Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 27.018-2021 (МЭК 62673:2013) "Надежность в технике. Методы оценки и обеспечения надежности коммуникационной сети" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 октября 2021 г. N 1102-ст)

Dependability in technics. Methodology for communication network dependability assessment and assurance

УДК 62-192:658.51.011:658.562:623:006.354
ОКС 03.120.01

Дата введения - 1 января 2022 г.
Введен впервые

Предисловие

1 Подготовлен Закрытым акционерным обществом "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (ЗАО "НИЦ КД") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 119 "Надежность в технике"

3 Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 октября 2021 г. N 1102-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту МЭК 62673:2013 "Методы оценки и обеспечения надежности коммуникационной сети" (IEC 62673:2013 "Methodology for communication network dependability assessment and assurance", MOD) путем внесения технических отклонений, объяснение которых приведено во введении к настоящему стандарту.

Международный стандарт разработан Техническим комитетом по стандартизации ТК 56 Международной электротехнической комиссии (МЭК).

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

Сведения о соответствии ссылочных национальных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте, приведены в дополнительном приложении ДА

5 Введен впервые

Введение

На надежность коммуникационной сети большое влияние оказывают проектирование и реализация функций обслуживания сети, которые направлены на обеспечение удовлетворенности пользователей качеством обслуживания.

Эволюция сети, рост услуг и функциональное обновление в коммуникациях долгое время были проблемами для поставщиков коммуникационных услуг, причем не только по широкому спектру существующих услуг, но и для тех видов деятельности, которые связаны с услугами, используемыми конечными пользователями.

Для поддержания жизнеспособного бизнеса в области услуг коммуникационных сетей целесообразно при создании сети обеспечить:

- предоставление необходимых функций услуг сети;

- адекватные мощность и возможности сети;

- безопасность услуг;

- качество услуг;

- надежность услуг.

В настоящем стандарте рассмотрен один из наиболее важных вопросов, касающихся оценки и обеспечения надежности услуг коммуникационной сети. В стандарте рассмотрены стратегии обеспечения надежности сети и методы поддержания и улучшения работы сети.

В настоящем стандарте рассмотрены общие методы оценки и обеспечения надежности коммуникационных сетей. В стандарте также представлены методы оценки и обеспечения обслуживания коммуникационных сетей при разработке их надежности в соответствии с МСЭ-Т ¹⁾ (см. также [1]).

------------------------------

¹⁾_{МСЭ-Т - Международный союз электросвязи. Сектор стандартизации по телекоммуникациям.}

------------------------------

В стандарте представлен подход к анализу и оценке надежности сети, который обеспечивает надежность сети при проектировании для успешного ее изготовления.

Целью настоящего стандарта является формирование экономически эффективного решения для достижения показателей надежности сети и обеспечения преимуществ надежной сети при предоставлении услуг.

В настоящем стандарте ссылки на международные стандарты заменены ссылками на национальные стандарты.

1 Область применения

В настоящем стандарте приведены общие методы оценки и обеспечения надежности коммуникационных сетей (сетей связи, телекоммуникационных сетей) на всех стадиях жизненного цикла сети. В стандарте представлены стратегии оценки надежности сети и методы анализа топологии сети, оценки надежности способов оказания услуг и оптимизации конфигураций сети с целью обеспечения надежности сети и надежности ее услуг. В стандарте также рассмотрены стратегии обеспечения надежности сети и методы проверки работоспособности сети, управления отключением сети и тестовыми случаями для улучшения и поддержания предоставления услуг сети.

Настоящий стандарт применим поставщиками коммуникационных услуг, проектировщиками и разработчиками сетей, а также обслуживающим персоналом и операторами сети для обеспечения надежности работы сети и оценки надежности предоставления коммуникационных услуг.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 27.015 (МЭК 60300-3-15:2009) Надежность в технике. Управление надежностью. Руководство по проектированию надежности систем

ГОСТ Р 27.101 Надежность в технике. Надежность выполнения задания. Термины и определения

ГОСТ Р 27.102 Надежность в технике. Надежность объекта. Термины и определения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и сокращения

3.1 В настоящем стандарте применены термины по [2], ГОСТ Р 27.101, ГОСТ Р 27.102, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 коммуникационная сеть (communication network): Система коммуникационных узлов и соединений, обеспечивающая передачу аналоговых и цифровых сигналов.

Пример - Телекоммуникационные сети, интернет, интранет, экстранет, широкополосные сети (WAN), локальные сети (LAN) и компьютерные сети с использованием информационных технологий.

Примечания

1 Сеть имеет свои границы. Все узлы на границе сети называются концами. В некоторых приложениях термин "узел" используют вместо термина "конец" в качестве точки доступа к сети, а также для соединений линий передачи данных.

2 "Магистральная" коммуникационная сеть состоит из основной сети и высокоскоростных линий передачи (национальных или международных), соединяющих основные узлы коммуникационной сети (соединение линий передачи) в различных точках страны или региона.

3.1.2 надежность, надежность сети (dependability, network dependability): Способность выполнять требуемые функции в соответствии с установленными требованиями к коммуникации и эксплуатации сети.

3.1.3 готовность, готовность сети (availability, network availability): Способность быть в состоянии работать в соответствии с установленными требованиями.

Примечания

1 Готовность зависит от сочетания свойств безотказности, восстанавливаемости и ремонтопригодности сети, а также от выполнения технического обслуживания.

2 Готовность может быть определена количественно с использованием соответствующих показателей.

3.1.4 безотказность, безотказность сети (reliability, network reliability): Способность работать в соответствии с установленными требованиями без отказов в течение заданного периода времени в заданных условиях.

Примечания

1 Продолжительность периода времени может быть выражена в единицах, соответствующих сети.

2 Надежность выполнения услуг сети (предоставления пользователю услуг сети по его запросу) зависит от комбинации свойств безотказности, восстанавливаемости, ремонтопригодности и обеспеченности техническим обслуживанием составляющих сеть элементов.

