Дипломная работа: Разработка системы управления технологическим сегментом сети

-  третий уровень - задающий генератор сетевого элемента (ГСЭ).

Согласно ОСТ 32.145-2000 установлено три режима работы системы ТСС, которые обеспечивают взаимодействие цифрового оборудования в сетях ОТС:

-синхронный режим. Является основным и должен поддерживаться на сети ОТС при отсутствии неисправностей в цепях синхронизации. При этом используется принцип принудительной синхронизации цифрового оборудования сети от хронирующих источников более высокого уровня иерархии системы ТСС;

- псевдосинхронный режим. Допускается в случаях установления соединений цифрового оборудования ОТС на стыках двух участков, каждый из которых синхронизируется независимым источником. Точность установки частоты сетевых генераторов при этом должна быть не менее 10-11 (стандарт G.811), и допускается не более одного проскальзывания за 70 суток;

- плезиохронный режим. Допускается на сети ОТС на время проведения ремонтно-восстановительных работ по устранению неисправности в цепи синхронизации. Точность установки частоты генераторов не менее 10-9 (G.812), и допускается не более одного проскальзывания за 17 часов.

Отраслевым стандартом предусматривается всего две базовые модели участка сети синхронизации – I и II типа.

Для участка сети синхронизации Уссурийск - Хасан используется модель I типа, когда сети ОТС имеется две технологические цифровые сети (1-го и 2-го уровней). Топология данной модели представляет собой древовидную структуру, «корнем» которой является ведомый задающий генератор – 1 (ВЗГ-1), а каждая ветвь оканчивается генератором конкретного оборудования связи. Промежуточные станции колец нижнего уровня синхронизируются от мостовых станций соответствующих колец, но иногда возможно осуществить синхронизацию в кольцах нижнего уровня через промежуточную станцию, включенную аналогично мостовой станции. Структурная схема модели I типа участка сети синхронизации представлена на рисунке 7.1.

Максимальное количество сетевых элементов в одной цепи синхронизации должно быть не более 60. Через каждые 10 сетевых элементов, образующих звено в цепи синхронизации, устанавливаются ВЗГ-2 для частичного предотвращения накопления дрожания. При этом число ВЗГ-2 должно быть не более 10 в одной цепи.

Рисунок 7.1 – Структурная схема модели I типа участка сети синхронизации

В качестве ВЗГ-2 рекомендуется использовать блоки сетевой синхронизации (БСС) коммутационных станций, включенных в цепь синхронизации способом, предусмотренным моделью II типа. Параметры БСС должны удовлетворять требованиям к параметрам ВЗГ-2. Если же параметры БСС коммутационных станций не удовлетворяют этим требованиям, то допускается устанавливать в качестве ВЗГ-2 дополнительные внешние генераторы.

7.2 Система управления сетью тактовой сетевой синхронизации

Основу системы управления (СУ) сетью ТСС составляет система TimePictra, версия 2 фирмы «Симметриком».[17] Она дает оператору единое представление и обеспечивает контроль за функционированием генераторного оборудования (ПЭГ и ВЗГ) всей системы ТСС ЕМЦСС ОАО «РЖД» России через интерфейсы физического уровня. Система управления ТСС состоит из рабочих станций главного и региональных центров управления, программного обеспечения, базы данных управления, сети передачи данных (Ethernet, TCP/IP), центрального сервера и контролируемого генераторного оборудования. Рисунок Подключение к трактам передачи осуществляется непосредственно через широкополосные концентраторы доступа сети АТМ или последовательно соединенные коммутаторами DES и непосредственно через маршрутизаторы IP-сети Catalyst 2600 или маршрутизаторы FCD-IP/D (устройства доступа к портам Е1). Структура СУ сетью ТСС включает следующие функциональные модули:

- управление конфигурацией;

- управление устранением неисправностей;

- управление качеством;

- безопасности;

- графического интерфейса пользователя;

- модуль топологии сети ТСС;

- учета и ведения ресурсов сети ТСС.

СУ сетью ТСС является централизованной с элементами децентрализации по зонам синхронизации. Сервер СУ установлен в главном центре управления (ГЦУ) города Москвы. Для организации линий связи в направлениях «сервер – управляемый элемент» используются каналы IP-сети и АТМ-сети, между «сервером и рабочими станциями зон синхронизации» - каналы IP-сети, «сервер – рабочие станции в зале операторов ГЦУ» - физические цепи по интерфейсу Ithernet, «сервер – рабочая станция офиса» используются внутриобъектовые каналы системы передачи данных. Система управления сетью тактовой сетевой синхронизации представлена на листе 8 графического материала.

