Дипломная работа: Разработка системы управления технологическим сегментом сети

Точки первой группы делятся на три класса:

- q - точки между блоками OSF, QAF, MF и NEF, обеспечивают информационный обмен между блоками в рамках информационной модели; эти точки делятся на два типа:

а) qx – точки между двумя блоками MF или блоком MF и остальными;

б) q3 - точки между двумя блоками OSF или блоком OSF и остальными;

- f – точки для подключения блоков WSF к OSF и/или к MF;

- x – точки между OSF, принадлежащих двум TMN.

Точки второй группы делятся на два класса:

- g – точки между WSF и пользователем;

- m – точки между QAF и управляемым объектом, не принадлежащем к TMN.

Положение указанных интерфейсных точек определяет положение соответствующих им интерфейсов TMN, обозначаемых заглавными буквами (рисунок 2.2). Пунктиром отмечены границы TMN. В соответствии с ними интерфейсы Q и F являются внутренними для TMN, X – пограничным, M и G – внешними. Типы и положение интерфейсов в схеме управления сетью представлены на листе 1 графического материала.

Важнейшая функция, реализуемая в рамках архитектуры TMN, — функция передачи данных DCF. Основная цель DCF — создать транспортный механизм для передачи информации между блоками, наделенными управляющими функциями. Механизм взаимодействия функциональных блоков в TMN осуществляется ретрансляцией DCF на уровне OSI. Этот механизм может обеспечить все функции, характерные для первых трех уровней модели OSI (физического, звена передачи данных и сетевого).

2.3 Информационный аспект архитектуры

Для обеспечения стандартизованного обмена информацией управления информационная архитектура TMN использует объектно-ориентированный подход (ООП) к описанию информации управления, концепцию Менеджер/Агент для взаимодействия между операционными системами и концепцию разделенных знаний управления для понимания сообщений управления.

В рамках ООП управление обменом информацией в TMN рассматривается в терминах Менеджер-Агент-Объекты. Менеджер, представляя управляющую открытую систему, издает (в процессе управления системой) директивы и получает в качестве обратной связи от Объекта управления уведомления об их исполнении. Директивы, направленные от Менеджера к Объекту, доводятся до Объекта управления Агентом. Схема взаимодействия между Менеджером, Агентом и Объектами представлена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.2 - Типы и положение интерфейсов в схеме управления сетью

Рисунок 2.3 - Схема взаимодействия между Менеджером, Агентом и Объектами

Между Менеджером и Агентом существует обычно многостороннее отношение в том смысле, что:

- один Менеджер может обмениваться информацией с несколькими Агентами (в этом случае он выполняет несколько ролей Менеджера, которые взаимодействуют с соответствующими ролями Агента; в этом сценарии необходима синхронизация директив);

- один Агент может обмениваться информацией с несколькими Менеджерами (в этом случае он выполняет несколько ролей Агента, которые взаимодействуют с соответствующими ролями менеджера; в этом сценарии могут существовать противоречивые директивы).

Кроме этого, Агент может отказаться выполнять директиву Менеджера по многим причинам. Таким образом, Менеджер должен быть подготовлен к отказам со стороны Агента.

Все взаимодействия между Менеджером и Агентом осуществляются на основе использования протокола общей управляющей информации (CMIP) и сервиса общей управляющей информации (CMIS).

Информация, на которую можно влиять или передавать через протоколы управления, является множеством объектов, определенных в совокупности как информационная база управления (MIB). В этом смысле в MIB входят все данные как систем управления, так и элементов сети, включая измерения, сообщения об измерениях, описания структуры сети и элементов, таблицы маршрутизации, пороговые значения, расписание передачи информации и т. д.

2.4 Каналы управления в SDH сети

Для передачи сигналов контроля и управления TMN в системах SDH используются встроенные каналы управления. Встроенные каналы управления образуются специальными служебными байтами. Фрейм для удобства восприятия представляют в виде двухмерной структуры (матрицы) с форматом 9 строк на 270 однобайтных столбцов. Структура фрейма представлена на рисунке 2.4.

