Дипломная работа: Разработка системы управления технологическим сегментом сети

Для управления коммутационным оборудованием (ССПС-128 и NEAX) на уровне элемент-менеджмента используются РС-ЕМ, размещенные в ЦТО, к которой подключается рабочее место оператора РМ-2 через стык RS-232C. C этой станции осуществляется вход в сеть СПД и через неё осуществляется доступ к РМ-3 с целью организации обмена служебной информацией [1]

Физической средой передачи данных между РС-ЕМ ЦТО и КС могут являться:

- общий канал сигнализации (ОКС), организованный в цифровой сети ОТС;

- канал передачи данных, образованный вне рамок сети ОТС.

Физической средой информационного обмена РС-NM ЦТУ с РС-ЕМ ЦТО могут являться:

- каналы передачи данных, образованные в рамках сети ОТС;

- каналы передачи данных, образованные вне рамок сети ОТС (включая ЛВС типа Ethernet).

Местный терминал должен обеспечивать:

- оперативный ввод в информационное обеспечение КС настроечных данных, определяющих адресацию станции, как сетевого элемента, и ее абонентов, таблицы коммутации в пределах данной станции;

- проведение ремонтно-восстановительных работ и профилактических мероприятий, при которых программное обеспечение МТ предоставляет ремонтно-восстановительным бригадам, необходимый инструментарий для тестирования оборудования КС и диагностики неисправностей.

Местный терминал должен подключаться к оборудованию ОТС только в случаях выполнения работ, установленных выше, в других случаях подключение МТ запрещено. Само же подключение МТ к КС должно быть обставлено специальным разрешением административной службы сети ОТС.

Коммутационное оборудование ОТС со стороны входа МТ защищается специальным паролем, без ввода которого в станции не должны выполняться никакие команды из МТ. Аутентификация пользователя МТ с помощью пароля должна обеспечивать защиту КС только на местном уровне.

Операция оперативного ввода настроечных данных в информационное обеспечение КС с помощью МТ должна осуществляться преимущественно на стадии инсталляции системы ОТС по единой программе, разработанной административной службой сети ОТС для всех настраиваемых объектов в рамках отделенческого ЦТУ. Чтобы обеспечить непротиворечивость настроечных данных, вводимых с помощью МТ одновременно на большом числе объектов сети ОТС, не следует допускать ввода данных непосредственно с клавиатуры компьютера, а использовать заранее и централизованно сформированные административной службой шаблоны.

Не исключается возможность обновления/изменения настроечных данных с помощью МТ в процессе эксплуатации системы ОТС.

Местный терминал не должен содержать базу данных данного объекта. Вся настроечная информация, вводимая с МТ, помещается в базу данных КС.

Программное обеспечение МТ (в совокупности с программным и информационным обеспечением КС) должно предоставлять возможность взаимодействия МТ с любой КС данного типа независимо от дислокации станции, комплектности ее оборудования и конфигурации цифровой сети ОТС, в состав которой входит станция.

При проведении ремонтно-восстановительных работ и профилактических мероприятий должна быть обеспечена возможность тестирования оборудования ОТС с помощью МТ как на работающем оборудованием ОТС в составе сети (в фоновом режиме), так и с выключенным из состава сети (в автономном режиме).

Рабочая станция РС-ЕМ должна служить для выполнения следующих задач эксплуатационного персонала ЦТО:

- контроль за работоспособностью оборудования ОТС участка и организация ремонтно-восстановительных работ в случае отказов компонентов сети ОТС;

- получение распоряжений из административной службы (АС) ЦТУ на выполнение реконфигурации оборудования ОТС участка данным ЦТО и исполнение этих распоряжений путем передачи настроечных параметров в КС ОТС;

- ведение в базе данных (БД), доступной РС-ЕМ, журнала событий, включая регистрацию фактов возникновения неисправностей и восстановления работоспособности оборудования ОТС, изменения конфигурации сети ОТС, комплектности КС и прочее;

- формирование отчетов о техническом состоянии оборудования ОТС участка для передачи в АС ЦТУ.

Выполнение перечисленных задач должно возлагаться на сменного оператора ЦТО.

