Эксплуатационные нормы на показатели качества функционирования каналов и трактов передачи цифровых транспортных сетей Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Эксплуатационные нормы на показатели качества функционирования каналов и трактов передачи цифровых транспортных сетей

Отсутствие нормативных правовых актов в области технической эксплуатации цифровых транспортных сетей создает предпосылки для возникновения проблем взаимодействия операторов связи в точках присоединения сетей, а также при реализации соглашения о качестве услуг (SLA) в случаях организации транзитного трафика. Это неизбежно связано с отличием в подходах и (или) в понимании применения международных норм на показатели ошибок различных операторов связи. Кроме того, отсутствие единых методик определения норм на показатели ошибок цифровых каналов и трактов в зависимости от категории и протяженности участка, скорости передачи и типа цифрового сигнала при построении и организации технической эксплуатации цифровых транспортных сетей не обеспечивают в полной мере целостность и устойчивое функционирование сети связи общего пользования. Определены методики расчета международных норм на показатели ошибок цифровых каналов и трактов цифровых транспортных сетей в зависимости от категории и протяженности участка, скорости передачи и типа цифрового сигнала, а также порядок испытаний и принятия решений о вводе в эксплуатацию цифровых каналов и трактов передачи.

Ключевые слова: цифровые транспортные сети, цифровые каналы и тракты, нормы на показатели ошибок, участок транспортной сети, исходные эксплуатационные нормы, категория участка, ввод в эксплуатацию, тест прохождения сигнала.

Алексеев Е Б.,

д.т.н., профессор МТУСИ

Обязательные требования к средствам связи и цифровым транспортным сетям для обеспечения их целостности и устойчивого функционирования должны включать [1]:

- требования к стыкам, что обеспечивает выполнение условий продольной совместимости, т.е. возможности использования средств связи различных изготовителей в точке общего для них цифрового сетевого стыка, а также поперечной (сквозной) совместимости, т.е. возможности использования средств связи различных изготовителей в пределах одного участка (секции) волоконно-оптической линии передачи;

- требования к показателям качества функционирования цифровых каналов и трактов.

Определен минимально достаточный перечень измерений и их показатели точности, обеспечивающий целостность, устойчивость функционирования и безопасность сети связи общего пользования в части цифровых транспортных сетей. Этот перечень включает показатели ошибок для сетевых трактов ПЦИ и компонентных трактов СЦИ [2].

Отсутствие нормативных правовых актов в области технической эксплуатации цифровых транспортных сетей создает предпосылки для возникновения проблем взаимодействия операторов связи в точках присоединения сетей, а также при реализации соглашения о качестве услуг (SLA) в случаях организации транзитного трафика. Это неизбежно связано с отличием в подходах и (или) в понимании применения международных норм на показатели ошибок различных операторов связи; желание оператора в условиях рыночной экономики снизить себестоимость продукции (оказываемых услуг) за счет неоправданно низких затрат на организацию и проведение технической эксплуатации цифровых транспортных сетей может привести к снижению качества их функционирования, что недопустимо с точки зрения возможности использования ресурсов сетей операторов связи в чрезвычайной ситуации, а так же организации информационных систем для государственных органов и силовых структур. Отсутствие единых методик определения норм на показатели ошибок цифровых каналов и трактов в зависимости от категории и протяженно-

сти участка, скорости передачи и типа цифрового сигнала при построении и организации технической эксплуатации цифровых транспортных сетей не обеспечивают в полной мере целостность и устойчивое функционирование сети связи общего пользования.

С другой стороны, сами операторы связи заинтересованы в соблюдении международных норм на показатели ошибок для лучшего позиционирования на рынке предоставления услуг связи.