Фрейм состоит из трех групп полей:

-  поля секционных заголовков SOH формата 3х9 и 5х9;

-  поля указателя AU-4 формата 1х9 байт;

-  поля полезной нагрузки формата 9х261 байт.

Для организации встроенных каналов управления (DCC) используется поле секционных заголовков. Заголовок SOH отвечает за структуру фрейма STM и его связи с мультифреймом в случае мультиплексирования нескольких модулей STM. SOH в свою очередь состоит из двух секционных заголовков. Заголовка регенеративной секции RSOH, который расформировывается и формируется функциями регенератора на границах регенераторной секции, и заголовка мультиплексной секции MSOH, который проходит прозрачно через регенераторы и разбирается и собирается на границах мультиплексных секций, где формируется AUG.

Общий объем заголовка составляет 90 (81+9) байт. Использование каждого байта эквивалентно формированию канала емкостью 64 кбит/с. Расположение байтов на поле заголовков представлено на рисунке 2.5. Все указанные байты могут быть разделены на три типа:

- байты, которые не могут эксплуатироваться пользователями SDH оборудования (их 36, на рисунке они заштрихованы);

Рисунок 2.4 - Структура фрейма STM-1

Рисунок 2.5 - Расположение байтов на поле заголовков

- байты, которые специально предназначены для использования в служебных целях или для создания служебных каналов (их 16); к ним относятся канал DCCR (D1,D2,D3), имеющий скорость 192 кбит/с для обслуживания регенераторных секций, канал DCCM (D4-D12) – 576 кбит/с для обслуживания мультиплексных секций; существует еще четыре байта Е1, Е2 и F1, F2, зарезервированные для создания четырех каналов емкостью 64 кбит/с;

- байты, к которым пользователь имеет доступ, но функции которых не регламентированы стандартами (их 38, они на рисунке никак не помечены);

Последние две группы байтов могут быть сгруппированы для создания служебных каналов и скоммутированы на внешние интерфейсы, к которым может подключаться пользователь SDH оборудования. Число таких интерфейсов (а значит и вариантов группирования) зависит от производителя оборудования.

2.5 Функции управления

2.5.1 Общие функции управления

Управление встроенными каналами управления ЕСС. Так как ЕСС используется для связи NE, то каналы ЕСС должны иметь следующие функции:

- запрос/получение сетевых параметров, таких как размер пакета, временные промежутки, качество сервиса и т. д.;

- формирование маршрута сообщения между узлами служебных каналов передачи данных DCC;

- менеджмент сетевых адресов;

- запрос/получение сетевого статуса DCC для данного узла;

- возможность разрешать/запрещать доступ к DCC.

На все события, требующие фиксации во времени ставится временная метка с разрешением в одну секунду. Время фиксируется по показанию локального таймера NE.

Другие общие функции, например, защита на различных уровнях или обеспечение безопасности, дистанционный вход в сеть, загрузка и модификация программного обеспечения, обеспечиваются в настоящее время производителями SDH оборудования.

2.5.2 Управление сообщениями об аварийных ситуациях

Наблюдение за сообщениями об аварийных ситуациях включает обнаружение и сохранение таких сообщений о событиях и условиях, которые сопутствовали их появлению, причем не только в том оборудовании, в котором они были обнаружены. Система OS системы управления сетью SMN должна поддерживать следующие функции:

- автономное сообщение о всех сигналах об аварийной ситуации;

- запрос на сообщение о всех зарегистрированных сигналах об аварийной ситуации;

- сообщение о всех таких сигналах;

- разрешение/запрет на автономное сообщение о всех сигналах об аварийной ситуации;

- сообщение о статусе функции "разрешение/запрет на автономное сообщение о всех подобных сигналах".

Отслеживание истории сигналов/сообщений о возникновении аварийной ситуации включает запись моментов возникновения таких сигналов и их хранение в регистровом файле (РФ), регистры которого содержат все параметры сообщения об аварийной ситуации. Регистры могут быть считаны по запросу или периодически. OS определяет режим работы регистров: либо запись до заполнения с последующей остановкой или полным стиранием, либо непрерывная запись с циклическим возвратом от конца к началу с перезаписью старых событий.