3 Заданные условия включают аспекты, влияющие на безотказность, такие как: режим работы, уровень нагрузки, условия окружающей среды.

4 Безотказность может быть количественно оценена с использованием соответствующих показателей.

3.1.5 ремонтопригодность, ремонтопригодность сети (maintainability, network maintainability): Способность сохранения или восстановления сети до состояния, позволяющего работать в соответствии с установленными требованиями в заданных условиях эксплуатации и заданном уровне технического обслуживания.

Примечания

1 Заданные условия включают аспекты, влияющие на ремонтопригодность, такие как: места технического обслуживания, процедуры технического обслуживания и ресурсы технического обслуживания.

2 Ремонтопригодность может быть количественно оценена с использованием соответствующих показателей.

3.1.6 обеспеченность техническим обслуживанием, обеспеченность техническим обслуживанием сети (maintenance support, network maintenance support): Обеспеченность ресурсами, необходимыми для выполнения технического обслуживания сети.

Примечание - Ресурсы включают человеческие ресурсы, вспомогательное оборудование, материалы и запасные части, средства технического обслуживания, документацию, информацию и информационные системы технического обслуживания.

3.1.7 результативность обеспеченности техническим обслуживанием, эффективность обеспеченности техническим обслуживанием сети (maintenance support performance, network maintenance support performance): Результативность организации технического обслуживания сети.

Примечание - Показатель обеспеченности техническим обслуживанием может быть количественно оценен с использованием соответствующих показателей.

3.1.8 восстанавливаемость, восстанавливаемость сети (recoverability, network recoverability): Свойство объекта восстанавливаться после отказа без корректирующего технического обслуживания.

Примечания

1 Восстанавливаемость может требовать или не требовать внешних действий.

2 Восстанавливаемость может быть количественно оценена с использованием такого показателя, как вероятность восстановления в течение определенного периода времени.

3.1.9 элемент, элемент сети (element, network element): Подсистема или компонент коммуникационной сети.

Пример - Терминалы, узлы и коммутаторы.

Примечания

1 Элементом сети может быть ввод данных человеком для выполнения своей сервисной функции.

2 Элементы сети объединены сетевыми соединениями.

3.1.10 соединение, сетевое соединение (link, network link): Электрическое, беспроводное или оптическое соединение узлов сети.

3.1.11 работа, работа сети (performance, network performance): Способность (сети) поставлять сервисные функции, связанные с коммуникациями между пользователями.

Примечание - См. [3].

3.1.12 управление, управление сетью (management, network management): Применение организованных процессов и ресурсов для управления работой, конфигурацией, учетом, неисправностями и безопасностью сети.

3.1.13 сервисная функция, функция услуги сети (service function, network service function): Программа или приложение, взаимодействующее с пользователями сети или внутренней инфраструктурой сети для передачи или обмена данными и информацией в сети.

Примечание - Функция услуги сети может состоять из аппаратных и программных элементов и может включать в себя взаимодействия между людьми для реализации конкретной функции.

3.1.14 услуги сети (network services): Обеспечение выполнения функций услуг сети и коммуникационных услуг, оказываемых пользователям сети.

Примечания

1 Коммуникационные услуги - это услуги сети, на которые подписаны конечные пользователи.

2 Услуга - это коммуникационная функция, которая позволяет передавать информационные сигналы пользователя между пользовательскими сетевыми интерфейсами.

3.1.15 качество услуги (quality of service): Совокупность характеристик выполнения услуги, определяющих степень удовлетворенности пользователя услугой.

3.1.16 отказ сети (network failure): Потеря способности сети выполнять требуемые функции.

Примечание - Отказ сети может быть вызван, например, отказом оборудования, стихийными бедствиями или действиями человека.

3.1.17 неисправность сети (network fault): Состояние неспособности сети выполнять требуемые функции по внутренней причине.

Примечания

1 В условиях работы сети неисправность может быть естественной из-за ненормальных условий или неисправности, вызванной отказом элемента сети, или вызванной внешними средствами, такими как неисправность устройств ввода.

2 Состояние ухудшения работы сети - это ситуация, когда один или несколько показателей работы сети не соответствуют требованиям.

3.1.18 поставщик услуг, провайдер услуг (service provider): Организация, предоставляющая услуги коммуникационной сети.

Пример - Телефонные компании, операторы передачи данных, операторы мобильной связи, интернет-провайдеры и операторы кабельного телевидения.

Примечание - Сетевым провайдером или общим провайдером является организация, которая предоставляет продукт или услугу, используя свои технические средства или технические средства других провайдеров, и предлагает услуги широкой аудитории.

3.1.19 пользователь (user): Сторона, которая использует услуги поставщика услуг для прямого доступа к сети.

Примечания

1 Пользователь может быть источником или получателем информации пользователя или и тем, и другим.

2 В некоторых случаях пользователя услуг связи также называют абонент.

3.1.20 целостность, целостность сети (integrity, network integrity): Способность гарантировать, что содержимое данных не заражено, не повреждено, не потеряно и не изменено между передачей и приемом.

Примечание - Пропускная способность - это интенсивность (объем передаваемой информации в единицу времени) успешной доставки сообщений по каналу связи услуги сети.

3.1.21 надежность работы, надежность работы сети (dependability performance, network dependability performance): Способность сети обеспечивать или демонстрировать характеристики надежности работы в эксплуатации в соответствии с целями предоставления услуг сети.

Примечания

1 В контексте настоящего стандарта надежность работы сети связана с обеспечением услуг сети "из конца в конец сети" (Е2Е).

2 Услуга сети (Е2Е) - это обеспечение выполнения услуги сети, устанавливающей соединения передающих и принимающих концов коммуникационной сети.

3.1.22 надежность услуги, надежность услуги сети (dependability of service, network dependability of service): Результат обеспечения требуемой надежности работы сети для пользователей коммуникационных услуг.

