К вопросу обеспечения эксплуатационных норм при построении транспортной сети системы связи специального назначения Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

His

К E S E A H С 11

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

К вопросу обеспечения эксплуатационных норм при построении транспортной сети системы связи специального назначения

Предлагается подход к построению рациональной структуры транспортной сети системы связи специального назначения, обеспечивающий выполнение эксплуатационных норм.

Ключевые слова: эксплуатационные нормы, транспортная сеть, ресурс, комплекс аппаратно-программных средств связи.

Столярова М.И.,

ФГУП "НИИ "Рубин"

Характер и особенности эксплуатации системы связи специального назначения (СС СН) во многом определяются рациональностью построения их топологической, потоковой и физической структур. Особо актуален данный вопрос для мультисервисных сетей, в которых совокупный сетевой ресурс формируется в интересах выполнения эксплуатационных норм в различных плоскостях [1]. Рассматривается подход к совместному построению единой транспортной сети, сети сигнализации и синхронизации СС СН в условиях ожидаемого воздействия дестабилизирующих факторов в процессе эксплуатации элементов СС СН.

Для решения данной задачи предлагается использовать логико-аналитический метод формирования сетей. Особенность данного метода, по сравнению с другими, состоит в том, что он позволяет из ограниченного множества структур СС СН, найденных посредством аналитических соотношений, выбрать конкретный вариант в соответствии с целевым предназначением СС СН, уровнем дестабилизирующих воздействий на избыточность их структуры, квалификацией обслуживающего персонала и другими факторами, которые можно учесть, например, при имитационном моделировании.

В общем случае рациональная структура СС СН должна строиться рационально относительно плоскостей и уровней ее образующих. При этом с учетом того, что основу СС СН будут составлять многосервисные, многопротокольные сети связи, структура такой сети должна формироваться совместно со специальными и обеспечивающими их эксплуатацию службами и системами: тактовой сетевой синхронизацией (ТСС), сигнализации (СС) и технической эксплуатации (ТЭ). Такой

подход позволяет изначально учитывать сетевые ресурсы, закладываемые (необходимые) в топологическую, потоковую и физическую структуры мультисервисной СС СН.

В этом случае последовательность построения мультисервисной СС СН будет носить итерационный характер и может быть представлена в виде поэтапного решения отдельных задач с использованием частных методик. Основу методик составляет процесс обеспечения эксплуатационных норм в различных плоскостях, с последующим уточнением результатов каждой из них относительно предыдущих этапов.

В рамках решения целевой задачи необходимо разработать совокупность методик и выбрать основные алгоритмы их реализации, которые позволят построить структуру СС СН совместно со структурами обеспечивающих ТСС, СС и ТЭ в условиях воздействия дестабилизирующих факторов.

При этом СС СН предлагается рассматривать как двухуровневую структуру, состоящую из транспортной сети и сетей доступа. В то же время, исходя из оперативных условий функционирования мультисервисной СС СН, ее транспортную компоненту целесообразно строить частично инвариантной по пропускной способности, а сети доступа - в виде зон (сот) по территориально-административному принципу.

В каждой зоне доступа целесообразно выделить корреспондирующие пары, образующие информационные направления связи (ИНС), принадлежащие данной зоне, а также корреспондирующие пары, образующие ИНС относительно разных зон доступа. Взаимоувязывание сетей доступа в СС СН производится посредством единой транспортной сети.

To a question of support of operational norms

in case of creation of a transport network of a communication system of a special purpose

Stolyarova M.I.,

The Federal State Unitary Enterprise "Scientific Research Institute "Rubin"

Abstract

It is offered the approach to construction the transport network rational structure of a special purpose communication system, providing the execution of the operating norms.

Keywords: Operational norms, transport network, resource, complex of hardware-software communication facilities.

Наукоёмкие технологии в космических исследованиях Земли

30 № 2-2011

TELECOMMUNICATIONS

His

При этом ресурс по качеству и пропускной способности, заложенный в инвариантную часть транспортной сети (инфокоммуникационное ядро), должен обеспечить потребности служб синхронизации, сигнализации, управления и пользователей I класса. Остальной требуемый сетевой ресурс в интересах пользователей II и III класса закладывается в часть транспортной сети СС СН за счет использования средств спутниковой связи, транкинговой связи, мобильной связи и т.д.

Для построения транспортной муль-тисервисной сети, с учетом особенностей построения СС СН, в качестве модели можно использовать многопродуктовую, многополюсную потоковую сеть. Эта модель при применении квазирезер-вированных комплексов аппаратно-программных средств связи (КАПСС) может быть представлена многопродуктовым графом G(A,B,H,U), в котором А -узловая основа сети, В - сетка линий сети, определяющая ребра между узлами сети, Н - структурная надежность ребер сети, U - пропускная способность ребер сети [2,3]. В качестве исходных данных предлагается считать заданными следующие:

1. Совокупность пунктов управления (ПУ) СС СН

A1={af>},{xf\y<»), 1 = Щ,

из которых формируются корреспондирующие пары

z = {zk}> zk = {aPk;agJ' k=1'm'

соответствующие И НС в СС СН.

2. Вектор V = [vZi,...,VZk,...,VzJ\

компоненты которого определяют требуемые пропускные способности ИНС в мультисервисной СС СН (могут быть заданы числом стандартных цифровых каналов для передачи коммутируемых информационных единиц (КИЕ) с пропускной способностью 64 Кбит/с).

3. Вектор Н(Тр) =[н|Тр),..., Н^Тр)]Т

определяющий требования к структурной надежности пучков каналов для {ZJ сети.

