|
|
  |
Главная страница / Архитектура отрасли ИЗМЕРЕНИЯ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯХИзмерения в телекоммуникациях...Тема эта часто появляется на страницах технических журналов. Но для проведения измерений необходимы приборы. Каким он будет – прибор XXI века? Общей тенденцией развития современных систем связи, да и не только их, является ориентация на высокий уровень информационных технологий. В связи с этим встает еще один вопрос – а нужны ли будут вообще в ближайшем будущем измерительные приборы? Измерения на сетях связи: регламентные и эксплуатационные Говоря об инструменте, нельзя не сказать о связанной с ним технической задаче. Приборы в телекоммуникациях используются для проведения измерений, которые можно разделить на регламентные и эксплуатационные, что отражает общий философский дуализм между творчеством и рутиной в любой сфере деятельности. Рутинными являются регламентные измерения. Цель их – проверка на соответствие заданным стандартам. Результаты измерений, оформленные в виде паспортов, представляют собой иногда большой объем данных. Но общий результат сводится к «однобитовому» ответу на вопрос: соответствует или не соответствует данный элемент (участок кабеля, система передачи, АТС, маршрутизатор, сетевое окончание ISDN и т. п.) заданным нормам. И неважно, проводятся ли регламентные измерения в процессе эксплуатации или при пусконаладке. Цель всегда одна – контроль соответствия установленным нормам. Алгоритм измерений четко прописан, набор параметров измерений утвержден в стандарте, все подчинено единой форме и единой дисциплине, без которой не бывает никакой системы, в том числе и связи. Эксплуатационные измерения – это по исключению все измерения, которые не являются регламентными. Если система, узел, элемент не соответствуют нормам, что нужно измерить, чтобы понять причину несоответствия? Если в сети произошел сбой, что было причиной? Какие превентивные меры нужно осуществить, чтобы исключить сбой в будущем? Отвечая на эти вопросы, мы приходим к необходимости измерений, не формализованных никакими алгоритмами. Можно указать подходы, технологию поиска неисправностей, но полностью алгоритмизировать ее нельзя. Поэтому эксплуатационные измерения предоставляют самый широкий простор для технического творчества. Здесь у каждого специалиста свой подход, здесь каждый инженер показывает уровень своих знаний, и здесь же раскрываются все различия в инструментах измерений – приборах. Уже на том основании, что параметры эксплуатационных измерений связаны с анализом причинно-следственных связей и процессов в системе, можно сказать, что объем измеряемых параметров здесь бесконечен и ограничивается только возможностью приборов и экономической целесообразностью реализации тех или иных методик. Как уже было сказано, по отношению именно к эксплуатационным измерениям имеет смысл сравнивать функциональность приборов. Функциональность современных приборов устроена приблизительно одинаково: каждый прибор обеспечивает измерения всех параметров регламеоказателей, которые будут ценны при эксплуатационных измерениях. Поэтому сравнение приборов на базисе функционала регламентных измерений, как это делается в большинстве обзоров и руководящих материалах, – задача тривиальная, сравнения не получается, т. к. все приборы поддерживают все параметры регламентных измерений. Различия только в дополнительной функциональности, которая проявится в процессе работы службы эксплуатации. Именно на этом поле идет соревнование идей, методов и технологий. Кстати, важный вывод, который можно извлечь из данного факта: создавать прибор на основании спецификации стандарта – значит создавать отсталый прибор, поскольку никакой дополнительной функциональности в нем не будет и в любом сравнении с альтернативами он будет стоять в конце. Именно этой болезнью «соответствия только стандарту» страдает отечественное приборостроение, и именно в этом одна из причин его хронического отставания. Система или приборы? При анализе основных тенденций в организации систем эксплуатации, получивших развитие в конце 90-х годов и развиваемых в настоящее время, может возникнуть философский вопрос: а нужны ли вообще в XXI веке приборы? Уровень проникновения информационных технологий во все сферы деятельности уже сейчас достаточно высок. Успехи микроэлектроники в последние два десятилетия несомненны. Даже в бытовые устройства, мобильные телефоны, электронные записные книжки сейчас встраиваются микрокомпьютеры. Тем