Мониторинг ВОЛС. мониторинг волс. Реферат современные системы мониторинга волс студент гр. Исс 151
 Скачать 0.84 Mb.
|
|
М  инистерство науки и высшего образования РФФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Омский государственный технический университет» Факультет радиотехнический Кафедра «Средства связи и информационная безопасность» РЕФЕРАТ Современные системы мониторинга ВОЛС
Омск, 2019 ОглавлениеВведение 2 Архитектура RFTS 5 Оборудование мониторинга целостности ВОЛС 7 Система мониторинга ATLAS 8 Система мониторинга FiberWatch 11 Функции системы FiberWatch 12 Методы тестирования волокна 14 Сравнение существующих систем RFTS 15 Заключение 20 Список литературы 21 ВведениеИз множества направляющих сред в телекоммуникациях наиболее перспективным является именно оптоволокно. На основе оптоволокна строятся оптоволоконные линии связи (ВОЛС). По сравнению с проводными системами он обладает следующими достоинствами: экологическая безвредность, дешевизна, высокие пропускная способность и широкополосность, низкие значения затухания оптического сигнала. Также оптоволокно является линией нулевой связности из-за отсутствия необходимости во включении цветных металлов в линию передачи. Недостатками оптоволокна являются: сложность изготовления и монтажа, трудоёмкость обслуживания и необходимость специального оборудования для этого. К тому же, в ОК всё-таки требуется применение дешёвых металлов для создания защитных оболочек и повышения механической прочности кабеля. Но, несмотря на это, повсеместно идёт переоборудование на световодные линии передачи. И практически во всех развитых городах именно оптоволокно является средой передачи интернет-трафика для миллионов пользователей. То есть, это выдвигает на первый план обеспечения безотказности работы ВОЛС. Поэтому большое внимание уделяется контролю характеристик и состояния оптоволокна, как во время его монтажа, так и во время эксплуатации. В случае аварии, для её устранения, необходимо определить место обрыва оптического кабеля и оптического волокна. Это осуществляется с помощью специальных приборов – оптических импульсных рефлектометров (ОИР). Но наиболее эффективно с задачей мониторинга ВОЛС справляются автоматизированные системы администрирования, которые включают в себя систему удалённого контроля оптических волокон (Remote Fiber Test System — RFTS), программу привязки топологии сети к географической карте местности, а также базы данных оптических компонентов, критериев и результатов контроля. Независимо от метода контроля оптических волокон, система должна обеспечивать: – Дистанционный автоматический контроль пассивных и активных оптических волокон кабелей; – Документирование волоконно-оптического кабельного хозяйства; – Автоматическое обнаружение неисправности ВОЛС с указанием ее точного местоположения на основе сравнения текущих и эталонных результатов измерения параметров ВОЛС; – Проведение измерений параметров оптических волокон в ручном режиме по запросу оператора системы; – Различные способы оповещения персонала о повреждении оптических кабелей (визуальная и звуковая сигнализация, автоматическая рассылка сообщений на пейджер, по заданным адресам электронной почты, по факсу); – Автоматический анализ изменения параметров оптических волокон во времени на основе накапливаемых в процессе мониторинга данных; – Для обеспечения управления процессом инсталляции ВОК должен быть предусмотрен удаленный доступ к системе по различным каналам связи с использованием портативного компьютера или рефлектометра со специальной функцией удаленного доступа; – Совместимость с Bellcore форматом хранения рефлектограмм. Эта функция предназначена для возможности загрузки в систему данных измерений, произведенных на сети с помощью рефлектометров различных фирм-производителей; – Возможность интеграции в общую сеть управления телекоммуникациями (TMN) сети связи оператора. В более широком смысле системы мониторинга должны служить для решения задач эксплуатации и восстановления ВОЛП, обеспечивая: – при восстановлении – установление соответствия параметров сис-темы регламентируемым нормам, а при эксплуатации – повышение досто-верности и скорости контроля данных параметров; – значительное сокращение времени локализации и идентификации отклонений контролируемых параметров по сравнению с традиционными способами контроля, что позволяет своевременно обнаружить факты отка-за, вандализма, несанкционированного доступа и