4. Требования к коэффициентам ошибок и фазовым дрожаниям сетевых каналов (k"1;.!"1},, i = i,y, где I - вид

("-ОШ ' "g ) ' ' '

услуги, предоставляемой пользователям.

5. Построение сети, которая реализуется с использованием совокупности

цифровых систем передачи (ЦСП), образованных посредством технологий плезиохронных и синхронных цифровых иерархий, характеризуемых

п = 1, ...,0; ц=1,..., М где пц - тип ЦСП из заданного ряда от 1 до О; а ,р - коэффициенты, по

которым рассчитывается приведенная стоимость ЦСП и их участков на СС СН; у - вектор пропускных способностей,

реализуемых ЦСП; £

Решение данной задачи целесообразно проводить на основе подхода, рассмотренного в [4]. Тогда общая задача оптимизации (1) по нахождению узловой основы и сетки линий формулируется и рассматривается в комбинаторном пространстве путей, линий, остовых деревьев [2,3], а при ее решении должны выполняться следующие ограничения:

Umin (°zk) - Vk, k = 1, m,

вектор, опре- u(a(2")>V^ =]Tvk,I = U

деляющий структуру цифровой линии передачи; Нц - вектор надежности ЦСП;

- вектор эксплутационных норм на

параметры цифровых каналов передачи (связи).

Совокупность ЦСП позволяет сформировать узловой ресурс R =|rvj,

v = l,Qy, где г - тип узла и линейный

ресурс сети R =|rxJ / = 1,(2л • Узловой

ресурс определяет коммутационные возможности, надежность оборудования, затраты на развертывание и эксплуатацию узлов сети. Посредством линейного ресурса реализуется сетка линий СС СН. На транспортной сети СС СН используется принудительная иерархическая сетевая тактовая синхронизация со структурной надежностью передачи сигналов хронирования r| = Н, j = 2,N ■

Задача построения СС СН состоит в определении узловой основы А и сетки линий В при обеспечении необходимого количества каналов передачи заданного качества в ИНС, определяемых пропускной способностью U, при выполнении требований по надежности Н их физической реализации, узловым Ry и линейным Rn ресурсами, функция эксплуатационной стоимости которых принимает минимальное значение

W[G(A,B,H,U);R^Rv] =

= iw,(Ry)+Jw2(Rj^ min ,

i.j=i

В:: (= В

W(C)sCf3

(1)

где q

допустимая стоимость экс-

плуатации СС СН на заданных интервалах времени и при заданных условиях воздействия дестабилизирующих факторов.

т(<)

<к('»

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

где ~~ пропускная способность

рассекающего

множества

Ji).

итш ) - пропускная способность

частного сечения для сети; условия (4) определяют требуемую структурную надежность сети передачи потока для условия (5) - требуемую надежность передачи сигналов сетевой синхронизации; правило (6) содержит требования к качеству каналов (фазовым дрожаниям и коэффициенту ошибок соответственно) в интересах предоставляемых услуг связи СС СН; услуги связи передаются в ИНС, образованных относительно путей П(1'1/ гДе г = 1,г. - вариант пути, соот-

ветствующий определенному виду услуги связи ( = 1,7.

Ограничения (2) - (6) в явном виде не содержат параметров узлов сети. Однако при известном плане распределения каналов и трактов линий |г' | потоковой

структуры сети оборудование сетевых узлов (V') может быть определено однозначно.

Задачу построения единой транспортной сети СС СН целесообразно решать в виде последовательности частных задач, с корректировкой решений на отдельных этапах посредством имитационной модели для их взаимной увязки.

Последовательность решения задачи может быть представлена в виде следующего алгоритма:

High technologies in Earth space research № 2-2011

Ж

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

1. Нахождение числа и местоположения узлов доступа СС СН

2. Составление матрицы тяготения между узлами доступа

3. Составление матрицы связности между узлами доступа (Ьсв) Выбор

максимального значения Ьсв между узлами доступа.

4. Определение требований к рангам сетевых узлов единой транспортной сети г(а;) = тах{11св}^-

5. Построение узловой основы транспортной сети.

6. Построение сетки ребер транспортной сети (нахождение числа и местоположения ребер сети)

в = {ь»Нь,.....ь„}.

7. Построение инвариантной части по пропускной способности транспортной сети.

8. Построение безынтервальной части транспортной сети СС СН.

9. Уточнение пропускной способности ребер СС СН относительно существующего и планируемого к развертыванию парка ЦСП.

10. Распределение систем передачи и оборудования узлов коммутации СС СН.

При этом на первом этапе проводится синтез ее топологической структуры, которая должна обеспечивать ресурс сети по качеству каналов, структурной надежности при передаче как информационных, так и сигнально-управляющих потоков КИЕ. Полученная топологическая структура будет являться основой для формирования потоковой структуры с определением пропускных способностей ребер сети и распределением потоков по ним. Сформированные таким образом топологическая и потоковые структуры обеспечат принятие решения по построению физической структуры транспортной сети СС СН путем реше-

ния задачи выбора из заданного дискретного ряда технических средств с рациональной расстановкой соответствующего оборудования КАПСС на узлах СС СН.

Литература

1. Кузнецов В.Е. Методы и способы обеспечения эксплуатации аппаратно-программных средств и комплексов связи телекоммуникационной системы. -СПб.: ВАС, 2003.-500 с.

2. Кристофеди Н. Теория графов. Алгоритмический подход. - М.: Мир, 1978.

3. Басакер Р., Сооти Т. Конечные графы и сети. - М.: Наука, 1974.

4. Лебедев А.Т., Готнога C.B. Построение цифровых первичных сетей связи военного назначения // Информация и космос, 2003, №1-2.

Наукоёмкие технологии в космических исследованиях Земли № 2-2011