CC BY
3
УДК 621.317
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-1-130-131
АРХИТЕКТУРА ИНТЕГРАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА И УПРАВЛЕНИЯ МУЛЬТИСЕРВИСНЫМИ СЕТЯМИ СПЕЦИАЛЬНОГО
НАЗНАЧЕНИЯ
А.В. Боговик, А.А. Шляпников, О.А. Губская, А.А. Бурлаков
В статье рассмотрены современные проблемы и тенденции в архитектуре интегральной системы мониторинга и управления мультисервисными сетями специального назначения.
Ключевые слова: мультисервисная сеть, архитектура, система мониторинга, управление, услуги.
Телекоммуникационные сети специального назначения (ТКС СН), являющиеся результатом синтеза двух исходно независимых сетей - сетей связи и вычислительных сетей непрерывно совершенствуются, развиваются, становятся все более неоднородными, как по архитектуре, так и по используемым техническим средствам. Стремительный прогресс в области телекоммуникационных и информационных технологий привел к необходимости и возможности интеграции разнородных сетей в единую мультисервисную сеть специального назначения и разработки перспективных систем мониторинга и управления (СМиУ) ТКС СН, обеспечивающих эффективное функционирование телекоммуникационных сетей в сложных условиях их применения. Какими же должны быть архитектура и алгоритмы функционирования СМиУ, какими принципами следует руководствоваться при их построении?
В общем случае процесс мониторинга и управления сетями связи представляет собой целый комплекс взаимосвязанных задач организационного, оперативно-технического и технологического управления, решение которых осуществляет автоматизированная система управления связью, включающая в себя должностных лиц органов управления (оперативный состав) с необходимыми программно-техническими устройствами (средствами связи и автоматизации).
Следует отметить, что на современном этапе развития создание даже больших однородных телекоммуникационных сетей не позволяет в полной мере обеспечить высокую оперативность автоматической обработки и передачи информации через все уровни управления системы связи специального назначения. Для решения таких сложных и крупномасштабных задач целесообразно применение совокупности сетей, имеющих разную архитектуру и построенных на различных сетевых и информационных технологиях.
При этом межсетевое взаимодействие и задачи управления составной гетерогенной (неоднородной) сетью должны решаться созданием интегральной системы мониторинга и управления.
Для управления столь сложным объектом как телекоммуникационная сеть специального назначения целесообразно использование системы управления с иерархической структурой. Ее архитектура может быть представлена четырехуровневым вариантом и состоять из уровня управления элементами сети, уровня управления подсетями, уровня управления всей составной сетью и уровня управления услугами сети (управления обслуживанием пользователей сети).
На нижнем уровне архитектуры находятся сетевые элементы (коммутаторы, маршрутизаторы, мультиплексоры, системы передачи, концентраторы, сетевые адаптеры и др.), входящие, как в подсети, так и в составную сеть в целом. Большинство современных сетевых элементов имеют встроенные средства, которые осуществляют сбор информации о состоянии устройств и передаваемом трафике, а также программно-
аппаратные средства обработки управляющей информации, поступающей от уровня управления элементами сети.
На уровне управления элементами сети осуществляется автономное управление отдельными элементами и группами сетевых элементов. На этом уровне анализируются управляющие функции, которые специфичны для конкретного телекоммуникационного оборудования. Примерами таких управляющих функций могут быть выявление аппаратных ошибок, неисправностей телекоммуникационного оборудования, контроль энергопотребления и рабочей температуры оборудования, сбор статистических данных, измерение степени использования вычислительных ресурсов, обновление микропрограммных средств, модификация программного обеспечения и т.п.
Уровень управления подсетями составной сети координирует работу всех элементов каждой подсети и создает полное представление о каждой подсети. Он осуществляет мониторинг загрузки линий и каналов связи, выявляет сбои в работе каждой подсети, а также реализует функции управления, касающиеся взаимодействия между различными видами телекоммуникационного оборудования, входящего в каждую подсеть.
Уровень управления всей составной мультисервисной сетью формирует представление о состоянии сети в целом на основе данных об отдельных подсетях. На этом уровне координируется функционирование всех подсетей, входящих в составную сеть.
Уровень управления услугами охватывает те стороны сети, с которыми сталкивается непосредственно конечный пользователь телекоммуникационной сети.
Для эффективного управления услугами сеть должна располагать развитыми аппаратными и программными средствами, способными обеспечивать оперативное предоставление любой услуги любому абоненту. При этом аппаратные средства должны выполнять целый ряд специфических функций, таких, как аутентификация пользователя, определение наличия запрашиваемой услуги, разрешения на пользование этой услугой в данное время, определение условий предоставления услуги и т. д. Сеть должна проверять свободные сетевые ресурсы и определять возможность предоставления конкретному пользователю запрашиваемой услуги с требуемым качеством.