Примечания

1 В контексте настоящего стандарта надежность услуги сети относится к обеспечению сквозных услуг сети (Е2Е).

2 Сквозная услуга сети - это обеспечение услуги связи, установленной между передающим и принимающим концами коммуникационной сети.

3.1.23 безопасность услуги, безопасность услуги сети (security of service, network security of service): Результат обеспечения необходимой безопасности коммуникационных услуг для пользователя.

3.1.24 путь услуги, путь услуги сети (service path, network service path): Путь, установленный последовательностью соединений и узлов для обеспечения пользователя коммуникационной услугой.

3.1.25 поток услуг, поток услуг сети (service flow, network service flow): Поток информации и данных по пути услуг.

3.1.26 сценарий услуги (service scenario): Способ обеспечения пользователей функциями услуг сети и их применением при эксплуатации коммуникационной сети.

3.1.27 отключение сети (network outage): Состояние сети, при котором она не способна выполнять свою основную функцию.

3.2 Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

Е2Е - из конца в конец;

FRACAS - отчет об отказах, анализ системы и корректирующие действия;

FRU - объект, возвращенный в эксплуатацию;

HAZOP - исследование опасности и работоспособности;

MTTR - среднее время восстановления узла/соединения;

ND - надежность сети;

NFIT - тест введения неисправности в сеть;

NFMECA - анализ видов, последствий и критичности отказов сети;

ОАМР - эксплуатация, администрирование, техническое обслуживание и подготовка к работе;

QoS - качество услуги;

RBD - структурная схема расчета надежности;

SLB - логический блок услуги.

4 Обзор методов надежности сети

4.1 Необходимость применения методов надежности сети

Коммуникационная сеть - это система, состоящая из систем, которые взаимодействуют с другими сетями для достижения нескольких целей выполнения услуг. Коммуникационная сеть сложна, а составляющие ее системы постоянно изменяются и развиваются. Для оценки и обеспечения надежности сети необходимы соответствующие методологические и технические подходы.

С точки зрения оценки надежности сети классические методы анализа и оценки надежности имеют ограниченную область применения. Существующие методы надежности часто непригодны для моделирования сложной топологии сети и сложны для анализа множества конфигураций сети и путей услуг сети при подтверждении выполнения установленных требований. Селективные методы, такие как SLB, NFMECA и сетевое моделирование, подходящие для анализа и оценки надежности сети, могут обеспечить более эффективные сетевые решения. Данные методы являются важными процессами обеспечения устойчивости услуг сети и надежности работы сети.

Общий подход к обеспечению надежности работы сети и надежности услуг заключается в построении структуры безотказности сети, установлении эффективных схем маршрутизации, обеспечении эффективного управления неисправностями и обеспечении технического обслуживания сети, а также сборе данных об эффективности и обратной связи с пользователями для оценки и улучшения качества услуг сети. Данный процесс включает в себя анализ функций услуг сети для экономически эффективной реализации и оценку дополнительных свойств услуг сети для повышения надежности услуг. Данный подход, хотя и является адекватным для оценки жизненного цикла системы аппаратных и программных элементов сети, при установлении показателей надежности работы сети не подходит для работы с маршрутизацией подключения пользовательских услуг. Традиционному подходу к обеспечению безопасности не хватает быстроты реагирования на динамику рынка адаптивных конфигураций сети. Это влияет на цели предоставления услуг сети при обеспечении надежности работы сети и гарантии надежности услуг в высоко конкурентном глобальном коммуникационном бизнесе.

Существует много разработанных ранее методов обеспечения надежности, но лишь некоторые из них обеспечивают методологию, соответствующую результативной работе сети и надежности услуг. Это связано, прежде всего, со сложным характером эволюции сети; инновационной топологией разработки передовых функций услуг сети и уникальными методами, необходимыми для практического применения методов надежности. В то время как существует множество факторов, которые могут повлиять на надежность сети на стадиях ее жизненного цикла, наиболее значимое влияние может быть оказано на ранних стадиях концепции и определения, проектирования и разработки и изготовления и интеграции. Новые дополнения к существующей сети требуют применения анализа сценариев существующей системы на стадии концепции и определения до инвестиций в последующие стадии проектирования и разработки, изготовления и интеграции. Объем потребностей на стадиях эксплуатации и технического обслуживания, улучшения и обновления и вывода из эксплуатации должен быть включен в сценарий анализа существующей системы. Необходимо постоянно проводить мониторинг, анализ и оценку надежности работы сети и надежности услуг сети для оптимизации сетевых операций и формирования экономически эффективных коммуникационных услуг. Стратегии обеспечения надежности сети и применения методологии являются ключевыми факторами, способствующими расширению и поддержанию непрерывного предоставления коммуникационных услуг с точки зрения бизнеса.

4.2 Цели обеспечения надежности сети

Способность сети обеспечивать коммуникации пользователей при непрерывной и бесперебойной работе услуг в значительной степени зависит от надежности сети. Надежность подразумевает, что предоставление функций услуг сети заслуживает доверия, и сеть способна выполнять необходимую услугу по запросу. Для достижения требуемой работы сети и обеспечения надежности услуг сети необходимо использовать соответствующие методы оценки надежности сети. Настоящий стандарт поддерживает инженерные требования к проектированию сетей и выполнению процессов, а также обеспечивает соответствующую методологию анализа и оценки надежности коммуникационных сетей. К настоящему стандарту применимы положения ГОСТ Р 27.015 в части надежности систем (см. также [2] в части разработки надежности сетей). Термины, относящиеся к качеству коммуникационных услуг, приведены в [4].

При разработке и изготовлении коммуникационных сетей существует несколько важных влияющих факторов, которые касаются операторов сетей и поставщиков услуг для поддержания жизнеспособного бизнеса. Они включают в себя:

- функции услуг сети для удовлетворения потребностей пользователей;

- возможности работы сети в соответствии с запросами услуги;

- безопасность услуги;

- качество услуги (QoS) [5];

- надежность услуги.

