Содержание к диссертации
Введение
1 . Анализ особенностей развития сети связи общего пользования Российской Федерации в целях расширения спектра услуг 7
1.1. Развитие телефонных сетей общего пользования в направлении создания сетей поколения NGN 7
1.2. Анализ перспективных решений по организации абонентского доступа : 15
1.3. Особенности интеграции сетей связи на базе концепции IP Multimedia Subsystem (IMS) 17
1.4. Анализ направлений развития инфокоммуникационных услуг 21
1.4.1. Конвергенция услуг связи 21
1.4.2. Услуги интеллектуальной сети 22
1.4.3. Тенденции развития услуг в сетях фиксированной связи 23
1.4.4. Тенденции развития услуг при переходе к IMS 27
1.5. Выбор методов исследования сети связи общего пользования 29
1.5.1.Методы аналитического описания сетей и систем телефонной связи 30
1.5.2. Методы аналитического описания сетей пакетной коммутации 35
1.6. Постановка задачи исследования 37
1.7.Выводы 38
2. Разработка подхода к формализованному описанию обслуживания вызовов на участке доступа сети связи нового поколения NGN 39
2.1. Анализ факторов, определяющих пропускную способность сети доступа 39
2.2. Разработка модели поведения абонента с учетом тенденций развития сети связи общего пользования 41
2.2.1. Модель поведения абонента телефонной сети телефонной связи 41
2.2.2. Анализ тенденций изменения поведения абонентов современных телекоммуникационных сетей 45
2.2.3. Разработка модели поведения абонента, учитывающей наличие обходных путей на участке доступа 47
2.2.4. Модификация модели поведения абонента сети NGN с учетом возможности подключения пользователей к средствам аудиконтакта 50
151
2.3. Выбор системы показателей обслуживания пользователей 53
2.3.1. Анализ системы показателей обслуживания пользователей, используемой в сети связи общего пользования 53
2.3.2. Определение системы показателей качества обслуживания телефонных вызовов в сети NGN '. 55
2.5.Выводы 58
3. Разработка математической модели обслуживания вызовов на уровне абонентского доступа сети связи нового поколения NGN 59
3.1. Систематизация вариантов организации доступа в сети NGN 59
3.2. Разработка предложений по защите от асимметрии нагрузки на уровне доступа NGN 63
3.3. Формализованное представление обслуживания вызовов на уровне доступа NGN 67
ЗАОпределение перспективных подходов к оценке эффективности передачи видеоизображений по сетям с коммутацией пакетов 71
3.5. Систематизация возможностей распределения и ограничения трафика в сети доступа 75
3.5.1.Возможности маршрутизации вызовов в рамках услуги «Пропорциональное распределение» 75
3.5.2.Возможности процедуры распределения трафика в рамках услуги «Квота оператора связи» 78
З.б.З.Сравнительный анализ процедур распределения трафика 81
3.6. Разработка подхода к оценке необходимой пропускной способности канала с коммутацией пакетов между опорно-транзитными узлами NGN 84
3.7.Анализ особенностей и возможностей ограничения трафика на уровне доступа сети NGN 89
3.8 Выводы 92
4. Аналитическое и экспериментальное исследование функционирования уровня доступа сети NGN 93
4.1. Разработка метода расчета уровня доступа сети NGN 93
4.1.1. Сравнительный анализ базовых вариантов построения уровня
доступа NGN при обслуживании телефонного трафика 93
4.1.2. Основные положения метода расчета уровня доступа сети NGN 99
152
4.2. Методика сравнительного анализа вариантов построения уровня доступа сети NGN, предполагающего организацию обходных путей связи 100
4.2.1. Анализ результатов расчета первого варианта построения уровня доступа сети NGN 100
4.2.2. Анализ результатов расчета второго варианта построения уровня доступа NGN с обходным путем 105
4.2.3. Анализ результатов расчета варианта построения уровня доступа NGN с обходным путем и с пучками линий двухстороннего занятия 108
4.3. Определение подхода к оценке интенсивности телефонной нагрузки 112
4.4. Анализ результатов аналитического расчета уровня доступа NGN
при совместном обслуживании телефонного и мультимедийного трафика 115
4.5. Анализ результатов моделирования обслуживания вызовов на уровне доступа 120
4.6. Выводы 129
Заключение 129
Л итература
- Особенности интеграции сетей связи на базе концепции IP Multimedia Subsystem (IMS)
- Разработка модели поведения абонента с учетом тенденций развития сети связи общего пользования
- Разработка предложений по защите от асимметрии нагрузки на уровне доступа NGN
- Основные положения метода расчета уровня доступа сети NGN
Введение к работе
Актуальность работы. Развитие телекоммуникационной отрасли в России идет в направлении реализации о сети связи общего пользования (ССОП) концепции Next Generation Network (NGN), которая предполагает, что телефония будет надстраиваться над инфраструктурой сетей передачи данных, и отражает идею перехода к единой универсальной архитектуре сети будущего. Совместное использование ресурсов сетей NGN и сетей мобильной связи, полноценная их конвергенция в архитектуре Internet Protocol Multimedia Subsystem (IMS), позволит обеспечить абонентов уникальным набором возможностей и услуг. Укажем на такие свойства как мультисер-висность, многопротокольность и инвариантность к свойствам среды коммутации, а также возможность реализации принципа глобальной доступности услуги «4 Any» (Any Service - Anywhere - Anyway - Anytime), то есть свобода для абонента получать то, что он хочет, где захочет, любым доступным ему способом и в любое время. Развитие услуг фиксировано-мобильной связи, возрастающая мобильность пользователей вызывают перераспределение потоков трафика, существенно влияя на интенсивность нагрузки. Таким образом, при реализации IMS и NGN возникают новые проблемы, имеющие важное наукоёмкое значение для отрасли телекоммуникаций.
