Статьи за: 2015 год2014 год2013 год

Система дистанционного менеджмента и мониторинга TELESTE в Костромской мультисервисной сети Верхневолжского филиала ЦентрТелеком. Авторы: Барг А.И., руководитель управления кабельного ТВ компании “Контур-М”., Колгатин С.Ю., директор по маркетингу компании “Контур-М”., Колпаков И.А. , ген. директор компании “Контур-М”.

	Дата публикации: 30 сентября 2005г.		В 2003-2004 годах в городе Кострома по решению ОАО "ЦентрТелеком" развернулось строительство современной мультисервисной сети на базе транспортной среды HFC-сети кабельного телевидения. Системным интегратором и проектной организацией была выбрана компания "Контур-М" (Москва).

Мультисервисная сеть (МСС) в Костроме имеет ряд особенностей, выделяющих её из множества российских сетей КТВ. Это крупная общегородская сеть с проектной потенциальной емкостью около 70 тысяч абонентов. В отличие от большинства существующих сегодня сетей кабельного телевидения, в Костромской МСС уже с первого этапа ввода в эксплуатацию абонентам были предоставлены услуги передачи данных и VoIP-телефонии, причем в коммерческой политике оператора данные услуги являются не вторичными по отношению к кабельному ТВ, а являются основными, для предоставления которых в первую очередь и принималось решение о строительстве сети.

Костромская МСС обслуживает не только частных лиц – абонентов многоквартирного сектора, на что обычно и направлены все усилия «классического» телевизионного кабельного оператора, но и большое количество корпоративных клиентов, среди которых банки, коммерческие и промышленные предприятия города, областная и городская администрация, городские подразделения МВД и другие службы города. Корпоративным абонентам предоставляются главным образом услуги VoIP-телефонии, передачи данных и различные современные IP-сервисы – связь между офисными сетями, сетями LAN, MAN и корпоративными серверами в разных частях города, доступ к базам данных и другие подобные услуги «офисного» и корпоративного назначения.

Передача данных через инфраструктуру телевизионной кабельной сети осуществляется на основе технологии DOCSIS. Также оптическая транспортная среда Костромской МСС используется для передачи данных по технологиям ATM/SDH и Ethernet и как опорная сеть для организации городских Wi-Fi сетей. Для каждого типа технологий используются свои волокна в общей оптической кабельной сети города.

С точки зрения технической реализации, Костромская МСС представляет собой крупную разветвленную гибридную оптико-коаксиальную сеть со сложной многокольцевой архитектурой. В сети работают 40 оптических узлов и более 200 магистральных усилителей на базе универсальных оптико-усилительных платформ серии Teleste Access.

В связи с вышесказанным, ещё на этапе проектирования сети в Костроме руководство и ведущие специалисты ЦентрТелеком и его Верхневолжского филиала (до 2005 г. подразделение в Костроме - «Костромской филиал ЦентрТелеком») большое значение придавали обеспечению надежности сети. С этой целью в оптических кольцах сети было решено использовать автоматическое резервирование по направлению и оборудованию. Однако было решено не ограничиться только этой мерой. Перед системным интегратором «Контур-М» была поставлена задача использовать самые современные методы обеспечения надежности и управляемости сети.

С учетом необходимости бесперебойного выполнения контрактных обязательств предоставления услуг мультисервисной сети корпоративным заказчикам, было принято решение дополнить технические средства сети современной системой дистанционного менеджмента и мониторинга HFC-сети, производимой компанией Teleste.

При выборе базового оборудования HFC-сети учитывалось, что Teleste является одним из немногих в мире производителей профессионального CATV-оборудования, располагающих реально действующей системой дистанционного менеджмента и мониторинга, причем имелся опыт её успешной долговременной эксплуатации в крупных CATV и ATM/SDH сетях Европы, построенных на базе оборудования Teleste.

Расскажем немного о истории возникновения системы дистанционного менеджмента и мониторинга. Появление системы связано прежде всего с эволюцией HFC–сетей от простых телевизионных кабельных сетей к мультисервисным сетям, со значительно изменившимися функциями и составом пакетов предоставляемых услуг.

С конца 80-х годов минувшего столетия, в США и западной Европе бурно развиваются гибридные оптико-коаксиальные сети, а с конца 90-х годов, когда активно внедряется технология DOCSIS для передачи данных через инфраструктуру телевизионных кабельных сетей, происходит повсеместное увеличение размеров и усложнения структуры HFC-сетей.

