Телекомунікаційні системи та мережі. Том 1. Структура й основні функції.  /  Зміст  /  Розділ 10. Технології та протоколи управління в ТКС   /  Тема 10.1. Зміст задач управління в мережах наступного покоління

Зміст:

10.1.4. Основні вимоги до систем і засобів мережного управління

Загальний перелік вимог, висунутих до систем і апаратно-програмних засобів мережного управління, можна умовно поділити на загальні та низку часткових груп вимог до структури, складу, функцій і технологій програмування в СМУ (рис. 10.1.4).

Рис. 10.1.4. Декомпозиція вимог до систем мережного управління

Загальні вимоги до системи мережного управління. З погляду задоволення загальних (загальносистемних) вимог щодо управління СМУ має забезпечувати:

  • високу стійкість і надійність управління, у тому числі заснованих на апаратному та програмному резервуванні засобів управління;
  • високу оперативність управління, засновану на мінімізації часу реакції СМУ на події в мережі, а підготовлене рішення на практиці має реалізовуватися у стислі (задані) терміни;
  • мінімізацію навантаження, обумовлену створюваним службовим трафіком (інформація про стан мережі, команди управління та ін.);
  • заданий рівень безпеки управління із чіткою регламентацією повноважень посадових осіб (осіб, що приймають рішення);
  • високу точність визначення місця розташування та локалізації пошкоджень на мережі зв’язку;
  • підтримку та гнучкість реалізації різноманітних стратегій і функцій управління;
  • структурне та функціональне нарощування СМУ, засноване на апаратно-програмних розширеннях початкових функцій і переліку базових задач управління;
  • широку функціональність управління, пов’язану, у тому числі, з можливістю охоплення різнорідних мереж зв’язку, телекомунікаційного обладнання та послуг.

Вимоги до архітектури системи мережного управління. Відомо декілька типових архітектур систем мережного управління: централізована, децентралізована, ієрархічна та чарункова.

Під час використання централізованої (однорівневої) архітектури (рис. 10.1.5) передбачається, що всі мережні пристрої реалізують один і той самий протокол управління, який забезпечує їм спілкування безпосередньо з сервером управління — центром управління мережею (ЦУМ), який призначений для управління експлуатацією мережі, збором статистики, виконує функції реконфігурації мережі у разі відмови її елементів, а також функції адміністрування в мережі. Такий підхід дає можливість реалізувати тільки основні функції управління та не перешкоджає використанню специфічних функцій, які властиві різним пристроям. Реалізація такого підходу у масштабній мережі є надскладним завданням, оскільки в ній використовується різнорідне обладнання та розмаїття протоколів.

Рис. 10.1.5. Приклад СМУ з централізованою архітектурою

Під час реалізації децентралізованої архітектури передбачається, що в СМУ виділяються декілька окремих серверів управління, які, в загальному випадку, не взаємодіючи один з одним, здійснюють управління мережними процесами в підпорядкованих їм підмережах. При цьому забезпечується висока оперативність рішень щодо управління в ТКС, але якість таких рішень суттєво залежить від структурної та функціональної зв’язності окремих підмереж. Чим «міцніший» зв’язок таких підмереж, тим нижча якість децентралізованого управління, оскільки функціонально сервери в цьому разі не пов’язані, а рішення, які вони формують, не координуються та не завжди узгоджуються між собою.

Під час реалізації багаторівневої архітектури СМУ організується ієрархія серверів управління, при цьому в кожному сегменті локальної або територіально-розподіленої мережі є свій сервер, що стежить за станом мережного обладнання в ньому. Такий принцип побудови передбачає визначення відповідної ієрархії центрів (вузлів, серверів) управління в СМУ, із введенням відношень підпорядкованості й обов’язковою координацією з боку вищого рівня рішень, отриманих на нижньому рівні. При цьому мережні вузли, як правило, визначають нульовий рівень ієрархії управління. Приклад ієрархічної побудови СМУ при управлінні різнорідними фрагментами (підмережами) наведено на рис. 10.1.6.

