Измерения в различных частях современной телекоммуникационной системы
Дальнейшее изложение основных измерительных технологий можно представить в контексте классификации измерительных технологий с учетом применения их в различных частях ТКС. Для анализа этой классификации рассмотрим структуру современной ТКС в аспекте элементов ее построения (рис. 1.2).
В основе системы электросвязи лежит первичная сеть, включающая в себя среду распространения и аппаратуру передачи сигнала, обеспечивающую создание типовых каналов и трактов первичной сети, которые используются для передачи информации. В современной системе электросвязи используются следующие типовые среды распространения сигналов:
электрический кабель;
оптоволоконный кабель;
радиоэфир (радиочастотный ресурс).
Рис. 1.2. Структурная схема цифровой системы электросвязи
Среда распространения сигнала используется при создании типовых трактов первичной сети. Сеть может быть аналоговой, цифровой или аналого-цифровой. Аналоговая сеть строится на основе аналоговых систем передачи с использованием таких сред распространения, как электрический кабель и радиоэфир. Цифровая сеть строится на основе ЦСП и всех трех сред распространения. Цифровая первичная сеть строится, как правило, на основе принципов плезиохронной цифровой иерархии (PDH) или синхронной цифровой иерархии (SDН).
Типовые каналы и тракты первичной сети используются различными вторичными сетями: сетями цифровой телефонии, цифровыми сетями с интеграцией служб (ISDN), сетями на основе принципов асинхронного режима передачи (АТМ), сетями передачи данных (ПД) на основе использования таких протоколов, как Х.25, Frame Relay и др., сетями сотовой радиосвязи и транкинга, а также сетями специального назначения (диспетчерской связи, оперативного и технологического управления, селекторных, видео конференций и др.). Протокол ОКС 7 – это современная концепция сигнализации сети общего пользования, применяемая для управления и контроля за ее состоянием.
Специфической чертой технологии АТМ является то, что она охватывает не только вторичную сеть, но частично и первичную. В настоящее время получает постепенное развитие практика создания единой транспортной среды (т.е. систем передачи и коммутации на принципах АТМ). В соответствии с описанной структурой может быть предложена следующая классификация и иерархия объектов измерения и измерительных решений, представленная на рисунке 1.3.
Рис. 1.3. Классификация объектов контроля и измерения
Первый уровень измерений – измерение сред распространения сигнала: кабельных и радиоэфира. Измерения на кабельных линиях включают в себя тестирование металлических и оптоволоконных кабелей, которые могут проводиться как на этапе анализа характеристик кабеля перед прокладкой, так и на уже проложенном кабеле (кабельной линии) на этапе эксплуатации. Измерения параметров кабеля проводятся с целью определения его состояния, а также отыскания места обрыва, участков деградации качества и др. Радиочастотные измерения связаны с измерением параметров и характеристик радиолиний, построенных на основе радио, радиорелейных, тропосферных и спутниковых систем передачи и контролем эфира. Эти измерения проводятся как на первичных, так и на вторичных сетях радиосвязи.
На первом уровне, также проводятся измерения, связанные с определением технического состояния, поиском места отказа и прогнозированием состояния средств ТКС. Измерения и контроль может быть обеспечен как на аппаратном, так и на программном уровне.
Второй уровень измерений – это измерения цифровых (аналоговых) трактов (каналов) первичной сети. В последующих разделах более подробно будут рассмотрены методы и средства измерений, связанные с параметрами аналоговых и цифровых сетей на основе PDH- и SDH-систем.
Третий уровень – измерения на вторичных сетях связи. Это группы измерений канального уровня, протокол-анализ (контроль) работы устройств, анализ трафика и анализ качества предоставления услуги.
Измерения канального уровня представляют собой измерения интерфейсов с первичной сетью, характеристик каналов вторичных сетей и цикловой (пакетной) структуры передаваемой информации. Эти виды измерений могут проводиться и на первичной сети.
Группа измерений, связанная с анализом протоколов, едина для всех вторичных сетей при условии, что для организации взаимодействия устройств сети используются различные протоколы сигнализации. Поэтому для анализа корректной работы устройств и выявления возможных противоречий в их работе необходим логический протокол-анализ работы узлов сети.
Отдельно от группы измерений (анализа) протоколов взаимодействия стоят измерения, связанные с имитацией трафика. Эти измерения относятся к так называемому стрессовому тестированию и необходимы для анализа предельных возможностей сети и ее способности передавать и коммутировать заданную или максимальную нагрузку трафика без потери качества.
Измерения параметров качества предоставляемых услуг являются довольно разнородными для разных вторичных сетей и оцениваются относительно требований абонента, поэтому в дальнейшем изложении рассматриваться не будут.
Все перечисленные измерения реализуются с применением системного или эксплуатационного оборудования, использование которого зависит от задачи измерений, времени и условий измерения.
Приведенная классификация позволяет системно представлять структуру объектов измерения и контроля, применять соответствующие методы и технологии измерений для всех уровней взаимодействия данных объектов.
При проведении измерений в различных частях ТКС предполагается, что средства измерения (контроля) включаются в различные точки этой системы; так называемые точки контроля, т.е. точки на сетях связи, в которых имеется возможность проконтролировать (измерить) значения параметров. Данное понятие введено стандартом и широко используется в технической литературе. Классификация точек контроля представлена на рисунке 1.4.
Рис. 1.4. Классификация точек контроля
Физический смысл данных точек контроля во многом определяется их названием. Особое внимание следует обратить на защищенные точки контроля (ЗТК), обеспечивающие цифровой стык, в котором имеется возможность контролировать сигнал и проводить измерения с помощью соответствующего оборудования. В ЗТК обеспечивается требуемая развязка измерительного оборудования и элементов сети, согласование по сопротивлению, амплитуде (уровню), скорости (частоте) сигнала и др. с целью недопущения взаимного влияния [8. 19]. На вновь создаваемых сетях возникает задача формирования обоснованного списка таких ЗТК с указанием параметров стыка и их значений в каждой точки сети.
Параметры объекта контроля и допуски на них − важная, составная часть системы измерения. Современные объекты контроля, в силу их сложности, многофункциональности и многорежимности характеризуются большим количеством параметров (более ста). Например, для бинарного цифрового канала (ЦК) их больше 20, для маски импульса ЦК – порядка 10 параметров. Многие из них нормируются, на некоторые нормы не определены и находятся в стадии исследований и разработок. Виды параметров, характеризующие объекты контроля, даны в эксплуатационной, нормативной документации, стандартах (в том числе международных), руководящих документах. Перечень таких документов, представлен в приложении 1. Руководящими документами (стандартами, приказами и др.) также задаются нормы на введенные параметры и допуски на них. Основным правилом считается, что если значения всех параметров объекта контроля находятся в пределах допуска, то он считается работоспособным (его качество соответствует норме, отвечает функциональному предназначению и др. в зависимости от выбранного показателя качества). Также в стандартах, руководствах определены и описаны методы (методики), рекомендуемые для измерения основных групп параметров.
Из-за большого количества и сложности классификации параметров, которые необходимо контролировать и измерять на различных этапах эксплуатации сети (развертывания, применения по назначению, планового обслуживания, восстановления), применяемых методик (методов) измерения и контроля, принятых уровней архитектуры построения сетей возможна классификация на основе применения многомерных концепций измерения. Один из подходов создания такой концепции рассмотрен и представлен в [34].