Как уже отмечалось ранее в данной главе, пользователем ТСАР является подсистема эксплуатации и техобслуживания (ОМАР). ОМАР позволяет персоналу техобслуживания и эксплуатации контролировать и управлять оборудованием, связанным с сетью сигнализации ОКС7. Таким образом, эксплуатационный персонал может управлять сетью сигнализации из центра технической эксплуатации с помощью протокола, обеспечивающего средства обмена со всеми другими узлами сети. ТСАР же используется для обеспечения передачи информации, не относящейся к каналу, между пунктом управления и узлом (узлами), задействованным для обеспечения функций технического обслуживания и эксплуатации.

К обеспечиваемым ОМАР функциям относятся следующие: управление данными маршрутизации, аттестационные испытания канала, проверочное тестирование маршрутизации МТР и выдача данных об измерениях. Многие элементы ОМАР находятся еще в стадии специфицирования, например, некоторые типы форматов сообщений.

К числу относительно полностью специфицированных функций следует отнести управление данными маршрутизации. Каждый пункт сигнализации в сети хранит данные маршрутизации, используемые для передачи сообщения от одного узла другому. Для эффективной работы сети сигнализации в целом важно, чтобы эксплуатационный персонал мог дистанционно наблюдать и управлять такими данными. В ОМАР специфицированы процедуры для добавления, изменения или удаления данных маршрутизации, хранящихся в удаленных пунктах сигнализации. Также определены процедуры для проверки достоверности таблиц маршрутизации (МТР, SCCP) и кодов исходных точек (MRVT, OMASE). Все эти процедуры базируются на подсистеме ТСАР.

В качестве примера рассмотрим тестирование достоверности маршрутизации МТР (МТР Routing Verification Test -MRVT), базирующееся на рекомендациях Q.753 и Q.754 Белой книги ITU-T. Каждая станция в сети сигнализации ОКС7 хранит данные, используемые МТР для передачи сообщений. Эти данные могут быть сложными, особенно если используется несколько транзитных пунктов сигнализации. Цель MRVT заключается в обеспечении согласованности данных по всей сети. Так, тестом проверяется, чтобы сообщения никогда не передавались по петле, чтобы при возможности посылки сообщения одним пунктом сигнализации другому имелась бы также и обратная маршрутизация. MRVT также определяет слишком длинные пути в сети, слишком большие задержки при передаче сигнальной информации в сети. MRVT может инициироваться

-всякий раз, когда вводятся новые данные МТР (или изменяются существующие данные), периодически или по запросу персонала эксплуатации и техобслуживания.

Процедура включает в себя посылку пунктом сигнализации сообщения MRVT (проверочное тестирование маршрутизации МТР) по всем возможным направлениям согласно указателю пункта назначения. Сообщение направляется через сеть и фиксирует перечень используемых транзитных пунктов сигнализации. Когда сообщение поступает в пункт сигнализации назначения, направляется сообщение подтверждения достоверности маршрутизации MRVA (МТР Routing Verification Acknowledgement), содержащее результат проверки. При необходимости весь список узлов с детальными результатами проверки возвращается инициатору процедуры для сверки данных с хранимыми записями с помощью сообщения MRVR (МТР Routing Verification Result). На рис. 10.25 представлен пример сценария успешной проверки. Процедура работает посредством генерирования кода индикации канала (CIC) на каждой станции. Две величины сравниваются, и если они одинаковы, сигнальные данные, используемые в канале, можно считать правильными. Если две величины не одинаковы, можно предположить, что сигнальные данные на одной из станций искажены и надо предпринять дальнейшие шаги.

Для подтверждения корректности данных в каналах связи используются аттестационные испытания канала. Рассмотрим две станции, соединенные

Рис. 10.25. Пример тестирования маршрутизации МТР подсистемой ОМАР трактами передачи. Каждая станция хранит данные об определенных временных каналах, используемых для обслуживания вызова. Процедура СУТ позволяет персоналу проконтролировать, что обе станции хранят корректные данные, которые позволяют обслужить вызов. Процедура может быть использована в тех случаях, если неисправность не позволяет использовать определенные каналы.

Для эффективного управления сетью сигнализации необходимо измерять эксплуатационные характеристики и характеристики готовности соответствующего оборудования. В ОМАР определены процедуры для инициирования и завершения проводимых измерений. Измерения могут производиться периодически на регулярной основе (например, для общего управления сетью) либо по запросу (например, во время исследования эффективности сети или работы в условиях неисправностей). Средства выдачи данных об измерениях обеспечивают возможность сбора данных измерений из различных частей сети сигнализации.