2.5.3 Управление рабочими характеристиками

Сбор данных о рабочих характеристиках системы связан с определением параметров ошибок, описанных в рекомендациях ITU-T. При их определении используются следующие ключевые термины: ЕВ (блок с ошибками), ES (секунда с ошибками), SES (секунда с серьезными ошибками), BBE (блок с фоновыми ошибками).

Как правило, используются основанные на них относительные параметры ошибок (т. е. параметры ошибок, отнесенные к фиксированному интервалу измерения параметров, который может быть выбран равным 15 мин, 24 ч или 7 сут): ESR (коэффициент ошибок по секундам с ошибками), SESR (коэффициент ошибок по секундам с серьезными ошибками), BBER (коэффициент ошибок по блокам с фоновыми ошибками (здесь под блоками с фоновыми ошибками ВВЕ понимаются те блоки с ошибками, что не вошли в SES)).

Отслеживание истории мониторинга рабочих характеристик осуществляется заполнением двух типов РФ: двадцатичетырехчасовых и пятнадцатиминутных файлов. Текущий двадцатичетырехчасовой РФ по заполнении снабжается текущей датой и перегружается в РФ со вчерашней датой. Шестнадцать пятнадцатиминутных РФ образуют четырехчасовую очередь с дисциплиной обслуживания "первый пришел – первый ушел" FIFO.

Стратегия использования временных окон заключается: с помощью OS и NE можно установить либо пятнадцатиминутное, либо двадцатичетырехчасовое временное окно. Как только время наступления события совпадает или выходит за границу установленного окна, генерируется уведомление о пересечении (временной) границы или порога TCN.

Данные о рабочих характеристиках системы могут быть затребованы OS для анализа, используя интерфейс между OS и NE. Эти данные могут запрашиваться периодически либо сообщаться в момент пересечения границы временного окна.

Мониторинг системы в недоступные интервалы времени заключается: в интервалы времени, когда система недоступна, съем данных о характеристиках системы запрещен, однако моменты его начала и конца должны фиксироваться и храниться в РФ из шести регистров и иметь возможность считываться OS по крайней мере один раз в день.

К дополнительным параметрам, мониторинг которых возможен, относятся такие как: OFS (секунда, содержащая сигнал OOF (выход за границы фрейма)), PSC (число защитных переключений), PSD (длительность (определенного) защитного переключения), UAS (недоступные секунды).

2.5.4 Управление конфигурацией

Предметом рассмотрения данного вопроса являются статус и защитное переключение.

Основное назначение защитного (резервного) переключения - подключить резервное устройство (или устройство резервного копирования) вместо основного. Основные функции, дающие возможность осуществить это следующие:

- включение/выключение ручного режима защитного переключения;

- включение/выключение принудительного режима защитного переключения;

- включение/выключение блокировки;

- запрос/установка параметров автоматического защитного переключения – APS.

Другие мероприятия и функции, связанные с управлением конфигурацией, такие, как разработка необходимого программно-аппаратного обеспечения и функции инсталляции, равно как и обеспечение необходимой секретности, относятся к компетенции производителя оборудования.

2.6 Роль протокола обмена данными SNMP и TCP/IP в системе управления сети

2.6.1 Этапы реализации протоколов SNMP и TCP/IP в ЦТО и ЦТУ

Сетевое ПО РМ-2 и РМ-3 в сети передачи данных между объектами «РМ-2 ЦТО – РМ-3 ЦТУ» должно разрабатываться в два этапа:

а) на первом этапе стек протоколов информационно-логического взаимодействия устанавливается разработчиком (производителем) оборудования СМА ОТС с учетом закрепления за каждым РМ-3 «своей» зоны администрирования, построенной на базе оборудования ОТС одного производителя (гомогенная сеть). При этом рекомендуется реализовать в сети процедуру TCP/IP;

б) на втором этапе реализуется протокол управления SNMP, индифферентный к специфике оборудования ОТС различных производителей. При этом в сети должны использоваться единые для всех производителей структуры сообщений SNMP и модели MIB. [1]

2.6.2 Архитектура протоколов TCP/IP

Нижний уровень архитектуры TMN состоит из трех сетей:

- магистральной первичной сети на базе SDH;

- сети, состоящей из комбинации цифровых каналов PDH (T1) и аналоговых каналов FDM;

- сети передачи данных TCP/IP, работающей поверх цифровых и аналоговых каналов первых двух сетей.