Для целей нормирования электрических характеристик в МСЭ-Т вводятся понятия Международный цифровой тракт (International digital path) — полный (end-to-end) цифровой тракт. Международный цифровой тракт состоит из двух национальных участков (national portion) и международного участка (international portion) между ними. Международный участок, в свою очередь, состоит из транзитных участков и участков пересечения границ. Цифровой тракт данной страны может принадлежать либо к транзитному участку (через который могут проходить международные связи стран, для которых данная страна является промежуточной), либо к национальному участку. Границей между национальным и транзитным участками является сетевой элемент (международный центр коммутации или кросс-коннекции), в качестве которого используются кросс-коннектор, мультиплексор высокого порядка или коммутационная станция. Точки окончания цифрового тракта (Path End Point, PEP) могут быть либо физическими (для ПЦИ), либо логическими (для СЦИ).

Национальный участок включает в себя цифровые тракты участков доступа и цифровые тракты транспортной сети. Транзитный участок должен состоять из трактов транспортной сети.

Гипотетический эталонный тракт, ГЭТ — международный цифровой тракт длиной 27500 км, проходящий через 4 промежуточные страны. Нормы на электрические характеристики ГЭТ (исходные нормы) используются для расчета норм на реальные тракты с помощью специальных правил распределения.

Категория участка — принадлежность цифрового тракта к одному из трех типов:

- транзитный участок транспортной сети;

- национальный участок транспортной сети;

- участок доступа (участок сети от оборудования пользователя до пункта доступа к транспортной сети).

Однородный по нормированию участок — участок цифрового тракта, находящийся в зоне ответственности одного оператора, принадлежащий одной категории и образованный в ЦСП с однотипной средой передачи.

Исходные эксплуатационные нормы (Maintenance Perfomance Objectives, MPO) на гипотетический эталонный (полный цифровой) тракт устанавливаются в соответствии с международными стандартами по электросвязи. Оценка соответствия объекта технической эксплуатации (ОТЭ) эксплуатационным нормам проводится за периоды 15 минут, 2 часа и 24 часа.

Эксплуатационные нормы задают предельные значения контролируемых показателей ошибок, определяющие пригодность/непригодность ОТЭ при вводе в эксплуатацию или необходимость вмешательства персонала в процессе эксплуатации.

Эксплуатационные пороги снижения качества (DPL — Degraded Perfomance Limit) и недопустимого качества (UPL — Unacceptable Perfomance Limit) определяют необходимость вмешательства обслуживающего персонала по результатам непрерывного контроля. Результаты непрерывного контроля ошибок при измерениях времен-ньх отрезков в течении 24 часов сравниваются с DPL, а результаты непрерывного контроля ошибок при измерении временных отрезков в течении 15 минут сравниваются с UPL.

Для определения норм на параметры ошибок в цифровом тракте необходимо выполнить разделение реального цифрового тракта на однородные участки так, чтобы нормы на реальный тракт были равны сумме составляющих однородных участков.

Принадлежность цифрового тракта СЦИ или ПЦИ определенному участку транспортной сети (транзитному или национальному) определяется с учетом:

1 ) результатов измерения показателей ошибок;

2) возможности организации транзита через данный тракт международного трафика зарубежных стран, для которых данный тракт является промежуточным (при этом принимаются во внимание возможные сетевые переключения);

3) принадлежности цифровых трактов междугородной (магистральной) сети как транзитному, так и национальному участку транспортной сети.

Цифровые тракты зоновой (региональной) сети, как правило, относятся к национальному участку транспортной сети. Цифровые тракты местной сети относятся к национальному участку транспортной сети.

Во всех приведенных выше случаях оператор связи определяет принадлежность тракта к определенной категории в зависимости от конкретного назначения тракта передачи и результатов измерений показателей ошибок.

В каждой информационной структуре ЦСП ПЦИ (ПЦТ, ВЦТ, ТЦТ, ЧЦТ) и СЦИ (ВК-n, ВК-4-Nq СТМ-N) определены соответственно: длительность блока, число бит в блоке и число блоков в секунду.