Сменный оператор с помощью РС-ЕМ должен осуществлять формирование отчетов о текущем техническом состоянии и конфигурации оборудования ОТС участка для последующей передачи в АС ЦТУ. Интервалы передачи отчетов из ЦТО в ЦТУ с целью обновления информации в БД РС-NM:

- один раз в 4 часа – при отсутствии каких-либо коллизий (нарушений работоспособности, повреждений, реконфигураций и прочее;

- один раз в 30 минут – при наличии коллизий;

На экране РС-ЕМ должны отображаться следующие виды информации:

- общая схема участка с указанием железнодорожных станций с указанием на ней технического состояния каждой станции ОТС;

- схема организации связи участка ОТС с указанием используемых потоков Е1 соответственно для колец нижнего и верхнего уровней;

- информация о работе колец по основному цифровому и/или резервному ТЧ-тракту;

- схема диспетчерских кругов с указанием распорядительных/исполнительных станций, включая и круги служебной связи сменного оператора и дежурного администратора;

- схема регламентного круга с указанием подключенных к нему на данный момент объектов (абонентов);

- детальное изображение каждой станции ОТС, ее комплектности и инициализированных технических средств (модулей, блоков, кластеров), а также состояние источников электропитания;

- общая и детальная индикация технического состояния (исправности/аварии) каждой станции ОТС, ее составных компонент;

- состояние пультов руководителей (ПР) абонентов ОТС;

- информация по диагностике радиостанций поездной радиосвязи (обобщенная и детальная).

6.4 Управление мультиплексорами SMS-600V и SMS-150C

На рассматриваемом участке ЦТУ организуется на станции Владивосток в здании Дистанции сигнализации и связи. Отделенческий ЦТУ обеспечивает выполнение функций, принадлежащих сетевому уровню управления (NM) концепции TMN, но адаптированных непосредственно для ОТС железной дороги. Управление осуществляется с рабочей станции (РС-NM) на базе персонального компьютера. В ЦТУ также размещаются РС-ЕМ для управления мультиплексорами на уровне элемент-менеджмента.

Схема управления технологическим сегментом сети на участке представлена на листе 7 графического материала.

Конфигурирование на сетевом уровне (NM) включает:

- конфигурирование трактов VС-n,m;

- конфигурирование сетевых трактов 2, 34, 140 Мбит/с;

- конфигурирование уровней срабатывания аварийной сигнализации в линиях трактах и каналах;

- конфигурирование узлов и линий передачи.

При конфигурирование трактов VС-n,m они образуются на свободных временных позициях STM-1 между двумя оконечными узлами (NE), входящими в данную систему обслуживания. Эта операция осуществляется автоматически, если все узлы, через который проходит тракт, обладают соответствующими возможностями оперативного переключения, включая программную поддержку. При выполнении операции команды из сетевого уровня передаются на элементный уровень.

В некоторых случаях при отсутствии программной поддержки всей операции возможно создание трактов VС-n, m с помощью выполнения операции на элементном уровне для каждого узла по отдельности.

Система управления должна обеспечить следующие операции с трактами VС-n, m:

- образование трактов VС-n,m (операция позволяет выбрать два узла на географической карте области управления (при этом узлы не должны быть аварийными), установить порядок тракта VС-n, m (VC-12, VC-2, VC-3, или VC-4) и установить номер и наименование тракта VC-n, m);

- изменение параметров трактов VС-n, m, операция возможна для тех трактов, которые созданы на сетевом уровне;

- резервирование трактов VС-n, m (операция позволяет обеспечить переключение тракта VС-n на резерв при повреждении основного тракта);

- уничтожение трактов VС-n, m (операция возможна для тех трактов, которые созданы на сетевом уровне);

- проверка трассы тракта VС-n, m (операция обслуживания позволяет проверить правильность приема нужного VС-n , m на оконечной станции; для этого в байты заголовков трактов VС-n m вставляется идентификатор трассы с определённым форматом; на оконечной станции принятое значение идентификатора сравнивается с ожидаемым и в случае отличия включается аварийный сигнал; используются байт J1 для VС-n и байт J2 для VС-n);

- запись параметров трактов VС-n,m.

Операция позволяет записать параметры трактов в системный файл, или на гибкий диск, или на принтер.

При конфигурировании сетевых трактов Е1, Е3 и Е4, они образуются в трактах VC-12, VC-3 и VC-4 соответственно. Все упомянутые сетевые тракты и каналы (в дальнейшем для простоты именуемые каналами) могут приходить из других сетей РDH или SDH, поэтому конечные узлы для трактов VС-n, m могут не совпадать с конечными пунктами для каналов. Система управления должна обеспечить следующие операции с каналами:

- образование каналов (операция позволяет выбрать тракт VС-n, m на географической карте области управления, соответствующий нужному каналу (при этом тракт VС-n, m не должен быть аварийным), установить номер и наименование канала);

- изменение параметров канала (операция позволяет изменить номер и наименование соответствующего канала и возможна для тех каналов, которые созданы на сетевом уровне);

