КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ СОВРЕМЕННЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

Лекция 4

Тема. КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ СОВРЕМЕННЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

Цель. Дать понятие о возможных походах при проведении диагностики для электронных систем.

Учебная. Разъяснить понятия подходов в методах диагностики.

Развивающая. Развивать логическое мышление и естественное - научное мировоззрение.

Воспитательная. Воспитывать интерес к научным достижениям и открытиям в отрасли телекоммуникации.

Межпредметные связи:

Обеспечивающие: информатика, математика, вычислительная техника и МП, системы программирования.

Обеспечиваемые: Стажорская практика

Методическое обеспечение и оборудование:

Методическая разработка к занятию.

Учебный план.

Учебная программа

Рабочая программа.

Инструктаж по технике безопасности.

Технические средства обучения: персональный компьютер.

Обеспечение рабочих мест:

Рабочие тетради

Ход лекции.

  1. Организационный момент.
  2. Анализ и проверка домашней работы
  3. Ответьте на вопросы:
  4. Что такое ТЕХНОЛОГИЯ?
  5. Что означает измерительная технология или технология измерений?
  6. Чем обусловлена Необходимость введения понятия измерительной технологии?
  7. Поясните «Волновую теорию» эволюция технологий.
  8. Чем определяется возможность использования технологии в телекоммуникациях?
  9. На какие жизненные циклы может быть разделен процесс развития технологии. Чем они характеризуются?
  10. Поясните особенности развитие измерительных технологий.
  11. В чем суть развития измерительных технологий в виде двух "волн"?
  12. Что такое метрология?
  13. Что такое измерительная технология?
  14. В чем различие между классической методологией и технологическим подходом?

План лекции

  1. Системное и эксплуатационное измерительное оборудование
  2. Измерения в различных частях современной системы электросвязи
  3. Использование семиуровневой модели взаимодействия открытых систем

1. Системное и эксплуатационное измерительное оборудование

Всю измерительную технику современных телекоммуникаций можно условно разделить на два основных класса, системное и эксплуатационное измерительное оборудование.

Требования к этим классам значительно отличаются, так же как отличаются функции приборов, схемы их использования, спецификации тестов и т.д.

К системному оборудованию относится измерительное оборудование, обеспечивающее настройку сети в целом и ее отдельных узлов, а также последующий мониторинг состояния всей сети. Системным оно названо потому, что современное оборудование этого класса имеет широкие возможности интеграции в измерительные комплексы, сети измерительных приборов и входить в качестве подсистем в автоматизированные системы управления связью (Telecommunications Management Networks - TMN)

Эксплуатационное измерительное оборудование должно обеспечивать качественную эксплуатацию отдельных узлов сети, сопровождение монтажных работ и оперативный поиск неисправностей

Разделив весь спектр оборудования на два основных класса, легко понять, что требования к ним существенно различны. В порядке уменьшения приоритетности, эти требования можно рассматривать следующим образом:

Системное оборудование

Эксплуатационное оборудование

Функциональность тестов

Портативность

Возможность интеграции в системы

Стоимость

Быстрота и легкость модернизации

Надежность

Удобство эксплуатации

Удобство эксплуатации

Надежность

Портативность

Для системного оборудования основным требованием является максимальная функциональность прибора: спецификация тестов должна удовлетворять всем существующим и большинству перспективных стандартов и методологий. В противном случае прибор не обеспечит полной настройки и оценки параметров сети.

Возможность интеграции в локальные и территориально-распределенные системы, приборов и интеграции с вычислительными средствами и сетями передачи данных существенно для создания TMN, куда должны быть включены и измерительные средства.

Требование модернизируемости важно в силу быстрого развития технологии и принятия новых стандартов.

Удобство работы является следующим по важности параметром Имеется ряд многофункционального системного оборудования с "недружественными" интерфейсами. Использование таких приборов требует от специалиста долгого изучения прибора, что не всегда эффективно.

Стоимость для системного оборудования не является первичным критерием выбора, поскольку для приборов этого класса стоимость находится в прямой зависимости от функциональности. Портативность для приборов этого класса оборудования не требуется.

В то же время эксплуатационное оборудование в первую очередь должно быть портативным и дешевым, затем надежным и уже после этого многофункциональным.