К концу 2000 года только одна компания 3Com реализует на рынке более миллиона кабельных модемов DOCSIS, а уже в 2002 году по всему миру подключено и используется более 20 миллионов модемов DOCSIS.

Происходит взрывной рост HFC-сетей, предоставляющих современные пакеты услуг, основанных на передаче IP-трафика, в том числе корпоративным клиентам. В связи с этими процессами повышается степень ответственности операторов за сбои в работе сетей и возникает острая объективная потребность в повышении их надёжности и безопасности. Для решения этой задачи ряд ведущих мировых производителей уже в конце 90-х годов начинают разрабатывать для HFC-сетей свои системы менеджмента и мониторинга. Общество инженеров кабельных телекоммуникаций (SCTE), аккредитованное Американским Институтом Национальных Стандартов (ANSI), формирует требования к открытому международному стандарту менеджмента HFC–сетей, известному как стандарт HMS (Hybrid Management Sublayer). В августе 2002 года ANSI публикует согласованные спецификации этого стандарта.

Ввиду большой технической сложности и необходимости больших инвестиций в исследования, до практической реализации доживают далеко не все разработки. Ряд систем мониторинга HFC-сетей, заявленных другими производителями, в реальности не имеют подтверждения о практическом внедрении где-либо и фактически недоступны операторам.

Система дистанционного менеджмента, разработанная Teleste, имеет более счастливую судьбу - она серийно производится и успешно решает поставленные задачи.

Основные возможности системы – это дистанционный мониторинг и управление всеми активными элементами HFC-сети, включая:

• модули центральной головной станции (ЦГС);
• модули подголовной станции (ПГС);
• оптические узлы (ОУ);
• субмагистральные и магистральные усилители (МУ).

Таким образом, решается основная задача системы – непрерывное глобальное наблюдение за работой транспортной среды HFC-сети и, при необходимости оперативное вмешательство.

Оператор системы получает полное представление об изменениях, происходящих в работе активных элементов сети и возможность управления ими. Оперативная информация обрабатывается программным обеспечением и хранится в памяти системного блока любого подключенного к системе терминала. Оператор может просмотреть историю записей в журнале программы об изменениях в работе системы, в целом и отдельных её элементов.

Рассмотрим подробнее состав и принцип действия системы дистанционного менеджмента и мониторинга.

Система основана на разработанных Teleste комплексе фирменных программных и аппаратных средств.

Программное обеспечение системы основано на семействе программных продуктов CATVisor™ (англоязычная аббревиатура произносится как «кэт-вайзэр», поэтому остроумные финские программисты выбрали в качестве фирменной символики этого софта смешные фигурки кошек, помещенные на коробки и обложки дисков).

В семейство CATVisor входят несколько программных продуктов и различных служебных библиотек с компонентами сети. Для дистанционного менеджмента основными являются две программы:

• CATVisor™ EMS Server – главная программа менеджмента и мониторинга , обеспечивающая получение, хранение и обработку информации, полученной от активных элементов сети.

• CATVisor™ EMS Explorer - графический пользовательский интерфейс, обеспечивающий удаленный доступ к центральному и к локальным контроллерам системы и к данным EMS Server' а.

CATVisor™ EMS Server управляет процессом непрерывного мониторинга и менеджмента активных элементов сети. Физически коммуникации с активными элементами сети осуществляет установленный на центральной головной станции головной контроллер менеджмента и мониторинга, управляемый программой EMS Server.

Программа EMS Explorer устанавливается как на компьютере, обслуживающем ЦГС (сервере) так и на отдельных удаленных компьютерах, подключение которых к EMS Server'у производится через TCP/IP – сети. Программы EMS Server и EMS Explorer работают по принципу «клиент-сервер». Любое количество компьютеров с установленным EMS Explorer'ом и EMS Server' ом соединяются вместе с базовой TCP/IP – сетью.

Программа EMS Server обеспечивает:

• Удалённое управление всей HFC-сетью и оборудованием из любой точки, имеющей выход в глобальные сети.
• Локальное и удаленное конфигурирование и управление всеми активными элементами сети, в том числе - центральной головной станцией (ЦГС), подголовной станцией (ПГС), оптическими узлами, магистральными (МУ) и субмагистральными усилителями.
• Контроль за отказами, сбор статистической информации.
• Соединение с элементами сети по стандартному IP-протоколу.
• Поддержка стандартного протокола управления сетями SNMP.
• Полная совместимость с операционной системой Windows.
• Интеграция с открытым стандартом HMS.

