Компьютеры в телекоммуникационных системах

Мы продолжаем серию публикаций о нетривиальном применении компьютерной техники. В этой статье описан электронный коммутатор фирмы Nokia, установленный у крупнейшего петербургского сотового оператора компании Дельта Телеком. В 1998 году, в связи с практически предельной загруженностью коммутатора, особенно трафиком в центре города, будет установлен второй коммутатор, а также внедрена технология интерливинга, что позволит увеличить число каналов со 180 до 369. Редакция КИ пользуется сотовыми телефонами этого оператора, поэтому нам было интересно посмотреть, как обрабатываются наши звонки. Информацию редакции КИ любезно предоставили руководитель Центра эксплуатации и контроля сотовой сети Андрей Ивкин и специалист группы ПО сотовой сети Павел Батылин.

Мобильный телефон - это компьютер
Что находится внутри мобильного телефона (мобильной станции)? Компьютер, и достаточно хороший. Он, как и обычно, состоит из процессора, ПЗУ и памяти. Что он делает? Принимает множество сигналов. Ведь для того, чтобы установить соединение, нужно встать на правильную частоту той базовой станции, с которой телефон должен работать. Для этого мобильная станция (телефон) должна получить информацию о базовой станции - какая стоит аппаратура и есть ли какие-то улучшающие сигнал и тракт приспособления. Базовые станции постоянно посылают в эфир сигналы на нескольких частотах. На одной из этих частот (вызывной 0) постоянно посылаются вызовы к мобильным станциям. Включая телефон, вы инициируете в нем поиск такого канала. В телефоне реализован алгоритм поиска наилучшего канала. Для этого он сканирует эфир несколько раз, постепенно уменьшая допустимый уровень, и встает на нужную частоту.

Электронный коммутатор - это компьютерная сеть
Внешне электронный коммутатор представляет собой ряды стоек с платами, высотой метра три с половиной. На платах смонтированы процессор, модуль памяти и интерфейсная плата. Процессоры в основном 386-е. Всего в электронном коммутаторе установлено более сотни таких компьютеров.

Электронный коммутатор является распределенной системой и управляется событиями. Сами алгоритмы обработки событий простые, сложно то, что событий много сразу. Все процессоры сидят на одной мегабайтной параллельной шине и между собой обмениваются сообщениями. Поскольку сообщения содержат необходимый минимум информации, быстродействия шины достаточно для бесперебойной работы. Отличительная особенность электронного коммутатора производства фирмы Nokia (которое она не устает подчеркивать) это использование обычных процессоров Intel. У каждого сообщения есть свой приоритет, в зависимости от которого оно и обрабатывается. Распараллеливание нагрузки обеспечивает передачу задачи от процессора к процессору или группе процессоров.

Приход звонка на коммутатор инициирует множество ответных действий. Анализ звонка показывает, по какой линии он пришел, и какой набран номер. Если есть данные о позвонившем абоненте, то анализируются и они. Если это вызов с мобильного аппарата, то обсчитывается абонент, который сделал вызов, и абонент, которого вызвали. Если это переадресация - то обсчитываются все три абонента. Если вызываемый абонент не ответил, то по какому-то тайм-ауту его будут переключать на голосовую почту. Это также требует дополнительного обсчета. Запускаются сразу все таймеры. Проверяются все условия реализации звонка в соответствии с заказанными услугами.

За выполнение каждой функции в электронном коммутаторе отвечает отдельный компьютер (процессор). Каждый компьютер имеет свое имя и свои задачи. Процесс взаимодействия между ними - специфический для каждой пары компьютеров. За каждым компьютером, обрабатывающим сигналы, закреплено жестко несколько компьютеров, которые управляют собственно линиями. Между этими компьютерами связь также жесткая. Если один сломается, то другой компьютер берет на себя управление этими линиями. Дальше обработка сигналов осуществляется в соответствии с программой, и каждый компьютер выполняет закрепленные за ним функции. При обращении к компьютерам, которые управляют установлением соединения и обсчитывают абонентские данные, алгоритм распределяет нагрузку поровну, т.е. обращение идет по очереди ко всем. Механизмы распределения нагрузки работают в том случае, если компьютеры жестко не закреплены за выполнением той или иной функции. Для каждой связи между двумя компьютерами есть определенный алгоритм распределения нагрузки, и где-то нагрузка закреплена жестко, а где-то нет.