При оценке и обеспечении надежности сети следует отметить, что:

a) функциональные параметры сети, такие как пропускная способность и возможность подключения, ухудшаются во времени из-за отказов, и это влияет на надежность сети;

b) устойчивость сети при нарушении ее работы из-за внешнего вторжения и/или внешних прерываний работы влияет на защиту критической инфраструктуры сети от критических воздействий.

4.3 Сценарии услуги сети

Существует два сценария услуг сети, связанных с обеспечением надежности сети:

a) Надежность услуги подключения конечных пользователей к сквозным услугам сети (Е2Е) (см. А.2). Цель состоит в определении характеристик надежности работы сети на услугах сети Е2Е с точки зрения конечных пользователей сети. Услуга сети Е2Е - это важнейшая услуга для удовлетворения потребностей конечных пользователей, основанная на способности работы сети при выполнении услуг. В сценарии услуг сети Е2Е надежность услуг устойчива на схемах маршрутизации, а способность сети работать связана с установленными путями услуг, выбранными для соединений Е2Е. Надежность услуги ощущают конечные пользователи, она отражает требования потребителей и удовлетворенность пользователей.

b) Целью надежности работы сети, включая все концевые узлы (далее - сети в целом) (см. В.2), является определение показателей надежности работы сети с точки зрения оператора сети или поставщика услуг сети. Сеть в целом может работать в соответствии со сценарием выполнения услуг, где поставщик услуг имеет полный контроль над частной сетью и несет ответственность за обеспечение надежности работы сети, соответствующей услугам сети в целом. Сеть в целом также может работать в соответствии со сценарием услуг с несколькими поставщиками услуг, каждый из которых контролирует определенный сегмент всей сети, когда общая сеть - это сеть коммутации. Оператор сети несет ответственность за работу сети. Отдельные поставщики услуг несут ответственность за свой вклад в выполнение услуг сети, в соответствии с соглашениями об уровне услуг с сетевым оператором при обеспечении качества услуг (QoS).

Сценарии выполнения услуг сети, связанные с Е2Е, и выполнение услуг сети в целом являются взаимозависимыми и взаимодополняющими. Следует отметить, что без надежной работы приемлемые пользовательские услуги не могут быть выполнены или гарантированы, а без удовлетворенности пользователей надежностью услуг поставщик услуг испытывает трудности в поддержке потребностей пользователей в обслуживании и может потерять пользователей, следовательно, это влияет на его доход. Соответствующая информация обратной связи от пользователей сети и данные о работе сети, собранные и проанализированные в соответствии с этими двумя сценариями, облегчают планирование ресурсов и контроль обеспечения качества услуг абонентам или пользователям, а также поддерживают надежность услуг сети в целом.

Надежность работы сети и надежность услуг отражают сценарии услуг сети и условия работы при ведении бизнеса. Это достигается с помощью оценки и обеспечения надежности работы сети при ее разработке и обеспечения надежности услуг при работе сети.

Стратегии оценки надежности сети и обеспечения ее надежности изложены в 4.4 и 4.5. Методы надежности и методы использования сети приведены в разделе 5.

4.4 Методы оценки надежности сети

Оценка надежности - это процесс оценки, позволяющий определить состояние работы сети для обеспечения надежности услуг. Ниже описаны стратегии оценки надежности сети, соответствующие сценариям выполнения услуг сети.

a) Стратегия оценки надежности сети Е2Е

Надежность сети Е2Е зависит от топологии сети, схем маршрутизации и выбора путей выполнения услуг для обеспечения соединений при обслуживании пользователя. Для оценки надежности сети Е2Е необходимо проанализировать пути маршрутизации услуг, связанных со сценариями выполнения услуг. Все оборудование и все соединения каждого пути выполнения услуг должны быть оценены для обеспечения и выполнения надежной услуги. Оценка надежности сети Е2Е охватывает различные сценарии выполнения услуг сети в публичных и частных сетях.

Стратегия оценки сети Е2Е должна предусматривать технический подход к оценке надежности услуги. Это относится к многочисленным путям выполнения услуг, которые необходимо проанализировать для оптимизации надежности услуги. Сложная конфигурация сети требует применения уникального метода моделирования и методологии, состоящей из диаграмм логических блоков услуг (SLB) (см. пункт А.3) для облегчения оценки надежности услуг сети Е2Е.

b) Стратегия оценки надежности сети в целом

Сеть в целом, работающая в соответствии со сценарием услуг, состоит из множества взаимодействующих сетей, предлагающих различные функции услуг нескольких поставщиков услуг. Обеспечение надежности работы сети - это совместные усилия поставщиков услуг в рамках соглашений об уровне обслуживания для обеспечения качества услуг. Вероятность безотказной работы функции сети в целом может быть смоделирована с помощью RBD [6] или аналогичных методов. Оценка надежности сети в целом может быть практически установлена только после выполнения услуг сети с помощью обследования работы сети и обработки данных обратной связи об удовлетворенности потребителей для получения соответствующих данных о работе сети. Это связано со сложностью эволюции сети, в которую постоянно добавляют новые функции услуги для улучшения работы и устраняют устаревшие или нерентабельные услуги. Публичная коммутационная сеть является примером того, как надежность работы сети может быть оценена путем анализа и оценки сообщаемой частоты отключений обслуживания пользователей, продолжительности отключений и жалоб потребителей на услуги. Результаты оценки включают классификацию отключений, связанных с выявленными причинами отказов, и их влияния на обслуживание абонентов или пользователей сети.