т. д.; – прогнозирование возможных неисправностей сети за счет система-тического накопления и анализа результатов контроля во времени; – возможность проведения испытаний системы одним пользователем, что повышает эффективность обслуживания большой сетевой зоны при меньшем количестве персонала. Важнейшей функции системы RFTS является то, что она постоянно автоматически ведет сбор и статистический анализ результатов тестирования оптических волокон сети. Статистический анализ с использованием корреляционных, многофакторных методов, а также современных нейросетевых методов дает возможность обнаруживать и прогнозировать неполадки волокна задолго до того, как они приведут к серьезным проблемам в сети[1]. Архитектура RFTS Рисунок 1 – Архитектура системы RFTS Аппаратная часть включает: – блоки дистанционного тестирования волокон RTU (Remote Test Unit), в которые могут устанавливаться модули оптических рефлектометров OTDR (Optical Time Domain Reflectometer), модули доступа для тестирования волокон OTAU (Optical Test Access Unit) - оптические коммутаторы и другие модули; – центральный блок управления TSC (Test System Control) представляет собой РС компьютер с операционной системой Windows или UNIX и прикладным программным обеспечением администрирования кабельной сети; – станции контроля сети ONT (Optical Network Terminal). Элементами системы управления RFTS являются: станции контроля сети ONT (notebook или стационарные ПК); соответствующее программное обеспечение; блоки управления в RTU; центральный блок управления TSC и сетевое оборудование, обеспечивающее связь между компонентами управления RFTS. В стратегически важных точках сети устанавливаются блоки RTU. Конфигурация системы RFTS (выбор блоков RTU, их размещение по узлам сети и комплектация модулями OTDR, OTAU и др.) оптимизируется исходя из топологии сети, стоимости оборудования, требований надежности системы RFTS и других критериев. При этом тестироваться могут как пассивные волокна ВОЛС (метод тестирования пассивных оптических сетей), так и активные волокна (метод тестирования активных оптических сетей)[3]. Дистанционный контроль осуществляется оптическим импульсным рефлектометром, диагностирующим состояние волокна по обратному рассеянию световой волны при введении в волокно зондирующих импульсов. OTDR является самым важным компонентом в RFTS, позволяет обрабатывать, анализировать и проводить измерения и возможность идентификации текущей рефлектограммы относительно эталонной. Оптический рефлектометр периодически снимает данные по затуханию с подключаемых к нему оптических волокон сети. Каждая полученная рефлектограмма сравнивается с эталонной, отражающей обычно исходное состояние волокна. Если отклонение от нормы превышает определенные, заранее установленные пороги (предупреждающий или аварийный), то соответствующий блок RTU автоматически посылает на центральный сервер системы предупреждение или сообщение о неисправности. Все рефлектограммы также поступают на центральный сервер, который сохраняет их в базе данных для дальнейшей обработки. Центральный сервер системы обеспечивает доступ ко всем результатам тестирования волокон для любой станции контроля сети и автоматически рассылает сообщения о неисправностях в зависимости от уровня серьезности события на заранее заданные IP или электронные адреса, пейджеры и телефоны, узлы обслуживания ВОЛС[3].  Рисунок 2 – Рефлектограмма с обозначениями изменений Оборудование мониторинга целостности ВОЛСВ настоящее время наиболее широкое распространение получили три варианта организации систем мониторинга целостности ВОЛС (RFTS), отличающихся друг от друга своими возможностями: – мониторинг осуществляется с помощью источника излучения на одном конце линии и приемника на другом, в этом случае при возникновении «аварии» на линии определяется участок, на котором произошел обрыв оптического кабеля или возникло дополнительное затухание, однако в такой системе невозможно определить месторасположение «аварии»; – мониторинг осуществляется с помощью оптического рефлектометра (классическая система RFTS), в этом случае определяется и проблемный участок кабеля, и месторасположение «аварии»; однако в такой системе существует значительная временная задержка между измерениями волокон (до 10 мин и более), необходимая в работе рефлектометра; – так называемая система ARFTS - Advanced Remote Fiber Test System является комбинаций двух предыдущих, то есть непрерывный мониторинг