более электронными устройствами в буквальном смысле начинено любое современное телекоммуникационное оборудование. Как следствие, возникает вполне логичное желание реализовать функции самодиагностики, автокалибровки, автоподстройки «внутри» самого телекоммуникационного оборудования. Такие элементарные диагностические средства получили название сенсоров и в настоящее время широко внедряются в системах связи. По совокупности информации от сенсоров производитель оборудования может создать систему управления всей сетью, построенной на однотипном оборудовании. Объединяя разные системы управления разных производителей на уровне представления и обработки данных, мы гипотетически можем построить глобальную систему управления сетью, что и было обозначено в концепции управления системами связи TMN. В этом мире, наполненном встроенными средствами диагностики и анализаторами информации от них, приборам, казалось бы, не остается места. В результате и на заре цифровизации систем связи, и в настоящее время ведется полемика: есть ли место современным диагностическим средствам в виде приборов. Кроме того, сами измерительные средства в телекоммуникациях сейчас значительно эволюционировали. Низкая стоимость микроконтроллеров дает возможность создавать дешевые «микроприборы», выполняющие не весь перечень измерения параметров, но объединяемые в информационную систему. Появились территориально-распределенные измерительные комплексы (ТРИК), работающие по принципу TMN, но ориентирова встроенными сенсорами, а на базу в виде элементарных «микроприборов», обеспечивающих сбор информации непосредственно из трафика. Такая концепция оказалась удивительно жизнеспособной и сравнительно дешевой. Реализация концепции ТРИК на основе технологии открытых систем (OSS) позволила гибко интегрировать измерительные комплексы в системы управления предприятиями, компоненты TMN и IT-приложения. Таким образом, в настоящее время перед нами стоят два важных вопроса: • нужны ли в XXI веке приборы или они окончательно будут вытеснены системами управления и встроенными средствами диагностики; • за какой концепцией будущее – отдельные приборы или OSS. Постараемся ответить на них. Ответ на первый вопрос непосредственно связан с термином «точка демаркации» (точка разделения ответственности разных производителей, разных операторов или оператора и пользователя). Для отечественной практики он сравнительно нов, хотя и интуитивно понятное. Проиллюстрировать его можно очень простым примером (рис. 1). На рис.1 представлена типичная при эксплуатации разнородной цифровой сети ситуация. Система А снабжена системой управления, которая полностью контролирует определенный район со всем входящим в него оборудованием. Такую же функцию выполняет система управления В для региона/системы В. В соответствии с приведенным определением точкой демаркации является точка А-В на стыке двух сетей. При эксплуатации могут возникнуть три категории неисправностей: неисправность в регионе А, неисправность в регионе В и неисправность, связанная с взаимодействием регионов А и В. В первых двух случаях система управления должна локализовать неисправность самостоятельно. Третий случай – нарушение взаимодействия двух регионов не обязательно связан с нарушением в точке демаркации, речь может идти просто о функциональном или логическом нарушении работы двух подсистем (например, несоответствии планов маршрутизации, информационных полей сигнализации и пр.). Важно другое: в этом случае обычно встроенные системы диагностики заведомо не работают. Система управления А показывает: «У меня все нормально», система управления В – то же самое, а взаимодействия нет. Решить проблему могут только сторонние (независимые) измерительные средства, которые должны логично подключаться в точке демаркации. Ситуации с системами управления могут быть самыми разными, что и дает многовариантное определение самой точки демаркации. Наиболее понятный пример: справа кольцо SDH на оборудовании Siemens, слева – на оборудовании Alcatel. Каждая система управления показывает собственную полную корректность и работоспособность, а стыка по тем или иным причинам не происходит. Но и для оборудования одного производителя, например Siemens, ситуация может быть аналогичной, если с разных сторон разные операторы. Дело в том, что каждая система управления имеет определенный регион действия и не может «залазить» на оборудование смежного оператонаконец, частный случай – разделение ответственности оператора и