Рис. 10.1.6. Приклад децентралізованої побудови СМУ

Сервери N-го рівня ієрархії можуть обмінюватися інформацією як із серверами (N – 1)-рівня, так і із серверами (N + 1)-рівня ієрархії управління. У цьому разі кожен із серверів відіграє роль як адміністратора мережі при контролі пристроїв, що перебувають на нижніх рівнях ієрархії, так і агента при роботі із сервером (менеджером) верхнього рівня ієрархії.

Чарункова архітектура СМУ також заснована на ієрархічному підході до управління в ТКС, але передбачає існування декількох верхніх рівнів, які можуть безпосередньо взаємодіяти один з одним, а також із серверами нижнього рівня, між якими також допускається інформаційна взаємодія (рис. 10.1.7).

Рис. 10.1.7. Приклад чарункової архітектури СМУ

Для забезпечення максимально можливих показників якості управління (стійкості, оперативності, масштабованості й ін.) сучасні СМУ побудовані як ієрархічні (багаторівневі) системи або як системи з чарунковою архітектурою, засновані на поєднанні переваг централізованого й децентралізованого (розподіленого) управління. Залежно від якісного й кількісного складу вимог до СМУ в цілому структура центрів управління може збігатися зі структурою мережних вузлів (комутаторів/маршрутизаторів ТКС) повністю, частково або не збігатися взагалі. Частина функцій, покладених на СМУ, також може реалізуватися безпосередньо на мережних вузлах ТКС за допомогою апаратних і програмних засобів (операційних систем) комутаторів, маршрутизаторів, шлюзів мережі.

Під час реалізації принципів чарункової архітектури СМУ структура центрів управління має прагнути до повнозв’язної для забезпечення необхідної оперативності й стійкості управління мережею. Із цією ж метою необхідно передбачити можливість дублювання функцій головного центру управління (координатора) одним із центрів більш низького рівня ієрархії у разі виходу першого з ладу.

Вимоги до складу систем мережного управління. Аналіз тенденцій розвитку мереж зв’язку та систем мережного управління свідчить, що майбутні СМУ мають будуватися на системних засадах як автоматичні і лише на найбільш відповідальних ділянках як автоматизовані системи управління. Ці комплексні системні рішення мають охоплювати:

  • коректно специфіковане обладнання управління зв’язком, що включає необхідне обладнання, яке постачається самим виробником комунікаційного обладнання;
  • систему пов’язаних програмно-технічних комплексів управління (обладнання універсального застосування, наприклад, платформи управління мережами, обладнання систем управління базами даних (СУБД) і аналітичної обробки даних);
  • комплекс організаційно-технічних заходів розробки та використання обладнання управління, включаючи проектування бізнес-процесів (технологічних процесів), технічної експлуатації та управління мережею в умовах автоматизації.

Реалізація таких пропозицій до операторів зв’язку і розробників обладнання управління висуває значно вищі вимоги як з необхідного обсягу охоплення завдань, так і з ширшими рамками проекту в часі. Останнє важливе ще й тому, що має змінитися парадигма створення систем управління: їх проектування має починатись одночасно з проектуванням самої мережі, оскільки елементи системи управління суттєво визначають функціональні можливості управління самої мережі та постачаються нині як частина обладнання зв’язку.