Информация о состоянии генераторного оборудования по требованию оператора или при возникновении аварии поступает от ПЭГ и ВЗГ (в данном случае для участка Уссурийск – Хасан от ПЭГ в Хабаровске ВЗГ на ст.Угольная) по каналам IP и АТМ-сети в сервер СУ, выводится на соответствующую рабочую станцию зоны синхронизации и рабочие станции ГЦУ. Оператор рабочей станции зоны синхронизации и рабочей станции ГЦУ в установленном порядке принимает решение по организации работ с конкретным генераторным оборудованием в соответствии с возможностями системы управления.

Региональные рабочие станции взаимодействуют с центральной рабочей станцией по каналам со скоростью 128 кбит/с и выполняет функции Х-терминала. Такой терминал имеет дистанционный доступ по выделенным цифровым каналам связи ОЦК 64 кбит/с к элементам своей зоны синхронизации и к центральной рабочей станции со скоростью 128 кбит/с, однако не имеет собственной базы данных.

С помощью общей сетевой системой управления элементами СЦИ ЕМЦСС ОАО «РЖД» России осуществляется косвенное декодирование активности указателей для раннего определения качества цепи синхронизации (Рекомендацией G. 707 МСЭ-Т в заголовке для мультиплексорной секции СЦИ определен специальный байт статуса синхронизации – байт S1,содержащий информацию о качестве сигналов синхронизации в SSM- битах, передаваемых между сетевыми элементами СЦИ). Автоматическое декодирование байта S1 экономит время при проверке качества синхронизации сетевого элемента и обнаружении места неисправности цепи синхронизации.

Тестируя цепь распределения синхросигналов от конца к началу, а также считывая состояние байта S1, можно легко обнаружить точку обрыва цепи синхронизации и устранить неисправность. Обе системы управления дополняют друг друга и дают полную картину состояния системы синхронизации.

7.3 Базовая система тактовой сетевой синхронизации

Под базовой системой тактовой сетевой синхронизации (БС ТСС) понимается система синхронизации сети связи (совокупность цепей синхронизации сети связи), элементы которой (ПЭГ, ВЗГ, ГСЭ) одновременно являются основным источником синхросигнала (ОИС) для ТСС других сетей связи. На сетях связи железных дорог России система синхронизации магистральной сети связи является базовой по отношению к другим сетям железнодорожного транспорта: ОТС, ОбТС, СПД [16].

Так как в рассматриваемом случае магистральная сеть связи представляет собой сеть SDH, построенную на аппаратуре STM-16, то, говоря о БС ТСС, будем подразумевать сеть синхронизации систем SDH.

Существует три разновидности систем ТСС:

- от главного генератора или система вида «ведущий-ведомый» (рисунок 7.2 (а);

- система взаимной синхронизации генераторов (рисунок 7.2 (б));

- плезиохронная система синхронизации (рисунок 7.2 (в)).

Рисунок 7.2 – Разновидности систем БС ТСС: а) система «ведущий-ведомый»; б) система взаимной синхронизации; в) плезиохронная система синхронизации

7.4 Мониторинг сигналов синхронизации

Современные ВЗГ способны осуществлять контроль характеристик сигналов синхронизации, поступающих на их вход. Есть определенное количество входов для подключения сигналов, для синхронизации сигналов, для синхронизации ВЗГ, а также дополнительные входы, на них сигналы анализируются только с точки зрения качественных характеристик и для синхронизации ВЗГ не предназначены.[16]

Используя возможность мониторинга, установленный на узле связи ВЗГ ст. Угольная может контролировать качество синхронизаций другого оборудования (мультиплексоров, коммуникационных станций). При соответствующей организации колец систем передачи SDH может проводится анализ прохождения сигналов синхронизации и контроля работы генераторов самих мультиплексоров. Информация получаемая с помощью мониторинга из всех узлов, где установлены ВЗГ, и передаваемая в центр технической эксплуатации для обработки, позволит своевременно предупредить возможные критические изменения качества синхронизации всей сети ТСС. Мониторинг сигналов позволит также наиболее правильно настроить аппаратуру синхронизации по имеющимся опытным данным о качестве синхросигналов, на рисунке 11.4 приведен один из вариантов мониторинга сигналов синхронизации в узле связи.