Современное оборудование SDH оснащено встроенными агентами TMN, поддерживающими интерфейс Q3. Оборудование сетей PDH/FDM, установленное гораздо раньше оборудования SDH, не поддерживает агенты TMN, но может управляться по фирменному интерфейсу TL/1(М), представляющему из себя набор текстовых команд в кодировке ASCII. И наконец, маршрутизаторы сети TCP/IP за счет встроенных агентов MIB допускают управление по протоколу SNMP. [14]

Для управления неоднородной сетью выбрали подход, основанный на архитектуре TMN, который позволяет сохранить как уже функционирующее оборудование управляемое по SNMP и TL/1(М), так и некоторые существующие системы управления. В общей системе для управления сетью TCP/IP было решено оставить систему Optivity, работающую на платформе HP Open View, поскольку основную часть маршрутизаторов этой сети составляют устройства производства фирмы Bay Networks и управлять ими эффективнее всего с помощью пакета Site Manager, входящего в систему Optivity компании Bay Networks.

Идеальным вариантом для архитектуры TMN является взаимодействие менеджера с агентами по "родному" интерфейсу Q3. Другой вариант основан на использовании так называемого Q-адаптера, который при отсутствии встроенного агента Q3 преобразует частный интерфейс агента SNMP, в интерфейс Q3.

Интерфейс Q3 построен на принципе использования в качестве транспортного средства для передачи сообщений между агентом и менеджером полного семиуровневого стека протоколов, соответствующего модели OSI. Сегодня в его качестве могут выступать стеки ISO/OSI или TCP/IP;

Архитектура протоколов TCP/IP предназначена для объединенной сети, состоящей из соединенных друг с другом шлюзами отдельных разнородных пакетных подсетей, к которым подключаются разнородные машины. Каждая из подсетей работает в соответствии со своими специфическими требованиями.

Информационная база управления (MIB - Management Information Base), которая указывает, какие переменные в элементах сети необходимо обслуживать (информация, которая может быть запрошена и установлена менеджером). RFC 1213 [McCloghrie and Rose 1991] определяет вторую версию, которая называется MIB-II.

Установка общей структуры и схемы идентификации, используемой для обращения к переменным в MIB. Это называется структурой информации управления (SMI - Structure of Management Information) и описывается в RFC 1155 [Rose and McCloghrie 1990]. Например, SMI указывает, что счетчик (Counter) это неотрицательное целое число, которое изменяется от 0 до 4294967295 и затем снова возвращается в 0.

2.6.3 Протокол управления сетью SNMP

Протокол, который функционирует между менеджером и элементом, называется простым протоколом управления сетью (SNMP - Simple Network Management Protocol - простой протокол управления сетью). RFC 1157 [Case et al. 1990] описывает этот протокол. Там же подробно описан формат пакетов, с помощью которых осуществляется обмен. Несмотря на то, что в качестве транспортных протоколов могут быть использованы разные протоколы, обычно с SNMP используется UDP.