всех участков оптического кабеля осуществляется с помощью источника излучения на одном конце линии и приемника на другом, в случае возникновения «аварии» на линии с помощью пары «передатчик-приемник» в короткий промежуток времени определяется проблемный участок ВОК и уже после этого проводится измерение затухания на этом участке с помощью рефлектометра. Блок дистанционного тестирования ВОЛС FOD 7102 (рисунок 7) входит в состав автоматизированной системы диагностики и предназначен для определения места нахождения неисправностей ВОЛС[4]. E  thernet и телефонный модем позволяют полностью управлять устройством по существующим местным электронным сетям. RTU состоит из модуля рефлектометра, оптических переключателей и внутреннего контроллера. Для установки и отладки предусмотрена возможность подключения клавиатуры и монитора к RTU. Рисунок 3 – Внешний вид блока FOD 7102. Где 1 – кнопка включения/выключения питания блока (POWER); 2 – индикатор канала, подключенного в данный момент к модулю оптического рефлектометра; 3 , 4 – четыре канала USB для подключения внешних устройств (GSM модема, клавиатуры, мыши и т.д.); 5 – четыре волоконно-оптических соединителя Channel1-Channel4 типа SC для подключения тестируемых оптических волокон, интерпретируемых блоком как каналы Fiber1-Fiber4; 6 – Ethernet соединитель для подключения WLAN (Ethernet). Работа блока заключается в том, что FOD-7102 автономно и непрерывно опрашивает до 16 волокон в минуту, записывает данные на встроенный накопитель на жестком диске и передает их на удаленный компьютер. В случае тревоги обслуживающий персонал может принять данные из любой точки локальной сети или через телефонный модем. Все функции могут быть включены с удаленного компьютера. Оператор может сравнивать файлы из архива или другого рефлектометра, сохранять и архивировать изображения, автоматически находить события, изменять их. Использование RTU позволяет установить источники увеличенных оптических потерь и устранить их до возникновения неисправности. Во внутренней памяти может быть запомнено до 10000 изображений для дальнейшего архивирования и нахождения критических точек[5]. Система мониторинга ATLASСистема мониторинга ATLAS, является непревзойденным инструментом обслуживания и эксплуатации оптических кабелей. Установленная на сети позволит полностью контролировать состояние всех оптических кабелей и связанной с ними периферии, своевременно оповещать операторов и обслуживающий персонал о любых неисправностях и повреждениях оптических кабелей, кроссов, муфт и оптических соединителей, значительно сокращая время устранения аварий и, как следствие, финансовые затраты компании. Система ATLAS позволяет добиться эффективного использования человеческих ресурсов. Восстановительная бригада отправляется непосредственно к месту возникшего повреждения и имеет достаточное большое количество информации о произошедшей аварии, что значительно сокращает время восстановления системы – и уменьшается простой коммерческих потоков. Круг задач, решаемых системой ATLAS, не ограничивается простым контролем и фиксацией факта аварии. Среди наиболее востребованных функций системы: – точная локализация места любого повреждения волокна или возникшей неоднородности (вплоть до пересчета оптической длины в физическую); – наглядное представление состояния оптической сети; – предсказание поведения оптики на несколько лет вперед, позволяющее исключить аварии, связанные со старением волокна и кабелей; – точное документирование проложенных кабельных сетей с привязкой к планам и картам местности и представлением технических паспортов каждой линии или кабеля; – защита кабелей и информации от несанкционированного доступа при работе по активным волокнам; –  контроль состояния систем передачи данных, использующих мультиплексирование по длине волны (WDM). Кроме того, данная система позволяет детально документировать все происходящие события и генерировать отчеты для архивов или дополнительного анализа. Рисунок 4 – Система мониторинга ATLAS Р  исунок 5 – Устройство дистанционного тестирования ВОЛС OTU-9500 Устройство дистанционного мониторинга ВОЛС Acterna OTU-9500 является основой системы централизованного управления оптическими сетями Acterna ONMS (Optical Network Manegement System). Это автономное необслуживаемое устройство обеспечивает тестирование сотен оптических кабелей, охватывающих площадь около 300 квадратных километров, позволяя в автоматическом режиме