Учитывая общую тенденцию к миниатюризации в современной электронной промышленности, следует отметить, что предлагаемая классификация измерительного оборудования является условной. С развитием техники системное оборудование становится постепенно портативным, тогда как эксплуатационное оборудование становится все более многофункциональным. Тем не менее разделение оборудования на системное и эксплуатационное полезно при сравнении оборудования различных производителей.

2. Измерения в различных частях современной системы электросвязи

Дальнейшее изложение основных измерительных технологий будет идти в контексте классификации измерительных технологий по использованию в различных частях системы электросвязи. Выше уже отмечалась одна из основных тенденций в развитии современной измерительной техники для телекоммуникаций - ее высокая специализированность. Именно высокая специализированность измерительной техники привела к тому, что 10-15 лет назад измерительное оборудование для систем связи выделилось из общей массы измерительного оборудования, создав свой отдельный сегмент рынка, В настоящее время для каждой части современной системы электросвязи имеются совершенно независимые группы приборов и современная технология эксплуатационных измерений состоит из нескольких измерительных технологий, опирающихся на соответствующие группы приборов.

Как известно, в основе системы электросвязи лежит первичная сеть, представляющая собой совокупность среды распространения, сетевых узлов и станций, которые обеспечивают создание типовых каналов и трактов. В современной системе электросвязи существуют три среды распространения' электрический кабель, оптоволоконный кабель и радио эфир или радиочастотный ресурс. Цифровая первичная сеть может строиться на основе принципов плезиохронной цифровой иерархии (PDH) или синхронной цифровой иерархии (SDH).

На базе типовых каналов и трактов первичной сети создаются вторичные сети, телефонные, цифровые сети с интеграцией служб (ISDN), сети на основе принципов асинхронного режима передачи (ATM), сети передачи данных на основе использования протоколов Х.25, Frame Relay и т д., сети сотовой радиосвязи и транкинга, а также сети специального назначения: для диспетчерской связи, оперативного и технологического управления, селекторных совещаний и т.д.

Протокол ОКС 7 как современная концепция сигнализации сети общего пользования, требует отдельного рассмотрения в плане технологии измерений.

Технология ATM охватывает не только вторичную сеть, но и частично первичную сеть В настоящее время получает постепенное развитие практика создания единой транспортной среды (т е. систем передачи и коммутации на принципах ATM). Так как эта тенденция пока до конца не ясна, с точки зрения автора наиболее приемлемым вариантом является отдельное рассмотрение технологии ATM и технологии измерений на сетях ATM вне контекста измерений на первичной и вторичных сетях.

В соответствии с описанной структурой может быть предложена классификация измерительных технологий, представленная на рис. 1.

Первый уровень включает измерение сред распространения сигналов: электрического и оптического кабелей и радиоэфира. Тестирование электрических и оптоволоконных кабелей может проводиться как на этапе анализа характеристик кабеля перед прокладкой, так и на проложенном кабеле в процессе эксплуатации для определения обрывов, участков деградации качества и т.д. В настоящее время в каждой из групп кабельных измерений существует несколько измерительных технологий.

Рис. 1. Классификация измерительных технологий в системе электросвязи

Измерения электрического кабеля включают измерения структурированных кабельных сетей (СКС), магистральных и абонентских кабелей, а также анализ характеристик кабеля, используемого для «последней мили» (xDSL).

Измерения СКС непосредственно связаны с сертификацией витой пары, прокладываемой в помещениях, и близки к измерениям в локально-вычислительных сетях (ЛВС).

Измерения характеристик магистральных и абонентских кабелей - это довольно известный класс эксплуатационных измерений, подробно описанный в различных монографиях.

Технология измерений кабелей xDSL появилась совсем недавно и ее вряд ли можно назвать окончательно сформировавшейся. Динамичное развитие технологии «последней мили» способствует бурному росту эксплуатационного опыта, так что измерительное оборудование этого класса чрезвычайно распространено.

Современная технология измерений оптических кабелей включает:

1) анализ параметров кабелей ЛВС, который может быть с успехом отнесен к технологии измерений СКС;

2) измерения параметров волоконно-оптических систем передачи (ВОСП)

3) для передачи данных по оптическому кабелю с разделением по длинам волн (WDM) требуется анализ дисперсии и спектральный анализ оптического сигнала. Для последней технологии только появляются первые эксплуатационные приборы.

