CC BY
74
Ибрагимов Б.Г., Мамедов Ш.М. ОТКАЗОУСТОЙЧИВОСТЬ СИГНАЛЬНЫХ ТЕРМИНАЛОВ СЕТЕЙ ОБЩЕКАНАЛНОЙ СИСТЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ НА ФИЗИЧЕСКОМ УРОВНЕ
В настоящее время одной из проблемных задач в сетях телекоммуникации общего пользования является повышение отказоустойчивости программно-аппаратных средств терминальных устройств звена сигнализации на основе блочно-модульных систем микропроцессорной техники, которые определяются в основном отказами терминалов сигнального типа, отказами программного обеспечения управления сетью сигнализации и процессов восстановления информации.
В цифровых сетях связи в низовом уровне для управления процессами установления и разъединения соединений абонентов применяется общеканальная система сигнализации с повышенной отказоустойчивостью. Под отказоустойчивостью программно-аппаратных средств терминальных устройств звена сигнализации, подразумевается возможность терминальных устройств общеканальной сигнализации и их всех функциональных блоков сохранять полную или частичную работоспособность, предусматривающую передачу и прием сигнального трафика при наличии в системе элементов находящихся в состоянии отказа блоков, отказ которых не связан с внешними нерегламентированными воздействиями [1].
Программно-аппаратные средства управления сигнализацией в сети обеспечивают: управление сигнальным трафиком, управление маршрутами и звеньями сигнализации. Среди них в сетях общеканальной системы сигнализации особое место занимает программное обеспечение управления сигнальным трафиком, которое реализует следующие функции: контроль и планирование ресурсов управления сетью сигнализации, управ-
ление потоками сигнального трафика в сети, так и обработка сообщения об отказах терминальных средств общеканальной системы сигнализации - ОКС [2].
В качестве условия отказа терминальных средств сетей общеканальных систем сигнализации с использованием блочно-модульных технологии, принята их неспособность выполнения вышеназванных процессов
Fc^ =[f1(t1), f2(t2),.., fk(tk)], k=1,2,...,n
Развитие систем сигнализации обуславливалось необходимостью повышения их отказоустойчивости, снижения объема и стоимости аппаратуры сигнализации, увеличения количества передаваемых сигналов и скорости их передачи, обеспечения возможности передачи данных непосредственно от многофункциональных абонентских и сетевых терминалов. Эффективной для использования в современных сетях телекоммуникаций является общеканальная система сигнализации № 7, пришедшая на смену системе ОКС № 6, которая при явном преимуществе перед системами сигнализации, разработанными ранее, имела ряд существенных недостатков [3] по показателям отказоустойчивости системы. Основным недостаткам ОКС № 6 являются недостаточное обеспечение надежности и достоверности функционирования сетей связи разного назначения при передаче мультимедийного трафика с использованием канальной и пакетной коммутации.
С целью устранения недостатков ОКС № 6 по некоторым показателям эффективности, возникла потребность в разработке новой системы в классе систем сигнализации по общему каналу. Так возникла система ОКС №7, требования к которой были впервые специфицированы МККТТ в 1981 г. [3] в рекомендациях Q.701-Q.741 (Красная книга). В соответствии с этими стандартами, ОКС №7 была оптимизирована для передачи сообщений переменной длины со скоростью передачи Vokc = 64 Кбит/с. За последние два десятилетия основной системой передачи сигнальной информации в телекоммуникационных сетях стала общеканальная система сигнализации № 7
На основе системно-технического анализа показатели эффективности сетей общеканальных систем сигнализации ОКС №7 показали, что для повышения их эффективности функционирования в сетях связи необходимо улучшить показатели отказоустойчивости программно-аппаратных средств терминальных устройств звена сигнализации.
Согласно рекомендации Q.700 МСЭ-Т (Белой книги), ОКС № 7 представляет собой стандартизированную в международном масштабе систему сигнализации по общему каналу универсального назначения. В современных сетях связи ОКС № 7 позиционируется как система, позволяющая электронно-автоматическим станциям, сетевым базам данных и другим узлам сети обмениваться сообщениями, относящимися к процессам установления, поддержания и разъединения информационных соединений, а также как информация, необходимая для выполнения определенных прикладных процессов и управления сетевыми ресурсами.
Установлено в [3,4], что ОКС №7 определяет инфраструктуру управления современными сетями связи с использованием в системе канальной и пакетной коммутации. Основными инфраструктурами применения ОКС 7 являются телефонная сеть общего пользования, цифровая сеть с интеграцией служб, сеть подвижной связи и интеллектуальная сеть связи на нижнем уровне семиуровневой эталонной модели OSI/ISO.
Для анализа и оценки характеристик отказоустойчивости общеканальной системы сигнализации, рассмотрим простейшую структуру сигнализации в сетях связи на нижним - физическим, канальным и сетевым уровне (рис.1) в соответствие уровням эталонной модели ВОС (Взаимодействия открытых систем). Исследуемая схема функционирования программно-аппаратных средств терминальных устройств звена сигнализации, состоит из терминалов управления сетью сигнализации, функции звена сигнализации и звена данных сигнализации.