сканировать тестируемые ОВ, обнаруживая ухудшение качества кабеля или дефекты. Полученные данные передаются в централизованную базу данных системы Acterna ONMS для ее обновления и обработки информации. Благодаря наличию модулей ODTR, использующих длину волны 1625 нм, имеется возможность контролировать активные ОВ. Модули WDM позволяют контролировать сети DWDM, работающие в С- диапазоне. В состав устройства OUT-9500 могут входить до трех сменных модулей оптических коммутаторов. Каждый модуль может иметь до 32 портов для подключения одно- или многомодовых ОВ. Таким образом, общую емкость портов коммутатора устройства OUT-9500 можно наращивать до 96 по мере увеличения емкости контролируемой сети. Для удобства пользования порты для подключения ОВ размещаются на передней панели модуля. Коммутатор вносит незначительное затухание в проходящие через него оптические сигналы (порядка 0,6 дБ), что очень важно для тестирования активных ОВ. Управление осуществляется через порт Ethernet или по тестируемому ОВ при помощи оптического модуля удаленного управления. Управление производится на рабочей длине волны, так что не требуется никакого дополнительного оборудования Система мониторинга FiberWatchСистема FiberWatch дает возможность сетевым специалистам осуществлять проактивный мониторинг волоконно-оптической инфраструктуры и таким образом гарантировать высочайшие уровни качества обслуживания пользователей, информационной безопасности сети и надежности ее работы. Для обеспечения отличного качества обслуживания пользователей, соответствия требованиям соглашений SLA (Service-Level Agreement) и поддержания генерируемых сетями денежных потоков операторы связи, сервис-провайдеры и корпоративные телекоммуникационные отделы должны осуществлять проактивный мониторинг «здоровья» своих сетей в условиях сокращения денежных и людских ресурсов. Для операторов сетей крайне важно задействовать в них решения, позволяющие привлекать новых пользователей и удерживать уже имеющихся, а также повышать эффективность работы сетей при сокращении операционных затрат. Многие сетевые инженеры и администраторы хорошо знакомы с возможностями систем сетевого мониторинга, предназначенных для контроля за функционированием сетевых приложений, но помимо этого крайне важно контролировать «здоровье» волоконнооптических инфраструктур, проблемы с которыми часто являются причинами ухудшения работы сетей. Реактивный подход к поиску и устранению неполадок в работе сети недостаточен, поскольку при нем может потребоваться слишком много времени для идентификации и локализации проблем, что ухудшает имидж оператора в глазах его клиентов и заметно сокращает его доходы в периоды ремонта сети. Будучи предназначенной для обслуживания мультисервисных частных сетей и сетей общего пользования, система удаленного тестирования оптических волокон (Remote Fiber Test System — RFTS) FiberWatch компании NTest дает возможность сетевым специалистам осуществлять проактивный мониторинг волоконно-оптической инфраструктуры, деля ее на логические домены, и таким образом гарантировать высочайшие уровни качества обслуживания пользователей, информационной безопасности сети и надежности ее работы. Основными достоинствами системы FiberWatch являются: – обеспечение превосходного управления качеством обслуживания пользователей благодаря простоте и быстроте идентификации и локализации сетевых проблем; – обнаружение попыток вторжения в сеть (посредством подключения к оптическим волокнам), что позволяет оперативно реагировать на них; – реализация проактивного мониторинга сети, не мешающего ее работе и помогающего повышать ее надежность. Поскольку пользователю системы FiberWatch доступны все функции, обеспечиваемые ее рефлектометром, работа с этой системой фактически является работой с OTDR в режиме дистанционного управления. Пользователь может проводить измерения, а также обрабатывать и анализировать их результаты, имея в своем распоряжении широкие возможности выделения и идентификации отклонений текущей рефлектограммы от эталонной. Пользователю системы доступны следующие измерительные функции: – измерение потерь, отражений и расстояния (до неоднородности ВОЛС); – автоматическое, полуавтоматическое и ручное тестирование (с курсорами); – локализация случаев нарушений соединений, отражений и обнаружение конца волокна; – автоматическое обнаружение «призраков». При этом результаты измерений могут быть представлены как в графическом, так