Рисунок 7.3 Мониторинг сигналов синхронизации

Мониторинг приходящего сигнала синхронизации можно проводить как непосредственно с мультиплексора, который синхронизирует ВЗГ «В», так и с предыдущего мультиплексора «А». При этом с мультиплексора «А» контроль характеристик сигнала синхронизации проводится, исключая возможность образования «петли» по синхронизации сигналом 2,048 МГц, а с мультиплексора «В» в том случае, когда сигнал с интерфейса Т3 отключается, а не мультиплексором (в соответствии с изменением кода SSM), а ВЗГ, обнаруживающим превышение заданных пороговых значений, тогда дальнейший контроль характеристик этого сигнала осуществляется при помощи мониторинга.

Проводить мониторинг сигналов синхронизации на сети ТСС необходимо. Он позволит сократить количество специализированной техники и время, затрачиваемое на выезд для периодических проверок параметров аппаратуры,

8. Расчет надежности локально-вычислительной сети

8.1 Структура ЛВС РЦУ

Если сеть Ethernet нуждается в большей пропускной способности, можно добиться этого путем добавления 10-портового коммутатора Ethernet или концентратора Fast Ethernet. Каждое из этих устройств обеспечивает суммарную пропускную способность 100 Мбит/с, но разными путями.

Fast Ethernet - результат развития технологии Ethernet. Базируясь на том же протоколе CSMA/CD (коллективный доступ с опросом канала и обнаружением коллизий), устройства Fast Ethernet работают со скоростью, в 10 раз превышающей скорость Ethernet. 100 Мбит/с. Fast Ethernet обеспечивает достаточную пропускную способность для таких приложений как системы автоматизированного проектирования и производства (CAD/CAM), графика и обработка изображений, мультимедиа. Fast Ethernet совместим с 10 Мбит/с Ethernet, так что интеграцию Fast Ethernet в ЛВС удобнее осуществить с помощью коммутатора, а не маршрутизатора.

Для построения ЛВС регионального центра управления выбираем топологию сети типа «звезда» и сетевую архитектуру 100BaseFX/TX (Fast Ethernet) с пропускной способностью 100 Мбит/с. Локальные сети Ethernet и Fast Ethernet строятся на основе витой пары и концентраторов (коммутаторов) по физическим топологиям «звезда». В данном случае, в качестве центрального узла используем концентратор (HUb) на восемь портов.

Для соединения узлов сети с концентратором используем патч-корды длиной 5м.

Каждое рабочее место оборудуется одной настенной розеткой с двумя восьми контактными информационными разъёмами (под вилку RJ-45) в соответствии со стандартом Т568В.

Для разграничения сети управления аппаратурой SMS-600V, SMS-150C и ЛВС РЦУ используется маршрутизатор CISCO 771M.

В сети нет выделенного сервера, т.е. сеть является одноранговой.

В качестве операционной системы АРМов используется операционная система WINDOWS XP Professional.

8.2 Расчет надежности локально-вычислительной сети

Под надежностью элемента (системы) понимают его способность выполнять заданные функции с заданным качеством в течение некоторого промежутка времени в определенных условиях. Изменение состояния элемента (системы), которое влечет за собой потерю указанного свойства, называется отказом. Системы передачи относятся восстанавливаемым системам, в которых отказы можно устранять.

Одно из центральных положений - теории надежности состоит в том, что отказы рассматривают в ней как случайные события. Интервал времени от момента включения элемента (системы) до его первого отказа является случайной величиной, называемой "время безотказной работы". Интегральная функция распределения этой случайной величины, представляющая собой (по определению) вероятность того, что время безотказной работы будет менее t , обозначается q(t) и имеет смысл вероятности отказа на интервале 0...t. Вероятность противоположного события - безотказной работы на этом интервале - равна

р(t) = 1 – q(t).

Мерой надежности элементов и систем, является интенсивность отказов l(t), представляющая собой условную плотность вероятности отказа в момент t, при условии, что до этого момента отказов не было. Между функциями l(t) и р(t) существует взаимосвязь

.