Протокол SNMP был разработан с целью проверки функционирования сетевых маршрутизаторов и мостов. Впоследствии сфера действия протокола охватила и другие сетевые устройства, такие как хабы, шлюзы, терминальные сервера, LAN Manager сервера , машины под управлением Windows NT и т.д. Кроме того, протокол допускает возможность внесения изменений в функционирование указанных устройств.[15]

Система управления сети отделения дороги объединяет сети управления производителей посредством протокола SNMP и может выполнять следующие функции в рамках отделения дороги:

-  управление конфигурацией сети (планирование работ и услуг связи на сети; создание, ведение, хранение и выдача уровню управления сетью ОбТС банка конфигурационных данных сети отделения дороги);

-  управление устранением последствий отказов (контроль состояния сетей производителей и их элементов; выдача директив системе управления сетью производителя по устранению неисправностей со статусом «повреждение»);

-  управление качеством (сбор, анализ, хранение и выдача верхнему уровню статистических данных по функционированию сети отделения дороги и ее элементов; выработка рекомендаций по улучшению эксплуатационных характеристик сети отделения, улучшению и расширению диапазона предоставления услуг);

- защита информации (разграничение доступа к системе управления, выдача указаний системе управления сетью производителя по изменению всех паролей доступа ко всем ресурсам системы управления и операционной среды; классификация уровня безопасности сети; обеспечение сохранности информации).

Сообщения SNMP, в отличие от сообщений многих других коммуникационных протоколов, не имеют заголовков с фиксированными полями. В соответствии с нотацией ASN.1 сообщение SNMP состоит из произвольного количества полей, и каждое поле предваряется описателем его типа и размера.

Любое сообщение SNMP состоит из трех основных частей:

- версии протокола (version)

- идентификатора общности (community), используемого для группирования устройств, управляемых определенным менеджером

- области данных, в которой собственно и содержатся описанные выше команды протокола, имена объектов и их значения. Область данных делится на блоки данных протокола (Protocol Data Unit, PDU).

Основной концепцией протокола является то, что вся необходимая для управления устройством информация хранится на самом устройстве - будь то сервер, модем или маршрутизатор - в MIB. MIB представляет из себя набор переменных, характеризующих состояние объекта управления. Эти переменные могут отражать такие параметры, как количество пакетов, обработанных устройством, состояние его интерфейсов, время функционирования устройства и т.п.

Каждый производитель сетевого оборудования, помимо стандартных переменных, включает в MIB какие-либо параметры, специфичные для данного устройства. Однако, при этом не нарушается принцип представления и доступа к административной информации - все они будут переменными в MIB.

Поэтому SNMP как непосредственно сетевой протокол предоставляет только набор команд для работы с переменными MIB. Этот набор включает следующие операции:

Для того, чтобы проконтролировать работу некоторого устройства сети, необходимо просто получить доступ к его MIB, которая постоянно обновляется самим устройством, и проанализировать значения некоторых переменных.

Важной особенностью протокола SNMP является то, что в нем не содержатся конкретные команды управления устройством. Вместо определения всего возможного спектра таких команд, безусловно загромоздившего бы сам протокол, который считается все-таки простым, определены переменные MIB, переключение которых воспринимается устройством как указание выполнить некоторую команду.

Таким образом, удается сохранить простоту протокола, но вместе с этим сделать его довольно мощным средством, дающим возможность стандартным образом задавать наборы команд управления сетевыми устройствами. Задача обеспечения выполнения команд состоит, таким образом, в регистрации специальных переменных MIB и реакции устройства на их изменения.

По своей структуре MIB представляет из себя дерево: Рисунок 2.6

Рисунок 2.6 Структура MIB

Каждому элементу соответствует численный и символьный идентификатор. В имя переменной включается полный путь до нее от корневого элемента root.

3. Система мониторинга и администрирования

3.1 Системы управления технологическим сегментом магистральной цифровой сети связи ОАО «РЖД» РФ

При построении современных цифровых сетей следует различать следующие сетевые уровни: уровень первичной сети и уровень вторичных сетей. Первичная сеть – это базовая сеть типовых универсальных каналов передачи и сетевых трактов, на основе которой формируются и создаются вторичные сети.

Вторичные сети являются специализированными и создаются на основе типовых универсальных каналов передачи первичной сети с помощью специализированных узлов (включающих специализированные ЦСП и/или системы со специализированными пользовательскими интерфейсами) и станций коммутации. На железнодорожном транспорте вторичными специализированными сетями технологического сегмента являются сети ОТС, ОбТС и СПД [7].

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9