CC BY
53
7 декабря 2011 r. 18:50
ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЩЕСТВА
Автоматизированынй расчет коэффициента готовности времени задержки для трактов сети SDH с помощью программного комплекса КаНаТ
В настоящее время операторы связи большое внимание уделяют обеспечению качества и надежности предоставляемых ресурсов и услуг. Ключевыми качественными показателями функционирования сети связи физического уровня являются коэффициент готовности и время задержки прохождения сигнала. В статье описывается алгоритм расчёта качественных показателей и надежности для тракта, проходящего по отказоустойчивым структурам ВОЛС, при помощи разработанною ФГУП ЦНИИС программного комплекса КаНаТ. Программный комплекс позволяет рассчитывать время задержки прохождения сигнала из конца в конец а также с высокой точностью (погрешность порядка 10-8) получать оценки коэффициента готовности для тракта, проходящего по сети, использующей различные, в том числе кольцевые, схемы резервирования.
Баркова И.В.,
Начальник НЛ-222 ФГУП ЦНИИС, к.т.н., baricovo@zms.ru
Слободской Н.В.,
softwaœ@$bbodsky ги
Введение
В настоящее время обязательной практикой при предоставлении клиентам ресурсов сети стало заключение договора SIA Ключевыми элементами такого договора являются пункты, касающиеся качества и надежности предоставляемых ресурсов [ 1 ]. Таким образом, уже на этапе заключения договора оператор должен знать, какие именно параметры качества и надежности он может предоставить для заказываемого соединения. Использование для этой цели специальных компьютерных программ позволяет существенно ускорить расчёты и повысить их точность.
Разработанный ФГУП ЦНИИС программньй комплекс КаНаТ позволяет для заданного тракта получить значение коэффициента готовности и времени задержки пакета. Программный комплекс КаНаТ может быть использован в качестве инструмента поддержки SLA а также для нужд эксплуатационных служб оператора. Использование программы, конвертирующей информацию из базы данных оператора путем обмена с внешней файлами, позволяет производить расчёты для реальных трактов, а также значительно облегчает ввод данных. Модульность структуры комплекса позволяет приспособить его для нужд любого оператора путем замены конвертирующей прогроимы.
Описание программного комплекса
Программный комплекс КаНаТ предназначен для определения коэффициента готовности (Кг) и качественных показателей (времени задержки) трактов, проходящих по отказоустойчивым структурам ВОЛС. Название комплекса образовано от словосочетания "КАчество и Надежность Трактов", отражающего его назначение.
Программный комплекс КаНаТ позволяет проводить расчеты для двух задач: расчёт коэффициента готовности и расчёт времени задержки. Поскольку обе задачи опираются на одни и те же базовые характеристики сети (структуру первичной сети оператора), оба расчёта сведены в один комплекс. Выбор того или иного вида расчётов производится самим пользователем из меню программы. При необходимости, после корректировки донных возможно прове-
дение повторных расчетов тех же (или других) трактов. По желанию пользователя в любой момент возможен переход к другому типу расчетов с сохранением результатов, полученных ранее. По окончании работы с программным комплексом информацию о сети можно сохранить в файле на жестком диске (или другом носителе информации — по желанию пользователя).
Алгоритм работы с программным комплексом КаНаТ, представленный на рис 1, включает три основных этапа:
• этап ввода и корректировки информации, на котором производится подготовка данных о первичной сети и трактах, для которых требуется произвести расчет, а также настройка параметров сети, необходимых для выбранного расчета;
• этап расчета, на котором производится настройка параметров расчета и собственно расчет требуемых характеристик трактов;
• информационный этап, на котором пользователь, работающий с программным обеспечением, имеет возможность анализировать информацию о результатах проведенных расчетов.
Этап ввода и корректировки дашых
Программный комплекс КаНаТ предусматривает два основных варианта ввода донных:
1 ) Заполнение данных сред ствами редактирования, встроенными в программный комплекс КаНаТ.
2) Импорт из базы данных оператора с помощью специальной конвертирующей программы, встраиваемой в программный комплекс КаНаТ.
Этап расчета
Программный комплекс КаНаТ позволяет производить расчёты двух параметров:
— коэффициента готовности (Кг) для тракта с учетом схем резервирования, используемых для заданного тракта;
— времени задержки на распространение сигнала из конца в конец для заданного тракта.
Программный комплекс КаНаТ дает возможность пользователю производить многовариантные расчеты тракта, меняя различные параметры, такие как Кг на участках сети, схемы защиты для участка трассы тракта, время задержки на оборудовании и др.
