Передача информации в распределенных информационно-управляющих сист

NGN-сеть – это мультисервисная, мультипротокольная, мультимедийная, инфокоммуникационная сеть. Рассмотрим бо-

лее подробно эти характеристики NGN-сети.

Мультисервисная сеть (МС) это сеть связи, построенная в соответствии с концепцией NGN и обеспечивающая предоставление неограниченного набора услуг.

Мультисервисность поддержка множества услуг одной сетью; термин «мультисервисность» означает независимость технологий предоставления услуг от транспортных технологий.

Следует отметить, что по числу служб электросвязи сети бывают:

моносервисные, предназначенные для организации одной службы электросвязи (например, радиовещания);

мультисервисные, предназначенные для организации двух

иболее служб электросвязи (например, телефонной, телефаксной

инескольких мультимедийных служб).

Мультипротокольность возможность доставки информации независимо от того, какими протоколами созданы протокольные блоки данных (PDU).

Мультипротокольная сеть – транспортная сеть связи, входящая в состав мультисервисной сети, обеспечивающая перенос разных видов информации (в том числе и мультимедийной) с использованием различных протоколов передачи.

Инфокоммуникационная сеть (ранее применялись также термины «информационная сеть», «компьютерная сеть» и др.) – это технологическая система, которая включает в себя, кроме средств доставки, также средства и технологии хранения, обра-

ботки и поиска информации и предназначена для обеспечения пользователей услугами связи и доступа к необходимой информации (сервисам, контентам).

Мультимедийность – это способность сети (и в первую очередь транспортной части сети) передавать многокомпонентную (разновидовую) информацию (речь, данные, видео, аудио). При этом обеспечивает необходимую синхронизацию этих компонен-

11

тов в реальном времени (т.е. когда возникает необходимость решения проблемы совместного существования (применения, использования) и реализации системы приоритетов различных видов трафика в сети) и использование сложных конфигураций соединений.

Широкополосность – возможность гибкого и динамического изменения скорости передачи информации в широком диапазоне в зависимости от текущих потребностей пользователя.

Взаимодействие сетей обеспечивается с помощью шлюзов (Gateway) – аппаратно-программных средств сопряжения сетей разнородной архитектуры с разными протоколами и форматами данных. Шлюзы выполняют основную роль при взаимодействии сетей с коммутацией пакетов и традиционных сетей, в том числе сетей с коммутацией каналов (ССОП), в частности, телефонной сетью.

Основу NGN составляет универсальная транспортная сеть, реализующая функции транспортного уровня и уровня управления коммутацией и передачей. Транспортная сеть оказывает услугу переноса (bearer service), т.е. услугу связи, заключающуюся в прозрачной доставке информации пользователя между сетевыми окончаниями без какого-либо анализа или обработки ее содержания.

Оконечные и оконечно-транзитные узлы транспортной сети могут выполнять функции узлов служб, т.е. состав функций граничных узлов может быть расширен благодаря добавлению функций предоставления услуг. Для построения таких узлов может использоваться технология гибкой (программируемой) коммутации

(Softswitch). Оконечные и оконечно-транзитные узлы NGN находятся на границе транспортной сети (рис. 1.1).

Ядром транспортной сети являются технологии канальнофизического уровня, как правило, порты оконечных и оконечнотранспортных узлов магистральных каналов.

По функциональному признаку сети ВСС (взаимоувязанные сети связи) разделяются на сети доступа и транспортные сети.

12

Рис. 1.1. Структура мультипротокольной транспортной сети

Транспортной является та часть сети связи, которая выполняет функции переноса (транспортировки) потоков сообщений от их источников из одной сети доступа к получателям сообщений другой сети доступа путем распределения этих потоков, используя магистральные каналы, между сетями доступа.

Сетью доступа сети связи является та ее часть, которая связывает источник (приемник) сообщений с узлом доступа, являющимся граничным между сетью доступа и транспортной сетью

(шлюзы, router, softswitch).