Все сведения для обсчетов абонентских звонков берутся из центральной базы данных. Базы обновляются по мере необходимости отвечающим за это отделом. БД по абонентам вводится оператором. БД по конфигурации сети меняют инженеры Центра. Язык управления с терминала позволяет работать с системой.

Обеспечение надежной работы
Система интеллектуальная и контролирует себя сама. Постоянно осуществляется проверка всех сообщений между процессорами, наличие ответа на каждое сообщение, вычисляются контрольные суммы. Если ситуация оценивается как плохая, система передает функции процессору, который находится в горячем резерве, и перезапускает компьютер. Она загружает его либо с диска, либо с центральной памяти, где находится база данных. Суммарный объем базы данных составляет десятки мегабайт. Резервное копирование осуществляется ежеминутно, т.е. фактически у системы есть зеркальная копия всех данных. При каждом изменении работают процессы, которые эти изменения тут же копируют на диск. Регулярно осуществляется проверка на соответствие.

Мощность, потребляемая станцией, составляет 20 КВт. Как любая телефонная станция, Дельта Телеком имеет два энерговвода по переменному току, резервные источники питания, вплоть до дизельного. Если пропало и это напряжение, включается отдельная установка с аккумуляторной батареей питания, рассчитанной на час работы. Все пульсации сглаживаются главным образом аккумуляторной батареей. Она работает как очень большой конденсатор, который и убирает пульсации сети. Компьютерная сеть компании Дельта Телеком работает под Windows NT 4.0 с сервером NT. В системе установлена СУБД Oracle 7.3. Клиентские станции переводятся на Windows NT, потому что в режиме реального времени Windows 95 устойчивой работы не обеспечивает.

Оператор у электронного коммутатора
Каждый час система выдает сводку с большим объемом информации. Постоянно контролируются различные процессы и выдаются сообщения, отличающиеся степенью важности и срочностью реагирования на них notice, disturbance, alarm. Есть больше тысячи типов сообщений о ситуациях. За час таких сообщений поступает около сотни. Одно событие может вызвать несколько сообщений. Обрабатывают сообщения два оператора. Реакция оператора должна следовать на каждое сообщение. Но поскольку этих сообщений тысячи, то оператору надо быть очень квалифицированным человеком, чтобы прочитать распечатку и сделать по ней правильные выводы. Несмотря на то, что электронный коммутатор - это система с высокой надежностью и резервированием, необходимо участие человека для ее нормального функционирования. Причин у аварий может быть множество от обрыва кабелей вследствие неудачных движений экскаваторов - до плохого электропитания в Ленинградской области, где потребителю никак не получить стандартные 220 В.

Информационная система
Первоначально к электронному коммутатору были поставлены несколько терминалов и матричный принтер для распечатки справок. Когда базовых станций или объектов десяток, оператор может работать спокойно. Но по мере развития компании Дельта Телеком их число перевалило за сотню. Появилась настоятельная необходимость как-то облегчить труд операторов. Так возникла идея создать информационную систему. Задача ИС - снять со станции данные, немного их сжать, обработать и выдать оператору в удобоваримом виде. К сожалению, производители электронного коммутатора в Финляндии не смогли оперативно удовлетворить наши запросы. Сотрудники Дельта Телеком объясняют это тем, что в России требования к оператору сотовой связи у пользователей гораздо жестче. Наш клиент с трудом переносит пропадание связи и тут же звонит выяснить причины такого непорядка. В Финляндии осенью прошлого года также создана первая очередь такого продукта. Однако петербургский вариант богаче по возможностям.

Эта информационная система разработана для обслуживания электронного коммутатора и повышения надежности принимаемых оператором решений. В оригинальном варианте станция выдает статистику, и на принтере печатается лента длиной метра три. На экране информация подана компактно, она легко обозрима. Выдается информация только о тех объектах, на которые надо обратить внимание. Важность аварии выделяется цветами красный, желтый, зеленый. В системе определены заранее степени важности, отражаемые количеством звездочек. По отдельным категориям данных можно запросить информацию из базы данных для помощи оператору. Эта оперативная информация. Локальная база данных в Центре сделана на InterBase, а общая большая БД на Oracle 7.3. При написании системы работы с аварийными сообщениями использован продукт C Builder компании Borland. Вся информация по всем авариям хранится полностью. Статистику можно изучать за любой период в прошлом. Эта система постоянно совершенствуется и улучшается помощь, предоставляемая ею операторам. Финские специалисты предлагали реализацию подобного продукта только к 1999 году.

КОМПЬЮТЕР-ИНФОРМ