Разработка системы управления спутниковых каналов связи для АО "Казтелеком" на базе платформы labview

 

Разработка системы  эксплуатационного управления спутниковых  каналов связи для ООО "Казахтелеком" на базе платформы LabVIEW. Изложены основы построения систем передачи с частотным и временным разделением каналов. Особое внимание уделено построению цифровых систем передачи с временным разделением каналов на основе импульсно-кодовой модуляции. Раскрыты принципы иерархического построения систем передачи. Рассмотрены вопросы построения цифровых волоконно-оптических систем передачи и систем радиосвязи: радиорелейных и спутниковых систем передачи, систем подвижной радиосвязи. Освещены основы построения телекоммуникационных сетей различного назначения и принципы их взаимодействия.

 

Содержание

 

Введение

1. ПОСТРОЕНИЕ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ И СПУТНИКОВЫХ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ

1.1 Основные понятия и определения. Принципы многоствольной передачи

1.2 Виды модуляции, применяемые в радиорелейных и спутниковых системах передачи

2. СПУТНИКОВЫЕ И КОМБИНИРОВАННЫЕ СЕТИ

2.1 Геостационарные спутники

2.2 Низкоорбитальные спутники

2.3 Спутники против оптоволоконных кабелей

Выводы

3. ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА LABVIEW

3.1 Программно-аппаратный комплекса LabVIEW

3.2 Применение LabView для тестирования сигнализации сети абонентского доступа

Выводы

3.3. Подсистема контроля и диагностики спутниковых каналов связи

3.4. Базовая структура ПКД СКС

5. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

5.1 Общая характеристика опасных и вредных факторов на рабочем месте

5.2 Общие мероприятия по обеспечению безопасности на рабочем месте

5.3 Расчет искусственного освещения в рабочем помещении

Выводы

Заключение

Список литературы

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Современные телекоммуникационные системы и сети представляют сложный  комплекс разнообразных технических  средств, обеспечивающих передачу различных  сообщений на любые расстояния с заданными параметрами качества. Основу телекоммуникационных систем составляют многоканальные системы передачи по электрическим, волоконно-оптическим кабелям и радиолиниям, предназначенные для формирования типовых каналов и трактов. На основе систем передачи строится телекоммуникационная сеть страны, реализуемая в виде комплексов технологически сопряженных сетей электросвязи общего пользования, ведомственных и частных сетей электросвязи на территории Казахстана, охваченная общим централизованным управлением и называемая Взаимоувязанной сетью связи. Данная сеть связи как информационная транспортная среда, кроме сетей передачи привычных сообщений, позволяет создать:

• цифровую сеть связи с интеграцией служб, обеспечивающих полностью цифровые соединения между оконечными устройствами (терминалами) для предоставления абонентам широкого спектра услуг по передаче телефонных и нетелефонных сообщений, доступ к которым осуществляется через ограниченный набор стандартизированных многофункциональных интерфейсов;
• интеллектуальную сеть, которая может предоставить абонентам расширенный набор услуг в заданное время в заданном месте, например установление телефонного соединения с оплатой за счет вызываемого абонента, вызов по кредитной карте, общение по сокращенному набору номера, телеголосование и др.;
• сотовые мобильные сети связи, предоставляющие абоненту, находящемуся в движении, возможность получить услуги связи в любом месте;
• широкополосные цифровые сети с интеграцией услуг со скоростью обмена информацией до десятков Гбит/с; высокоскоростные сети на основе транспортирования информации с помощью технологии асинхронного режима переноса (Asynchronous Transfer Mode – ATM) и др.

Сами системы управления представляют собой сложные программно-аппаратные комплексы, поэтому существует граница целесообразности применения системы управления – она зависит от сложности сети, разнообразия применяемого коммуникационного оборудования и степени его распределенности по территории. В небольшой сети можно применять отдельные программы управления наиболее сложными устройствами, например коммутатором, поддерживающим технику VLAN. Обычно каждое устройство, которое требует достаточно сложного конфигурирования, производитель сопровождает автономной программой конфигурирования и управления. Однако при росте сети может возникнуть проблема объединения разрозненных программ управления устройствами в единую систему управления, и для решения этой проблемы придется, возможно, отказаться от этих программ и заменить их интегрированной системой управления.