Характерной особенностью сетей NGN является использование в транспортных сетевых структурах дополнительных (обходных) путей связи, наличие которых позволяет повышать пропускную способность сети связи путем регулирования и перераспределения потоков трафика для поддержания стационарного режима работы сети и защиты от перегрузок. Например, на уровне доступа NGN предусматривается включение мультиплексорных абонентских коммутаторов МАК в транспортный уровень сети связи по двум и более путям. Использование обходных путей связи на уровне доступа NGN с возможностью направления вызовов на голосовую почту позволяет дополнить работу защитных механизмов сети связи.
Принцип максимально эффективного использования ресурсов сетей связи подразумевает возможность качественной и количественной адаптации, наиболее полное использование всех ресурсов и сервисов, надежность, доступность, безопасность. Основной характеристикой использования ресурсов сетей связи, которая в различной форме учитывается при расчете и проектировании сетевых структур, является пропускная способность участка сети связи или всей сети связи. Пропускная способность -это интенсивность нагрузки, которая может быть пропущена участком сети или всей телекоммуникационной сетью с заданным качеством обслуживания. В сетях связи с коммутацией каналов качество обслуживания задается допустимой вероятностью потерь по вызовам. В сетях пакетной коммутации качество обслуживания характеризует совокупность показателей, среди которых можно выделить потери информационных пакетов и время пребывания пакетов в сети. С точки зрения оператора связи пропускная способность сети связи - это максимальный объем трафика, который может быть пропущен сетью при условии соблюдения требований по качеству обслуживания.
Таким образом, пропускная способность сети связи - это базовый показатель, позволяющий прогнозировать доходы оператора связи. Следует отметить, что получение сверхприбылей в сетях связи за счет пропуска внепланового трафика связано, как правило, с нарушениями требований по качеству обслуживания. В условиях жесткой конкуренции пренебрежение качеством обслуживания может вызвать сокращение клиентской базы.
В качестве объекта исследования выбран уровень абонентского доступа сети связи нового поколения, канальный ресурс которого используется при организации исходящих и входящих соединительных трактов между пользователями телефонии.
Пропускная способность сети доступа может быть повышена выбором перспективного варианта прохождения потоков трафика в сочетании с интеллектуальной маршрутизацией на обходные пути и к голосовой почте, введением приоритетов, а также использованием функций перераспределения и ограничения потоков трафика. На уровне доступа предусматривается включение абонентских мультиплексорных коммутаторов (МАК) в транспортный уровень сети связи по двум и более маршрутам. Коммутаторы МАК являются наиболее массовыми элементами сети фиксированной связи.
Вопросы обслуживания трафика в сетях связи исследовались в работах Захарова Г. П., Лазарева В. Г., Шнепса-Шнеппе М. А., Неймана В. И., Пшеничникова А. П., Степанова С. Н., Кучерявого А. Е. и других.
Однако новые технологии телекоммуникаций развиваются опережающими темпами по сравнению с темпами развития телекоммуникационных сетей. Внедрение новых услуг телефонной связи, развитие справочно-информационных служб, влияние дополнительного трафика сетей мобильной связи и сети Internet может приводить к повышению вероятности потерь по вызовам на отдельных участках и на всей сети в целом. Например, в телефонных сетях значительную проблему представляют повторные вызовы в сторону наиболее загруженных направлений связи. Каждый абонент, получивший сигнал «Занято» или «Контроль посылки вызова», окончившийся не ответом абонента, становится потенциальным источником повторных вызовов. Для повышения пропускной способности отдельных участков сети и всей сети связи можно регулировать ресурс пропускной способности между транспортным уровнем сети и уровнем доступа в сочетании с техническими возможностями голосовой почты и интерактивного голосового меню.