пользователя. Здесь также пролегает «граница» – точка демаркации. Итак, еще раз подчеркнем: демаркация – это разграничение ответственности, граница интересов и действий различных организаций. Понятие точки демаркации – ответ на первый вопрос. Без сторонних измерительных средств невозможно контролировать разнородную цифровую систему связи. Значит, измерительные средства будут успешно сосуществовать с встроенными системами диагностики. Ответ на второй вопрос более сложен. Действительно, имеется объективная необходимость контролировать систему связи независимыми средствами в точках демаркации. Что это за независимые средства? Это могут быть как обычные приборы, так и «микроприборы» системы OSS. И то, и другое дает эффективное решение. В настоящее время существует определенный паритет между двумя методами по соотношению цена–качество. Системы OSS дороже, но они дают новое качество эксплуатации. Использование приборов – более дешевый вариант, но требующий большего количества специалистов, а также затрат в процессе эксплуатации. В конце концов, он менее технологичен, менее связан с работой предприятия. Время покажет все преимущества и недостатки той или иной концепции. Пока лишь можно сказать, что первые 10–15 лет начавшегося века они будут мирно сосуществовать. На сетях связи приборы были, есть и будут востребованы. Каким же будет прибор XXI века? «Физический» или «логический» прибор? Уже сейчас ясно, что современные приборы в большей степени ориентированы в основном на логические измерения, связанные с анализом протоколов, чем на измерение физических параметров. Это естественно, ведь требования к прибору в цифровую эру определяются параметрами точки демаркации: что нужно измерять, чтобы определить неисправность в области взаимодействия двух подсистем. В точке демаркации нас интересует процесс взаимодействия, в цифровых системах связи процесс определяется сигнальными сообщениями протокола обмена, так что современный прибор – это прежде всего анализатор протокола в широком смысле слова. Измерение физических параметров (напряжения, сопротивления, силы тока и пр.) – наследие аналоговой эры, когда в точках демаркации стык осуществлялся на физическом уровне (например, выравнивалось волновое сопротивление). Тогда именно контроль физических параметров был наиболее важен. Теперь неисправность возникает чаще на логическом уровне (канальном, сетевом, иногда даже транспортном), следовательно, и приборы должны контролировать обмен на этих уровнях, т. е. быть анализаторами протоколов. В данном случае прибор перестает быть прибором в узком смысле слова. Со школьных лет мы понимаем прибор именно как измеритель физических параметров. Так же его трактует и наука об измерениях – метрология. На этом определении базируются процедуры калибровки, поверки, метрологической аттестации и пр. Анализатор протоколов не приборический параметр, который измеряет современный анализатор ОКС-7, – напряжение в линии ИКМ – 3В, что совсем не связано с его функциональностью. Поэтому современная метрология «списывает» львиную долю телекоммуникационных приборов в разряд индикаторов, а на профессиональном уровне получили распространение два термина – прибор (измерение физических величин) и анализатор (иногда тестер, анализ протоколов). Если принять такое разделение понятий, то прибор XXI века – это все-таки анализатор, а не измерительный прибор, хотя небольшое количество приборов для измерения физических величин будет востребовано (например, для анализа кабелей, ВОЛС, систем радиосвязи и пр.) Большие платформы и портативные приборы В ходе развития современной измерительной техники постоянно ведутся дискуссии в области функциональности по поводу – что лучше: иметь дешевый прибор ограниченных возможностей или дорогой и крупногабаритный прибор максимальной функциональности? В принципе это бесперспективный спор, так как все решается рыночными методами. На рынке мирно сосуществуют оба класса приборов, и заказчик (а он всегда прав) может выбрать решение по вкусу и бюджету. Сохранится ли этот паритет в новом веке? Скорее всего, да. Можно предположить, что увеличение мощности процессоров, успехи микроэлектроники сравняют шансы обоих типов приборов и полнофункциональные приборы будут уменьшаться в размерах и станут в конце концов портативными. Однако есть небольшое «но» – рост параметричности систем связи. Казалось бы, мировая технология уже готова сделать оптический рефлектометр размером с пачку сигарет, но тут приходит эра WDM/DWDM и требует