Каждый блок информационного сигнала контролируется с помощью связанных с ним символов кода, обнаруживающего ошибки (КОО), например, код с побитовой проверкой четности (BIP) или код с контролем по избыточности цикла (CRC). Биты КОО физически находятся вне блока, к которому они относятся. При наличии ошибок, считается, что ошибочен контролируемый блок.

События ошибок включают в себя [3]:

— EB (Errored Block), блок с ошибками — блок, в котором имеется одна или несколько ошибок по битам;

— ES (Errored Second), секунда с ошибками — период времени в одну секунду, в котором имеется один (ESA) или несколько (ESB) блоков с ошибками;

— SES (Severely Errored Second), секунда, пораженная ошибками — период времени в одну секунду, который содержит более 30% блоков с ошибками или, по крайней мере, один дефект;

— BBE (Background Block Error), фоновая блочная ошибка — блок с ошибками, не относящийся к секунде, пораженной ошибками;

Показатели ошибок для высокоскоростных цифровых трактов передачи определяются следующим образом:

— ESR (Errored Second Ratio), коэффициент секунд с ошибками отношение числа ES к общему числу секунд в период готовности в течение фиксированного интервала измерений;

— SESR (Severely Errored Second Ratio), коэффициент пораженных секунд отношение числа SES к общему числу секунд в период готовности в течение фиксированного интервала измерений;

— BBER (Background Block Error Ratio), коэффициент блоков с фоновыми ошибками отношение числа ВВЕ ко всему количеству блоков в течение готовности за фиксированный интервал измерений за исключением всех блоков во время SES.

Выделенная доля эксплуатационных норм (ESR, SESR и BBER) для цифровых каналов и трактов ПЦИ и цифровых трактов СЦИ определяется выражением:

МРО-У а, Р, m

СРП-_______Î_J____ ' I *

где:

i — номер однородного участка, входящего в цифровой тракт;

М — общее число однородных участков в цифровом тракте;

МРО — исходные эксплуатационные нормы для однородного участка, зависящие от типа цифрового канала или тракта; а- доля исходной нормы (%) для данного однородного участка, зависящая от длины и категории участка;

F — эксплуатационный запас для трактов РРЛ, связанный с неблагоприятными условиями распространения.

Выделенная доля эксплуатационных норм (ESR, SESR и BBER) для мультиплексной секции СЦИ определяется выражением:

где:

МРО—исходные эксплуатационные нормы зависящие от типа секции; а — доля исходной нормы (%) для данной секции, зависящая от длины1; F — эксплуатационный запас для секции РРЛ, связанный с неблагоприятными условиями распространения.

Определение пороговых значений при вводе в эксплуатацию каналов и трактов ПЦИ, секций и трактов СЦИ осуществляется в следующей последовательности.

1. Идентифицировать тип канала или тракта ПЦИ (ОЦК, ПЦТ и т.п.), либо тип секции или тракта СЦИ (ВК-12, ВК-4 и т.п.).

2. Определить число однородных участков в данном тракте. Для этого следует учесть: входит ли данный тракт в зону ответственности одного или нескольких операторов, состоит ли он из участков различных категорий, образован ли он системами передачи с разнотипной средой передачи.

3. Для каждого однородного участка определить MPO для показателей ESR, SESR и BBER, долю аi и запас Fi [4].

4. Определить выделенную долю SPO (ES, SES и BBE) эксплуатационных норм для реального канала, тракта или секции по формулам 1 и 2.

5. Определить распределенную долю APO (allocated performance objective) событий ошибок (ES, SES и BBE) для реального канала, тракта или секции:

где:

T — длительность испытания, с;

BS — скорость передачи блоков, блок/ с.

Значения APOes и APOses имеют размерность, выраженную в секундах, а и APObbe — в блоках.