Сеть работает более стабильно при активизации методов ограничения интенсивности нагрузки. Использование процедур контроля и ограничения интенсивности нагрузки на отдельных участках сети связи общего пользования позволяет усилить действие механизмов регулирования объемов поступающего трафика для устранения негативного влияния перегрузок. Например, процедура Call gaping, описанная в рекомендации ITU-T Q 1218, предполагает, что программа контроля нагрузки выявляет состояние перегрузки. С этого момента запускается процедура, предусматривающая введение интервалов времени, в течение которых поступающие вызовы на обслуживание не принимаются.
Актуальность исследования подтверждается быстрым развитием технологий передачи речи с коммутацией пакетов и технических средств интеграции сетей связи, возможностью возникновения перегрузок на уровне доступа сети NGN как следствие внедрения новых услуг, развития справочно-информационных служб, роста объема трафика сетей Internet и сетей мобильной связи.
Целью диссертации является исследование и разработка метода повышения пропускной способности уровня абонентского доступа, учитывающего возможность регулирования пропускной способности путем организации обходного пути в транспортной сети с коммутацией пакетов и путем активизации механизмов регулирования объемов поступающего трафика.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
систематизированы перспективные варианты организации обслуживания телефонного и мультимедийного трафика на уровне абонентского доступа сети NGN, позволяющие обеспечить защиту от асимметрии входящего и исходящего трафика телефонии и повысить пропускную способность за счет ресурса обходного пути в транспортной сети с коммутацией пакетов;
разработана математическая модель функционирования уровня абонентского доступа, учитывающая тенденции изменения поведения абонентов в современных телекоммуникационных сетях;
разработан метод расчета уровня абонентского доступа, учитывающий возможность направления части вызовов на голосовую почту и на обходные пути связи транспортного уровня.
Методы исследования. В основу проводимых исследований положены методы теории телетрафика, теории вероятностей и математической статистики.
Научная новизна и результаты, выносимые на защиту, состоят в следующем:
разработана математическая модель функционирования уровня абонентского доступа сети связи, позволяющая учесть влияние на пропускную способность этого уровня возможности маршрутизации части вызовов на альтернативный путь и голосовую почту;
проведены сравнительный анализ и исследование различных вариантов построения уровня доступа с учетом совместной передачи речевого и мультимедийного трафика;
разработан метод повышения пропускной способности уровня абонентского доступа сети связи, предусматривающий возможность регулирования пропускной способности путем организации альтернативного пути в транспортной сети с коммутацией пакетов.
Личный вклад. Теоретические и практические исследования, расчеты и моделирование, выводы и рекомендации на их основе получены автором лично.
Практическая ценность. Разработана методика сравнительного анализа вариантов построения уровня доступа сети NGN, предполагающего организацию обходных путей связи. Разработаны рекомендации, позволяющие производить сравнение и выбор варианта организации обслуживания телефонного и мультимедийного трафика на уровне доступа NGN с учетом структуры сети связи общего пользования и особенностей технологии коммутации пакетов в транспортной сети.
Реализация результатов работы. Основные теоретические и практические результаты, полученные в работе, использованы в учебном процессе кафедры систем управления городских телефонных сетей МТУСИ, в научно-производственной деятельности ООО «Италтел Руссия», что подтверждено соответствующими актами.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены и обсуждались на Международных форумах информатизации в 2006, 2007 и 2008 годах (Москва), на Московских научно - технических отраслевых конференциях «Технологии информационного общества» в 2007 и 2008 годах, на заседаниях кафедры систем управления городских телефонных сетей МТУСИ.
Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 15 опубликованных работах, из них: 7 статей, в том числе - одна статья в журнале из Перечня ВАК Министерства образования Российской Федерации; 8 докладов на конференциях; без соавторов опубликованы 4 работы.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Она изложена на 96 страницах, включает 36 рисунков, 15 таблиц, 3 приложения. Список литературы включает 95 наименований.