спектрального анализа в оптическом кабеле, поляризационной и хроматической дисперсии – прибор вновь становится крупногабаритным. В будущем найдут распространение два типа приборов: крупногабаритные многофункционального использования и портативные специализированные, «под задачу». Новый век уже обозначил тенденции развития в каждой группе измерительных приборов. В настоящее время развитие систем связи переживает новую научно-техническую революцию, связанную с переходом к широкополосным системам связи. В период НТР функционал приборов растет как на дрожжах. Чтобы успеть «за уходящим поездом» и подарить пользователям платформу переменной функциональности, разработчики сформировали новую концепцию приборостроения – модульную платформу типа «сэндвич». В основе таких приборов (их иногда называют универсальными системами) лежит использование единого шасси (центральный модуль и единый дисплей) и отдельных модулей, позволяющих последовательно наращивать функциональность прибора. Если сейчас оператору нужна простая рефлектометрия, он может не опасаться, что его прибор устареет на этапе перехода к DWDM, он просто докупит нужные модули и будет продолжать использовать этот прибор. Морально прибор не может устареть, он всегда будет современным и отвечать всем текущим требованиям. Такотели (TREND, EXFO, Sunrise, Nettest и пр.) в настоящее время успешно работают именно в этой концепции. Портативные приборы также эволюционируют, но уже в ином направлении. Выполняя узкоспециальные задачи, эта категория измерительной техники развивается по двум направлениям: увеличение функциональности приборов и уменьшение их стоимости и размеров. Но при всех изменениях принцип остается прежним: портативный прибор не может иметь коренной модификации. Если это был анализатор ИКМ, то его функциональность может расширяться: добавляются приложения измерения джиттера, формы импульса, анализа сигнализации и пр., но он никогда не сможет обеспечивать анализ SDH, поскольку портативные платформы не способны полностью адаптироваться к изменениям требований. В этом смысле портативный прибор – «отрезанный ломоть». Сокращение стоимости приборов и их эксплуатационная направленность приводят к важной тенденции, которая будет доминировать в ближайшие годы: портативные измерительные приборы постепенно «сольются» с современным инструментарием. Если цена портативного прибора сравнима с ценой набора инструмента, а для эксплуатации системы передачи он также необходим на случай «что-то где-нибудь посмотреть», то постепенно он будет оказываться в тех или иных специализированных наборах инструментов, пока там «не осядет». Уже сейчас стоимости приборов и инструментов сопоставимы (рис. 3). Еще один шаг – и прибор будет стоить как набор отверток. Открытые и закрытые измерительные платформы Широкое распространение операционной системы Windows и повышение компьютерной грамотности в начале 80-х годов обусловили появление новых тенденций в приборостроении. Возникла идея создавать приборы на основе открытой платформы. Если современный измерительный прибор – это компьютер + модуль для измерения параметров, то почему бы обычный компьютер не использовать для создания приборов? Так возникла технология открытых платформ – специализированных компьютерных платформ, на основе которых разработчики могут сделать прибор. В большей степени использование открытых платформ нашло отражение в области разработки анализаторов сигнализации, поскольку любой анализатор сигнализации – это результат деятельности многих специалистов. Работать же под открытой платформой удобнее. В результате появились сначала приборы на основе переносных компьютеров, затем в виде модулей к ноутбукам и наконец – в виде модулей к карманным компьютерам (рис. 4). Несомненным преимуществом открытых платформ является то, что они позволяют любому грамотному оператору освоиться с прибором, ведь для этого достаточно знания обычного компьютера. В то же время большая часть приборов по-прежнему разрабатывалась в рамках закрытых платформ и закрытого программного обеспечения, так как открытые платформы более уязвимы для внешнего вмешательства. Часто пользователь, устанавливая новое программное обеспечение, получает «конфликт» с ПО прибора и уничтожает его функцион большей степени ориентировано на создание прибора как товара с заданной функциональностью и гарантией работоспособности. Именно по этой причине многие ведущие фирмы-производители начали разработку собственных закрытых измерительных платформ – по сути, специализированных компьютеров с закрытым программным обеспечением и дизайном, ориентированным на эксплуатационное использование (рис. 5). Дуализм между открытыми и закрытыми платформами до сих пор не разрешен. Многие компании-производители работают сразу в двух направлениях. В начале нового столетия мы наблюдаем расцвет обоих направлений, доказывающих свою эффективность. Метрика и графические функции Развитие современных систем связи идет в направлении постоянного наращивания количества параметров описания, что позволяет говорить о стабильности на рынке крупногабаритных модульных платформ. Каждый шаг по пути научно-технического прогресса увеличивает метрику описания. В системах ИКМ измеряется около 15 параметров, SDH – более 60, ATM – свыше 300, на основе IP-технологии – более 1 тыс. параметров. Как следствие, перед технологией эксплуатационных измерений встает довольно необычный вопрос – визуализация данных измерений. Если в аналоговую эру требовалось измерение 1–2 параметров параллельно и их просто было вывести на экран, то для современных ИКМ-анализаторов информативность экрана и количество параметров на экране – вопрос принципиальный. По этой причине все современные анализаторы оснащаются графическими экранами и функциями графического представления данных. В настоящее время приоритет за цветными экранами, так как они позволяют увеличить функциональность экрана за счет цветового деления. Указанная тенденция сохранится, более того, тенденция наращивания количества параметров описания уже в ближайшие несколько лет потребует разработки качественно новых методов представления данных. Не исключено, что в первой «декаде» нового столетия в обиход специалистов войдет трехмерная графика на экранах приборов. Дизайн и мода Как известно, современные портативные приборы постепенно мигрируют в сторону инструментария, и такие исторические факторы функциональности, как точность, повторяемость результатов и пр., вытесняемые факторами общемаркетингового значения, постепенно уходят в прошлое. Как для инструмента, так и для современного прибора наиболее важными факторами, определяющими его спрос, являются дизайн, удобство использования, внешний вид, даже цвет, и в последнюю очередь функциональность и точность. На смену ученому в измерительную технику пришел коммерсант. Если раньше в рекламе измерительной техники акцент делался на функциональности прибора, то теперь – красиво ли он смотрится, насколько модно выглядит и т. д. (рис. 6). Нередко, выбирая, например, пассатижи, мы больше внимания уделяем качеству полировки поверхности и цвету ручек, чем составу сплава, из которого они сделаны. Путь России С какими приборами войдет российская связь в XXI век? Мы привыкли, что мировые тенденции нам не указ, у нас свой путь. Но как потребителей, как грамотных пользователей нас, безусловно, коснутся все названные тенденции и моменты. И их нужно учитывать. Сложнее обстоит дело с собственным производством. Наши разработки устарели, производятся явно не современные приборы. Может показаться кощунственным, но дело здесь только в отсутствии определенной инженерной культуры. Да, государство у нас промышленность не поддерживает. Так оно и на Западе не поддерживает. У нас технологии отсталые? Нет, компоненты те же используем. Так почему же отстаем? Потому что игнорируем практически ВСЕ указанные тенденции. Современные прибор – это борьба за дополнительный функционал, у нас создаются приборы «только под стандарт». Современный прибор – это графика и графический экран, у нас большая часть приборов сделана на основе текстовых (символьных) 2–4 строчных дисплеев, что соответствует уровню развития западной школы конца 70-х годов (!). Естественно, ни о каком дизайне и моде и говорить нечего. Вот в чем причина отставания. Как говорил известный персонаж, «разруха не в домах, а в головах», и именно там нужно что-то исправлять. И только тогда можно ожидать, что наши приборы, сделанные нашими (замечательными, талантливыми!) разработчиками, станут конкурентоспособными и внутри страны, и за ее пределами. КОММЕНТАРИИ Алексей АРТЕМЬЕВ, зам. директора ГТС по МТС Саратовского филиала ОАО «ВолгаТелеком» Приборы XXI должны быть двух типов: • первый – аналог простейшего тестера в своем виде измерений (аварийно-полевой вариант); • второй – многофункциональный распределенный измерительный комплекс, состоящий из центральной платформы и масштабируемого числа удаленных сетевых модулей, позволяющих производить измерения в