Информационный этап
Результаты расчетов формируются в виде файлов в формате гипертекста (HTML— HyperText Markup Lang иоде), что позволяет анализировать их с помои*.ю табличных процессоров, обладающих развить^и возможностями обработки информации, например, Microsoft Excel. Кроме того, результаты расчетов отображаются в окне результатов и сохраняются в файлах данных.
156
T-Comm, #7-2010
Методика расчета надежности
Для расчёта надежности в программном комплексе КаНаТ используется алгоритм, в основе которого лежит метод так называемой слец-оценки, позволяющий получить нижнюю оценку Кг тракта, проходящего по системе отказоустойчивых кольцевых структур $ЭН (М$ $Рйпд и ЭЫСР). По сути, метод спец-оценки представляет собой расчет Кг для последовательности колец связанных не с помощью общих ребер, а с помощью общих узлов, которые являются узлы перехода рассматриваемого тракта из одного кольца в другое. Подробно метод спец-оценки описан в статье "Методика получения нижних оценок коэффициента готовности тракта, проходящего по системе взаимосвязанных кольцевых структур БОН" (авторы И В. Баркова, Т.П. Сергеева и Н.Н.Тетекин), представленной в этом сборнике. Погрешность метода спец-оценки не превышает 1О8
Программный комплекс позволяет рассчитъватъ Кг трактов, использующих следующие варианты резервирования:
— резервирование тракта по схеме 1+1 (БЫСР 1 +1);
— резервирование участков трассы тракта (мультиплексных секций — МС) по схеме МБР 1:1;
— резервирование МС в кольцах МБ БР^пд;
— резервирование МС в кольцах БМСР;
—для разных участков трассы тракта используются разные схемы резервирования (МБР, МБ БРЙпд, БЫСР или без резервирования).
Для расчета Кг тракта трасса тракта разбивается на сегменты, характеризующиеся использованием одной схемы резервирования. Кг тракта рассчитывается как произведение Кг сегментов трос-сы этого тракта. Формулы для расчёта Кг различных схем резервирования можно найти, например, в [2].
Расчет Кг в программном комплексе КаНаТ производится с учётом большого числа факторов: используемых схем резервирования, типов оборудования и кабелей, по которым проходит трасса тракта.
Программный комплекс КаНаТ встроенный справочником по измеренным значениям Кг, а также встроенным калькулятор для пересчёта Кг на время безотказной роботы в соответствии с формулой, определенной, например, в [3].
Результаты расчета
Расчет времени задержки
Необходимость оценки времени распространения информации объясняется тем, что в трактах транспортной сети передаются сообщения, которые не должны быть задержаны в сети от абонента до обонента на время, большее некоторого заданного граничного значения, зависящего от класса обслуживания данного сообщения.
Расчёты показали, что наибольшее влияние на задержку оказывает протяженность трассы тракта, т.к. задержка в оборудовании существенно меньше задержки в кабеле.
Расчет надежности
Для тракта, тросса которого проходит по системе взаимосвязанных кольцевых схем резервирования, программный комплекс КаНаТ дает нижнюю оценку Кг. При этом отклонение от точного значения не превышает величину 10-8. Для тракта, зарезервированного по схеме 1 +1 программный комплекс позволяет получить точное значение Кг. Также точное значение получается, если трасса тракта не проходит через кольцевые структуры, взаимодействующие друг с другом через общие участки.
Программный комплекс КаНаТ позволяет задать особые значе-ни времени задержки и Кг для оборудования и кабелей разных производителей, разных типов оборудования (например, мультиплексор SDH, регенератор DWDM и др.), разных типов кабелей (здесь тип характеризуется особым Кг и/или временем задержки), различных вариантов прокладки кабеля.
Пример расчета
Пусть необходимо рассчитать качественные характеристики (время задержки и Кг) для тракта A-F, проходящего по сети, схема которой представлена на рис. 2.
Перечень исходных данных:
— производители оборудования и кабелей;
— типы оборудования:
• мультиплексор SDH: задержка=7 мке, Кг=0,9999994,
• регенератор SDH: задержка = 50 мке, Кг=0,9999949.