Сетевое управление состоит из отдельных и независимых задач по управлению разнородными системами. К основным функциям сетевого управления относится:

• Проектирование, установка и обслуживание физической инфраструктуры, соединительных кабелей и коммутационных панелей, тестирование кабелей и проверка их длины.
• Настройка устройств, мостов, маршрутизаторов, коммутаторов и повторителей. Настройка процессов резервирования, архивирования и документирование. Создание и обновление топологических карт, отражение взаимосвязей устройств, определение места хранения конфигурационной информации.
• Мониторинг состояния связей и служб, определение базовых показателей сетевой производительности и ее измерение. Упреждающее и экстренное тестирование неполадок в связях и сетевых службах. Мониторинг безопасности сети.
• Отслеживание сбоев в управляемых компьютерах и устройствах, определение и устранение их причин, исправление их последствий и предотвращение сбоев.
• Управление конфигурированием компьютеров и сетевых устройств (инициализация, переконфигурирование, выключение управляемых сетевых устройств и компьютеров).
• Управление потребление сетевых ресурсов пользователями и группами пользователей (например, регулирование дисковых и иных квот).
• Управление производительностью сетевых устройств и сервисов (с помощью сбора и анализа статистики интенсивности применения и частоты ошибок сетевых устройств и искусственной установки уровня их производительности на основе полученных данных).
• Управление защитой данных с помощью контроля доступа к сетевым ресурсам на основе заранее установленной политики безопасности.

Рассмотрим задачи этих функциональных областей управления применительно  к системам управления сетями.

Управление конфигурацией  сети и именованием (Configuration Management). Эти задачи заключаются в конфигурировании параметров как элементов сети (Network Element, NE), так и сети в целом. Для элементов сети, таких как маршрутизаторы, мультиплексоры и т.п., с помощью этой группы задач определяются сетевые адреса, идентификаторы (имена), географическое положение и пр.

Управление конфигурацией (как и другие задачи системы управления) могут выполнятся в автоматическом, ручном или полуавтоматическом режимах. Например, карта сети может составляться автоматически, на основании зондирования реальной сети пакетами-исследователями, а может быть введена оператором системы управления вручную. Чаще всего применяются полуавтоматические методы, когда автоматически полученную карту оператор подправляет вручную. Методы автоматического построения топологической карты, как правило, являются фирменными разработками.

Результаты анализа  производительности и надежности позволяют  контролировать соглашение об уровне обслуживания (Service Level Agreement, SLA), заключаемое между пользователем сети и ее администраторами (или компанией, продающей услуги); Обычно в SLA оговариваются такие параметры надежности, как коэффициент готовности службы в течение года и месяца, максимальное время устранения отказа, а также параметры производительности, например, средняя и максимальная пропускная способности при соединении двух точек подключения пользовательского оборудования, время реакции сети (если информационная служба, для которой определяется время реакции, поддерживается внутри сети), максимальная задержка пакетов при передаче через сеть (если сеть используется только как транзитный транспорт). Без средств анализа производительности и надежности поставщик услуг публичной сети пли отдел информационных технологий предприятия не сможет ни проконтролировать, ни тем более обеспечить нужный уровень обслуживания для конечных пользователей сети

Управление безопасностью (Security Management). Задачи этой группы включают в себя контроль доступа к ресурсам сети (данным и оборудованию) и сохранение целостности данных при их хранении и передаче через сеть. Базовыми элементами управления безопасностью являются процедуры аутентификации пользователей, назначение и проверка прав доступа к ресурсам сети, распределение и поддержка ключей шифрования, управления полномочиями и т. п. Часто функции этой группы не включаются в системы управления сетями, а реализуются либо в виде специальных продуктов (например, системы аутентификации и авторизации Kerberos, различных защитных экранов, систем шифрования данных), либо входят в состав операционных систем и системных приложений.

Рассмотрим, как преломляются общие функциональные задачи системы  управления, определенные в стандартах X.700/ISO 7498-4, в задачи такого конкретного класса систем управления, как системы управления компьютерами и их системным и прикладным программным обеспечением. Их называют системами управления системой (System Management System). Обычно система управления системой выполняет следующие функции:Учет используемых аппаратных и программных средств (Configuration Management). Система автоматически собирает информацию об установленных в сети компьютерах и создает записи в специальной базе данных об аппаратных и программных ресурсах. После этого администратор может быстро выяснить, какими ресурсами он располагает и где тот или иной ресурс находится, например, узнать о том, на каких компьютерах нужно обновить драйверы принтеров, какие компьютеры обладают достаточным количеством памяти, дискового пространства и.т. п.