и в табулированном виде. Технические характеристики данной системы RFTS в значительной степени определяются параметрами используемого в ней OTDR, в частности, его динамическим диапазоном и разрешающей способностью. Посредством моделирования сети пользователь может оптимизировать расположение RTU (на сети) и определять наиболее подходящую конфигурацию измерений. Система FiberWatch имеет в своем распоряжении функцию, которая позволяет производить трассировку ВОЛС по географической карте и визуализирует местонахождение ее повреждения. При этом обеспечивается соответствие расстояния между установленными маркерами на географической карте и расстоянием, измеренным оптическим способом, что существенно улучшает точность локализации повреждений. Кроме этого, имеется возможность изменения масштаба изображения, вида представления, визуализации тревожного события и др [3]. Функции системы FiberWatchFiberWatch реализует два подхода к мониторингу волоконно-оптических инфраструктур. В первом производится контроль пассивного (темного) оптического волокна, по результату которого судят об исправности всего многоволоконного оптического кабеля, в котором есть и активные волокна. При этом модифицировать действующие системы оптической связи не требуется. Этот метод зависит от наличия «темных» волокон в кабеле. Второй подход предполагает тестирование активного волокна. В данном случае OTDR работает на длине волны, отличной от длины волны, используемой для передачи данных, а на приемной стороне сигнал OTDR отфильтровывается. Этот подход может использоваться для тестирования как одного волокна, так и всех волокон контролируемого кабеля, с использованием дополнительных к  омпонентов мультиплексоров(WDM) и фильтров(рис 5). Рисунок 5 – Мониторинг активного волокна FiberWatch разработана для автоматического обнаружения, локализации и индикации на географической карте возникшего повреждения волоконно-оптической линии связи (ВОЛС), что позволяет свести к минимуму время его устранения, немедленно направив ремонтную бригаду для проведения восстановительных работ. В системах RFTS удаленное тестирование волокон выполняется с помощью с оптических рефлектометров (OTDR), характеризующих пассивное или активное волокно по обратному рассеиванию распространяющейся в нем световой волны. Если в ходе автоматизированного тестирования группы волокон выявляется значительное 8 расхождение между текущей и эталонной рефлектограммами какого-либо волокна, система анализирует данную ситуацию и выдает аварийное сообщение с детальной информацией о результатах идентификации и локализации повреждения волокна. Основными компонентами системы FiberWatch (рис. 6) являются: -сервер системы (System Server) на платформе Windows или UNIX; -клиентские компьютеры, работающие под управлением ОС Windows, MacOS или Unix; -устройства для удаленного тестирования оптических волокон (Remote Test Units — RTU), основанные на процессоре Intel. -оптические переключатели, или устройства доступа для тестирования оптических волокон (Optical Test Access Units — OTAU). В системе FiberWatch предусмотрены следующие способы связи с ее компонентами: -по WAN/LAN посредством протоколов TCP/IP; -по телефонной линии посредством модемов; -через последовательный порт RS-232C. Ш  ирокий выбор средств связи в системе FiberWatch обеспечивает большую гибкость реализации тестовых решений на ее основе. Система FiberWatch поддерживает разнообразные программные интерфейсы, с помощью которых ее можно интегрировать (на разных уровнях) в имеющуюся у заказчика систему OSS. Эти интерфейсы транслируют информацию о состоянии сети и предупреждающие сообщения, поддерживают функцию запуска тестов по требованию. Многие компании используют тот или иной интерфейс для более эффективного контроля своих ВОЛС. Рисунок 6 – Архитектура FiberWatch Методы тестирования волокнаМониторинг оптической сети можно осуществлять на неактивном (темном) или активном (рабочем) волокне. При мониторинге темного волокна оптическое излучение OTDR вводится в волокна, по которым не передается трафик, но которые находятся в том же кабеле, что и рабочие волокна. Мониторинг активного волокна характеризуется вводом светового излучения в волокна, по которым передается трафик. В этом случае длина волны источника OTDR должна отличаться от длины волны рабочего сигнала. Чтобы ввести излучение от OTDR в активное волокно, используются дополнительные элементы: широкополосный мультиплексор