Сложность и разнообразие аспектов технического обслуживания, эксплуатации, тестирования и управления сетью сигнализации являются столь широкомасштабными, что даже существующие рекомендации ITU-T еще не могут считаться завершенными. Тем более, автору вряд ли целесообразно пытаться сейчас предложить читателю более подробное описание ОМАР в ограниченном объеме данной книги.

АНАЛИЗ, ТЕСТИРОВАНИЕ И ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ПРОТОКОЛОВ СИГНАЛИЗАЦИИ

The proof of the pudding is in the eating, англ. Проверка пудинга состоит в том, что его съедают.

11.1. АНАЛИЗ ВЕРОЯТНОСТНО-ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СКАНИРОВАНИЯ И ОБРАБОТКИ СИГНАЛИЗАЦИИ

В предыдущих главах автору удавалось игнорировать известную формулировку лорда Кельвина: «Когда вы в состоянии измерять то, о чем вы говорите, и выражать это в числах, значит вы что-то знаете в данной области; но если вы не можете ни измерить, ни выразить свои знания в числах, то ваши знания по обсуждаемому вопросу неудовлетворительны» [34]. Это было обусловлено тем, что использованные в этих главах методы более оперируют логическими символами, чем числами, что характерно для теории телекоммуникационных протоколов, и что рассматривалось в главе 2.

Однако для проектирования программно-управляемых блоков сигнализации в цифровых узлах коммутации, для разработки эффективных алгоритмов сканирования соединительных линий и т.п. эти методы отнюдь не являются достаточными. Точно так же недостаточно для решения таких задач и одной только интуиции инженеров по проектированию средств обработки сигнализации в АТС. Здесь, по мнению автора, целесообразно привлечение аппарата теории телетрафика для оценки вероятностно-временных характеристик процедур обработки сигнализации, величин задержек в определении тех или иных сигналов, вероятностей отказов для различных протоколов сигнализации, количества соединительных линий, обслуживаемых одним управляющим устройством, и т.п.

Исходные временные параметры для этих оценок содержатся в описаниях протоколов сигнализации в предыдущих главах в виде величин тайм-аутов, рекомендуемых отрезков времени распознавания тех или иных сигналов и др. В качестве более общих временных ограничений, инвариантных относительно конкретных протоколов сигнализации, используются данные рекомендации Q.543 ITU-T, приведенные в табл. 11.1. В этой таблице указаны средние задержки для основных этапов установления соединения, а также граничные значения задержек, которые не должны быть превышены с вероятностью 0.95. Эти параметры в таблице 11.1 приводятся как для расчетной нагрузки типа А, так и для пиковой нагрузки типа В, превышающей значения нагрузки типа А на 35%.

Таблица 11.1. Временные ограничения согласно рекомендации Q.543

Рассматриваемая в данном параграфе модель обработки протоколов сигнализации в блоках сигнализации цифровых систем коммутации основывается на базовой дисциплине периодического опроса и схематически представлена на рис. 11.1. В модели управляющее устройство (УУ) блока сигнализации осуществляет периодическое (с периодом т) сканирование входных очередей сигналов, поступающих с интенсивностями X; (1=1 ,2,…,Ы).

Длительность выполнения этой процедуры в каждом периоде сканирования составляет время опроса всех N очередей сигналов (Т_ь=№₀), подключенных к данному УУ, и случайное время Т₂обслуживания сигналов, поступивших за предыдущий период, зависящее от интенсивностей X; и величины т.

На рис. 11.2. представлены графики функций распределения П(£), рассчитанные по формуле (11.3), при постоянной суммарной нагрузке на УУ N^=2 сигн./мс, т=10 мс, ц=5 сигн./мс и различных значениях емкости блока сигнализации: N=8 (кривая 1), N=16 (кривая 2), N=32 (кривая 3), N=64 (кривая 4), N=256 (кривая 5), N=512 (кривая 6). Штриховая кривая 7 построена по результатам [118] и соответствует пуассоновской нагрузке первого рода от бесконечного числа источников с той же интенсивностью.

Полученные выражения позволяют определить допустимую емкость блока сигнализации при заданном качестве обслуживания, удовлетворяющем условию П(£)>1-£, где значения вероятности потерь £ задаются обычно в пределах 10^-6<Е,<10^-2Следует заметить, однако, что величина ^ - наибольшая возможная доля интервала т, предоставляемая для обработки сигналов, в свою очередь зависит от числа N подключаемых к данному блоку соединительных линий.