Программное обеспечение системы устанавливается на компьютеры, обслуживающие ЦГС и ПГС, а также на компьютеры, подключаемые к системе дистанционно через Интернет или через соответствующие интерфейсы непосредственно к объектам мониторинга - элементам сети (ОУ, МУ).

Аппаратные средства системы состоят из «головных» компонентов – головных контроллеров, устанавливаемых на ЦГС и ПГС и так называемых «транспондеров», устанавливаемых в активные элементы сети (ОУ, МУ).

Центральный головной контроллер DMM201/DSM100 устанавливается соответственно на центральной станции (ЦГС) и на подголовных станциях (ПГС) сети и выполняет функции маршрутизатора для удаленного доступа к HFC-сети через TCP/IP сети.

Модуль контроллера входит в состав конфигурации станции Teleste DVХ и устанавливается в стандартную корзину станции DVX001 (DVX002).

Центральный контроллер имеет 3 интерфейса – RS232, 10Base-T (RJ45), F-коннектор, для подключения соответственно к 3-м физическим средам – к последовательному порту обмена данными компьютера, к Ethernet-сети и к собственно HFC-сети.

Важнейшей особенностью системы является возможность удаленного подключения к системе менеджмента и мониторинга HFC-сети через TCP/IP сети.

Для обмена данными в HFC-сети используется узкая частотная полоса шириной всего 0,4 МГц. В прямом канале для этого в диапазоне 85…118 МГц выделяется свободный участок FM-диапазона или канал СК1, а в обратном канале - любой незанятый участок в диапазоне 7…21 МГц. Используется FSK модуляция (частотная манипуляция), отличающаяся высокой помехозащищенностью.

Для обеспечения обмена данных в контролируемые активные элементы сети устанавливаются модули EMT-транспондеров (Рис.1).

Рис.1 Транспондер AC6950 для платформ серии Access.

Рис.2 Блок-схема транспондера AC6950.

Основные компоненты транспондера AC6950 (Рис.2):

• радиочастотный модем, обеспечивающий обмен данными в прямом и обратном каналах;
• подключенный к модему микроконтроллер с сервисным портом RS-485 для локального подключения;
• схема автоматического регулирования усиления (AGC);
• аналого-цифровой преобразователь (A/D) для оцифровки измеряемых и управляемых параметров;
• цифро-аналоговый преобразователь (D/A) для работы с данными, полученными в прямом канале от головного контроллера системы;
• датчик света для контроля несанкционированного открывания крышки платформы;
• Eeprom – перепрограммируемое ПЗУ для записи базовых параметров;
• Flash/RAM – память для работы с оперативными данными.

Рис.3 Транспондеру присваиваются IP-адрес, маска сети.

ЕМТ-транспондеры, представляющие собой сменные модули дистанционного менеджмента и мониторинга, устанавливаются непосредственно в слот базовой платы универсальных оптико-усилительных платформ Teleste Access без каких-либо дополнительных кабельных соединений. Модуль мониторинга имеет встроенный микроконтроллер и радиочастотный модем (Рис.2). Скорость передачи данных модема 38 кб/с вполне достаточна для передачи сравнительно небольшого объема информации - телеметрии оптико-усилительных платформ.

Сегодня производится 2 модификации модуля транспондера – Teleste AC6910, AC6950. Самые полные функциональные возможности имеет модуль AC 6950.

Для прямого подключения ноутбука линейного инженера модуль транспондера имеет интерфейс RS-485 (коннектор RJ-45).

Для представления о возможностях системы дистанционного менеджмента и мониторинга Teleste, приведем перечень её функциональных возможностей, реализуемых во всех типах оптико-усилительных платформ серии Access при использовании передового модуля мониторинга Teleste AC6950:

• Поканальное измерение уровня цифровых (QAM) или аналоговых ТВ каналов встроенным измеритель-анализатор выходного спектра.
• Ступенчатое управление уровнем сигнала обратного канала для минимизации шумов ингрессии, вплоть до полного отключения пораженного шумами сегмента (0/ -6 / -50 дБ);
• Измерение напряжения дистанционного питания;
• Измерение выходных напряжений основного и резервного блоков питания;
• Измерение основных номиналов напряжений материнской платы;
• Измерение температуры внутри платформы;
• Контроль датчиком света несанкционированного открывания крышки корпуса платформы и включение местной сигнализации при подсоединении внешних устройств;
• Конфигурирование платформы на месте с использованием переносного компьютера или программатора DVX012.
• Идентификация серийных номеров и версий всех встраиваемых модулей,
• Все конфигурируемые и контролируемые параметры хранятся в памяти материнской платы.
• Конфигурация дистанционно считывается из памяти платформы и доступна на ГС и других терминалах, подключенных к системе EMS Server (рис.4, 5).