Одновременно с предоставлением услуг должны осуществляться контроль их качества, и при отклонении параметров качества услуги от требуемых значений - оперативно приниматься соответствующие меры.
Многоуровневый иерархический подход является весьма полезным для построения любой крупной интегрированной системы мониторинга и управления сетями связи. По сути дела, это, в принципе, стандартный подход, который применяется для построения больших систем управления любого типа, позволяющий объединить системы управления отдельными объектами организации в единую интегрированную систему управления
Организация управления телекоммуникациями сетями специального назначения, должна учитывать рекомендации и соответствующие решения, выработанные и предлагаемые международными организациями по стандартизации.
Задачи мониторинга и управления телекоммуникационными сетями, должны охватывать практически все основные стороны их функционирования.
Управление конфигурацией заключается в конфигурировании параметров как всех активных устройств (коммутаторов, маршрутизаторов, серверов, концентраторов, мультиплексоров и др.), так и сети в целом.
Управление производительностью (рабочими характеристиками) должно осуществляться на основе измерения и оценки таких параметров, как пропускная способность реальных и виртуальных каналов связи между абонентами сети, время реакции системы (время отклика), интенсивность трафика и загрузка линий в отдельных доменах (частях) сети, вероятность искажения данных при передаче через сеть и т.п.
Управление неисправностями заключается в выявлении и анализе неисправности в сети, осуществлении необходимого тестирования, диагностики и осуществлении действий, обеспечивающих восстановление нормального функционирования сети
Управление использованием ресурсов заключается в сборе статистической информации о расходе ресурсов сети, определении коэффициента использования важнейших сетевых ресурсов, проведении анализа получаемых статистических и текущих данных для установления общей картины использования ресурсов сети. Система управления регистрирует время использования различных ресурсов сети - устройств, каналов и транспортных служб, ведет учет трафика отдельных узлов и их групп с целью эффективного распределения ресурсов сети и введения определенной коррекции.
Управление безопасностью является одной из важнейших функциональных задач для системы мониторинга и управления телекоммуникациями военного назначения. В общем случае обеспечение безопасности затрагивает два аспекта защиты сетей и систем: управление доступом к ресурсам сети (данным и оборудованию) и сохранение целостности данных при их хранении и передаче по сети.
На каждом уровне иерархической структуры СМиУ телекоммуникационной сетью должны решаться задачи всех пяти рассмотренных выше функциональных областей. Однако на каждом уровне эти задачи имеют свою специфику: чем выше уровень -тем более агрегированный характер носит собираемая о сети информация. Таким образом, каждая функциональная область мониторинга и управления и каждый уровень иерархии включают в себя свой набор прикладных задач по управлению в определенной сфере функционирования сети связи.
В настоящее время при построении систем мониторинга и управления сетями используется, как правило, платформенный подход. На платформах сетевого управления создается общая операционная среда для приложений системы мониторинга и управления, а также устанавливается комплекс прикладных программ, поддерживающих управление телекоммуникационными сетями. Платформы сетевого управления нового поколения должны обладать значительной интеллектуальностью, включать в себя элементы искусственного интеллекта, в том числе иметь встроенные экспертные системы, основанные на знаниях, обеспечивать работу сети при различных возмущающих воздействиях, применяя и реализую эвристические алгоритмы принятия решений.
Одной из важнейших составляющих в спектре задач построения перспективных СМиУ ТКС СН является задача разработки эффективных алгоритмов мониторинга и управления телекоммуникационными сетями. Оптимизация организационной структуры системы управления, в том числе приложений, состоящих из математических и информационных моделей управляемых объектов, комплексная автоматизация решаемых системой управления задач, должны лежать в основе создания перспективной интегральной системы управления ТКС СН.
Интегрированную систему мониторинга и управления ТКС СН можно создавать, как в проектируемых, так и в функционирующих сетях поэтапно. Анализ проводимых исследований по данной проблематике показывает и отдает предпочтение целесообразности создания своей самостоятельной сети обмена данными для управления ТКС, ориентированной на базовые принципы мониторинга и управления открытыми системами и обеспечивающей максимальную устойчивость и в целом требуемое качество мониторинга и управления ТКС СН.
Решение задач разработки и создания СМиУ ТКС СН должно быть ориентировано на основные принципы построения систем управления современными цифровыми сетями электросвязи. Эти принципы можно кратко свести к следующему:
1. Для построения эффективной системы мониторинга и управления ТКС вместо аппаратных и программных средств, баз данных, обеспечивающих раздельное управление системами передачи, коммутации и другим сетевым оборудованием, необходимо наличие общей управляющей системы.
2. Множество задач сетевого мониторинга и управления необходимо разбить на подмножества, что позволяет проектировать относительно автономные (функционально) подсистемы. Такое разделение позволяет проектировать и сдавать в эксплуатацию определенные технические средства мониторинга и управления ТКС СН поэтапно, развивая и наращивая их до необходимого объема.