В период нормальной эксплуатации (после приработки, но еще до того, как наступил физический износ) интенсивность отказов примерно постоянна . В этом случае

.

Таким образом, постоянной интенсивности отказов, характерной для периода нормальной эксплуатации, соответствует экспоненциальное уменьшение вероятности безотказной работы с течением времени.

Среднее время безотказной работы (наработки на отказ) находят как математическое ожидание случайной величины "время безотказной работы"

Следовательно, среднее время безотказной работы в период нормальной эксплуатации обратно пропорционально интенсивности отказов

Оценим надежность некоторой сложной системы, состоящей из множества разнотипных элементов. Пусть p1(t), p2(t),…, pr(t)- вероятности безотказной работы каждого элемента на интервале времени 0...t , r - количество элементов в системе. Если отказы отдельных элементов происходят независимо, а отказ хотя бы одного элемента ведет к отказу всей системы (такой вид соединения элементов в теории надежности называется последовательным), то вероятность безотказной работы системы в целом равна произведению вероятностей безотказной работы отдельных ее элементов

где - интенсивность отказов системы, ч-1;

- интенсивность отказа i-го элемента, ч-1.

Среднее время безотказной работы системы , ч, находится по формуле

К числу основных характеристик надежности восстанавливаемых элементов и систем относится коэффициент готовности

где tв - среднее время восстановления элемента (системы).

Он соответствует вероятности того, что элемент (система) будет работоспособен в любой момент времени.

Методика расчета основных характеристик надежности ЛВС состоит в следующем: расчет интенсивности отказов и среднего времени наработки на отказ тракта.

В соответствии с выражением интенсивность отказов ЛВС , ч-1, определяют как сумму интенсивностей отказов узлов сети (две рабочие станции, два концентратора, модем, и сервер) и кабеля

где - интенсивности отказов РС, концентратора, модема, сервера, одного метра кабеля соответственно, ч-1;

- количество РС, концентраторов, модемов, серверов;

 - протяженность кабеля, км.

Вычислим среднее время безотказной работы ЛВС по формуле (8.3).

Вероятность безотказной работы ЛВС в течение заданного промежутка времени t1=24 ч (сутки), t2 = 720 ч (месяц) при =1,28·10-4 ч-1 находят по формуле (8.2).

При t = 24 ч (сутки)

.

При t =720 ч (месяц)

.

Расчет коэффициента готовности. Среднее время восстановления ЛВС , ч, находится по формуле

где - время восстановления соответственно РС, концентраторов, модемов, серверов и кабеля, ч.

Вычислим коэффициент готовности ЛВС по формуле (8.4).

9. Источник бесперебойного питания NetPro

9.1 Характеристика источника бесперебойного питания NetPro

Устройства серии компании IMV представляют собой интеллектуальные, высокоэффективные ИБП, работающие в режиме "ON-LINE", разработанные для поддержки более критичного оборудования. Использования технологии двойного преобразования в сочетании с байпасом, гарантирует абсолютную надежность в случае перебоев и колебаний напряжения электросети.

Все устройства серии NetPro, имеют порт RS 232, и могут подключатся по протоколу SNMP.

Опции:

- версии с увеличением временем автономной работы;

- версии в корпусе 19 дюймов;

- установка изолирующих трансформаторов;

Основные особенности:

-связь через интерфейс RS 232, модем и SNMP;

- регулярное автоматическое самотестирование, гарантирующие полную работоспособность в любой момент времени;

- исключительные возможности управления аккумуляторной батареей и ее быстрый заряд;

- программное обеспечение для управления питанием PowerFlag и Jump;

- слот «CardConnet» для удобств установки релейной и SNMP карт;

- возможность подключения в любой точке сети без использования дополнительных аппаратных средств;

- высокая эффективность, обеспечивающая экономию энергии;

- соответствуют стандарту EN 50091 по безопасности и ЭМС (СЕ);

- сертифицированы Госстандартом (ГОСТ Р) и Министерством связи России (ССЕ).

9.2 Принцип работы NetPro

ИБП серии 19" NetPro имеет резервные источники электроэнергии в виде аккумуляторных батарей (далее просто «батарей»), расположенных в его корпусе. Это позволяет ИБП питать нагрузку, даже если напряжение электросети на входе полностью отсутствует. Электроэнергия батарей может быть получена только в форме постоянного тока, тогда как на входе и на выходе ИБП она существует в виде переменного тока синусоидальной формы. Поэтому ИБП имеет входной инвертор (преобразование переменного тока в постоянный) и выходной инвертор (преобразование постоянного тока в переменный) (рисунок 9.1).