Особенности интеграции сетей связи на базе концепции IP Multimedia Subsystem (IMS)
Продолжением эволюции устройств управления NGN стала архитектура универсальной структуры инфокоммуникаций IMS (IP Multimedia Subsystem), которая характеризуется конвергенцией проводных и беспроводных решений на базе решений IP (Internet Protocol). В структуре IMS разделяются логика работы сети, логика работы с абонентами и логика предоставления услуг. Архитектура IMS предусматривает присоединение сетей подвижной связи к сетям фиксированной связи. Она была разработана в 2002 году консорциумом 3rd Generation Partnership Project (3GPP) для сетей 3G/W-CDMA и стандартизована в спецификациях 3GPP R.5. Далее альянс Open Mobile Alliance (ОМА) определил приложения и услуги, работающие поверх IMS, а группа Internet Engineering Task Force (IETF) определила протоколы сетевого уровня. Концепция IMS одобрена в качестве основы сетевой инфраструктуры следующего поколения Европейским институтом по стандартизации телекоммуникаций ETSI и отраслевыми группами Форума мульти-сервисной коммутации Multiservice Switching Forum (MSF) [17,94].
Основное преимущество и отличие концепции IMS заключается в возможности мультистандартного доступа к услугам, когда одни и те же услуги пользователь может получать при помощи разных вариантов построения сети доступа: по технологии «цифровых абонентских линий» xDSL; при помощи конкурирующих между собой технологий широкополосного беспроводного доступа wireless fidelity (Wi-Fi) и Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX); с использованием технологий универсальной мобильной телекоммуникационной системы Universal Mobile Telecommunications Systems (UMTS). Предполагается, что на основе концепции IMS станет возможно объединение различных сетей путем их "бесшовного" взаимодействия (рис. 1.6).
Смена сетей доступа должна происходить незаметно. Сервисная архитектура IMS представляет собой набор логических функций, которые разделяются на три уровня (рис.1.7): уровень транспорта и абонентских устройств; уровень управления; уровень услуг и приложений. На уровне транспорта и абонентских устройств инициируется и терминируется сигнализация SIP, необходимая для предоставления базовых услуг, таких, как преобразование речи из аналоговой или цифровой формы в IP-пакеты по протоколу Realtime Transport Protocol (RTP).
На этом уровне функционируют медиа-шлюзы, преобразующие потоки Voice of Internet Protocol (VoIP) в телефонный формат Time Division Multiple (TDM) для обеспечения связи с абонентами телефонной сети общего пользования ТфОП, абонентами сети с интеграцией служб ISDN и с абонентами наземной сети мобильной связи общего пользования Public Land Mobile Network.
Уровень управления вызовами и сеансами включает в себя сервер абонентских данных Home Subscriber Server (HSS), где централизованно хранятся уникальные сервисные профили всех абонентов. Этот же уровень должен обеспечивать функцию управления медиа-шлюзами Media Gateway Control Function (MGCF), распределяя сеансы по множеству медиа-шлюзов. Для медиа-серверов такое распределение выполняется функцией Media Server Function Control (MSFC). На уровне управления также обеспечивается выполнение функции управления вызовами и сеансами Call Session Control Function (CSCF), которая регистрирует абонентские устройства, направляя сообщения протокола S1P к серверам приложений. Функция CSCF в IMS разделена на три подфункции: Proxy CSCF, при помощи которой в систему IMS поступает весь пользовательский трафик; l-CSCF - Interrogating , представляющая собой точку соединения с домашней сетью; S-CSCF - Serving, обрабатывающая SIP- сообщения, которыми обмениваются оконечные устройства.
Уровень услуг и приложений состоит из серверов приложений и контент-серверов для предоставления абонентам дополнительных услуг. Базовые средства предоставления услуг в IMS должны быть реализованы на сервере SIP-приложения.
Серверы телефонных приложений Telephony Application Server (TAS) принимают и обрабатывают сообщения протокола SIP, определяя, как должен быть инициирован исходящий вызов. Сервисная логика TAS обеспечивает обработку вызовов (анализ цифр, маршрутизацию, установление, ожидание и перенаправление вызовов, конференц - связь). Функция коммутации услуг IP Multimedia - Services Switching Function (IM-SSF) обеспечивает пользователям ІР-телефонии доступ к таким услугам как определение вызывающей стороны, услуги Freephone, изменение номера.
В последнее время операторы фиксированной связи уделяют значительное внимание конвергентным услугам (fixed-mobile convergence, FMC), поскольку самые востребованные услуги (вместе с самой высокой динамикой доходов) оказались у мобильных операторов, а трафик мобильной связи (исходящий и входящий) уже составляет значительную долю от трафика сетей фиксированной связи. Как в рамках сетей мобильной связи поколения 2.5/3G, так и в рамках сети фиксированной связи NGN операторы создают собственную IP/MPLS - структуру, поверх которой могут быть реализованы единые "конвергентные" сервисные решения. Для конвергенции NGN и сетей мобильной связи требуется решить задачу удобной авторизации абонента в сочетании с тарификацией в режиме реального времени и обеспечить концепцию единого номера для абонента, предусматривающую перенаправление вызова на номер абонента в той сети, где он в настоящий момент зарегистрирован.