- резервирование каналов (операция позволяет обеспечить резервирование того участка канала, который проходит по области данной системы обслуживания с помощью переключения тракта BK-n,m на резерв при повреждении основного (линейного) тракта);

- уничтожение канала (операция приводит к удалению канала из системы управления и возможна для тех каналов, которые созданы на сетевом уровне);

- проверка содержания трактов VС-n,m (эта функция обслуживания позволяет проверить правильность структуры размещения (mapping) с помощью специальной метки в байтах заголовков VС-n,m; на оконечном узле принятое значение метки сравнивается с ожидаемым и в случае отличия включается аварийный сигнал; используются байт V5 (биты с пятого по седьмой) для VС-n и байт С2 для VС-n; для VC-12 проверяется, например, наличие асинхронного, бит-синхронного или байт-синхронного размещения);

- запись параметров каналов (операция позволяет записать параметры каналов в системный файл или на гибкий диск или на принтер).

При конфигурировании уровней срабатывания аварийной сигнализации в линиях, трактах и каналах система управления должна обеспечить следующие операции:

- выбор порогов срабатывания аварийной сигнализации для линий мультиплексных и регенерационных секций, трактов VС-n,m и каналов;

- запись порогов срабатывания аварийной сигнализации в системный файл или на гибкий диск или на принтер.

Конфигурирование на уровне сетевых элементов (EM) включает:

- конфигурирование узлов;

- конфигурирование синхронизации;

- конфигурирование оперативных переключений;

- конфигурирование резервирования блоков;

- конфигурирование резервирования трактов VС-n,m;

- конфигурирование интерфейса к общестанционной аппаратуре;

- конфигурирование с срабатывания аварийной сигнализации в узлах;

- конфигурирование портов и резервирование мультиплексных секции.

Система обслуживания обеспечивает следующие операции с узлами:

- выбор узла (узел выбирается из списка узлов; после этой операции можно проводить все действия с узлами на элементном уровне);

- изменение параметров узла (операция позволяет менять тип оборудования, адрес, режим работы, комплектацию и. т. д.);

- уничтожение узлов (эта операция изымает узел из системы управления и возможна только для узлов, не соединённых линиями с другими узлами; если узел соединён линиями с другими узлами, то следует сначала уничтожить линии);

- запись параметров узла (эта операция позволяет записать параметры узла в системный файл или на гибкий диск или на принтер).

При конфигурировании синхронизации СУ должна обеспечить выбор режима синхронизации для каждого узла в системе.

Выбираются режимы:

- автономный;

- от линейного сигнала (агрегатный сигнал STM-N);

- от компонентного сигнала (сетевой тракт PDH);

- от станционного сигнала (внешнего источника).

Кроме того, выбираются резервные источники синхронизации с заданным приоритетом.

При конфигурировании оперативных переключений СУ для каждого узла позволяет установить необходимые оперативные переключения трактов VC-n,m между агрегатными портами (оптическими линейными стыками), между агрегатными компонентными портами (цифровыми сетевыми стыками) и между компонентными портами.

При конфигурировании резервирования трактов VC-n,m для кольцевых структур система управления должна обеспечить на элементном уровне для каждого узла, входящего в кольцо, резервирование трактов VC-n,m по схеме 1+1. При этом сигнал на передаче раздваивается на два направления - по и против часовой стрелки. Для цепочечных (линейных) структур система управления должна обеспечить на элементном уровне для каждого узла резервирование трактов VC-n,m по схеме 1+1 в соответствии с принятым алгоритмом ввода графика обходов и замен. При этом на каждой секции переключения на резерв (мультиплексной секции) в качестве резервного может быть использован специально выделенный тракт, либо тракт не загруженного VC-п.

Для каждой из сетевых структур на приёме секции переключения на резерв происходит переключение основного тракта на резервный в случае:

- аварии на передаче на удаленном конце;

- аварии на приеме;

- обрыве оптического кабеля;

- аварии на промежуточном узле, приводящей к потере указателя TU или к появлению сигнала СИАС тракта.

Система управления должна обеспечить детальные сообщения о всех повреждениях на сетевом и элементном уровне. Должна быть обеспечена локализация повреждений с точностью до порта. По требованию оператора с помощью СУ должен быть получен полный перечень аварий за определенное время.

Сообщения системы управления могут быть:

- автономными, когда при возникновении аварийного события автоматически в системе управления появляется соответствующее сообщение, но при этом должна иметься возможность фильтрации сообщений об аварийных событиях, чтобы пользователь получал только те сообщения, которые ему нужны;

- по требованию, когда для детального изучения аварийных событий за определенное время пользователь может запросить список сообщений об аварийных событиях, отфильтрованных по ряду признаков.

