы эксплуатации. Эта работа значительно способствовала развитию системной интеграции и показала высокую целесообразность связи эксплуатации и вопросов повышения квалификации персонала.
Однако, несмотря на значительные успехи системной интеграции, решения, построенные на ее основе, имели ряд недостатков. Наиболее существенным из них была необходимость индивидуального подхода к построению решения. Оптимизация требовала такого индивидуального подхода. В то же время крупные операторы, имеющие практику разделения коммерческой деятельности и технических служб, не могли успешно применять системные решения и вынуждены были делать шаг назад к архаическим методам организации эксплуатации. Глобализация и последующее за ней укрупнение предприятий связи, которое наблюдается в последнее время, привели к значительному падению интереса к системным решениям. В результате возникла тенденция к ухудшению качества из-за непродуманной эксплуатации.
Для преодоления сложившегося противоречия в рамках оптимизации решений компании, занимающиеся технической эксплуатацией сложных систем, решили разработать пакет комплексных системных решений для наиболее типичных участков сетей связи и таким образом отойти от индивидуального подхода в системной интеграции, сохранив его эффективность.
В результате возник следующий алгоритм решения задачи оптимизации затрат при оснащении служб эксплуатации измерительной техникой
(рис. 1.4).
Рис. 1.4. Решение задачи оптимизации затрат при оснащении служб эксплуатации
Для сохранения эффективности метода на первом этапе по-прежнему используется разработанный технологический подход. Сеть связи разделяется на подсистемы с разными технологиями. Затем на втором этапе для каждой подсистемы используется типовое решение из каталога типовых технических решений. В этом случае заказчику также доступны преимущества системного подхода, поскольку типовое техническое решение успешно дополняется методологией измерений. Таким образом, заказчик получает не только спецификацию измерительной техники, но и методы ее использования и указания по интерпретации результатов. Наконец, на третьем этапе полученная в виде совокупности типовых технических
7
решений концепция эксплуатации уточняется и адаптируется к специфике того или иного заказчика, так что возможность индивидуального подхода
вцелом сохраняется. Преимуществом типовых технических решений является то, что заказчик не пассивно ждет результатов работы системного интегратора, но может составлять решение сам на основе типовых решений, а затем сам адаптировать их к реалиям своей сети. Системный интегратор только помогает оператору в этом процессе и расширяет спектр предлагаемых типовых решений.
Внастоящее время многие компании предлагают на отечественном рынке не только измерительное оборудование, но также и типовые технические решения, обеспечивающие комплексное и эффективное построение систем эксплуатации.
Следует отметить, что переход от индивидуальных проектов к типовым решениям несколько ухудшает эффективность последних, но в целом можно ожидать, что эффективность использования типовых системных решений дает выигрыш по стоимости в 1,5–2,5 раза по сравнению в «архаичными» методами оснащения эксплуатации.
Таким образом, сегодня благодаря принципам системной интеграции создана эффективная оптимальная концепция оснащения систем эксплуатации измерительной техникой. В то же время эта концепция не является принципиально новой. По-прежнему в ее основе лежит распределенная система эксплуатации, предусматривающая оснащение всех узлов сети измерительной техникой. Оптимизация касается только набора измерительных средств, целесообразности конкретных измерений, функциональности используемых приборов и дополнения технических средств методологическими материалами.
Вто же время компаниями была разработана альтернативная, современная концепция эксплуатации на основе централизованной системы сбора и обработки информации. Эта новая концепция должна оптимизировать затраты на эксплуатацию еще в 2–3 раза по сравнению с оптимизацией системного подхода.
Суть новой концепции состоит в повсеместном использовании для контроля параметров качества различных подсистем связи на основе территориально распределенных измерительных комплексов (ТРИК). Территориально распределенные измерительные комплексы представляют собой новое явление в области современных средств измерений. Идеология ТРИК основывается на использовании вместо традиционных средств измерений с заданной методикой и локальной точкой измерения параметров целой системы измерительных средств, объединенных в сеть сбора и обработки информации. ТРИКи в области телекоммуникаций появились в последнее десятилетие и являются следствием интеграционных процессов
втехнологии измерений.
Типовая структура ТРИК представлена на рис. 1.5.