Сеть в целом может быть частной сетью и принадлежать одному оператору, который имеет полный контроль за предоставлением услуг сети. Защищенная сеть передачи данных, состоящая из автоматических банкоматов для предоставления распределенных банковских услуг, является примером частной сети. Для оценки надежности работы частной сети в целом необходимо определить все элементы сети и их взаимосвязи, а также оценить все соответствующие характеристики надежности работы на соответствие установленным критериям. Технические процессы оценки надежности сети анализируют и оценивают как систему с граничными условиями. При разработке новой сети следует рассмотреть процесс жизненного цикла сети и выполнить инженерные работы по обеспечению надежности в соответствии с рекомендуемыми руководящими принципами [1]. Для проектов по улучшению и обновлению сети важно учитывать унаследованные проблемы существующих конфигураций сети для оптимизации работы обновленной сети. Статистические данные об эксплуатации сети должны быть собраны и проанализированы для подтверждения работы сети в соответствии с целями услуг сети.

4.5 Стратегии обеспечения надежности сети

Стратегии обеспечения надежности сети - это планируемые мероприятия, включающие систематические процессы по обеспечению надежности сети при ее работе и предоставлению потребителю надежных услуг. Стратегии обеспечения надежности сети отражают соответствующие технические области применения конкретных сетей. Они включают в себя управление работой сети и регулярные мероприятия по техническому обслуживанию и поддержке сети. Стратегии обеспечения надежности конкретной сети обобщают с точки зрения эксплуатации сети.

а) Обеспечение надежности услуг для конечных пользователей

Существуют два отдельных стратегических вопроса, касающихся обеспечения надежности услуг: один касается вклада в обслуживание способа доставки функций оборудования сети и функциональной совместимости; другой касается поставки услуг в виде передачи информации и данных, в том числе пропускной способности в соответствии с использованным способом доставки услуг согласно конфигурации сети. Стратегии конкретных применений сосредоточены на способе доставки и обеспечении целостности данных.

b) Обеспечение целостности данных

Целостность данных является основой для генерации достоверной информации и передачи данных по путям услуг, которые представляют собой способ доставки в соответствии с конфигурацией сети. Установленная стратегия обработки данных ориентирована на надежность работы сети и способность предотвращения потери данных, их повреждения или угрозы безопасности.

c) Улучшение работы функций и процессов поддержки сети

Функции работы сети и процессы сопровождения имеют тенденцию к ухудшению без должного обслуживания и регулярного обновления. Это приводит к постепенному ухудшению работы сети, к частым отключениям сети и увеличению продолжительности простоев; следовательно, влияет на работу сети и качество услуг. Стратегия обеспечения технического обслуживания сети для обеспечения надежности заключается в постоянном улучшении для оптимизации функций сети и упрощения процедур процессов обслуживания сети. Цель состоит в улучшении критических параметров работы сети, связанных с такими свойствами, как восстанавливаемость, готовность, безотказность, ремонтопригодность и обеспеченность техническим обслуживанием. Непрерывное улучшение сети имеет важное значение для поддержания операций обслуживания сети и обеспечения удовлетворенности конечных пользователей. Стратегия гарантии работы сети предусматривает корректирующие и превентивные меры, чтобы избежать повторения проблем работы сети.

5 Применение методологии надежности сети

5.1 Процессы жизненного цикла сети

5.1.1 Применение процессов жизненного цикла

Применение процессов жизненного цикла сети включает в себя действия по обеспечению надежности для достижения целей работы сети. Стадии жизненного цикла сети включают концепцию и определение, проектирование и разработку, изготовление и интеграцию, эксплуатацию и техническое обслуживание, улучшение и обновление, и вывод из эксплуатации. Определены соответствующие методы анализа и оценки надежности сети. Цель состоит в обеспечении выполнения требований к надежности сети путем разумного применения соответствующих методов обеспечения надежности работы сети для достижения требуемой надежности услуг.

Конкретные сети отличаются друг от друга границами и условиями выполнения услуг. Следует установить сценарий функционирования сети, обеспечивающий выполнение основных услуг сети. Соответствующие методы анализа и оценки должны быть определены на ранних этапах разработки концепции сети, чтобы максимизировать преимущества надежной работы сети. Данный процесс помогает обеспечить надежность предоставления услуг сети и удовлетворенность пользователей. Технический подход и процесс выполнения описаны здесь для облегчения применения методологии. Для анализа услуг сети должны быть определены соответствующие входные и выходные данные. Своевременное реагирование на собранные данных, анализ и интерпретация результатов оценки, а также оценка риска, как часть процесса обеспечения надежности, должны стать основой для рекомендаций по улучшению надежности сети.

5.1.2 Применение процесса оценки риска

Оценка риска [5], [6], [7]- это процесс, охватывающий идентификацию риска, анализ риска и количественную оценку риска. Оценка риска обеспечивает понимание влияния риска, причин и последствий риска, которые являются полезными входными данными для принятия решений на стадиях жизненного цикла сети. Информация, полученная в результате процесса оценки риска, может внести значительный вклад в принятие важных деловых и проектных решений, в том числе при принятии основных обязательств в отношении ресурсов. Эту информацию используют для поддержки анализа влияния бизнеса, связанного с рисками и преимуществами. Анализ влияния бизнеса необходимо проводить в сочетании с анализом сценариев выполнения услуг при рассмотрении инвестиционных рисков и планов восстановления для предотвращения возможных потерь или повреждений критических функций сети.

Конкретные действия по обеспечению надежности при проектировании часто включают в себя применение вероятностных распределений и методов статистического анализа. Риски, связанные с такой проектной деятельностью, требуют использования соответствующих методов оценки риска для рассмотрения возможных преимуществ и вероятных негативных последствий, возникающих в результате применения проекта, влияния бизнеса и технических проблем при работе с неопределенностями. Процесс оценки риска представляет собой основанный на фактических данных подход к определению уровня экспозиции риска. Оценка риска должна основываться на соответствующих данных и практическом опыте.

Процесс оценки риска включает в себя:

- признание возможных положительных и отрицательных последствий идентифицированного риска,

- понимание источников причин и последствий риска, и вероятности реализации последствий,

- принятие решения о значимости риска, если он находится в пределах установленных критериев риска.