со спектральным разделением (WDM), а также однопроходный оптический фильтр (SPF), который устанавливается на дальнем конце линии для отфильтровывания излучения OTDR до того, как сигнал достигнет оконечного оборудования. Р  абочий сигнал и сигнал от OTDR могут передаваться как в одном направлении, так и в противоположных направлениях, что является предпочтительным режимом работы. Внутри OTDR располагается специальный оптический фильтр, целью которого является отфильтровывание любого излучения, отличающегося от излучения OTDR, прежде чем сигнал попадет в приемник OTDR. Рисунок 7 – Схема тестирования волокна Сравнение существующих систем RFTSВ настоящее время на российском рынке представлены четыре системы RFTS, выпускаемые ведущими мировыми производителями подобного оборудования: -AccessFiber (компания Agilent Technologies, бывшая Hewlett-Packard, HP); -Atlas (компания Wavetek Wandel&Goltermann); -FiberVisor (компания EXFO); -Orion (компания GN Nettest). Известны также системы RFTS SmartLGX (Lucent Technologies), OCN –MS (Nicotra Sistemi) и некоторые другие, но они слабо представлены на отечественном рынке. Сравнительный анализ различных систем RFTS показывает, что для практического применения лучшими в функциональном и техническом плане являются системы FiberVisor (EXFO), Orion (GN Nettest) и Atlas (Wavetek Wandel&Goltermann). С учетом требований расширяемости, масштабируемости и возможности интеграции с различными ГИС предпочтение следует отдать системе FiberVisor (EXFO). Таблица 1 – Основные функциональные характеристики систем мониторинга ОВ
Примечание: * PMD – поляризационная модовая дисперсия (ПМД); ** SNMP – Simple Network Management Protocol. В таблицах 2 и 3 представлены функциональные и технические характеристики систем RFTS для мониторинга ОК ВОЛС. Таблица 2 – Основные технические характеристики систем мониторинга ОВ
Т  аблица 3 – Сравнительный анализ систем мониторинга ОК Сравнительный анализ различных систем RFTS показывает, что для практического применения лучшими в функциональном и техническом плане являются системы FiberVisor (EXFO), Orion (GN Nettest) и Atlas (Wavetek Wandel&Goltermann). ЗаключениеВ данной работе были рассмотрены системы мониторинга ВОЛС ATLAS и FiberWatch, методы тестирования волокна и оборудование, используемое в данных системах. Рассмотренные системы имеют практически одинаковую функциональность, имеют разное программное обеспечение, различны по цене, различны в также в простоте как использования, так и установки. Рассмотрены 4 варианта систем мониторинга на Российском рынке В результате сравнительного анализа систем мониторинга ВОЛС можно сделать вывод, что система FiberVisor(FiberWatch) является наиболее оптимальным вариантом на Российском рынке систем мониторинга ВОЛС. Система мониторинга FiberVisor(FiberWatch) имеет следующие преимущества: простота использования программного обеспечения, как на ПК так и на мобильных устройствах, возможность оператора не только принимать уведомления о авариях ВОЛС, но и так же в режиме реального времени отправить запрос на диагностику, простота в эксплуатации не требующая специального обучения, удаленное управления через браузер как с ПК, так и смартфона, в системе используются самая современная техника, уделено большое внимание интеграции с геоинформационной системой. Список литературы1. Система мониторинга ВОЛС, Функции системы RTFS - Проектирование магистральной волоконно-оптической линии связи [Электронный ресурс]. Режим доступа: studbooks.net (дата обращения: 30.01.2019). 2. Богачков И.В. Проектирование, строительство и техническая эксплуатация волоконно-оптических линий передачи : учеб. пособие: в 5 ч. Ч. 5: Техническая эксплуатация волоконно-оптических линий передачи / И.В. Богачков, Н.И. Горлов; Минобрнауки Росии, ОмГТУ. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2013. – 208 с. 2. Расчет длины регенерационного участка [Электронный ресурс]. Режим доступа: mydocx.ru (дата обращения: 27.11.2019). 3. Хволес Е.А. Системы мониторинга ВОЛС корпоративной сети [Электронный ресурс ] / Е.А. Хволес. — М. : ВКСС, 2000. — 7с. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/. (дата обращения: 27.11.2019). 4. Блок дистанционного тестирования ВОЛС FOD 7102. Руководство пользователя – Geozondas, Vilnius 2013 – 60 с. 5. Устройство дистанционного тестирования FOD-7102 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.fttx.ru (дата обращения: 21.11.2019). |