Рис. 4 Дистанционное определение конфигурации магистрального усилителя Teleste AC1000, оснащенного транспондером с измерителем спектра AC6950 и модулем управления выходным уровнем и наклоном AC6170.

Рис. 5 Конфигурация платформы AC1000 в качестве оптического узла, определенная дистанционно.

Кроме того, в оптических узлах серии Access реализуются следующие функции (рис. 6):

• Измерение входной оптической мощности оптического приемника;
• Измерение тока лазера оптического передатчика обратного канала;
• Включение и выключение пилот сигнала передатчика обратного канала;
• Включение и выключение RF усилителя в передатчике ОК;
• Управление уровнем выходного сигнала оптических узлов AC800, AC8000 (при установке дополнительных модулей активной регулировки AC6173, рис.8);

Рис.6 Дистанционное измерение уровня входного оптического сигнала в платформе Teleste AC8000.

Рис.7 Скриншот встроенного в транспондер AC6950 анализатора спектра.

Рис.8 Дистанционное управление выходным уровнем в оптическом узле Teleste AC800

Также при использовании передового модуля транспондера Teleste AC6950 в платформах магистральных усилителей Teleste AC1000 и AC2000 дополнительно реализуется инновационная функция автоматического регулирования выходного уровня и наклона частотной характеристики (АРУН), причем заданные и фактические параметры могут быть дистанционно измерены и оперативно изменены (Рис.9).

Рис.9 Дистанционная установка параметров системы АРУН с 2-мя пилот-сигналами в платформе Teleste AC1000.

Для реализации функции АРУН используются один или два пилот-сигнала (на выбранных высокой и низкой частоте) и модуль электронной регулировки наклона и усиления Teleste AC6170.

Заданные уровни пилот-сигналов детектируются, измеряются и сравниваются с заданными значениями специальными чипами в модуле AC6950, который формирует сигнал управляющего напряжения, поступающий в цепь управления модуля AC6170, который в свою очередь осуществляет регулировку наклона и усиления.

Пилот-сигналами для АРУН могут служить выбранные сигналы обычных аналоговых или цифровых (QAM) ТВ каналов. На случай аварийного пропадания пилот-сигналов существует возможность заранее назначить частоты резервных пилот-сигналов, что позволяет сделать работу АРУН более надежной. Надо отметить, что для реализации функции АРУН использование системы дистанционного менеджмента не является обязательным - вместо транспондера AC6950 для детектирования пилот-сигналов и формирования управляющих сигналов можно использовать специальный сменный модуль Teleste AC6150, однако дистанционное управление в этом случае конечно невозможно.

Измеритель выходного спектра (Рис.7), встроенный в новейший передовой транспондер Teleste AC6950, будучи установленным в усилитель или оптический узел, может не только показать картинку встроенного анализатора спектра для наблюдения за уровнями каждого отдельного аналогового или цифрового канала, но и предоставляет возможность сообщить о каждом отклонении уровня любого канала от заданных пределов. Встроенная в транспондер функция анализатора спектра вместе с возможностью дистанционной регулировки уровня усилителей и оптических узлов, дают оператору мощный инструмент управления сетью. Дистанционное отключение сегмента сети, пораженного шумами ингрессии в обратном канале, дистанционный контроль температуры и важнейших напряжений мониторируемого элемента сети также являются основными функциями транспондера.

Принцип работы системы дистанционного мониторинга основан на том, что программа EMS Server с помощью головного контроллера, используя специально выделенные частотные полосы в прямом и обратном каналах, постоянно опрашивает все транспондеры в усилителях и оптических узлах. Получая сообщения от активных элементов сети, программа создает базу данных с информацией о текущем состоянии всех приборов, в которой сохраняются данные о происходящих изменениях, при этом выявляются любые отклонения и неисправности. Такой же опрос производится для всех модулей головной (ЦГС) и подголовных станций сети (ПГС).