Вимоги до переліку функцій систем мережного управління. Система мережного управління має підтримувати базовий набір об’єктів управління та операцій над об’єктами, що задовольняють стандартам ЕМВВС і забезпечують виконання таких функцій:

  • управління усуненням несправностей елементів мережі, у тому числі процедурами фільтрації та ранжирування повідомлень про дані несправності за допомогою відповідних протоколів;
  • збір даних від елементів мережі в різних форматах і перетворення їх у єдиний вхідний формат даних для реалізації процедури управління;
  • збір даних про надані послуги зв’язку для автоматизованих систем розрахунку;
  • функції вимірювання, тестування й моніторингу технічних характеристик елементів мережі й мережі зв’язку в цілому (вимірювання навантаження, рівня завантаження портів, статистика відмов тощо);
  • наявність графічного інтерфейсу користувача, який дозволяє легко інтегрувати отримувану інформацію (рис. 10.1.8).

Рис. 10.1.8. Приклад відображуваної інформації про стан ТКС

Загальні вимоги до платформи управління. Основне завдання, якісне розв’язання якого мають забезпечити платформи мережного управління й окремі продукти, — здійснення наскрізного автоматичного управління «униз» і «з кінця в кінець» (end to end), управління рівнем послуг за заданими правилами. Управління «униз» означає наявність контролю й моніторингу над усіма елементами управління — від бізнес-процесу до елемента мережі, включаючи програмне забезпечення управління, операційну систему, базу даних інформації управління, інфраструктуру управління. Управління «з кінця в кінець» має на увазі наявність контролю на всій ділянці передачі повідомлень (мова, дані, відео) між окремо взятою парою абонентів мережі. Сюди ж належать контроль окремих ділянок, фрагментів мережі, зв’язку між користувачами та серверами аплікацій.

Під час створення системи управління складним телекомунікаційним обладнанням виникає альтернатива: використання або безлічі розрізнених програмних інструментів для конфігурування, моніторингу, діагностування та супроводу кожного окремого компонента складної телекомунікаційної системи, або комплексної платформи управління, яка розглядає всі компоненти як цілісну систему. У платформі управління мають існувати засоби налагодження у вигляді набору відкритих програмувальних інтерфейсів аплікації (Application Program Interface, API). Крім того, платформи управління мають реалізовувати додаткові засоби, необхідні для побудови повноцінної СМУ, а саме:

  • засоби ведення довідкової системи та системи посилань, які зберігають інформацію про встановлених менеджерів і агентів, що дозволяє їм автоматично знаходити один одного в мережі за іменами (сервіс іменування);
  • засоби створення репозиторію — бази даних екземплярів класів об’єктів управління, у якій зберігаються екземпляри об’єктів в ієрархічно впорядкованій формі, що характеризує підпорядкованість елементів у реальній мережі, а також у ньому можуть перебувати описи типових інтерфейсів;
  • засоби кореляційного аналізу потоку повідомлень для виявлення причинно-наслідкових відносин між мережними подіями в системі, якою управляють;
  • інструментальні засоби розробки та налагодження інформаційної моделі мережі й системи управління в цілому.

Вимоги до технології програмування в СМУ. Сучасні технології програмування, які використовуються в архітектурі платформ управління, відповідно до основних ознак відкритої системи мають забезпечувати:

  • відкритість, тобто можливість створення власних програмних продуктів, зокрема, для інтеграції з іншими платформами;
  • використання технології об’єктно-орієнтованого програмування;
  • забезпечення мобільності аплікацій управління з одного обчислювального середовища в інше;
  • підтримку архітектури менеджер-агент із використанням розподіленої системи сервісів управління, організованих за трирівневим принципом: менеджер — менеджер-агент;
  • використання розподіленої системи обробки даних і технологій проміжного шару;
  • організацію та підтримку єдиної бази даних інформації управління;
  • наявність інструментарію для гнучкого й широкомасштабного моделювання об’єктів управління;
  • створення широкого набору клієнтських компонентів за допомогою мови виклику інтерфейсів сервісних компонентів;
  • власний метод (протокол) для організації взаємодії всіх згаданих компонентів;
  • наявність системи захисту інформації управління та засобів забезпечення інформаційної безпеки системи в цілому;
  • підтримку стандартних протоколів управління;
  • регламентацію взаємодії із транспортними протоколами.