6. Вычислить BISPO (bringing-into-service performance objective) — количество событий ошибок для данного канала, тракта или секции при вводе в эксплуатацию:

Ч,Ч>'

ВВРОВВр=АР<^

Значения В1БРОе5 и В!5Р05ез имеют размерность, выраженную в секундах, а и В!БР0вве — в блоках.

7. Вычислить пороговые значения Б, по которым принимается решение о вводе канала, тракта или секции в эксплуатацию:

= В18РО,;х - 2 • ч/В18Р01£Х

Ssfs = BISPOsfs - 2 • VBISPOsFs

SDBE =

BISTOunn - 2 ■ VBISPOdde

Значения S округлить до ближайших целочисленных значений 0.

Измеренные значения количества событий ошибок сравниваются со значениями S при данной продолжительности измерений для целей принятия решения о вводе данного тракта в эксплуатацию.

Для цифровых каналов SPObbe, APObbe и Sbbe не определяются.

При вводе в эксплуатацию цифровых трактов или секций применяются следующие виды измерений [5]:

а) Тест прохождения сигнала (длительность меньше 15 минут).

При измерении с помощью двух измерительных приборов тест

заключается в посылке битовых ошибок в измерительной последовательности и фиксации этих ошибок на приеме каждого направления. При измерении по шлейфу тест заключается в последовательных разрыве и замыкании петли и фиксации сигналов индикации аварии в момент разрыва.

б) Тест прохождения сигнала (длительность 15-минут).

Тест заключается в фиксации событий ошибок за время 15 минут и сравнении его с порогом Si5. Результат считается положительным, если число событий ошибок (ES, SES и BBE) меньше или равно S15. Результат считается отрицательным, если число событий ошибок больше S15.

в) Тест прохождения сигнала (длительность 2 часа).

Тест заключается в фиксации событий ошибок за время 2 часа и сравнении его с порогом S2. Результат считается положительным, если число событий ошибок (ES, SES и BBE) меньше или равно S2. Результат считается отрицательным, если число событий ошибок больше S2.

г) Тест прохождения сигнала (длительность 24 часа).

Тест заключается в фиксации событий ошибок за время 24 часа и сравнении его с порогом S24. Результат считается положительным, если число событий ошибок (ES, SES и BBE) меньше или равно S24. Результат считается отрицательным, если число событий ошибок больше S24.

При отрицательных результатах измерений (если тест неуспешный) осуществляются поиск и устранение неисправностей.

Процедуры измерений при вводе в эксплуатацию состоят из совокупности измерений, в течение различных временных периодов. Эти процедуры различаются для цифровых трактов и мультиплексных секций.

Измерения секций производятся в течение 24 часов для каждого события ошибок. В случае положительного результата измерений

мультиплексная секция считается готовой для приема в эксплуатацию.

Процедура измерений цифровых трактов состоит из двух этапов.

Этап 1. Проводится тест прохождения сигнала:

— при положительном результате переходят ко второму этапу;

— при отрицательном результате осуществляются поиск и устранение неисправностей и измерения повторяют до получения положительного результата.

Этап 2. Проводится суточный тест:

— при положительном результате для всех событий ошибок тракт считается готовым для приема в эксплуатацию;

— при отрицательном результате для любого события ошибок осуществляются поиск и устранение неисправностей и проводится новый суточный тест.

Если в течение любого периода измерений происходит событие неготовности, то после исследования причин неготовности проводятся новые измерения. Если события неготовности случаются и при новых измерениях, то измерения прекращаются.

Процедура измерений нескольких компонентных трактов с одинаковой трассой при уже принятым в эксплуатацию тракте более высокого порядка проводится следующим образом.

Если имеются устройства контроля без перерыва связи (тракты СЦИ и ПЦИ с КОО), для всех компонентных трактов проводятся тесты продолжительностью 15-минут.

Эти тракты могут быть соединены последовательно и измеряться одновременно, при этом порог Б15 должен быть рассчитан, исходя из длины одного направления тракта.