Ожидается, что конвергенция фиксированных и мобильных сетей принесет преимущества пользователям, операторам и провайдерам услуг, производителям оборудования. В альянс Fixed-Mobile Convergence Alliance (FMCA) первоначально вошли операторы British Telecom, Swisscom, NTT Com, Korea Telecom, Rogers Wireless и Brasil Telecom. В настоящее время услуги FMC активно внедряются во многих странах. В США такие услуги оказывает оператор T-Mobile US, используя собственную сеть доступа Wi-Fi. Точки доступа T-Mobile размещены в общедоступных местах. В Европе конвергентные услуги оказывают операторы British Telecom, France Telecom и TeliaSonera. Руководители компании TeliaSonera заявили, что абоненты положительно отнеслись к услуге, позволяющей экономить 300-400 долл. США в год на оплате услуг связи. При этом абоненты готовы более интенсивно отказываться от услуг телефонной связи, поскольку тарифы на телефонную связь по сети Wi-Fi дома стали ниже, чем тарифы на фиксированную связь. Абоненты готовы переходить на новые услуги, которые, в среднем, позволяют экономить до 20% от нынешних расходов, невзирая на дополнительные расходы. Так, для перехода на новые услуги абонентам нужно подписаться на услуги Wi-Fi (в среднем, 10 долл. ША), приобрести точку доступа Wi-Fi (40-60 долл. США) и телефон (200-500 долл. США)[27, 50, 77]. В сетях мобильной связи поколения 2.5/3G и в сетях фиксированной связи нового поколения NGN операторы связи создают у себя IP- инфраструктуру, поверх которой могут быть реализованы единые "конвергентные" сервисные решения. Для полной конвергенции NGN и сетей мобильной связи требуется решить задачи: удобной авторизации абонента с тарификацией в режиме реального времени; обеспечения концепции единого номера для абонента с перенаправлением вызова на номер абонента в той сети, где он в настоящий момент зарегистрирован.
Разработка модели поведения абонента с учетом тенденций развития сети связи общего пользования
Проблема повторных вызовов давно известна специалистам телекоммуникаций. Актуальность ее решения связана с таким понятием как «спектр занятий», которое объединяет совокупность параметров, дающих характеристику результатов обслуживания вызовов. Например, на городских и сельских телефонных сетях Российской Федерации спектр занятий изменяется в следующих пределах[38, 39]: доля обслуженных вызовов составляет 0,30...0,50; доля вызовов, окончившихся занятостью абонента, составляет 0,25...0,35; доля вызовов, окончившихся неответом абонента - 0,12...0,25; доля вызовов, не окончившихся соединением из-за ошибок абонентом - 0,03...0,07; доля вызовов, окончившихся ошибочным соединением 0,01...0,03; доля вызовов, не окончившихся соединением из-за потери вызова 0,05...0,10. Суммарная вероятность потери любого вызова (первичного или повторного) на различных этапах установления соединения может достигать 50...70%. На рис.2.1 представлена модель поведения а- настойчивого абонента телефонной сети, учитывающая возможность поступления от абонента повторных попыток установления соединения в случае отказа в обслуживании первичной попытке.
В представленной модели используются следующие параметры и характеристики: па- вероятность того, что вызываемый абонент занят или не отвечает; nv- вероятность потери вызова на g- ом участке сети связи; а - вероятность того, что абонент произведет (г+1)- ую попытку установить соединение при условии, что неудачными были первичная и г повторных попыток. В рассматриваемой модели поведения а - настойчивого абонента величина а характеризует вероятность попасть в группу абонентов, повторяющих вызовы поспе неудачной попытки[88]. Процесс обслуживания вызова во времени характеризуют следующие величины: Т — средняя длительность разговора; t — средняя длительность установления соединения на участке сети от последней системы коммутации до вызываемого абонента (длительностью установления соединения на остальных участках сети обычно пренебрегают); г — средний интервал между повторными попытками установления соединения.
Сложность использования представленной модели состоит в том, что: длительность обслуживания включает в себя случайное число фаз установления соединения и сам разговор; процесс обслуживания вызова на некотором участке сети зависит от обслуживания вызова на других участках сети. Модель поведения абонента стремятся упростить[30, 88], используя два принципа. Первый принцип заключается в переходе от многофазного по времени и по событиям процесса обслуживания к однофазному по времени и многофазному по событиям процессу обслуживания. Длительность разговора трансформируется так, чтобы она включала в себя длительность установления соединения, а сама последовательность событий остается неизменной. Второй принцип - декомпозиция сети, то есть рассмотрение каждого участка сети в отдельности. Для описания функционирования отдельного участка сети может использоваться вариант представления полнодоступного пучка линий в виде системы массового обслуживания на рис.1.8 на стр.31. При этом предполагаем, что с = р, ц = 1и v = \1т.