После завершения оценки риска может быть принято решение об обработке риска. Обработка риска включает в себя выбор и согласование одного или нескольких релевантных вариантов изменения вероятности возникновения и воздействия риска и реализации этих вариантов. Примеры включают в себя устранение риска, принятие риска без каких-либо действий или изменение уровня риска. Могут быть также приняты решения о сохранении риска или разделении его с другой стороной посредством договора или страхования.

Типы методов оценки риска [8], применимых к инженерной деятельности по обеспечению надежности, могут быть сгруппированы следующим образом:

- анализ сценариев - примеры: анализ первопричин, анализ дерева неисправностей, анализ дерева событий, анализ влияния на деятельность, анализ причин и воздействий, анализ причин и последствий;

- функциональный анализ - примеры: FMECA [9], техническое обслуживание, ориентированное на безотказность [10], HAZOP [11];

- статистические методы - примеры: моделирование Монте-Карло [12], марковский анализ [13].

Приведенные выше методы оценки риска являются установленными стандартизованными методами анализа, рекомендованными для применения [12]. Подробное описание методов оценки риска приведено в [8] и [12]. Они не приведены в настоящем стандарте.

5.1.3 Применение методологии надежности

Существуют два основных аспекта применения методологии надежности, связанных с жизненным циклом сети.

a) Оценка надежности сети

Оценка надежности сети - это применение анализа, тестирования (испытаний), верификации и сравнительной оценки при разработке сети. Эти методы используют на ранних стадиях жизненного цикла сети (концепции и определения, проектирования и разработки, реализации и интеграции). Цели оценки сосредоточены на выполнении требований к надежности работы сети до введения сети в эксплуатацию и предоставления услуг. Некоторые из методов оценки, такие как FRACAS и оценка риска, являются основной частью процессов анализа и оценки, установленных для облегчения сбора информационных данных о сети для прогнозирования тенденций изменения надежности на стадиях эксплуатации и технического обслуживания сети и поддержки решений по улучшению и обновлению сети. Применение методов оценки надежности описано в 5.3.

b) Обеспечение надежности сети

Обеспечение надежности сети - это подходы и процессы, выполняемые на стадиях эксплуатации и технического обслуживания, улучшения и обновления сети. Цели обеспечения надежности сети сосредоточены на конкретных проблемах надежности работы сети, требующих решения при ее эксплуатации. Это позволяет улучшить работу сети и выполнение услуг. Мероприятия по обеспечению надежности действуют вместе с управлением работой сети, системами управления неисправностями сети и регулярными мероприятиями по техническому обслуживанию и поддержке сети, за счет инженерных усилий по обеспечению надежности. Применение методов обеспечения надежности и технические подходы описаны в 5.4.

В таблице 1 представлено соответствие методов применения с основными действиями по обеспечению надежности на каждой стадии жизненного цикла сети.

Таблица 1 - Краткое описание действий по обеспечению надежности сети и методов их применения

Стадии жизненного цикла сети	Действия по обеспечению надежности сети (ND)	Типичные методы выполнения
Концепция и определение	Анализ требований надежности сети	Анализ сценариев выполнения услуги; анализ воздействий на деятельность
Проектирование и разработка	Распределение вероятности безотказной работы по составным частям сети; прогнозирование показателей надежности сети; анализ и оценка показателей надежности сети	Моделирование сети (RBD, SLB и моделирование); NFMECA; FRACAS; анализ первопричин; анализ причин и последствий
Изготовление и интеграция	Проверка свойств надежности сети; разработка тестовых случаев надежности сети; валидация соответствия услуг надежности сети	NFMECA; FRACAS; анализ причин и последствий
Эксплуатация и техническое обслуживание	Оценка реализации надежности сети; управление неисправностями сети и ведение записей об инцидентах; ведение записей о техническом обслуживании сети	FRACAS; проверка работоспособности сети; контроль отключений сети; управление тестовыми случаями; техническое обслуживание, HAZOP, ориентированное на безотказность
Улучшение и обновление	Анализ требований к улучшению и обновлению услуг; оценка надежности услуг после их улучшения и обновления	Анализ сценария выполнения услуг (включая рассмотрение юридических услуг); проверка работоспособности сети; контроль отключений сети; управление тестовыми случаями; анализ воздействий на деятельность; анализ причин и последствий
Вывод из эксплуатации	Уведомление пользователей о прекращении работы сети; распоряжение устаревшим оборудованием	Анализ причин и последствий; анализ воздействий на деятельность

5.2 Характеристики надежности работы сети

Применение методов, приведенных в таблице 1, для оценки надежности требует идентификации соответствующих характеристик работы сети. Эти характеристики отражают способность сети работать в соответствии с соглашениями о требованиях к уровню качества услуг. Анализ характеристик надежности работы сети должен предусматривать установление критериев отказа сети и определение параметров надежной работы сети.

а) Установление критериев отказа сети

Критерии отказа для услуг Е2Е и услуг сети в целом должны быть установлены для обеспечения возможности измерения параметров надежности работы сети. Критерии обеспечивают количественные показатели оценки параметров работы сети для определения состояния выполнения услуг и условий отказа. Отказы сети классифицируют для выявления вероятных причин отказов, что облегчает анализ первопричин отказов и способствует повышению надежности сети. Следует принимать во внимание фиксируемые вероятность возникновения отказов сети и частоту инцидентов, связанных с отказами.

Ниже приведены типичные отказы сети, которые необходимо рассмотреть.

1) Связанные с оборудованием отказы сети состоят из отказов отдельных элементов сети, соответствующих отказам узла и соединения оборудования или программного обеспечения, вызывающих прерывание в работе сети. FRU - элемент сети, такой как набор схем или восстанавливаемый сборочный узел оборудования, используемый при выполнении услуги сети. FRU - объект, изымаемый из эксплуатации в случае отказа или по другим причинам для замены в соответствии с соглашениями об услугах сети или требованиями к сопровождению сети. Анализ интенсивности замен FRU дает представление о критических проблемах отказов в эксплуатации.