Рассмотрим более детально операции УУ блока сигнализации, выполняемые в каждом временном интервале т. Первая из этих операций - опрос всех соединительных линий, обслуживаемых УУ, на предмет выявления изменений в их состояниях, т.е. определение наличия сигналов. Длительность выполнения этой операции Т₀=№оъ где, как правило,

^ =(0,05-0,02) 1/ц; 1=1,2,…Х

Следующая операция, которую выполняет УУ, - это вывод сигналов управления и взаимодействия. Инициаторами этой операции являются как рассматриваемый блок сигнализации, так и другие модули и блоки узла коммутации. Средняя длительность данной операции

где ар. - коэффициент, учитывающий соотношение между входящим в УУ и исходящим графиками и принимающий для комплектов соединительных линий значения порядка 1. Интенсивность Цр обслуживания сигналов вывода обычно в 5-25 раз превышает величину ц.

I ' » " '" Рис. 11.2. Графики функции распределения длительности сканирования сигналов при различных значениях емкости N блока сигнализации Длительность третьей операции - межпроцессорного обмена 1;_м- зависит от целого ряда факторов (числа УУ в узле коммутации, архитектуры узла коммутации, скорости межмодульного обмена, распределения функций между УУ и т. д.) и может быть упрощенно представлена в виде суммы двух составляющих: времени организации сеанса межпроцессорного обмена 1;_мь (не зависит от N и времени передачи информации 1:_м2, определяемого выражением, аналогичным (11.6). Наконец, 1;_к- доля периода 1, предоставляемая операциям контроля, слабо зависит от величины N.

Тогда наибольшая возможная доля интервала I, предоставляемая для обработки сигнала

Алгоритм определения допустимого значения N с учетом приведенных формул имеет вид: Шаг 1. Присвоить N=8.

Шаг 2. Определить 1=шах{1:_с,0}, где 1 вычисляется по формуле (11.7). Вычислить 11(1) по формуле (11.3). Проверить выполнение неравенства 1-П(1:_с)<^. Если неравенство выполняется, перейти к шагу 3, в противном случае перейти к шагу 4.

Шаг 3. Присвоить N=2^ Перейти к шагу 2.

Шаг 4. Присвоить вспомогательным переменным NA=NB=N/2.

Шаг 5. Присвоить NB=NB/2; N=NA+NB. Определить ^ по формуле (11.7). Вычислить ЩУ по формуле (11.3). Проверить выполнение неравенства 1 - П(У<^. Если неравенство выполняется, положить NA=N, в противном случае положить N=NA.

Шаг 6. Проверить условие N3=1. Если условие не выполняется, вернуться к шагу 5. При выполнении условия считать текущее значение N допустимым числом соединительных линий для данного УУ и завершить работу алгоритма.

Следует заметить, что, несмотря на допущение об экспоненциальном распределении промежутков между моментами поступления сигналов, дающее относительно более пессимистичную оценку допустимой емкости N в классе эрланговских распределений, адекватность предложенной модели подтверждается рядом экспериментальных данных.

На количественные характеристики процессов обработки сигнализации и на величину N в частности, существенное влияние оказывает значение периода сканирования т, которое может варьироваться в значительных пределах.

Будем считать оптимальным такое значение периода т, при котором достигается минимум суммарных временных затрат на процедуру опроса соединительных линий в единицу времени, усредненных на бесконечном интервале времени. Эти суммарные затраты можно разделить [ 19] на две части: затраты времени на опрос линии Бь зависящие от частоты опроса, и временные затраты В₂на задержку в определении сигналов.

Очевидно, что чем больше период сканирования т, тем затраты на опрос в единицу времени меньше:

где скобки ].[ означают целую часть числа: п=1,2,…; 0<А1:<т.

Затраты на задержки в определении сигналов увеличиваются с ростом периода т и пропорциональны (с некоторым коэффициентом х) среднему времени ожидания Ш определения произвольного сигнала, т.е. времени от момента изменения состояния в соединительной линии до завершения обработки сигнала в УУ. Здесь коэффициент пропорциональности^Лимеет смысл штрафа за единицу времени задержки при определении сигналов.

Чтобы найти математическое ожидание задержки Ш, целесообразно использовать результат Лангенбаха-Бельца [120]: Ш=Ш₁+1/21 (Уаг[К] / Е[К] + Е[К] - 1), где - математическое ожидание задержки сигнала, первого в группе сигналов, поступивших в предыдущий период опроса т , К - число сигналов в группе (К=0,1,2,…).