-Распределение и установка программного обеспечения (Configuration Management), После завершения обследования администратор может создать пакеты рассылки нового программного обеспечения, которое нужно инсталлировать на всех компьютерах сети или на какой-либо группе компьютеров. В большой сети, где проявляются преимущества системы управления, такой способ инсталляции может существенно уменьшить трудоемкость этой процедуры. Система может также позволять централизованно устанавливать и администрировать приложения, которые запускаются с файловых серверов, а также дать возможность конечным пользователям запускать такие приложения с любой рабочей станции сети.

Примерами систем управления системами являются Microsoft System Management Server (SMS), CA Umcenter, HP Operationscenter и многие другие.

Как видно из описания функций системы управления системами, они повторяют функции системы управления сетью, но только для других объектов. Действительно, функция учета используемых аппаратных и программных средств соответствует функции построения карты сети, функция распределения и установки программного обеспечения — функции управления конфигурацией коммутаторов и маршрутизаторов, а функция анализа производительности и возникающих проблем — функции производительности.

Эта близость функций  систем управления сетями и систем управления системами позволила разработчикам стандартов OSI не делать различия между ними и разрабатывать общие стандарты управления.

На практике уже несколько  лет также заметна отчетливая тенденция интеграции систем управления сетями и системами в единые интегрированные  продукты управления корпоративными сетями, например CA Unicenter TNG или ТМЕ-10 IBM/Tivoli. Наблюдается также интеграция систем управления телекоммуникационными сетями с системами управления корпоративными сетями.

 

 

1. ПОСТРОЕНИЕ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ И  СПУТНИКОВЫХ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ

1.1 Основные понятия и определения. Принципы многоствольной передачи

 

Радиолиния передачи, в которой сигналы электросвязи передаются с помощью наземных ретрансляционных станций, называется радиорелейной  линией передачи. Радиорелейная линия  передачи (РРЛП) представляет собой цепочку приемопередающих радиостанций (оконечных, промежуточных, узловых), которые осуществляют последовательную многократную ретрансляцию (прием, преобразование, усиление и передачу) передаваемых сигналов.

Радиорелейная линия  передачи, соседние станции которой размещаются одна от другой на расстоянии прямой видимости между антеннами этих станций, называется РРЛП прямой видимости (рис. 1.1).

 

Рисунок 1.1 – Радиолинейная  линия передачи прямой видимости

 

Здесь приняты следующие  обозначения: ОРС – оконечная радиорелейная станция, обеспечивающая преобразование отдельных подлежащих передаче сигналов в диапазоне частот радиосигнала, объединения их в общий радиосигнал и передачу его в среду распространения, а также прием встречного радиосигнала, разделение его на отдельные принимаемые сигналы, их преобразования и выдачу потребителю; ПРС – промежуточная радиорелейная станция, обеспечивающая прием, преобразование, усиление или регенерацию и последующую передачу радиосигнала; УРС – узловая радиорелейная станция, обеспечивающая разветвление и объединение потоков сообщений, передаваемых по разным РРЛП, на пересечении которых и располагаются УРС.

К УРС относятся также  станции РРЛП, где осуществляется ввод и вывод телефонных, телевизионных  и других сигналов. На ОРС и УРС всегда имеется технический персонал, который обслуживает не только эти станции, но и осуществляет контроль и управление с помощью специальной системы телеобслуживания ближайшими ПРС.

Участок РРЛП (300 ... 500 км) между ОРС (УРС) делится примерно пополам так, что одна часть ПРС входит в зону телеобслуживания одной ОРС (УРС), а другая часть ПРС обслуживается другой УРС (ОРС).

Радиорелейная линия  передачи, в которой используется рассеяние и отражение радиоволн  в нижней области тропосферы при взаимном расположении соседних станций, называется тропосферной радиорелейной линией передачи (ТРРЛП) (рис. 1.2).

 

Рисунок 1.2 – Тропосферная радиорелейная линия передачи

 

Радиолиния передачи, в которой используются космические  станции, пассивные спутники или иные космические объекты, называется космической линией передачи. Космическая линия передачи, осуществляющая электросвязь между земными станциями этой линии с помощью установленных на искусственных спутниках Земли ретрансляционных станций или пассивных спутников, называется спутниковой линией передачи (СЛП) (рис. 1.3).