2) Связанные с трафиком отказы сети состоят из отказов, связанных со сценариями замен при выполнении услуг сети и перегрузкой трафика. Эти отказы вызваны ограничениями возможностей оборудования сети, неправильной работой резервных путей услуг, неверным дублированием узлов и соединений сети, а также внезапными скачками расхода трафика, которые создают ситуацию перегрузки в сети.

3) Связанные со стихийными бедствиями отказы сети включают отказы, вызванные ошибками человека и стихийными бедствиями, вызывающими отказ сети. Катастрофы, вызванные действиями человека, являются следствием технологических или антропогенных опасностей, таких как разрушение конструкций, пожар или отключение электроэнергии. Стихийные бедствия являются результатом наводнения, землетрясения или извержения вулканов. Все катастрофы влияют на жизнь человека и его имущество, нанося экономический ущерб и ущерб окружающей среде.

4) Отказы сети, связанные с безопасностью, состоят из отказов, вызванных недостаточным уровнем защищенности от несанкционированных проникновений в сеть, таких как взлом, кибератаки или саботаж.

5) Отказы сети, связанные с запланированной деятельностью, состоят из отказов, произошедших во время плановых мероприятий по техническому обслуживанию сети, вызванных неправильным выполнением процедур технического обслуживания или неправильным осуществлением процесса технической поддержки.

6) Отказы сети, связанные с человеческим фактором, состоят из отказов, вызванных непреднамеренными ошибками человека, такими как ошибки оператора, неправильное выполнение процедур или преднамеренное нанесение ущерба и уничтожение имущества.

b) Определение параметров надежности работы сети

В таблице 2 обобщены важные параметры для оценки характеристик надежности работы сети. Соответствующие параметры надежности работы сети определены для услуг сети в целом и услуг сети Е2Е. Эти параметры надежности отражают ключевые характеристики надежности работы сети и требования к предоставлению услуг сети в целом и услуг сети Е2Е.

Таблица 2 - Параметры надежности сети

Услуги сети в целом: параметры надежности работы сети (интерес поставщиков услуг)	Услуги сети Е2Е: параметры надежности работы сети (опыт конечных пользователей)
Коэффициент готовности услуг сети в целом (% продолжительности работоспособного состояния); количество абонентов или пользователей, пострадавших из-за отключения услуг сети; продолжительность неработоспособного состояния сети (минуты/год); время обнаружения неисправности (минуты); время восстановления (минуты); интенсивность замен FRU (кол-во/месяц)	Коэффициент готовности услуг сети Е2Е (% продолжительности работоспособного состояния); продолжительность неработоспособного состояния пути услуги (минуты/год); неуспешный доступ к услуге (частота/год); допустимая задержка услуг (частота/год); преждевременное отключение услуг (частота/год); задержка медиа-услуг (минуты/год)

5.3 Методы оценки надежности сети

5.3.1 Общие методы анализа и оценки надежности

Оценка надежности охватывает анализ и оценку и часто представляет собой итеративный процесс. Методы анализа и оценки надежности обеспечивают широкий спектр методов для применения к надежности сети. Многие из классических методов надежности используют на всех этапах жизненного цикла сети для анализа надежности элементов сети и операций выполнения услуг. Примеры, такие как анализ видов, последствий и критичности отказов [9], анализ структурной схемы надежности [6], марковский анализ [13] и методы проектирования безотказного программного обеспечения [14] формируют основу оценки надежности сети. Однако следует отметить, что классические методы обеспечения безотказности имеют ограниченную область применения. В частности, существующие методы надежности часто непригодны для моделирования сети со сложной топологией и трудны для анализа множества конфигураций сети. Для обеспечения надежности сети вводят новые методы, более адаптированные к динамическим схемам маршрутизации услуг сети.

Следующие методы, указанные в таблице 1, обеспечивают рекомендуемую методологию и процессы оценки надежности работы сети и услуг сети.

5.3.2 Анализ сценариев выполнения услуг

a) Описание и назначение

Анализ сценариев выполнения услуг - это прикладной метод идентификации профиля эксплуатации и анализа требований к услугам. Цель состоит в определении топологии сети и функций услуг, относящихся к предоставлению запланированных услуг сети для оценки надежности. Прикладной метод облегчает перевод потребностей пользователей, полученных из различных маркетинговых источников, в технические требования в процессе анализа требований к надежности сети. Анализ влияния на бизнес проводят в сочетании с применимым анализом сценариев для оценки экспозиции рисков и определения соответствующих действий плана восстановления.

b) Критерии выбора и условия использования метода:

- появление новых требований к услугам, наличие неизвестных или изменение существующих требований;

- необходимость улучшения существующего профиля эксплуатации для обеспечения конкурентоспособных свойств услуг;

- необходимость установления требований к ресурсам для поддержания функционирования и развития сети;

- использование анализа сценариев выполнения услуг для планирования первоначальных потребностей пользователей в обслуживании и определения последующих потребностей в обслуживании, когда требования к услугам изменились или определены новые.

c) Процедура выполнения:

- определение соответствующей топологии сети, соответствующей требованиям к услугам. Сети переходят в разные топологические формы и содержат разные активные пути передачи услуг по сети с резервными путями и механизмами защиты для облегчения доступа к услугам и их транспортировки;

- определение функций услуг, таких как голос, данные и видео для предоставления услуг сети;

- определение использования функций услуг и требований к их выполнению;

- определение профиля использования, отражающего частоту доступа, время и продолжительность сеансов связи;

- определение влияния на бизнес и необходимости соответствующего плана восстановления;

d) Требования к данным

Варианты топологии, альтернативные пути выполнения услуг, расположение механизмов защиты и точек доступа.

e) Интерпретация результатов

Представление существенной информации профиля эксплуатации услуг сети, рисков и преимуществ, а также входных данных для моделирования и разработки требований к надежности.