Для рассматриваемой модели это выражение принимает вид:

Здесь использована достаточно очевидная «фольклорная» теорема, что среднее время от момента поступления произвольного сигнала до начала следующего периода опроса равно т/2 и не зависит от вида потока сигналов. Джэнс [117] привела элементарное доказательство того факта, что отличное от т/2 среднее время возможно только для детерминированного поступления сигналов. В последнем случае это среднее время, как и значение Е(К), определяется без использования вероятностных соображений.

Если предположить, что поток поступления сигналов - пуассоновский (пуассоновская нагрузка первого рода [98]), то

В качестве примера практического использования полученного результата (11.11) рассмотрим задачу выбора оптимального периода сканирования сигнализации от рабочих мест телефонисток справочной службы 09.

Число рабочих мест N=60. Время обращения к одному входу (рабочему месту) для УУ составляет 20 мкс, следовательно, Т₀=60*0,02=1,2 мс. Полагаем, что задержка в определении сигналов (освобождение от обслуживания предыдущего вызова, включение в обслуживание после перерыва и др.) на 5 с существенно нарушает ритм службы. Исходя из этого, штраф за задержку в определении сигналов составляет 0,2 сигнала/с. Суммарная интенсивность поступления сигналов Х=3 сигнала/с, а д=15 сигналов/с. По формуле (11.11) определяется оптимальное значение периода опроса:

II. Отыскание при фиксированном значении N по формуле (11.11) оптимального значения т. Величина N входит в формулу (11.11) через значение Т., а именно

где и = 0,35/р., (11.14)

т.е. т = 0,84 / тг^- ^ ■ (11-15)

и(^+й)

Такой подход приемлем в ситуациях, когда по тем или иным соображениям (технологическим, организационным и т.п.) можно априорно зафиксировать значение т или N. В первом случае «работает» процедура I, во втором - процедура II.

В общем случае необходима одновременная оптимизация и по N. и по т. Это может быть достигнуто следующим образом. Напомним, что определение минимально допустимого значения N реализуется двухэтапным итерационным процессом. На первом этапе ищется интервал, содержащий искомое значение N путем удваивания значения его правой границы. На втором этапе значение N в этом интервале определяется путем неоднократного деления отрезка пополам. Основой «принятия решения» на обоих этапах (шаг 2 алгоритма на этапе 1 и шаг 5 - на этапе 2) является анализ выполнения условия (11.12), где значение функции распределения П(1) вычисляется по формуле (11.3). Так вот, для обеспечения оптимизации по обоим параметрам необходимо для каждого испытуемого значения N предварительно вычислять по формуле (11.15) оптимальное для данного N значения т_опт(М) и только после этого обратиться к формуле (11.3) для определения П(1), подставляя туда N и т_опт(Ы").

11.2. ПРОТОКОЛ-ТЕСТЕРЫ РОССИЙСКИХ СИСТЕМ СИГНАЛИЗАЦИИ

Из материала предыдущих глав книги читатель уже, вероятно, сделал вывод, что отладка и тестирование программноаппаратных средств реализации протоколов сигнализации являются одними из наиболее трудоемких и ответственных задач при разработке новых и адаптации существующих коммутационных узлов и станций. В связи с этим чрезвычайно важно наличие эффективных программно-аппаратных средств тестирования протокольных реализации систем сигнализации.

Протокол-тестеры международных систем сигнализации, рассмотренных в главе 9, и протоколов ОКС7 разрабатываются и производятся целым рядом зарубежных компаний. Информацию об этих протокол-тестерах можно без труда получить в представительствах производящих их компаний и в многочисленных журналах, посвященных телефонии и измерительной технике, поэтому автор не счел возможным утомлять читателя конспективным изложением этих материалов.

Совсем иначе обстоят дела с тестированием протоколов сигнализации Взаимоувязанной сети связи (ВСС) Российской Федерации и сетей связи других входивших ранее в СССР стран, рассмотренных в главах 3-8 данной книги. Но прежде одно соображение общего характера. По мнению автора, существуют две главные проблемы поддержки всего набора протоколов сигнализации российских сетей связи:

1) спецификации протоколов сигнализации: точные, формальные, верифицируемые, строгие;

2) тестеры протоколов сигнализации, строго соответствующие этим спецификациям.

Первой из этих двух проблем посвящены практически все предыдущие главы книги.

В данном параграфе рассматривается вторая проблема: тестирование конкретных программно-аппаратных реализации протоколов сигнализации. Тестирование протоколов сигнализации включает тестирование конформности, диагностическое тестирование и оценку производитель-

-► - СВЯЗИ

-----------► - связи, которых не должно бьггь

Рис. 11.3. Концептуальная модель спецификации и тестирования протоколов сигнализации ности [121]. Общая концептуальная модель спецификации и тестирования протоколов сигнализации представлена на рис.