Поскольку обычно ju Ф 1, для проведения расчетов используется преобразование Л = Г//исходное; ц = 1; г = входное / исходное» гДе Y интенсивность нагрузки.
Среднее число попыток вызовов, поступающих на первый участок сети, в расчете на один вызов определяется геометрическим распределением, что позволяет определить величину Мх, то есть среднее число попыток вызовов, поступающих на первый участок сети, как
На рис.2.3 в качестве примера представлена зависимость л-сети = F(a), полученная по формуле (2.3) при фиксированном значении q- 0,216, которое было рассчитано по формуле (2.2) в предположении, что m = 4, л,= 0,005 и жа= 0,20. Наиболее существенное снижение вероятности потерь по вызовам л-сети в зависимости сети -F(a) наблюдается при сс- \, что соответствует поведению «абсолютно настойчивых» абонентов. Так, изменение параметра а на 0,1 в диапазоне от 0,8 до 0,9 приводит к уменьшению величины л-сети почти вдвое (от значения л-сети= 0,0522 к значению тгсети= 0,0268). Изменение параметра а в диапазоне от 0,0 до 0,8 приво дит к изменению величины ясети в четыре раза от значения 7t xm -q = 0,216 до значения ясети = 0,0522. Уменьшению величины а, характеризующей настойчивость абонента, может способствовать, например, введение дополнительных услуг с функцией определения присутствия вызываемого абонента[3].
Достоинством рассмотренной модели поведения абонента является ее близость к реальным процессам обслуживания телефонных вызовов, аналитические соотношения позволяют проводить оценку основных характеристик обслуживания.
На качество обслуживания пользователей современных телекоммуникационных сетей влияют состав предоставляемых услуг, уровень развития используемых оконечных устройств и сложившиеся у пользователей привычки.
Выделим одно из наиболее востребованных направлений развития оконечных абонентских устройств - совершенствование схем памяти для хранения абонентских номеров. В массовом порядке абоненты используют память оконечного устройства для реализации услуги автоматического дозвона, автоматического повторения последнего набранного номера и частотный набор номера. Можно прогнозировать, что автоматизация набора номера меняет показатели настойчивости абонента в направлении а-И и /? — 1.
То обстоятельство, что на один успешный вызов будут приходиться несколько безуспешных попыток, имеет существенное значение для систем управления. Фактор влияния повторных вызовов учитывается в последних версиях систем коммутации выбором многократного запаса производительности. Поступление дополнительного потока повторных вызовов для систем управления перестает оставаться критичным. Однако поступление повторных вызовов в автоматическом режиме, который зачастую задается и не контролируются абонентом, создает реальную угрозу непроизводительного использования ресурса каналов связи[3, 38].
Изменение в используемых подходах оценки качества обслуживания можно рассмотреть на примере расчета среднего интервала между соседними попытками вызова на g- ом участке сети. Традиционный подход предполагает проведение коррекции, учитывающей, что вызов может получать отказ в обслуживании на предыдущих участках сети, а интервал между попытками на g- ом участке сети будет возрастать и может определяться как rg= т [(1 - Og) +...+ ЮКЫ(1 - Qg) +] = т /(1-Og), (2.4) где величина Og характеризует вероятность потери попытки вызова на (g-1) -ых участках сети.
Применение метода декомпозиции для оценки функционирования конкретного участка сети, а также ведение статистических измерений позволяет предположить, что вероятность потери вызова (первичного или повторного) на каждом участке сети равна л- = л-, и не зависит от интенсивности нагрузки (числа одновременно занятых линий) на других участках сети. Таким образом, величина Qg может быть определена как
Разработка предложений по защите от асимметрии нагрузки на уровне доступа NGN
Традиционно в сетях телефонной связи общего пользования используется предположение о равенстве интенсивности потоков исходящего и входящего трафика на конкретном участке сети. На участке доступа к услугам телефонной связи такое равенство продиктовано предположением о свободном выборе для пользователей - с равной вероятностью они могут принимать вызовы или осуществлять их. Быстрое развитие справочно-информационных служб и средств абонентского доступа, внедрение интеллектуальных услуг, приводит к перераспределению потоков трафика на сети. В том числе на участке доступа сети нового поколения NGN сложно прогнозировать соотношение между потоками исходящего и входящего трафи ка[43]. На рис.3.4 представлено прохождение потоков трафика телефонии на участке сети-доступа NGN; которое соответствует варианту направления потоков исходящего и входящего трафика по разным маршрутам. Исходящий трафик с интенсивностью, Аисх, создаваемый абонентами абонентского концентратора (АК), направляется в сторону опорно - транзитного узла (ТУ) сети NGN под номером Z (ТУ2). Входящий трафик с интенсивностью Авх поступает в абонентский концентратор со стороны транзитного узла под номером (ТУє). Часть трафика замыкается внутриАК без выхода натранспортную сеть. Существование независимых направлений связи (по исходящей связи - от АК в сторону ТУ2, по входящей связи - от ТУе в сторону АК) повышает надежность сети связи, позволяя использовать второе направление как обходное в случае занятости всех линий,в основном направлении.