реальном времени всех основных стандартизированных параметров первичной и вторичной сетей. Спору нет, очень удобно мониторить оборудование встроенным в него прибором. Но случись что – работать они перестанут тоже вместе. Владимир ФАРИСЕЕВ, начальник службы эксплуатации систем передачи ООО СЦС «Совинтел» Мне кажется, что прибор ХХI века должен состоять из базового блока, в который по запросу устанавливаются любые необходимые интерфейсы, и программного обеспечения, описывающего параметры измерения на этих интерфейсах. Необходимо деление на компактные и возимые (стационарные) приборы. Категорически не согласен с интеграцией прибора в сетевое оборудование. Измерительный прибор обязательно должен быть внешним устройством. А любое приличное сетевое оборудование должно иметь свою систему управления, в которой уже сейчас заложены возможности IN LINE мониторинга. Р. Р. АХМЕДЖАНОВ, начальник отдела технической поддержки ТСС и ЦСП иях: • мощные измерительные комплексы, встроенные в системы управления сетями связи; • миниатюрные приборы – тестеры по виду, но анализаторы по сути широкого диапазона измерений, определяющие точный диагноз с возможностью прогнозирования; • классические измерительные приборы большой точности, узкой специализации для поверок и лабораторных исследований. Игорь ДИАНОВ, технический директор ООО «Аналитик-ТС» Сложно не согласиться с описанными автором тенденциями развития измерительной техники – большинство из них уже воплощены в разработках ведущих производителей. Согласен с тем, что «на смену ученому в измерительную технику пришел коммерсант». В последние годы принятие решения о применении измерительной техники действительно сместилось от связистов-метрологов к чиновникам-коммерсантам. А вот взгляд на развитие российского приборостроения представляется упрощенно предвзятым. Отечественные мостовые измерители, рефлектометры, анализаторы протоколов, Qos-системы контроля сети ТФОП, анализаторы каналов ТЧ и многие другие приборы существенно потеснили импортные, а по некоторым позициям доминируют на рынке. Многие из них имеют графический интерфейс и вполне современный дизайн. Причина этого объективного процесса не только в разумном соотношении цена/качество. Функциональная насыщенность (зачастую значительно превосходящая импортные аналоги), учет специфики национальной системы связи (определенной теми самыми стандартами), высокие характеристики точности – все это реально поддерживает пользователей, которых отечественные разработчики вынуждены любить и оперативно учитывать их запросы. Владимир ОСИПЕНКО, директор департамента телекоммуникаций Newbridge Systems Integration Измерительные приборы должны научиться взаимодействовать со средствами сетевого управления (должны использоваться протоколы Corba, Q3, CMIP, SNMP и т. д.), обеспечивая автоматизацию измерений параметров сети (как правило) без прерывания трафика. Результаты измерений должны использоваться для маршрутизации вызовов (маршрут соединения зависит от необходимого уровня QoS), слежения в реальном масштабе времени за выполнением SLA, автоматизированного планирования сети и т. д. (т. е. измерения должны заказываться и использоваться всеми уровнями средств сетевого управления). Лучше всего, если выделенного прибора XXI века не будет, а он будет интегрирован в сетевое оборудование. В. Ю. ДЕАРТ, к. т. н., доцент, менеджер по обучению Учебного центра «Алкатель» Измерительная техника будущего мне видится прежде всего в виде распределенной сети устройств, интегрированных в оборудование передачи и коммутации. Уже сейчас многие элементы сети имеют достаточно большие возможности по встроенному функциональному контролю, а в перспективных сетях эти возможности должны быть расширены. Следовательно, измеритев оборудование. Особенно важен сетевой аспект, обеспечивающий мониторинг сети одновременно в нескольких точках, поскольку только в этом случае появляется возможность точно определить место неисправности или перегрузки сети. Не менее важным является вопрос сопряжения контрольно-измерительного оборудования с системами управления сетью. С учетом сложности стеков протоколов современных телекоммуникационных сетей и, как следствие, значительных отличий даже по топологии сети на различных уровнях целесообразна возможность контроля сети одновременно на нескольких уровнях, например на физическом, канальном и сетевом. Это значительно упростило бы процесс контроля сети и оптимизации сетевых ресурсов. Главная страница / Архитектура отрасли |