— тип прокладки кабелей — в грунте: на 1 км кабеля задержка = 5 мке, Кг=0,9999987,
— узлы сети (АД
— устройства, установленные в узлах (в узле D — регенератор SDH, в остальных узлах — мультиплексоры SDH);
-участки кабеля (АВ, &С С-Ц D-E, E-F, AG, G-H, С-Н, Е-1,
— мультиплексные секции (А-В, В-C, С-Е, E-F, А-G, С-Н, С-Н, Е-1, l-J, J-F};
— кольцевые схемы резервирования: A-&-C-H-G типа MS SPRing и E-I-J-F типа SNCP;
— тракт A-F и его (основная) трасса, записанная в мультиплексных секциях: A-B-C-E-F.
Будем считать, что длина каждого участка кабеля составляет 10 км, все кабели произведены одним производителем, имеют один
-----Му.1 кпипексл»
IVM11Ы
Рис 2. Схема сети
158
T-Comm, #7-2010
Г КаНаТ: rings
1 Файл Правка §ид Расчёт Инструменты ^правка
Dû* х Ç
| л V*
&. Производители
- т Отечественный производитель ВСЖ
* Сз Кабелі
- а» Производитель оборудования
», _J Устройства
- J Типы прокладки 1* В грунте
- _j| Сети
Jk Сеть связи S Кольца
♦ О Кольцо 001 (MSSPRmg) л О Кольцо 002 (SNCP)
3 Тракты
В . * Тракт A-F (A-F) в в А В в F
3 2, Тракт A-F:1(A-F)
* А-в(А:001-в:001)
* > В-С (В:001-С:001)
* > С-Е(С:001-Е:001) t > E-F (F:00I-E:001)
Проект Проект
Производители оборудования
Название Страна Оборудование Кабели
Производитель оборудования другая 4
Отечественный производитель ВОК РФ 1
Т ипы прокладки кабеля
Название Надежность/ки Каб...
В грунте 0,999999 11
Кольца
Название Тип Начало Конец Секции
Кольцо 001 MSSPRmg 5
Кольцо 002 SNCP 4
Сети
Название Узлы
Сеть связи 10
Т ракты:
Название Из В Длина Задержка (мс) Надежность О. Т.
Тракт A-F А
• 63 NUM
ft<c. 3. Окно программного комплекса КаНаТ с данными о тракте
тип проладки, т е. обладают одинаковыми параметрами качества и надежности. Считаем, что всеоборудование произведено одним производителем, параметры качества различаются в зависимости от типа — мультиплексор или регенератор.
Окно программы после ввод а всех исходных данных представлено на рис. 3.
Расчет времени задержки
Время задержки для рассчитываемого тракта протяженностью 50кмсоставлет0,321 мс
Следует отметить, что расчёт времени задержки реального тракта протяженностью 11531,2 км показал, что время задержки составляет 58,278 мс. Найденное значение соответствует нормам для Ого класса [4] и совпадает с результатами измерений для трактов сходной протяженности.
Расчет Кг
Трассу рассчитываемого тракта можно разделить на три сегмента, каждый из которых резервируется по собственной схеме. Мультиплексные секции Д-8 и В-С резервируются в кольце MS SPRing; мультиплексная секция С-£ проход ящая транзитом через узел D (через регенератор SDH), не резервируется; мультиплексная секция E-F резервируется в кольце SNCP Расчет показал, что Кг тракта A-F составляет 0,999968, что при времени восстановления 8,5 часов соответствует 30 годам безотказной работы.
Заключение
Программный комплекс КаНаТ представляет собой удобный инструмент для расчёта ключевых качественных функционирования
сети связи физического уровня — времени задержки и коэффициента готовности. Для расчётов параметров реальных трактов, с целью сокращения времени на ввод данных, необход имо использование специальной программы для переноса необходимой для расчёта информации из базы данных сети оператора в программный комплекс КаНаТ. Такая программа должна разрабатываться под конкретную базу данных оператора связи и может быть без труда подключена к программному комплексу, благодаря модульности его структуры.
Программный комплекс КаНаТ, снабженный программным модулем для конвертирования информации о реальной сети из базы данных оператора, будет полезен различным службам операторов связи, в том числе службе эксплуатации и формирования сети, и позволит с большей достоверностью гарантировать качество предоставляемых арендаторам ресурсов.
Литература
1. fTU-T Recommendation Е.860, Framework of a service level agreement —
2002.
2. Баркова И.В., Сергеева Т.П., Математические модели оценки надежности кольцевых структур в сетях SDH // Электросвязь, 2001. — № 11. —
С36-38.
3. ГОСТ Р 53111 -2008. Млой^вость функционирования сети связи общею пользования. Требования и методы проверки.
4. ITU-T Recommendation Y1541 r Nefwork performance objectives for IP-based services — 2002.
T-Comm, #7-2010
159