Абонентский концентратор
Обеспечить эффективную защиту от асимметрии нагрузки позволит второй вариант организации включения абонентского концентратора в сеть NGN, представленный на рис.3.5 и предусматривающий использование пучков связи двухстороннего занятия. Это становится возможным-при использовании систем сигнализации -по общему каналу[66, 69].
Имеются независимые направления связи (между АК и ТУ2, междуТУс и АК), на каждое из которых может поступать как исходящий, так и входящий трафик телефонии. Равномерную загрузку этих направлений связи по исходящей связи позволит использование процедур распределения трафика.на АК и процедур ограничения трафика на опорно-транзитных узлах.
Входящий трафик телефонии может поступать на абонентский концентратор от одного из опорно - транзитных узлов (ТУг или TYQ). Возможна привязка входящего трафика только к одному из опорно-транзитных узлов. Привязка может быть изменена с учетом реальной ситуации на сети с позиции надежности и объемов поступающего трафика.
На рис.3.5 представлена зависимость вероятности потерь по вызовам в пучках связи между абонентским концентратором и опорно - транзитным узлом от величины S, которая характеризует отношение между интенсивность нагрузки от входящего трафика Авх и суммарной интенсивностью трафика А: S = ABX/A, (3.1) где величина А может определяться как А = Аисх +Авх, (3.2) где Аисх - интенсивность исходящей нагрузки, создаваемой абонентами концентратора.
Последнее равенство в цифровых телефонных сетях общего пользования обеспечивается использованием четных и нечетных каналов в потоках Е1 для формирования пучков исходящих и входящих линий. Расчет проводился для фиксированного использования соединительных линий равного 0,8, которое соответствует максимально допустимому использованию соединительных линий, рекомендованному для цифровых систем коммутации каналов. Вероятность потерь по вызовам в пучке линий двухстороннего занятия Рдвухстор.зан. для рассмотренного случая на два порядка меньше средней вероятности потерь среднее, которая определялась как Рсреднее = S х Рвх + (1- S) х Р исх, (3.4) где Рвх и Р исх - вероятности потерь по вызовам, соответственно, в пучках входящей и исходящей связи.
Следует подчеркнуть, что наименьшее значение величина Рсреднее имеет при выполнении условия S = 0,5. Если величина S 0,5, то определяющими становятся потери по вызовам в пучке линий исходящей связи. Если S 0,5, то определяющими становятся потери по вызовам в пучке линий входящей связи. В любом случае, неравенство S & 0,5 вызывает рост потерь по вызовам на участке доступа сети NGN. Снижение использования соединительных линий относительно величины 0,8 приведет к уменьшению как величины Рдвухстор.зан., так и значений Рсреднее. Однако общий характер зависимости Рсреднее от S сохранится. Зависимости, представленные на рис.3.5, позволяют сделать вывод, что объединение потоков исходящего и входящего трафика в пучке линий двухстороннего занятия обеспечивает защиту от асимметрии нагрузки на участке абонентского доступа сети NGN.
Основные положения метода расчета уровня доступа сети NGN
Услуга "Квота оператора связи" ("Carrier quota") позволяет распределить попытки занятий между различными сетевыми операторами в соответствии с ключом фиксированного или динамического распределения. С этой целью системы передачи различных операторов связи, обслуживающих общую область, должны быть сгруппированы вместе в группу квот операторов связи, и должна быть определена система квот. Ключом распределения является либо размер группы соединительных линий рассматриваемого оператора связи, либо процентная квота, заданная для оператора связи, либо объем входящего трафика, измеренный для этого оператора связи. При использовании услуги "Квота оператора связи" для операторов связи может быть установлена пропорция трафика по отношению к полному числу попыток занятия. Маршрутизация трафика с разделением нагрузки выполняется с использованием групп квот операторов связи [64, 75].