В системе управления, состоящей из сетевых элементов ЦСП SDH, поддерживается функция контроля качества на интерфейсах РDH и SDH (сетевых трактов E1, Е3, Е4, трактов VС-n,m мультиплексных и регенерационных секций).

Для контроля над рабочими характеристиками по показателям ошибок в системе управления аппаратуры SDH используются определенные временные интервалы:

- предыдущий короткий интервал;

- текущий короткий интервал;

- несколько прошедших коротких интервала;

- текущий длинный интервал;

- предыдущий длинный интервал.

Полученные данные передаются в систему управления по запросу пользователя или регулярно, или при превышении порога показателя ошибок.

При администрировании СУ должна обеспечить выполнение следующих операций:

- создание, модификация, уничтожение пользователей;

- запуск системы управления;

- остановка системы управления;

- установка параметров периферийных устройств (операция позволяет осуществить запись на внешние носители (диск или ленту) резервной базы данных или загрузить новое программное обеспечение);

- архивирование системы;

- восстановление базы данных;

- получение полного списка аварийных событий;

- установка категорий для аварийных событий в самой системе управления;

- ввод или уничтожение блоков с точки зрения системы управления.

Для организации сети управления мультиплексорами SMS-600V и SMS-150C используется топология – кольцо. Сеть управления состоит:

- четырнадцать мультиплексоров

- РС-ЕМ;

- РС-NM;

- МТ, выполняющего функции ЕМ.

Рабочие станции РС-ЕМ и РС-NM к сети SDH подключаются через локально-вычислительную сеть (ЛВС) через интерфейс Q3. Местные терминалы подключаются к каждому из узлов через интерфейс F (RS-232). Схема управления мультиплексорами первичной сети представлена на листе 4 графического материала.

Управление первичной сетью связи внутри Отделения дороги осуществляется по встроенным каналам связи (DCC). Встроенный канал связи DCC обеспечивает канал логических операций между NE, используя канал передачи данных как свой физический уровень.

Локально-вычислительная сеть, используемая для управления сегментом первичной сети связи, организована в ЦТУ на станции Хабаровск Она организована по принципам построения сети Ethernet. В состав ЛВС входят: РС-ЕМ, РС-NM, принтер, модем, сервер, два концентратора. Схема ЛВС представлена на рисунке 5.1.

В сигнале STM-1 организованы два канала передачи данных, содержащие байты D1-D3 заголовка регенерационной секции для канала 192 кбит/с и байты D4-D12 заголовка мультиплексной секции для канала 576 кбит/с. Байты D1-D3 доступны для всех сетевых элементов ЦСП SDH, а байты D4-D12, не доступны в регенераторах.

Байты D1-D3 выделены для использования NE ЦСП SDH. Канал D4-D12 может использоваться как универсальный (широкого назначения) канал передачи для поддержки СУ, включая применения, не относящиеся к сети SDH. Сюда входит как организация связи между операционными системами, так и между операционной системой и сетевым элементом.

Система управления мультиплексорами фирмы NEC построена на базе INS-100MS этой же фирмы.

Система управления INC-100MS предоставляет множество функций, позволяющих полностью использовать возможности по управлению SDH оборудованием опираясь на дружелюбный графический интерфейс пользователя [10].

Система управления сетью построена по технологии клиент-сервер. Сервер непосредственно осуществляет управление оборудованием. Клиент предоставляет пользователю простой в освоении и удобный в эксплуатации графический интерфейс.

Система управления сетью INC-100MS соответствует концепции TMN. Система INC-100MS поддерживает следующие уровни управления, определенные в функциональной архитектуре TMN:

- управление сетевым элементом (EM);

- управление сетью (NM).

Особое внимание в INC-100MS уделено управлению сетевым уровнем (создание тракта точка-точка, контроль над секцией/трактом).

В INC-100MS заложена возможность использования открытого интерфейса Q3 для соединения с системами других производителей.

Система INC-100MS поддерживает статическое и динамическое управление. Статическое управление связано с ресурсами, на которые опираются объекты системы INC-100MS. Основной функцией является регистрация ресурсов в базе данных управления (MIB) для соответствия системы реальному миру. Например, при создании элемента сети (NE) в базе MIB, оно не оказывает влияния на реальное, т.е. физическое оборудование на линии; просто создается изображение элемента, который должен существовать в реальном мире физических действий, вне области действия системы INC-100MS. Динамическое управление связано со способностью оборудования сети SDH изменяться в зависимости от конкретных и (или) изменяющихся требований пользователя.