3. Как правило, СМиУ ТКС должна иметь иерархическую структуру, каждая ступень иерархии которой должна включать центры мониторинга и управления с соответствующим функциональным наполнением и производительностью.
4. Для обеспечения сквозного управления сетью должен быть обеспечен унифицированный интерфейс, способный предоставлять пользователям возможность доступа к функциям любого уровня системы управления ТКС.
5. При создании СМиУ ТКС должна быть предусмотрена возможность развития индивидуальных систем управления сетевыми элементами в составе единой архитектуры.
6. Система мониторинга и управления должна создаваться как открытая архитектура на основе использования международных стандартов и рекомендаций в части протоколов и интерфейсов сетевого управления, с учетом особенностей и специфики ТКС СН.
7. В процессе разработки СМиУ ТКС особое значение необходимо уделить вопросам безопасности информации, циркулирующей в системе управления.
8. Для повышения оперативности и адекватности принимаемых решений в системе управления ТКС должны быть предусмотрены эффективные средства поддержки принятия решений.
9. Необходимо обеспечить экономические и эргономические свойства СМиУ ТКС при ее проектировании.
10. Создание перспективной СМиУ ТКС должно сопровождаться разработкой эффективных алгоритмов обучения оперативного состава работе на современных средствах вычислительной техники и средствах связи.
Таким образом, реализация указанных принципов построения, активная работа по дальнейшему поэтапному совершенствованию архитектуры существующих и созданию перспективных СМиУ мультисервисными сетями специального назначения, должны позволить успешно решить важнейшую задачу предоставления органам управления современных телекоммуникационных услуг необходимого качества на всех этапах их управленческой деятельности.
Список литературы
1. Боговик А.В., Нестеренко А.Г., Одоевский С.М. Новые информационные и сетевые технологии в системах управления военного назначения: В 2 ч.: Учеб. Ч. 1. Новые сетевые технологии в системах управления военного назначения. / Под ред. С. М. Одоевского. СПб.: ВАС, 2010. 432 с.
2. Буренин А.Н., Курносов В.И. Теоретические основы управления современными телекоммуникационными сетями. Наука. М.: 2011. 464 с.
3. Боговик А. В., Игнатов В. В. Теория управления в системах военного назначения. Учеб. - СПб.: ВАС, 2008. - 460 с.
Боговик Александр Владимирович, канд. воен. наук, профессор, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного,
Шляпников Александр Александрович, командир взвода, shlapnikov@mail. т, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С. М. Буденного,
Губская Оксана Александровна, канд. техн. наук, преподаватель, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного,
Бурлаков Андрей Анатольевич, канд. воен. наук, доцент, burlakov38@,gmail.com, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного
133
ARCHITECTURE OF AN INTEGRATED MULTISERVICE NETWORK MONITORING AND
MANAGEMENT SYSTEM SPECIAL PURPOSE
A.V. Bogovik, A.A. Shlyapnikov, O.A. Gubskaya, A.A. Burlakov
The article discusses current problems and trends in the architecture of an integrated monitoring and management system for multiservice networks of special purpose.
Key words: multiservice network, architecture, monitoring system, management, service.
Bogovik Alexander Vladimirovich, candidate of military sciences, professor, [email protected], Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny,
Shlyapnikov Alexander Alexandrovich, platoon commander, [email protected], Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny,
Gubskaya Oksana Alexandrovna, candidate of technical sciences, lecturer, gubskaya. oa@yandex. ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny,
Burlakov Andrey Anatolyevich, candidate of military sciences, docent, [email protected], Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny
УДК 654.022
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-1-134-135
ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ С ОРТОГОНАЛЬНЫМ ЧАСТОТНЫМ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕМ
Р.И. Кочубей, М.М. Бычковский, Н.Н. Зайкин, Е.В. Фатьянова, А.В. Свидло, О.В. Чуприков
В статье представлен принцип формирования OFDM-сигнала. Приведено сравнение одноканальных и многоканальных систем. Рассмотрены возможности увеличения скорости передачи сигналов в данных системах.
Ключевые слова: ортогональное мультиплексирование, система передачи информации по радиоканалу.
Основной задачей, решаемой при построении систем передачи информации по радиоканалам (далее - СПИР), является задача выбора методов формирования и приема сигналов. Одним из перспективных методов формирования сигналов является метод ортогонального частотного мультиплексирования. Данный метод способен сформировать сигнал, пригодный для высокоскоростной передачи данных. Скорость модуляции таких сигналов может достигать порядка нескольких Мегабод, что обеспечивается применением современных алгоритмов цифровой обработки сигналов и производительных высокоскоростных процессоров.