ИБП серии 19” NetPro представляют собой ИБП второго поколения, работающие в режиме «ON-LINE» и имеют следующие особенности:

- батарея накопительных конденсаторов в цепи постоянного тока;

- батарея, работающая в резервном режиме;

- батарея не подключена непосредственно к цепи постоянного тока, что обеспечивает: более продолжительный срок службы батареи; оптимальность процесса заряда батареи;

- полноволновый входной инвертор с корректировкой коэффициента мощности;

- исключительно широкий диапазон допустимых входных напряжений и частот.

Рисунок 9.1 – Блок-схема ИБП при наличии напряжения сети

9.3 Нормальные условия

При нормальных условиях на входе (рисунок 10.1) энергия из электросети проходит через входной инвертор, соединенный с выходным инвертором, и, совместно с зарядным устройством поддерживает батарею в полностью заряженном состоянии. Всплески и выбросы напряжения блокируются во входном инверторе, таким образом, обеспечивается стабильное питание нагрузки даже в случае весьма нестабильных электросетей. Для обеспечения электропитания нагрузки выходной инвертор вырабатывает совершенно новое выходное напряжение синусоидальной формы.

9.4 Перебои электропитания

При перебоях электропитания (например, напряжение сети вообще отсутствует или находится за пределами допустимых значений) выходной инвертор использует электроэнергию, накопленную батареей для продолжения питания нагрузки напряжением переменного тока, обеспечивая непрерывность электропитания на выходе (рисунок 10.2). В результате выходное напряжение остается стабильным, без каких-либо разрывов или искажений.

В случае длительного отсутствия напряжения электросети выходной инвертор перестанет работать, когда батарея разрядится. Начиная с этого момента ИБП больше не в состоянии обеспечивать электропитание подключенного к нему оборудования.

Если напряжение электросети будет восстановлено в пределах допустимого времени автономной работы, снова будет обеспечено электропитание входного инвертора от сети и начнется подзарядка батарей, и они опять будут способны поддерживать электропитание нагрузки в случае сбоев электросети в будущем.

Рисунок 9.2 – Блок-схема ИБП при отсутствии напряжения сети

9.5 Работа в режиме байпаса

Если выходной инвертор не в состоянии выдавать требуемую выходную мощность (из-за перегрузки или повышенной температуры), то переключатель байпаса автоматически переключит нагрузку на питание от электросети (рисунок 10.3). Если работа байпаса обусловлена перегрузкой, ИБП попытается переключиться обратно на выходной инвертор через 0,1 с, не генерируя при этом сигнала тревоги. Таким образом, удается исключить выдачу сигналов тревоги для пусковых токов, которые обычно длятся менее 0,1 с. Если перегрузка сохраняется после трех попыток переключиться обратно на выходной инвертор (т.е. если данная перегрузка не связана с пусковыми токами) прибор продолжает работать в режиме байпаса в течение 20 с, и при этом выдается сигнал тревоги о работе на байпасе Прибор пытается переключиться обратно на работу от инвертора каждые 20 с, пока перегрузка не будут устранена. Если же включение байпаса обусловлено повышенной температурой, то прибор не будет пытаться переключиться обратно каждые 20 с, а переключится, когда температура снизится ниже уровня соответствующего сигнала тревоги. После восстановления нормальной ситуации электропитание нагрузки снова осуществляется через выходной инвертор. Время переключения составляет величину порядка 0,7 мс и является достаточно коротким для современных компьютеров, которые способны выдерживать перебои электропитания в течение 10‑20 мс.

Если отказ питания произойдет в течение работы на байпасе. ИБП переключится в режим работы от аккумуляторной батареи, если это возможно. Если ИБП работает в условиях перегрузки, он не будет способен обеспечить защиту подключенной нагрузки.

Рисунок 9.3 Работа в режиме байпаса

9.6 Управление источником бесперебойного питания

Зная схемы режимов работы ИБП, нетрудно осуществить управление им и вывод его параметров на экран программы мониторинга и администрирования. Приведем основные команды для управления ИБП через интерфейс ComConnect.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9