Радиочастотные измерения связаны с измерением радиорелейных и спутниковых систем передачи, а также с контролем загрузки радиочастотного ресурса, являющегося национальным достоянием.

Второй уровень - это измерения цифровых трактов первичной сети. Сюда относятся измерения на цифровой первичной сети PDH и SDH, анализ транспортной сети ATM , а также технология измерений каналов ТЧ, которые также являются каналами первичной сети Поскольку современная цифровая первичная сеть не может эффективно работать без системы синхронизации, соответствующая измерительная технология включается в этот класс измерений

Третий уровень измерений - это измерения на вторичных сетях связи. Характерной особенностью этого класса измерений является наличие специализированных технологий анализа качества предоставляемой услуги (QoS) и широкое развитие технологий анализа протоколов синхронизации.

В технологию измерений интегрированной цифровой сета (IDN) входят анализ качества услуги представляемой телефонной связи , измерение параметров коммутируемых телефонных каналов ТфОП, анализ протоколов межстанционной сигнализации CAS. С переходом цифровых телефонных сетей к ISDN в технологию эксплуатационных измерений входят измерения качества каналов ISDN (в первую очередь - анализ параметров ошибки BER), анализ качества представляемых услуг ISDN, а также анализ протоколов абонентского и межстанционного доступа ISDN

Очень важной для современной практики измерений является технология OКC_№7. Она предполагает создание налаженной сети сигнализации, поэтому должна рассматриваться отдельно от других технологий. Эта измерительная технология включает анализ протоколов всех систем сигнализации ОКС№7, анализ качества работы сети ОКС №7, где важными оказываются измерения надежности сети, эффективности использования ее ресурсов, поиск точек несанкционированного доступа и т. д. Кроме того, в состав измерительной технологии ОКС №7 входит анализ интеллектуальных сетей (IN), построенных на основе системы сигнализации. Анализ систем компьютерной телефонии, приложений современного биллинга и новых сетевых услуг относятся к данному классу измерений.

Революция в области персональных компьютеров привела к бурному росту сетей передачи данных (ПД), которые становятся все более важной частью современной системы электросвязи В сетях ПД производится анализ качества представляемого канала (BERT) и предоставляемой услуги (QoS), анализ протоколов сигнализации, анализ инкапсулированной информации протоколов верхних уровней, например от ЛВС. Развивающаяся в последнее время технология IP-телефонии также должна получить отражение в измерительной технологии, хотя сама технология IP-телефонии слишком молода, чтобы можно было говорить о технологии эксплуатационных измерений.

Перспективное развитие технологии ATM предусматривает, как и в случае сетей передачи данных, анализ QoS, протоколов сигнализации (B-ISUP), а также анализ инкапсулированной информации. Новые концепции адаптивной маршрутизации, связанные с внедрением протокола PNNI, также должны значительно повлиять на развитие измерительной технологии ATM. Однако методы эксплуатационных измерений на сети PNNI разработаны только в самых общих чертах.

Измерительные технологии сетей подвижной радиосвязи включают анализ качества представляемых услуг мобильной связи, измерения параметров базовых (БС) и мобильных (МС) станций, анализ протоколов работы различных устройств в радиоканале, а также протоколов сигнализации, используемых для передачи трафика в сети общего пользования.

Как следует из рис.1, все перечисленные сегменты имеют свои методы организации измерений, опирающиеся на специализированные измерительные средства, причем измерительные средства разных сегментов практически не пересекаются друг с другом. Наличие классификации (рис.1) помогает изучить технологии современных эксплуатационных измерений в системах связи, поскольку позволяет рассматривать соответствующие технологии отдельно и детально разрабатывать методологию измерений для каждого участка системы электросвязи.

3. Использование семиуровневой модели взаимодействия открытых систем

Любая классификация в области современных средств связи обычно использует семиуровневую эталонную модель взаимодействия открытых систем (ЭМВОС). Использование классификации в терминах ЭМВОС настолько упрощает рассмотрение вопросов взаимодействий и логических построений, что органически входит практически в любой документ, учебное издание или обзор. Преподаватель считает, что студент знаком в целом с семиуровневой моделью взаимодействия, которая включает в себя логическое представление процесса в виде семи уровней взаимодействия: физического, канального, сетевого, транспортного, сеансового, представительного и прикладного.