Технические характеристики INC-100MS:

- возможность установки мультисерверного режима (до 4 мультисерверов);

- возможность установки до 8 рабочих станций на каждый сервер;

- возможность управления сетевыми элементами до 4096 единиц;

- возможность выбора для сервера конфигурации без резервирования или с резервированием;

- возможность интегрирования уровня управления сетью с уровнем управления сетевым элементом.

- поддержка широкого диапазона функций системного управления OSI (взаимодействие открытых систем).

При управлении конфигурацией может осуществляться регистрация домена, офиса, сетевого элемента, секции, а также сквозное проектирование пути и управление автоматическим переключением на резерв и автоматической синхронизацией.

6.5 Структура локальных вычислительных сетей

6.5.1 Структура локально-вычислительной сети ЦТО

Для связи РМ-2 с подотчетными РМ-1 применяется топология «Звезда». Поскольку на участке, для организации связи, используется топология «Уплощенное кольцо», то применение аналогичной топологии для связи РМ‑2 между собой не представляет никаких затруднений. РМ-2 расположенный на станции Ус, является «шлюзом» для передачи сигнала РМ-2 на РМ-3 (г.В).

Для построения ЛВС ЦТО выберем топологию сети типа «Звезда» и сетевую архитектуру 100BaseT (Fast Ethernet) [11]. В качестве узлов сети используются следующие элементы:

- ПК администратора;

- ПК помощника;

- сетевой принтер;

- модем для связи с подотчетными РМ-1;

- модем для связи с РМ-3 (для станции Ус).

В качестве центрального узла используется коммутатор Cisco Catalyst 2940, 8 портов 10/100, 1 порт 10/100/1000BaseT с количеством портов, равным девяти (остальные порты могут быть использованы в качестве резерва, например для подключения ЛВС ЦТО к другим внутристанционным ЛВС). Для соединения узлов сети с концентратором используются патч-корды необходимой длины. Каждое рабочее место оборудуется одной настенной розеткой с двумя восьмиконтактными разъёмами (под вилку RJ-45) в соответствии со стандартом Т568В. ЛВС ЦТО представлена на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 – ЛВС ЦТО

6.5.2 Структура локально-вычислительной сети ЦТУ

Для построения ЛВС ЦТУ выберем топологию сети типа «Звезда» и сетевую архитектуру 10BaseT (Fast Ethernet) [8]. В качестве узлов сети используются следующие элементы:

- ПК администратора;

- ПК помощника (для каждого участка данной дороги, в том числе и для участка Уссурийск - Хасан);

- сетевой принтер;

- ЛВС Управления дороги.

В качестве центрального узла используется коммутатор Cisco Systems, Inc Catalyst 2950, 16 портовый 10/100, , 1 порт 10/100/1000BaseT  с 16 портами Fast Ethernet и одним портом Gigabit Ethernet (для соединения с ЛВС Управления ДВЖД). ЛВС ЦТУ представлена на рисунке 6.2.

Таким образом, ЦТУ представляет собой центральный узел вычислительной сети дороги (одной из ветвей которой является вычислительная сеть участка). Вычислительная сеть системы мониторинга и администрирования участка представлена на листе Д.1904.02.05.000 графического материала.

Рисунок 6.2 – ЛВС ЦТУ

7. Система тактовой сетевой синхронизации

7.1 Система синхронизации сети технологического сегмента

Система тактовой сетевой синхронизации (С ТСС) предназначается для обеспечения качества, надежности и эффективности работы цифровых сетей оперативно-технологической связи (ОТС) железных дорог России при передаче различной информации (речи и данных).

Система ТСС является подсистемой системы ОТС; она представляет собой сложный, территориально распределенный комплекс технических средств, прежде всего, источников сигналов ТСС, систем передачи и генераторов коммутационного оборудования ОТС, предназначенный для обеспечения качественных показателей связи [16].

Система ТСС на цифровой сети осуществляет согласование шкал времени всех нуждающихся в синхронизации устройств этой сети, чтобы избежать или свести к минимуму “проскальзывания” цифрового сигнала. Без решения проблемы синхронизации, нельзя построить систему с гарантированно высоким качеством связи. Для нормально работающей цифровой сети частота "проскальзываний" не должна превышать установленных норм. Поэтому синхронизация осуществляется по методу "главный генератор - ведомый генератор", то есть используется иерархия задающих генераторов, при которой каждый уровень задающего генератора синхронизируется по эталону более высокого уровня:

-  первый уровень - первичный эталонный генератор (ПЭГ);

-  второй уровень - ведомый задающий генератор (ВЗГ);

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9