5.3.3 Моделирование сети

а) Описание и назначение

Моделирование сети - это прикладной метод создания графических символьных представлений узлов и соединений сети, а также взаимосвязей для установления конфигурации сети. Цель состоит в определении подходящих путей выполнения услуг сети для предоставления услуг пользователям. Процедура облегчает идентификацию соответствующих узлов и соединений сети и связанных с ними механизмов защиты, участвующих в конкретном потоке обслуживания для оценки надежности услуг Е2Е. Моделирование сети позволяет выбирать альтернативные пути выполнения услуг для анализа и оценки надежности при оптимальной маршрутизации. Сеть услуг Е2Е - это коммуникационная сеть предоставления услуг. В приложении А описан метод SLB, специально разработанный для обеспечения надежности Е2Е.

Для сети в целом применение моделирования создает узлы и соединения всей сети в целом в соответствии с конфигурацией сети при оценке надежности работы сети. Цель состоит в определении общего коэффициента готовности работы сети, чтобы отразить возможности и мощность сети в обеспечении работы сети в целом в соответствии с соглашениями об уровне обслуживания и качества услуг. Общие методы моделирования включают, но не ограничиваются ими, RBD, марковский анализ, моделирование системы и комплексный анализ сети. Сеть в целом рассматривают как расширение концепции системы, где применяют аналогичный процесс моделирования. В приложении В приведен пример оценки работы сети в целом.

b) Критерии выбора и условия использования метода:

- необходимо установить структуру анализа и оценки сети;

- необходимо определить критические элементы сети для конфигурации сети;

- необходимо количественно оценить коэффициент готовности сети и установить границы допустимых простоев;

- моделирование сети используют, когда необходимо установить топологию сети и схемы маршрутизации, они изменены или ожидается их изменение для целей планирования обслуживания;

c) Процедура выполнения:

- создание узлов (и соединений) сети, а также взаимосвязей на основе топологии сети для установления конфигурации сети;

- определение функций услуг, связанных с путями выполнения услуг;

- выбор подходящего пути выполнения услуг и определение узлов и соединений сети, а также связанных с ними механизмов защиты, участвующих в потоке услуг;

- анализ каждого пути выполнения услуг для определения вероятности безотказной работы услуги Е2Е и коэффициента готовности предоставления функций услуг;

- оптимизация конфигурации услуг сети при обеспечении надежности Е2Е услуг, путем определения основного пути услуг альтернативных путей услуг;

- для моделирования сети в целом необходимо определить, изучить и оценить соответствующие показатели безотказности, ремонтопригодности, обеспеченности техническим обслуживанием и восстанавливаемости узлов и соединений сети. Готовность конфигурации всей сети должна быть проанализирована для определения общей продолжительности неработоспособного состояния за год непрерывной работы сети.

d) Требования к данным

Показатели надежности каждого выбранного пути обслуживания, вероятность безотказной работы узлов и соединений и связанных с ними механизмов защиты, коэффициент готовности выбранных путей выполнения услуг и продолжительность путей выполнения услуг.

e) Интерпретация результатов

Применение моделирования сети является основой для разработки требований к надежности сети. Моделирование позволяет распределять вероятность безотказной работы сети, прогнозировать надежность сети, выполнять анализ и оценку проекта, а также оценивать услуги Е2Е.

5.3.4 Анализ видов, последствий и критичности отказов

a) Описание и назначение

NFMECA - прикладной метод, заимствованный из классического процесса FMEA (Failure Mode and Effects Analysis - анализ видов и последствий отказов) для анализа элементов сети и функций услуг. Целью является выявление критических видов отказов в узлах и соединениях сети для определения влияния отказов на функции услуг следующего более высокого уровня. NFMECA позволяет оценить критичность отказов, которые могут повлиять на надежность работы сети и на обслуживание пользователей. Для анализа более сложных сетей в качестве дополнения к методу NFMECA могут быть использованы другие методы, такие как анализ дерева отказов и сеть Петри.

b) Критерии выбора и условия использования метода:

- установление конфигурации сети и доступность подробной информации об элементах сети;

- выполнение количественной и качественной оценки причинно-следственных связей для определения критичности воздействия услуг;

- необходимо выявление критических элементов сети для повышения безотказности сети;

- обоснование решения об использовании резервирования или других приемов обеспечения отказоустойчивости проекта;

- NFMECA используют, если обнаружены или возможны критические последствия услуг.

c) Процедура выполнения:

- использование информации о топологии сети для идентификации узлов и соединений сети, путей услуг на каждом уровне анализа видов отказов;

- определение соответствующих видов отказов, связанных с каждым узлом (например, перегрузка) и соединением (например, прерывание интерфейса) по базе реальных данных, выбранных из хранилища данных сети. Данные об отказах отражают опыт обслуживания конечных пользователей, в том числе доступность услуг, непрерывность обслуживания и отключение услуг;

- определение влияния отказов на неработоспособное состояние услуги, в том числе продолжительности неработоспособного состояния пути услуги, продолжительности неработоспособного состояния сети и продолжительности неработоспособного состояния передающей сети;

- определение результирующей критичности отказа и оценка влияния на услуги сети Е2Е.

d) Требования к данным

Экспериментальные данные (собранные и накопленные) о видах отказов сети и их последствиях в хранилищах данных сети.

e) Интерпретация результатов

Результаты NFMECA могут быть использованы в качестве исходных данных для обновления оценки надежности сети в зависимости от продолжительности неработоспособного состояния сети и усилий технического обслуживания сети. Результаты NFMECA также используют для разработки тестовых случаев для NFIT, где это оправдано.

5.3.5 Проверка сети путем введения неисправности

a) Описание и назначение

NFIT - прикладной метод верификации влияния отказов сети путем преднамеренного введения неисправностей для проверки последствий и полученных результатов. Цель состоит в проверке эффективности применения в конструкции резервирования, механизмов защиты и возможности управления отказами сети в целом.

b) Критерии выбора и условия использования метода:

- критичность неисправности известна и вызывает опасения;

- опред