Сети доступа реализуют технологии, обеспечивающие доступ к ресурсам магистральной транспортной сети и передачу данных разного вида (голос/аудио, видео, данные).

Сеть нового (следующего) поколения (NGN) включает, помимо транспортной платформы, платформу управления и сигнализации, реализуемую на базе новых программно-аппаратных комплексов, за которыми закреплено название Softswitch (гибкая система управления коммутацией информационных потоков).

13

Эти программно-аппаратные комплексы являются многофункциональными узлами (т.е. коммутируют рабочие и служебные потоки).

В настоящее время разработаны универсальные открытые интерфейсы, позволяющие гибко настраивать взаимодействие между разными платформами (транспортной, управления и сигнализации), например, для решения задач управления качеством и эффективностью передачи данных.

На уровне статического и динамического управления ресурсами транспортной сети осуществляется управление вызовами с использованием сети сигнализации, реализующей требуемый набор протоколов сигнализации. Например, в сетях с КП, предназначенных для передачи голоса и данных, это протоколы SIP или

H323.

Наряду с системой сигнализации в состав NGN-сети входит ИСУМ (протоколы прикладного уровня SNMP, CMIP(CMOT), CORBA), реализующие функции FCAPS и управляющие ресурсами не только транспортной сети, но и приложений и сервисов. Функции FCAPS реализуются соответствующими подсистемами ИСУМ и управляют: неисправностями (Fault), осуществляя в том числе решение задач сетевой диагностики и надежности; конфигурированием (Cоnfiguration); учетом, эффективностью использования ресурсов и тарификацией (Acknowledgement); производительностью (Рerformance) и безопасностью (Security).

По типу присоединяемых абонентских терминалов сети разделяются на сети фиксированной связи, обеспечивающие присоединение стационарных абонентских терминалов, и сети подвижной (мобильной) связи, обеспечивающие присоединение подвижных (перевозимых или переносимых) абонентских терминалов (в том числе коммуникаторов).

В сети нового поколения функции создания и предоставления услуг и приложений отделяются от функций управления вызовами и ресурсами транспорта и коммутации, а также создаются стандартизованные интерфейсы между уровнями, выполняю-

14

щими эти функции. В NGN-сетях (рис. 1.2) выделяется платформа серверов, обеспечивающих необходимый набор услуг.

Рис. 1.2. Архитектура NGN (инфокоммуникационная сеть)

Мультисервисная NGN-сеть должна обеспечить:

–гарантированное качество обслуживания пользователей

(QoS);

–доставку информации, чувствительной к задержке, в реальном масштабе времени;

–передачу данных с требуемой скоростью;

–централизованное либо смешанное управление сетью, обеспечивающее требуемые характеристики (по запросу пользователей): производительность, надежность, качество, информаци-

онная безопасность и удобство эксплуатации, обслуживания и сопровождения.

Сложность создания NGN заключается в том, что сети фиксированной связи, мобильной связи и Internet построены по разным стандартам и используют индивидуальное программное обеспечение (ПО), что тормозит развитие рынка услуг. Главная

15

задача телекоммуникационного сообщества – создание такой архитектуры сети, чтобы ПО предоставления услуг не зависело от вида сети или технологии доставки информации. Уровневая модель, иллюстрирующая концепцию построения NGN, приведена на рис. 1.3.

Уровень пользовательских приложений и сервисов (услуг)

(Service Management)

Открытые интерфейсы

Уровень управления ресурсами сети

(Network Control)

Уровень коммутации

и транспорта (Core Switching)

У

Уровень доступа

Рис. 1.3. Уровневая архитектура сети нового поколения NGN

Таким образом, предложенная международным комитетом стандартизации ITU-T концепция NGN позволит объединить существующие сети разных операторов (традиционные ССОП, сети мобильной связи и IP-сети) в единую сеть (см. рис. 1.2). Это же можно назвать конвергенцией существующих сетей, принадлежащих разным операторам и использующих разные технологии (т.е. обеспечить их совместное функционирование в рамках единой конвергентной сети), что является общепринятым решением проблемы.

