VIRTUAL INTERFACE FOR DIGITAL TRANSMISSION SYSTEMS

Abstract

A question of flexibility equipment digital transmission systems (DTS) via a base set of virtual interfaces. This technology is being considered for use in the primary network connection, eliminating the use of modular embedded boards and interfaces to expand the functional hardware DSPs

Full Text

Введение В эпоху цифровых технологий передачи информации создается цифровое поколение оборудования, в которое все больше интегрируются системы удаленного управления, сигнализации и мониторинга, позволяющие администратору сети выполнять настройку цифровых систем передачи (ЦСП) без выезда на объект. Необходимо отметить, что количество оборудования, а точнее, его спектр, постоянно увеличивается, без учета развития программного обеспечения (ПО), предназначенного для управления. Следовательно, при взаимной интеграции как минимум двух комплексов в единое ядро проявляется масса проблем [1]. Для решения этих вопросов необходимо в первую очередь идти в направлении от цифровых интерфейсов (ЦИ) к единице оборудования, так как именно здесь раскрывается задача интеграции систем управления оборудованием связи в единый комплекс. Исходя из определения интерфейса, можно сделать вывод, что он определяет взаимодействие всех систем связи и при изменении его параметров происходит изменение работы всей системы. Следовательно, необходимо построить такой интерфейс, который сможет адаптироваться под различные условия передачи информации и предоставлять максимальное количество функций управления и мониторинга. Физические интерфейсы, рассматривающиеся в данной статье, относятся только к системам связи: - интерфейс E&M - для передачи аналоговых сигналов между автоматическими телефонными станциями (АТС ); - интерфейс стандарта G.703 - для обмена сигналами между ЦСП со скоростью 2048 кбит/с; - интерфейс стандарта IEEE 802.3 (Ethernet) - определяющий проводные соединения и элек трические сигналы на физическом уровне, позволяющий работать на скоростях 10/100/1000 Мбит/с; - волоконно-оптический интерфейс передачи данных ANSI X3T9.5. Необходимо учитывать, что для управления каналами связи разработаны и широко используются как протоколы стека TCP/IP, так и интегрированные функции управления (например, использование процедур контроля ошибок и национальных битов в G.703). В качестве основного протокола обмена данными с «верхними» системами управления принято решение использовать SNMP, так как он имеет широкую гибкость и удобство программирования, а также активно используется в различных системах [2]. Полагаясь на текущее развитие методов программирования, необходимо отметить, что в настоящее время широко применяется «визуальное программирование» [3-4], которое уже сейчас используется в цифровых процессорах обработки звука и найдет свое место в системах связи для настройки конфигурации оборудования. Это условие является необходимым при реализации системы виртуальных интерфейсов, так как данная технология облегчает задачу исследования и проведения экспериментов. Для решения вопросов управления и мониторинга, реализации концепции системы виртуальных интерфейсов (СВИ) необходимо выполнить построение виртуальной единицы оборудования для систем связи, включающую в свое ядро методику визуального программирования. Представление интерфейсов через алгоритмо-математическую модель сигналов Первым шагом к решению поставленной задачи является создание формализованного представления и машинно-ориентированного объек-та-заместителя для реального сетевого элемента (единицы оборудования), где необходимо определить его функцию, состав и программное обеспечение (ПО). В качестве исследуемого объекта было предложено использовать каналообразующее оборудование - мультиплексор, входящий в состав первичной сети (см. рис. 1), который выполняет следующие функции: «Инфокоммуникационные технологии» Том 11, № 3, 2013 28 Буданов А.Н., Дмитриев В.М. - маршрутизацию аналогового канала E&M где t - время, n - случайный аналоговый сигнал; - маршрутизацию цифрового канала Ethernet где t - время, v - объем информации; - управление маршрутизацией и мониторинг по протоколу SNMP - s(t, р), где t - время, p -параметры функции управления. Выходом мультиплексора является интерфейс G.703, следовательно, функция преобразования будет иметь следующий вид Gl(t,k,p) = g[f(t,n),e(t,v),k] s(t,p), (1) где к - номер канального интервала. Следовательно, единица оборудования будет представлена в виде (см. рис. 1). к к системе Т управления ^ана^ SNMP E&M 1 к ЦСП ТЧ ]$анад 1 G.703 Ethernet Рис. 1. Схема привязки интерфейсов к мультиплексору: ТЧ - канал тональной частоты; ПД - передача данных В качестве поддержки визуального программирования применена среда моделирования и автоматического расчета систем (МАРС) [5], позволяющая формировать библиотеку виртуальных компонентов (интерфейсов), построенных на основе математических моделей, и объединять их согласно методу компонентных цепей [6] в единую систему обработки информации. Так как в интерфейсах присутствует алгоритмическая составляющая (кодирование, разделение данных по канальным интервалам), следовательно модель цифровых интерфейсов будет представлена на математико-алгоритмическом уровне как т = l,sin(/) > О 0,sin(7) < О (2) Зная математическую модель цифрового сигнала (2) и алгоритм кодирования цифрового потока Е1, которое определено как биполярное ко -дирование с высокой плотностью (High Density Bipolar 3 - HDB3) [7], представляется возможным реализовать виртуальный интерфейс, изображенный на рис. 2, где а) передатчик; б) приемник; 1-15, 17-31 - временные интервалы, 16 - управление, Out/In - выход/вход интерфейса, Alm - выходы сигнализации (Major, Minor). а) б) Рис 2. Виртуальный интерфейс G.703 По аналогичному принципу образована модель интерфейса Ethernet (см. рис. 3), где в качестве аппаратной поддержки был использован драйвер сетевой карты персонального компьютера, для обмена данными между системами моделирования по сети. Рис. 3. Модель интерфейса Ethernet: In/Out - вход/ выход цифрового или аналогового сигналов, передаваемых по сети Пример построения модели преобразования сигналов Используя представленные выше компоненты, можно реализовать модель схемы преобразования интерфейсов HDB3 в Ethernet для организации канала связи между абонентами ( см. рис. 4) [8]. В качестве абонентов выступают источники аналогового сигнала ES1 и ES2. Далее сигнал передается через 1 и 3 временной интервал интерфейса HDB3 с преобразованием в канал Ethernet. На приемной стороне (ПК №2) в качестве «уха» используются вольтметры с выводом результата измерения на график. Применив вместо ПК реальное оборудование ЦСП с поддержкой визуального программирования, станет возможным выполнение любых преобразований внутри для перечисленных выше интерфейсов, что даст возможность не использовать при необходимости дополнительное физическое оборудование (модульные платы интерфейсов). Еще одним важным свойством является то, что виртуальный интерфейс возможно привязать к любому физическому порту, так как в модели описаны алгоритмы и свойства его работы. А с применением модели интерфейса для сигнализа «Инфокоммуникационные технологии» Том 11, № 3, 2013 Буданов А.Н., Дмитриев В. М. 29 ПК №1 ПК №2 Рис. 4. Упрощенная модель цифрового канала связи HDB3, построенная на основе моделей интерфейсов с использованием преобразования в канал Ethernet ции по протоколу SNMP возможно реализовать связь с системами управления верхнего уровня для передачи аварийных сообщений (см. рис. 5). Применение «агента» SNMP - не является новым, но определив его как самостоятельную алгоритмическую модель - его функциональность увеличивается за счет привязки источников сигнализации к динамическому количеству портов интерфейса SNMP. Рис. 5. Модель протокола SNMP для формирования аварийных сообщений Заключение По результатам проведенного исследования можно сделать следующие выводы. Разработанный метод позволяет по-новому взглянуть на аппаратную конфигурацию оборудования ЦСП, которая должна состоять только из необходимого количества физических интерфейсов (портов), которые через алгоритмо-математическое описание могут быть представлены в виде описанных выше интерфейсов. Но для реализации данного подхода необходимо использовать новые метод настройки и управления через «визуальное программирование» с выходом на системы управления. Еще одно преимущество - это возможность использования моделей как для проектных изысканий, так и для обучающих целей.