Для РРЛ рекомендуется, чтобы тесты продолжительностью 15-минут проводились в течение периода дня, когда вероятность неблагоприятных условий распространения минимальна (обычно это период между 10 и 14 часами местного времени).

Возможны следующие случаи:

— при положительном результате для всех событий ошибок все компонентные тракгы1 считаются готовыми для приема в эксплуатацию;

— при отрицательном результате для любого события ошибок осуществляется локализация неисправностей и проводится новый тест для тракта, давшего отрицательные результаты.

Если устройства контроля без перерыва связи отсутствуют (тракты и каналы ПЦИ без КОО), то измерения должны проводиться с помощью псевдослучайных М-последовательностей с прекращением связи []. Измерения проводятся в течение суток.

Процедура измерений цифровых трактов состоит из двух этапов.

Этап А. Для одного компонентного тракта проводятся измерения в течение суток:

— при положительном результате переходят к этапу Б;

— при отрицательном результате измерений осуществляется поиск и устранение неисправностей, после этого проводится новый измерения в течение суток.

Этап Б. Для других компонентных трактов проводятся измерения в течение 2-х часов:

— при положительном результате для всех событий ошибок тракт считается готовым для приема в эксплуатацию;

— при отрицательном результате для любого события ошибок осуществляются поиск и устранение неисправностей и проводятся новые измерения в трактах, где получены отрицательные результаты!.

При последовательном соединения трактов измерения проводятся одновременно, при этом порог Б2 должен быть рассчитан, исходя из длины одного направления тракта.

Процедура измерений нескольких компонентных трактов с одинаковой трассой при новом тракте также состоит из двух этапов.

Этап А. Для тракта верхнего уровня:

— проводится тест прохождения сигнала;

— проводится суточный тест;

— при положительном результате переходят к этапу Б;

— при отрицательном результате осуществляется поиск и устранение неисправностей и проводится новый суточный тест.

Этап Б. Для компонентных трактов.

Измерения проводятся в соответствии с выше рассмотренной процедурой измерений нескольких компонентных трактов в зависимости от наличия устройств контроля без перерыва связи.

При измерениях нескольких трактов с различной трассой для каждого тракта измерения проводятся индивидуально в соответствии с выше рассмотренной процедурой измерения цифрового тракта (этапы 1 и 2).

После определения норм для ввода в эксплуатацию тракта или секции определяют пороги снижения качества (DPL) и недопустимого качества (UPL), а также нормы на качество после ремонта (ARPL): DPL = 0,75хАРО (для трактов ВК-n и компонентных трактов СТМ-N); DPL = 0,50хАРО (для мультиплексных секций СЦИ);

UPL = 10хАРО (для трактов ВК-n, компонентных трактов и мультиплексных секций СЦИ);

ARPL = 0,5хАРО (для трактов ВК-п и компонентных трактов СТМ-^; ARPL = 0,125хАРО (для мультиплексных секций СЦИ).

Литература

1. Алексеев Е.Б. К вопросу об установлении обязательных технических требований к средствам и сетям электросвязи // Метрология и измерительная техника в связи. — 2005. — №6.

2. Алексеев Е.Б. Выбор перечня параметров, обеспечивающих целостность и устойчивость функционирования цифровых транспортных сетей на волоконно-оптическом кабеле // Фотон-Экспресс. — № 5. — 2011 г.

3. Рекомендация МСЭ-Т G.826 // Показатели ошибок и нормы для цифровых международных трактов с постоянной скоростью передачи, равной или превышающей первичную скорость.

4. Рекомендация МСЭ-Т М.2101 // Допустимые пределы показателей ошибок при вводе в эксплуатацию и техническом обслуживании международных трактов СЦИ и секций мультиплексирования.

5. Рекомендация МСЭ-Т М.2110 // Ввод в эксплуатацию международных цифровых трактов, участков и систем передачи.