16

Рис. 1.5. Распределенная АСДУ

Различают РИУС (МСТМ, SCADA-системы) для рассредоточенных и сосредоточенных промышленных объектов. Варианты обобщенных архитектур и структур МСТМ приведены на рис. 1.4 и 1.5 (в зависимости от раскрываемых в архитектуре характеристик системы и используемых технологий).

Под архитектурой мы будем понимать представление (модель) системы, отражающее специфику ее построения и обеспечивающее раскрытие особенностей реализации основных свойств системы, т.е. характеристики (открытость, масштабируемость, надежность, отказоустойчивость, производительность, безопасность и др.), а также укрупненно – механизмы (технологии) их достижения. Таким образом, любая архитектура системы является структурой, но не любая структурная схема является архитектурным представлением.

18

Всоставе МСТМ, как правило, выделяют ряд трактов, таких как тракт телеуправления (ТУ), телеизмерения (ТИ), телесигнализации (ТС) и тракт передачи данных (ПД).

Всвязи с широким распространением в мире различных европейских (EIB,EIA и др.) и американских (NIST, ANSI и др.) стандартов и технологий, определяющих принципы создания распределенных промышленных управляющих систем, и, в частности, МСТМ на основе «полевой шины», объединяющей интеллектуальные узлы (датчики, ИМ, регуляторы и пр.), в технической литературе появились новые термины, названия и определения РИУС (МСТМ, промышленная сеть, АСДУ, SCADA и др.), определяющие, по сути, разновидности РИУС (распределенных ин- формационно-управляющих систем), различающиеся по функциональной спецификации, архитектуре, топологии, используемым сетевым технологиям, области применения.

Дадим краткую характеристику частных разновидностей РИУС (МСТМ), различающихся по функциональной спецификации, архитектуре, топологии, используемым сетевым технологи-

ям, назначению: SCADA, DCS, PLC.

МСТМ для распределенных (SCADA) и сосредоточенных (DCS) объектов

SCADA-система (Supervisory Control And Data Acquisition) –

аналог МСТМ для рассредоточенных объектов. Согласно стандарту NIST, используется для управления географически разнесенными объектами (на тысячи км2): магистральными нефтепроводами, газопроводами, водоводами, энергетическими системами, ж/д транспортом. Этот термин переводится как «диспетчерское управление и сбор данных», но на практике его трактуют гораздо шире.

Современные SCADA-пакеты являются основой построения ПО (инструментальные среды) компонентов и подсистем МСТМ, в частности, ДП (ПУ) и реализуют широчайший набор функцио-

19

нальных возможностей, выходящих за рамки сбора данных и диспетчерского управления:

взаимодействие с оператором (выдача визуальной и слуховой информации, передача в систему команд оператора);

помощь оператору в принятии решений (функции экспертной системы);

автоматическая сигнализация об авариях и критических ситуациях;

выдача информационных сообщений на пульт оператора;

ведение журнала событий в системе;

извлечение информации из архива и представление ее оператору в удобном для восприятия виде;

подготовка отчетов (например, распечатка таблицы температур, графиков смены операторов, перечня действий оператора);

учет наработки технологического оборудования.

Ряд задач и соответствующие требования к АСДУ (SCADA) определяются спецификой объекта автоматизации и отраслью.

Кроме того, следует отметить возможности SCADA-пакета как инструментальной среды для разработки программного обеспечения не только системы автоматизации, но и реализующей функции, влияющие на эффективность работы системных интеграторов (разработчиков и проектировщиков), администраторов и операторов, т.е. способствующие успешному решению задач, возникающих на этапах разработки, проектирования, эксплуатации и сопровождения.

В частности, процесс разработки состоит из следующих операций:

создание графического интерфейса оператора – технолога мнемосхем, графиков, таблиц, всплывающих окон, элементов для ввода команд оператора и т.д.);

программирование и отладка алгоритмов работы системы автоматизации. Многие SCADA позволяют выполнять отладку

20