Задача реализации функций имитации и анализа протокола сигнализации в блоке «Тестирование» на рис. 11.3, как 193

правило, более сложна, чем разработка программно-аппаратных средств такой системы сигнализации для конкретной АТС в блоке «Реализация» на том же рисунке.

Разработка протокол-тестера для каждой конкретной описанной в книге системы сигнализации является уникальной инженерной задачей, но, тем не менее, имеются общие черты. Поэтому представленная на рис. 11.4 функциональная схема протокол-тестера трехпроводных аналоговых соединительных линий ТШЛ-4 по спецификациям главы 4 может служить примером излагаемого подхода. Этот тестер выполняет синтез параметров передаваемых сигналов, измерение параметров принимаемых сигналов, анализ результатов измерений и вывод результатов.

Каждый этап представлен соответствующим программным или программно-аппаратным модулем. Протокол-тестеры реализуют все необходимые логические функции по анализу конкретных протоколов сигнализации в трех основных режимах: ручном, параметрическом и статистическом.

В режиме ручного тестирования оператор сам выбирает конкретные сценарии и управляет последовательностью действий. Следует подчеркнуть, что речь идет именно о тех сценариях на языке М5С, которые приводились во всех предыдущих главах книги, посвященных тем или иным протоколам сигнализации.

В режиме автоматического и/или параметрического тестирования оператор заранее настраивает те или иные сценарии, потом запускает протокол и распечатывает результаты.

В этом же режиме возможно еще выполнение функций обучения. Для этого тестер отключается от реального канала, подсистема переходит в режим петли, при котором все передаваемые сигналы возвращаются на протокол-тестер, в связи с чем оператор может наблюдать за последовательностью шагов того или иного протокола сигнализации. Таким образом, функции обучения позволяют оператору изучать работу протокола сигнализации, наблюдая за тем, как тестер в автоматическом режиме выполняет всю необходимую последовательность действий по установлению и разъединению соединений.

Пример настройки длительностей импульсов, пауз и межцифровых интервалов при декадном способе передачи адресной информации приведен на рис. 11.5, а пример настройки параметров АОН - на рис. 11.6.

Рис.11.5 Настройка параметров импульсных наборов и межцифровых интервалов при * декадном способе передачи адресной информации

Рис.11.6 Настройка параметров АОН

Перечень протокол-тестеров систем сигнализации приведен в табл. 11.2. Особо следует обратить внимание на правый столбец этой таблицы, в котором приведены номера соответствующих параграфов данной книги.

_Таблица 11.2. Типы протокол-тестеров_

Аппаратная часть протокол-тестера представляет собой процессорную систему, базирующуюся на ІВМ РС совместимом компьютере и содержащую следующие функциональные подсистемы: управляющую подсистему, визуализации данных, аппаратные интерфейсы протоколов сигнализации, диалоговую подсистему и др. При этом подсистема визуализации обеспечивает представление тестовой диагностической информации на экране монитора, в том числе и в виде отметок в заранее выбранных сценариях М5С.

Управляющая подсистема выполняет все основные логические функции по симуляции и анализу обмена сигналами в соответствии с протоколом сигнализации. Эта же подсистема управляет работой других связанных с ней подсистем и обеспечивает мониторинг, диспетчеризацию приема/передачи сигналов, а также контроль за состоянием интерфейса (определение моментов появления тех или иных сигналов). Она же включает в себя наборы тестов, предназначенных для проверки логики сигнализации, контролирует время обработки сигналов, анализирует допустимость последовательностей сигналов, а также обеспечивает возможность передачи заведомо ошибочных команд в соответствии с выбранным сценарием протокола сигнализации. Пример такого тестирования приведен на рис. 11.7.

Рис. 11.7. Пример тестирования по одному из возможных сценариев Целесообразность применения протокол-тестеров в каждом конкретном случае определяется реальной проектной прагматикой. Но, по крайней мере, две области применения обеспечивают высокую эффективность использования рассмотренных выше протокол-тестеров: отладка программно-аппаратных средств реализации протоколов сигнализации во вновь разрабатываемых или адаптируемых коммутационных узлах и решение конфликтных ситуаций при установке новых цифровых систем коммутация в окружении существующих аналоговых и цифровых АТС предыдущих поколений.

⇐Подсистемы мобильной связи mup и hup стандарта nmt | Сигнализация в сетях связи | Конвертеры протоколов сигнализации⇒