Необходимо указать на некоторую разницу в трактовках семиуровневой модели, которая имеет место у МСЭ (ITU) и ISO - двух органов стандартизации в области телекоммуникаций. Разница в трактовках связана с первыми двумя уровнями ЭМВОС - физическим и канальным. В рамках МСЭ, где рассматривается как логическое, так и сигнальное взаимодействие устройств, физический уровень взаимодействия трактуется как электрические и физические параметры соединения или интерфейса, а канальный уровень в области цифровых телекоммуникаций трактуется как цифровой канал от пользователя до пользователя с определенными параметрами В рамках ISO, где происходит стандартизация только логического взаимодействия, под физическим уровнем понимается транспортная среда для передачи сообщений более высоких уровней. Применительно к рассмотрению цифровых телекоммуникаций это приводит к некоторой путанице, поскольку в терминах ISO транспортной средой для передачи информации (например, сигнальной информации) выступает цифровой канал с определенными параметрами, относимый МСЭ ко второму (канальному) уровню взаимодействия. С другой стороны, такой термин ISO как протокол первого уровня вообще не имеет смысла в терминах МСЭ, поскольку само логическое взаимодействие устройств относится МСЭ ко второму и выше уровням.

В результате описанных разночтений сформировалось два подхода к использованию терминов ЭМВОС. Подход специалистов по системам передачи и физическим процессам систем коммутации основан на принятии трактовки МСЭ и имеет большее распространение среди связистов. Подход ISO обычно используется специалистами в области протоколов обмена сигнальными сообщениями (такими как протоколы передачи данных, ISDN, ATM, SS7 и т.д.) Оба подхода основательно закрепились в научно-технической литературе и практически не могут быть изменены.

При рассмотрении явлений в связи целесообразно придерживаться трактовки МСЭ, как наиболее соответствующей задачам комплексного анализа технологии измерений. Однако при описании технологии анализа протоколов лучше использовать трактовку ISO. Анализ протоколов является частью технологии измерений для вторичных сетей, в связи с чем описанное противоречие носит локальный характер.

Домашнее задание: § конспект.

Закрепление материала:

Ответьте на вопросы:

  1. На какие классы можно разделить измерительную технику современных телекоммуникаций? Что относится к каждому классу?
  2. Что включает в себя понятие максимальная функциональность прибора?
  3. Какие сети создаются на базе типовых каналов и трактов первичной сети?
  4. Что в себя включает современная технология измерений оптических кабелей включает:
  5. Дайте определение каждому из трех уровней измерений.
  6. Что включают в себя измерительные технологии сетей подвижной?
  7. В чем состоит разница в трактовках семиуровневой модели у МСЭ (ITU) и ISO?

Литература:

  1. Амренов С. А. «Методы контроля и диагностики систем и сетей связи» КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ -: Астана, Казахский государственный агротехнический университет, 2005 г.
  2. И.Г. Бакланов Тестирование и диагностика систем связи. - М.: Эко-Трендз, 2001.
  3. Биргер И. А. Техническая диагностика.— М.: «Машиностроение», 1978.—240,с, ил.
  4. АРИПОВ М.Н , ДЖУРАЕВ Р.Х., ДЖАББАРОВ Ш.Ю. «ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ» -Ташкент, ТЭИС, 2005
  5. Платонов Ю. М., Уткин Ю. Г. Диагностика, ремонт и профилактика персональных компьютеров. -М.: Горячая линия - Телеком, 2003.-312 с: ил.
  6. М.Е.Бушуева, В.В.Беляков Диагностика сложных технических систем Труды 1-го совещания по проекту НАТО SfP-973799 Semiconductors. Нижний Новгород, 2001
  7. Малышенко Ю.В. ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА часть I конспект лекций
  8. Платонов Ю. М., Уткин Ю. Г.Диагностика зависания и неисправностей компьютера/Серия «Техномир». Ростов-на-Дону: «Феникс», 2001. — 320 с.

PAGE \* MERGEFORMAT 1

КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ СОВРЕМЕННЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