На рис.1. представленна схема для реализации алгоритма от узла к узлам программно-аппаратных средств терминальных устройств звена сигнализации, с использованием МТР (МТР- Message Transfer Part), которые содержит следующие функциональные блочно-модульные системы: сигнальные терминалы
(СгТ), цифровые системы коммутации (ЦСК- Автоматическая телефонная станция АТС), которые между собой подключены с помощью абонентскими (АЛ) и соединительными линиями (СЛ) и подсистема передачи сообщения - МТР ОКС № 7
Рис.1. Структурно-функциональная схема систем сигнализация в сетях связи на физическом уровне модели
ВОС
Рассматриваемая структурно-функциональная схема выполняет управления передачей сигнальных трафиков и способы их передачи, которые образуют абонентскую сигнализацию, линейную сигнализацию и сигнализацию маршрутизации с использованием подсистемой управления соединением сигнализации SCCP (Signaling Connection Control Point) и передачи сигнальных сообщений MTP. Последним основным назначением является обеспечение средств надежной передачи сигнальной информации подсистем пользователей через
сеть сигнализации ОКС № 7, а также выявление, устранение отказов системы и сети сигнализации для
обеспечения надежной передачи и доставки сигнальных трафиков.
В низовом уровне подсистема МТР является общей для всех подсистем пользователя сигнализации. Функции МТР подразделяются на три функциональных уровня эталонных моделей ВОС [2,3].
• функция звена данных сигнализации - физический уровень 1.
• функция звена сигнализации - канальный уровень 2.
• функция сети сигнализации - сетевой уровень 3.
Из вышеизложенные и анализы работы схемы следует, что устойчивость программно-аппаратных средств терминальных устройств звена сигнализации к отказам блочно-модульных систем и влияние отказов на сохранение эффективности взаимосвязи каналов передачи сигнальных трафиков при заданных значениях n, m и вероятности p исправного состояния звена сигнализации тесно связаны. Отказы всех элементов n и m , имеющихся в блочно-модульных системах идентичных терминальных устройств звена сигнализации считаются не зависимыми.
Предполагаем, что система сигнализации показателя отказоустойчивости подсистемы МТР должны отражать динамику сохранения эффективности при возникновении одного, двух или большеe число отказов терминальных устройств звена сигнализации. При этом условная вероятность сохранения работоспособности при наличии k отказов терминальных устройств звена сигнализации определятся следующим образом [4,5]:
Nk
Pk = - , k = 1, 2, ... (1)
Ck
mn
где Ck и Nk - общее число и число работоспособных состояний системы сигнализации при условии возникновении отказов терминальных устройств звена сигнализации.
С учетом (1) , среднее число выдерживаемых терминальных устройств звена сигнализации отказов блочно-модульных систем определяется выражением: в
K = Х к • (1 - Pk ) • Ckmnpmn-k (1 - p)k , k = 1, 2, ... (2) к=1
где в - максимальное число отказов блочно-модульных систем, при котором возможно сохранение работоспособности терминальных устройств звена сигнализации.
Системы управления соединением сигнализации SCCP и передачи сигнальных сообщений MTP относятся к категории сложных систем, характеризующихся множеством работоспособных состояний и обладающих различной эффективностью взаимосвязи [6]. Поэтому, в качестве основного показателя отказоустойчивости таких систем можно определить коэффициент сохранения эффективности системы общеканальной сигнализации
в f
Еэф = Е (f) • р£к™ Pmn-k (1 - p)k к=1 lk
где t и tk - соответственно, среднее время ожидания передачи сигнальной информации по отказоустойчивой системе общеканальной сигнализации и системы с отказом терминальных устройств звена сигнализации.
Таким образом, результаты исследования показали, что отказоустойчивость сигнальных терминалов общеканальной системы сигнализации на физическом уровне в основном определяются показателями системы управления передачей сигнальных сообщений MTP, которые оцениваются коэффициентом сохранения эффективности системы, являющихся основными характеристиками отказоустойчивости системы телекоммуникаций.
ЛИТЕРАТУРА
1. Палагин А.В. Отказоустойчивость микропроцессорных устройств с временным резервом // Техника проводной связи, Сер.ТПС, 1985, №10,с.23-26.
2. Самуйлов К.Е. Методы анализа и расчета сетей ОКС 7. - М.: Изд-во РУДН. 2002. - 292с.
3. Гольдштейн Б.С., Ехриель И.М., Рерле Р.Д. Стек протоколов ОКС 7. Подсистема SCCP: Справочник. - СПб.: БХВ - Санкт-Петербург, 2006. - 320с.
4. Богатырев В.А. Отказоустойчивость и сохранения эффективности функционирования многомагистральных распределенных вычислительных систем // Информационных технологии. №9, 1999. - с.44 - 48.
5. Ибрагимов Б.Г. Разработка методов повышения отказоустойчивости терминальных комплексов систем телекоммуникаций // Труды Международного Симпозиума «Надежность и Качество». В 2-х томах. Том 1./ Под ред. Н.К. Юркова. - Пенза. Изд-во.Пенз. Гос.Ун- та, 2006. - с.29-30.
6. Битнер.В.И. Управление и тестирования ОКС №7. Новосибирск. Изд-во СибГУТИ. 2002. - 60с.