Одна группа квот операторов связи может включать в себя до 10 операторов. Каждый оператор связи может встречаться в группе квот операторов связи только один раз. Группы квот операторов связи описываются следующими данными, которые могут быть определены и изменены посредством MML: имя группы квот операторов связи; система квот; информация о задействованных операторах связи (имя и размер группы соединительных линий / начальная квота); информация о группах соединительных линий операторов связи, для которых должны быть выполнены измерения во время обновления ключа распределения с использованием данных об измеренной общей продолжительности входящих вызовов.
Для каждого оператора связи могут быть выполнены измерения максимум для 48 групп соединительных линий.
Для распределения нагрузки по обработке вызовов среди операторов связи в группе квот могут использоваться следующие системы квот: разделение нагрузки на основе размера группы соединительных линий; разделение нагрузки на основе фиксированных квот.
Размером группы соединительных линий является общее число соединительных линий во всех группах исходящих соединительных линий оператора связи, идущих от собственной станции. Программное обеспечение цифровой системы коммутации осуществляет внутреннее преобразование размера группы соедини тельных линий в фиксированные квоты. Попытки исходящих занятий распределяются между различными операторами связи пропорционально введенным для них размерам группы соединительных линий.
Оператор посредством директив языка MML может задавать фиксированные квоты. При этом попытки исходящих занятий распределяются среди различных операторов связи пропорционально введенным для них значениям квот. Они остаются действительными до тех пор, пока не будут изменены оператором. Суммарное значение квот всех операторов связи в группе должно составлять 100 %. Любой оператор связи с квотой 0 % деактивизируется.
Рассмотрим принцип разделения нагрузки с автоматической адаптацией к входящему трафику оператора связи. Попытки исходящих занятий первоначально распределяются между различными операторами связи пропорционально введенным для них квотам. Они остаются действительными только до тех пор, пока не будет произведена первая модификация в результате измерения общей продолжительности входящих вызовов для каждого оператора связи. Измеряются группы входящих или двунаправленных соединительных линий, при этом для них отсутствует запись в любом другом списке измеряемых групп соединительных линий.
Продолжительность входящих вызовов, суммируемая на основе групп соединительных линий, анализируется каждые 15 минут. По результатам этого анализа формируется основа для обновления ключа распределения квот.
Предварительным условием является то, что за четверть часа для полной группы квот операторов связи с момента предыдущего обновления "накоплено", по крайней мере, 9000 секунд продолжительности входящих вызовов. Измеряются только внутренние вызовы; измерения международного транзитного трафика не выполняются. Оператор связи с начальной квотой 0 % или динамически вычисленной квотой 0 % деактивизируется. Однако такие операторы связи всегда учитываются при измерении. Если поступают результаты измерения, относящиеся к этим операторам связи, то во время обновления они активизируются повторно. Каждому оператору связи в группе квот назначается заданный адресат. Каждый из этих операторов связи - адресатов адресует до 16 маршрутов (рис. 3.10). Процедура искания маршрутов, используемая в операторе связи - адресате, идентична процедуре, используемой для стандартного адресата. Все адресаты выбора оператора связи, относящиеся к одной и той же системе квот, объединяются в одну группу квот операторов связи.
Используется следующая последовательность обработки вызовов. Если предпринимается попытка занятия для адресата выбора оператора связи, то сначала адресуется соответствующая группа квот операторов связи. Как только оператор связи, которому должно быть назначено занятие, определен, происходит переназначение на рассматриваемого оператора связи-адресата. Следовательно, его маршруты используются для обслуживания попытки занятия. Таким образом, могут быть адресованы различные маршруты для каждой попытки занятия, и объем трафика и стоимость разговоров могут быть распределены между различными операторами сети.
Оператор может отменять группу квот операторов связи. Предварительным условием является отсутствие какого-либо адресата выбора оператора связи, указывающего на эту группу. Если в это время все операторы связи в группе квот вместе имеют не более 48 групп соединительных линий, для которых должны быть выполнены измерения, то отмена происходит немедленно.
Обслуживающий персонал может отображать или распечатывать следующие данные для заданных групп квот операторов связи посредством MML: имя группы квот операторов связи и система квот; критерий деактивизации (указывающий, что не представлены данные квоты для конкретного оператора связи, или что оператор связи деактивизируется из-за нулевой квоты; это может происходить непреднамеренно для операторов связи со сравнительно маленькими размерами групп соединительных линий в случае разделения нагрузки на основе размера групп соединительных линий); имена операторов связи; общий размер группы соединительных линий (общее количество); квота (результирующая квота в случае разделения нагрузки на основе размера групп соединительных линий или текущая квота в случае адаптации к входящему трафику); номера групп соединительных линий, для которых выполняются измерения.