Полученная от транспондеров активных элементов сети и от модулей ПГС и ЦГС информация по своему характеру делится на 3 группы:

• - сообщения о неисправностях;
• - предупреждения;
• - уведомления.

Все сообщения, предупреждения и уведомления сохраняются программным обеспечением менеджмента сети. Оператор имеет возможность добавить свои собственные комментарии для зафиксированных системой событий. Результаты измерений уровней каналов могут быть сохранены на дистанционных или локальных терминалах мониторинга сети.

Транспондер получает информацию о составе платформы, технических параметрах (уровни RF-сигнала канального плана, оптическая мощность, рабочее напряжение, температура внутри платформы), и передает её по обратному каналу к головному контроллеру на ЦГС. Поступившая информация записывается в журнал программы CATVisor™ EMS Server. Интерфейс программного обеспечения CATVisor™ EMS Explorer позволяет наглядно представить данные о техническом состоянии активных элементов сети, что, в свою очередь помогает оператору оперативно принять оптимальное управленческое решение в момент появления неисправности.

Рис.10 Дерево HFC-сети в программе EMS Explorer 10

На рис.10 показан пример скриншота программы EMS Explorer. Виден фрагмент дерева структуры HFC-сети с IP-адресами транспондеров активных элементов HFC-сети, видны транспондеры AC6950 платформ серии Teleste Access, транспондеры EMT 100/101/110/120 усилителей и оптических узлов Teleste серий DXA, DXE, DXO). Рядом с символами головной станции и транспондерами некоторых элементов мы видим желтые треугольники с восклицательными знаками, указывающие оператору на возможные проблемы с ними. Кликнув на эти элементы сети оператор получит развернутую информацию о их состоянии и имевших место событиях.

Интерфейс EMS Explorer (рис. 11) организован так, что в нем видны: директория элементов (вверху слева), список элементов (вверху справа) и список событий (внизу). В этом списке мы видим столбцы из которых оператор определяет источник сообщения о событии (активный элемент сети), IP-адрес (для ЦГС и ПГС не требуется), время и дата наступления события, тип события (неисправность, предупреждение, уведомление), активность элемента, подтверждение и собственно сообщение о событии. Для иллюстрации на рис.11 показан целый букет неприятностей, искусственно созданных в лаборатории Teleste для записи этого скриншота - сбой аудио поднесущей, снижение уровня входного сигнала, отсутствие входного сигнала или несущей данных, сбой выходного уровня, сбой кадровой синхронизации, сбой автоподстройки частоты и т.п.

Рис. 11 Интерфейс EMS Explorer

Система дистанционного менеджмента обеспечивает оператору максимально возможное качество обслуживания сети, что необходимо для бесперебойного предоставления услуг.

Дистанционная система менеджмента и мониторинга объективно необходима оператору при развитии и усовершенствовании сети, подключении новых сегментов, усложнении структуры сети при создании многоуровневой оптической архитектуры, при внедрении новых сервисов и услуг.

Внедряя систему дистанционного менеджмента и мониторинга оператор решает ряд важнейших задач:

• Повышается надёжность и безопасность сетей;
• Обеспечивается высокая оперативность ремонтно-восстановительных работ;
• Максимально упрощается локализация мест повреждения кабелей, исчезновения электропитания, нарушение или снижения качества контактов, выхода из строя оборудования и т.п.;
• Упрощается локализация сегментов сети, пораженных в обратном канале шумами ингрессии;
• Резко сокращается время ремонтно-восстановительных работ;
• Снижаются прямые и косвенные убытки, возникающие при отказах сетей или их частей, из-за мгновенной локализации мест неисправности.
• Обеспечивается значительная экономия денежных средств за счет сокращения численности необходимого персонала.

Очевидно, что у оператора уменьшаются возможные штрафные санкции, связанные с перебоями в предоставлении услуг корпоративным заказчикам. Оператор с большой уверенностью может идти на жесткие контрактные обязательства при предоставлении услуг корпоративным клиентам. Укрепляются деловая репутация и имидж оператора, такие важные сегодня в условиях жесткой конкуренции на рынке современных широкополосных телекоммуникационных услуг. Всё это в итоге более чем положительно отразится на экономических показателях сети и перспективах её развития.

Рис. 12 Дистанционный контроль параметров мультисервисной сети на ЦГС в Костроме.

Авторы с удовольствием ответят на все вопросы по затронутой теме по тел.: +7 (495) 221-81-88 или E-mail: