Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ проблемы реконструкции городской телефонной сети большой емкости 11
1 1.Системный подход к анализу проблемы внедрения на ГТС технологии коммутации пакетов 11
1.1.1. Городская телефонная сеть как большая и сложная система 11
1.1.2. Основные принципы системного анализа 13
1.1.3. Основные этапы системного анализа проблемы реконструкции ГТС большой емкости 15
1,2.Анализ существующего состояния Московской ГТС и обоснование необходимости ее реконструкции 17
1.2.1. Краткий анализ существующих первичной и вторичных сетей 17
1.2.2. Принципы нумерации абонентских линий при вводе на ГТС второго кода зоны нумерации 24
1.2.3. Обоснование необходимости реконструкции МГТС в соответствии с концепцией сетей следующего поколения 28
1.3.Краткий анализ проблемы внедрения на МГТС технологии коммутации пакетов 37
1.3.1 .Концептуальные основы сетей нового поколения 37
1.3,2.Состав и структура сети нового поколения 40
І.З.З.Особенности совместного функционирования сетей с коммутацией каналов и коммутации пакетов. Задачи исследования 45
1.4. Выводы 50
Глава 2. Анализ требований к построению сети сигнализации и качеству ее функционирования на ГТС с коммутацией каналов и коммутацией пакетов 52
2.1.Анализ требований к показателям качества функционирования сети сигнализации 52
2.2. Разработка принципов построения перспективной сети ОКС 7 на ГТС большой емкости 57
2.3.Особенности применения технологии СИГТРАН и постановка задачи анализа качества передачи сигнальных сообщений по ІР-сети 61
2.4.Применение протокола SIP для передачи сигнальных сообщений по сети передачи данных общего пользования 71
2.5.Анализ требований к показателям качества функционирования сети сигнализации при использовании технологий СИГТРАН и SIP 81
2.6. Выводы 83
Глава З. Анализ методов проектирования и показателей качества функционирования сети сигнализации 85
3.1.Разработка алгоритма расчета сигнальной нагрузки сети ОКС 7 на ГТС большой емкости 85
3.2. Разработка модели для анализа показателей качества функционирования системы сигнализации по технологии СИГТРАН 95
3.3.Численный анализ простейшей модели и результаты имитационного моделирования 105
3.4 Выводы 115
Глава 4. Разработка метода анализа показателей качества функционирования сети сигнализации при использовании протокола SIP 116
4.1.0бщие положения и метод оценки величины сигнальной нагрузки 116
4.2.Метод анализа среднего времени установления соединения по протоколу SIP 129
4.3.Многофазная модель для оценки задержек сигнальных сообщений при установлении соединений "из конца в конец" 137
4.4.Выводы 147
Заключение 149
Литература
- Городская телефонная сеть как большая и сложная система
- Краткий анализ существующих первичной и вторичных сетей
- Разработка принципов построения перспективной сети ОКС 7 на ГТС большой емкости
- Разработка модели для анализа показателей качества функционирования системы сигнализации по технологии СИГТРАН
Введение к работе
Актуальность темы. Создание информационного общества в России переходит из стадии деклараций в стадию практической реализации. В телекоммуникациях этот процесс отмечен взрывоподобным ростом числа пользователей Интернет и сотовой подвижной связи.
Либерализация рынка телекоммуникационных услуг и, как следствие, обострение конкуренции заставляют операторов существующих сетей искать способы предоставления пользователям современных услуг.
Эти обстоятельства диктуют необходимость реконструкции существующих сетей в соответствии с концепцией сетей нового поколения (Next Generation Networks - NGN).
В процессе перехода к NGN на городских телефонных сетях (ГТС) в течение относительно длительного времени будет совместно функционировать цифровое оборудование, построенное по технологии коммутации каналов (КК), с оборудованием, построенным по технологии коммутации пакетов (КП). При этом необходимо обеспечить совместное функционирование с высоким качеством различных систем сигнализации.
Основной системой сигнализации на транспортной цифровой сети с коммутацией каналов является система сигнализации по общему каналу ОКС 7. В решение различных задач внедрения ОКС 7 на телефонных сетях России значительный вклад внесли Аджемов А.С., Башарин Г.П., Гольдштейн Б.С., Жарков М.А., Кучерявый А.Е., Самуилов К.Е., Соколов Н.А., Соловьев СП., Юнаков П.А., Яновский Г.Г. и др.
Транспорт сигнальных сообщений ОКС 7 по сети с пакетной коммутацией реализуется с помощью технологи СИГТРАН (Signalling transport - Sigtran). На сетях с пакетной коммутацией в настоящее время сигнальные сообщения передаются преимущественно с помощью протокола инициирования сеансов связи (Session Initiation Protocol - SIP). Последние две технологии сигнализации появились сравнительно недавно и находятся на начальной стадии внедрения на ГТС в России.
Сопряжение и взаимодействие различных технологий сигнализации оказывает значительное влияние на качество функционирования сети. В условиях перехода к сетям нового поколения на ГТС решение задачи оценки характеристик качества передачи сигнальных сообщений является весьма актуальным.
Цель работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка методов оценки качества функционирования систем сигнализации в сетях с коммутацией каналов и пакетов.
Для достижения этой цели в диссертации решены следующие задачи:
- с использованием методологии системного анализа на примере Московской
городской телефонной сети (МГТС) определены основные необходимые
условия перехода к сетям нового поколения;
- разработана система нумерации на аналогово-цифровой ГТС большой
емкости при введении на сети второго кода зоны нумерации;
обоснованы требования к построению и функционированию сети сигнализации на цифровой ГТС с коммутацией каналов и пакетов;
разработаны методы оценки показателей качества обслуживания сигнальных сообщений по технологии СИГТРАН и по протоколу SIP с использованием моделей систем массового обслуживания и имитационного моделирования.
Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использованы методы системного анализа, теории массового обслуживания, теории телетрафика, сетей связи, имитационного моделирования
Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в следующем.
1. Системный анализ проблемы реконструкции ГТС большой емкости показал, что для предоставления пользователям широкого спектра мультисервисных услуг высокого качества необходимо решить комплексную проблему создания сети нового поколения. При этом на существующей ГТС
одновременно с созданием цифровой наложенной сети с коммутацией пакетов необходимо решить целый ряд технических и организационных задач: вывести из эксплуатации без перерыва связи значительный объем аналогового оборудования; обеспечить сопряжение и устойчивое взаимодействие цифровой сети с коммутацией каналов с сетью с коммутацией пакетов; модернизировать существующую абонентскую сеть на базе технологии цифровых абонентских линий (xDSL); перейти на расчеты с абонентами по альтернативным тарифным планам и др.
Разработана процедура расчета интенсивности сигнальной нагрузки в сети ОКС 7, отличающаяся от известных тем, что предположение о равенстве сигнальной нагрузки, передаваемой в прямом и обратном направлениях, не выполняется. Результаты расчетов использованы при проектировании всех основных сигнальных маршрутов сети сигнализации МГТС, обеспечивающих функционирование сети в нормальных условиях, а также альтернативных маршрутов для передачи сигнальных сообщений в случае отказов и перегрузки.
Существующие аналитические методы оценки показателей качества обслуживания сигнальных сообщений при использовании технологии СИГТРАН не учитывают такую особенность функционирования протокола SCTP в стеке протоколов СИГТРАН, как формирование пакета по таймеру. С учетом последнего условия разработана имитационная модель, с помощью которой проведен численный анализ величины задержки передачи сигнальных сообщений от интенсивности поступающей нагрузки, длительности формирования пакета по таймеру, интенсивности сигнальных сообщений и других параметров.
Для оценки значения среднего времени установления соединения по протоколу SIP разработана модель сети массового обслуживания из трех узлов в предположении, что длительность обслуживания - случайная величина, распределенная по экспоненциальному закону. В протоколе SIP длительность обслуживания - величина детерминированная. С помощью
имитационного моделирования показано, что аналитический метод дает оценку сверху с относительной погрешностью не более 2-7-3% при условии, что задержка передачи сигнального сообщения по IP-сети в соответствии с рекомендациями МСЭ-Т не превышает 100 мс.
5. Для анализа показателей качества обслуживания соединений сигнализации по протоколу SIP «из конца в конец» использована многофазная модель, состоящая из N последовательных узлов, представленных однолинейными системами массового обслуживания с накопителями неограниченной емкости и постоянной длительностью обслуживания. Предложена приближенная процедура оценки среднего значения и 95-процентный квантиль задержки сигнальных сообщений. В отличие от известного метода в предложенной процедуре значения оцениваемых параметров зависят от номеров узлов. Проведена оценка точности предложенной процедуры.
Основные положения работы, выносимые на защиту
Городские телефонные сети более чем за столетний период функционирования и развития сохранили три основные свойства: использование технологии коммутации каналов; моносервисность своей основной деятельности; неудовлетворенный спрос на предоставление услуг телефонной связи. Переход к концепции сетей нового поколения в условиях либерализации рынка телекоммуникационных услуг приведет к смене парадигмы развития ГТС. В результате указанные выше три системных свойства должны быть трансформированы в следующие: преимущественное использование технологии коммутации пакетов; мультисервисность основной деятельности; превышение предлагаемого объема и номенклатуры услуг над спросом.
В результате анализа условий ввода не Московской ГТС в дополнение к существующему коду ABC = 495 второго кода зоны нумерации ABC = 499 сформулированы следующие принципы, которым необходимо следовать при развитии и реконструкции сети:
замена кода ABC = 495 на код 499 должна производиться с сохранением семизначного абонентского номера;
при реконструкции сети замена первой цифры семизначного абонентского номера предусматривается только для аналоговых АТС в коде ABC = 495;
при размещении и задействовании цифровых оконечных станций и концентраторов в коде ABC = 499 следует придерживаться стратегии наложения;
работы по реконструкции должны выполняться в полном объеме в одной миллионной группе номеров. Нумерация этой миллионной группы не может быть использована для развития и реконструкции сети до выполнения всего объема работ по выключению аналоговых АТС.
3. При внедрении на существующих ГТС технологий сигнализации на
базе режима коммутации пакетов показатели качества соединений
сигнализации по длительности установления соединений и связности сети
сигнализации не должны уступать соответствующим показателям на
цифровой сети с коммутацией каналов.
4. Численный анализ результатов имитационного моделирования
процесса функционирования протокола SCTP в стеке протоколов СИГТРАН
показал, что при увеличении времени сборки пакета по таймеру от 3,2 мс до
10,3 мс среднее значение задержки передачи увеличивается более чем в два
раза. Технологию СИГТРАН рекомендуется применять на на участках сети
ОКС 7 с высокой сигнальной нагрузкой, в частности, на соединениях,
обеспечивающих связь с базами данных узлов управления услугами
интеллектуальных сетей связи.
5. Оценка задержки сигнальных сообщений при передаче их по сети IP
«из конца в конец» проведена в предположении, что на каждый из N
последовательных узлов кроме сигнальной нагрузки с интенсивностью
0,2 Эрл поступает нагрузка, создаваемая сообщениями медиаконтента. При
суммарной интенсивности нагрузки на канал с пропускной способностью
10 Мбит/с до 0,7 Эрл задержка сообщений SIP не превосходит 10 мс, а квантили задержки с вероятностью 0,95 не превышают 20 мс, что укладывается в рекомендации МСЭ -Т.
Личный вклад. Результаты диссертационной работы получены автором самостоятельно, математические процедуры и программные средства разработаны при его непосредственном участии.
Практическая ценность и реализация результатов работы Результаты диссертации использованы:
- в ОАО «Гипросвязь» при проектировании сети ОКС 7 Московской
ГТС;
-в ООО «Интеллект Телеком» при проектировании сетей нового поколения и реконструкции существующих цифровых сетей с переводом их на технологию коммутации пакетов;
- в ОАО «МГТС» при проектировании и реализации этапов
реконструкции МГТС на период до 2011 года;
- в учебном процессе кафедры АЭС МТУ СИ в виде учебного пособия,
рекомендованного УМО по образованию в области телекоммуникаций для
студентов ВУЗов, обучающихся по направлению подготовки
дипломированных специалистов 210400 - Телекоммуникации.
Реализация результатов подтверждена соответствующими актами.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались на LX научной сессии РНТО РЭС им А.С. Попова (Москва, 2005г.); на Всероссийском совещании Мининформсвязи России (Сочи, 2005г.) на научно-технической конференции «Телекоммуникационные и вычислительные системы» (Москва, 2006г.); на Московской отраслевой научно-технической конференции «Технологии информационного общества» (Москва, 2007г.); на кафедре автоматической электросвязи МТУ СИ.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 12 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Основная часть диссертации содержит 150 страниц, включая 63 рисунка и 11 таблиц. Список литературы состоит из 122 наименований.
Городская телефонная сеть как большая и сложная система
Анализ проблемы реконструкции городской телефонной сети (ГТС) большой емкости проведены на примере Московской ГТС (МГТС).
Московская городская телефонная сеть (МГТС) более чем за столетний период своего развития претерпела серию крупных реконструкций и коренных преобразований. Однако при этом сеть сохранила три своих основных системных свойств: использование технологии коммутации каналов (КК); моносервисность основной деятельности; неудовлетворенный спрос на свою основную услугу - предоставление телефонной связи. Настоящий период реконструкции сети предусматривает смену парадигмы развития. В результате реконструкции указанные выше три системные свойства должны быть трансформированы в следующие: преимущественно использование технологии коммутации пакетов (КП); мультисервисность основной деятельности; превышение предлагаемого сетью объема и номенклатуры услуг над спросом.
Некоторые проблемы реконструкции МГТС в соответствии с концепцией сетей нового поколения (Net Generation Networks -NGN) с системных позиций рассмотрены в [45,48], а системно-сетевые решения по внедрению технологии NGN на российских сетях можно найти, например, в [10].
Московской городской телефонной сети присущи все свойства большой и сложной системы. Признаком большой системы являются большое число подсистем и разнородность их свойств. По состоянию на 01.01.2007г. МГТС обслуживает более 7 млн. абонентов, из которых около 5 млн. принадлежит
ОАО "МГТС" и более 2 млн. - присоединенным операторам. На сети функционирует огромное число декадно-шаговых, координатных и цифровых АТС, системы передачи плезиохронной и синхронной цифровой иерархии, кабели связи разных поколений и производителей.
Любая сложная система обладает, по крайней мере, тремя следующими свойствами: уникальностью, слабопредсказуемостью, целенаправленностью. Состав и структура МГТС формировалась в течение многих десятилетий под воздействием большого числа технических, технологических, экономических, социальных и других факторов, что и определило ее свойства уникальности.
Свойство слабой предсказуемости поведения следует, в первую очередь, из случайного характера поступающих на обслуживание потоков трафика, внешних случайных воздействий, например, обрыва кабелей, внутренних свойств системы, обусловленных конечным сроком службы элементов сети, человеческими и другими факторами.
Свойства целенаправленности заключается в поддержании такого уровня функционирования сети, при котором в условиях не благоприятного воздействия внешней среды случайные потоки трафика обслуживаются с заданным качеством.
Телефонная сеть общего пользования является развивающейся системой, не имеющей ограничений во времени на период ее жизнедеятельности. Как развивающая система она обладает свойством наращиваемости способностью к развитию без нарушения процесса выполнения основных функций, имеет необходимую для развития структурную избыточность. Свойство наращиваемости предполагает не только рост емкости сети, но и расширение номенклатуры предоставляемых пользователям услуг и повышения их качества.
При анализе и синтезе телефонной сети как сложной системы необходимо придерживаться следующих общесистемных принципов [21,50,62].
Принцип целостности. В соответствии с этим принципом систему необходимо рассматривать как целое, т.е. рассматривать ее компоненты, связи и отношения, существенно влияющие на достижение цели, на ее системные свойства. Последние не выводятся из свойств элементов системы и не сводятся к ним. Целостность системы в значительной степени зависит от тесноты связей между ее элементами.
Одним из системных свойств МГТС как сложной системы является ее способность обеспечивать телефонную связь между любыми абонентами сети с нормируемым качеством и зафиксированным в договоре между абонентом и оператором тарифами.
Принцип иерархичности. В соответствии с этим принципом каждый компонент системы в свою очередь может рассматриваться как система, а сама исследуемая система представляет собой лишь один из компонентов более широкой системы. Система задается семейством модулей, каждый из которых описывает систему с точки зрения различных уровней абстрагирования. Чем ниже уровень иерархии, тем детальнее уровень системы, чем выше уровень, тем крупнее подсистемы, меньше их количество, легче понимание системы как целого. При этом целостность обеспечивается целевой согласованностью подсистем, учетом межуровневых (вертикальных) и внутриуровневых (горизонтальных) прямых и обратных связей.
Краткий анализ существующих первичной и вторичных сетей
Московская городская телефонная сеть - одна из крупнейших местных сетей электросвязи не только в России, но и в мире. Монтированная емкость сети превышает 4,5 млн. номеров. МГТС является важнейшей составной частью инфраструктуры города - базовым оператором фиксированной связи столицы Российской Федерации. Следует отметить, что МГТС обслуживает более 70% трафика, создаваемого абонентами сетей операторов фиксированной связи на территории г. Москвы. [16].
За период существования МГТС реализовано несколько генеральных схем и программ по ее развитию и реконструкции. В 30-х годах прошлого века начала реализовываться генеральная схема МГТС с использованием АТС машинной системы; в 50-х годах - внедрение АТС декадно-шаговой системы; в 70-х годах - АТС координатной системы. За этот период МГТС была последовательно переведена с пятизначной на шестизначную, а затем на семизначную нумерацию.
Наиболее интенсивное развитие сеть получила во второй половине семидесятых и восьмидесятые годы прошлого столетия, когда ежегодно в эксплуатацию вводилось 140-150 тыс. номеров.
В конце 80-х годов на смену поколения электромеханических АТС пришли цифровые системы коммутации, которые практически не повлияли на структуру сети. Используя возможности цифровых АТС, операторы могли предложить абонентам более широкий спектр дополнительных услуг связи. К сожалению, отечественная промышленность не освоила производство цифровых АТС и на МГТС до 2000г. преимущественно устанавливалось аналоговое оборудование и в меньших объемах - импортные электронные АТС.
Цифровизация Московской ГТС началась в конце прошлого столетия и темпы ее были невысокими: замена аналоговых АТС на цифровые осуществлялась в небольших объемах. В настоящее время реализуется стратегическая программа реконструкции и развития сети до 2012 года, согласно которой предусматривается ежегодная замена аналоговых АТС на цифровые в объеме 350-450 тыс. номеров.
Московская городская телефонная сеть также накопила определенный опыт в использовании технологии коммутации пакетов на сети передачи данных общего пользования (СПД ОП), которая эксплуатируется более трех лет. В результате ее построения компания решила три важные научно-технические и финансовые задачи: - ТфОП была разгружена от несвойственного ей трафика передачи данных с одновременным предоставлением качественной услуги высокоскоростного доступа в Интернет крупным пользователям; -предложен широкий ассортимент услуг, позволивший привлечь новых пользователей, следовательно, получить дополнительные доходы; -приобретен опыт освоения новой технологии КП как наиболее перспективной в сетях следующего поколения.
Для принятия окончательного решения по этапам и срокам внедрения технологии КП на реконструированной сети организована опытная зона, где проводится мониторинг работы оборудования разных производителей в условиях реальной сети, особенно в части интерфейсов взаимодействия между сетевым оборудованием разных поставщиков. В результате всесторонних комплексных испытаний должно быть принято окончательной техническое решение в отношении перспектив применения технологии КП.
На первичной сети ситуация с внедрением цифровых систем передачи (ЦСП) складывалась несколько лучше. В 80-е годы в качестве основных ЦСП применялись плезиохронные системы с импульсно-кодовой модуляцией типа ИКМ-30 по кабелям Т и ТП, а в последующем - более мощные, 120-канальные системы передачи по симметричному кабелю типа МКС 7x4. Закупалось также и импортное оборудование. С внедрением на первичной сети больших объемов ЦСП как отечественного, так и зарубежного производства качество телефонной связи значительно улучшилось.
Решающее влияние на построение сети МГТС оказали системы синхронной цифровой иерархии СПИ (Synchronous Digital Hierarchy - SDH), работающие по волоконно-оптическим линиям связи. Мощный интеллект, заложенный в системы передачи нового поколения, позволил перейти от иерархического построения первичной сети к многоуровневым кольцевым и ячеистым структурам. Как известно, основной элемент СЦИ интеллектуальный мультиплексор, в котором предусмотрены возможности дистанционно-программного управления для перемаршрутизации потоков, гибкого назначения полосы частот и отображения сигнала при его передаче от пункта к пункту.
С учетом научно-технических достижений, реализованных в системах передачи, специалистами МГТС разработана концепция развития сети, практической реализацией которой стало проектирование и строительство крупнейшей в России транспортной сети на базе оборудования СЦИ. Тракты всех сетей (аналоговой, цифровой, СПД ОП) организованы на основе общей цифровой транспортной сети.
Разработка принципов построения перспективной сети ОКС 7 на ГТС большой емкости
Передача сигналов взаимодействия по общему каналу сигнализации на сети МГТС была введена только после завершения строительства и ввода в эксплуатацию транспортной сети на базе оборудования передачи синхронной цифровой иерархии (СПИ).
Сеть ОКС 7 МГТС является частью региональной сети сигнализации (N1=11 bin) субъекта Федерации - г. Москвы - с независимым планом нумерации кодов пунктов сигнализации сети [1, 2, 14, 40, 42, 47]. Эта сеть должна являться единым транспортным механизмом для обеспечения взаимодействия элементов собственной цифровой информационной сети оператора, и обеспечивать возможность взаимодействия элементов этой сети с соответствующими элементами сетей присоединенных операторов. Сеть сигнализации основывается на использовании цифровых каналов со скоростью передачи 64 Кбит/с и должна соответствовать утвержденным национальным техническим спецификациям подсистем ОКС 7 [71].
Сеть ОКС 7 должна использовать как связанный, так и квазисвязанный режимы сигнализации. Рекомендуется иметь несколько маршрутов между пунктами сигнализации ОКС 7, причем маршруты должны использоваться в режиме разделения нагрузки или резервирования - альтернативной маршрутизации. Каждый сигнальный маршрут должен быть способен нести весь трафик - свой и альтернативного маршрута. Нагрузка на одно звено сигнализации не должна превышать 0,2 Эрл в нормальных условиях и 0,4 Эрл при отказах внутри пучка звена сигнализации.
Перспективная сеть ОКС 7 МГТС должна обеспечить [40,42,47]: - гибкость и масштабируемость при развитии информационной сети; - исключение несанкционированного доступа; - повышение характеристик надежности сети; - минимизацию задержек при передаче сигнальных сообщений с учетом рекомендаций МСЭ-Т; - удобство эксплуатации с точки зрения мониторинга сети, тестирования оборудования, измерения параметров и т.д.
Сеть ОКС 7 МГТС состоит из оконечных пунктов сигнализации SP (Signaling Point), интегрированных пунктов сигнализации SP/STP (Signaling Transfer Point) и выделенных транзитных пунктов сигнализации STP. Транзитные пункты сигнализации (интегрированные и выделенные) связаны пучками звеньев сигнализации по схеме «каждый с каждым» и образуют полносвязную транзитную сеть сигнализации.
Пункты сигнализации установлены при каждом ТУЭ, ОПТС и оконечных цифровых АТС и фактически являются составной частью коммутационного оборудования. Направления передачи и приема сигналов взаимодействия полностью совпадают с направлениями пучков информационных каналов.
На рис. 2.1 в соответствии с перспективной схемой МГТС на 2012 год [47] показан фрагмент схемы организации связи между пунктами сигнализации МГТС. При построении схем сети сигнализации используются условные обозначения, приведенные в Приложении 1.
Каждый пункт сигнализации собственной МГТС должен опираться на пару пунктов SP/STP, пункты с общими опорными парами SP/STP образуют на сети кластеры. Для МГТС определено шесть таких кластеров. Разбиение пунктов сигнализации по кластерам обеспечивает максимально равномерную нагрузку на транзитную сеть ОКС 7. На рис. 2.1 названия кластеров определены по названиям ОПТС, которые включают все пункты сигнализации, составляющие кластер.
К сети ОКС 7 МГТС подключены пункты сигнализации присоединенных операторов связи. Каждый пункт сигнализации сетей операторов связи, присоединенный к МГТС, для обеспечения сигнального взаимодействия с пунктами сигнализации сети ОКС 7 МГТС должен опираться на два выделенных STP МГТС, что показано в разделе 3.1 диссертационной работы.
В соответствии с рекомендациями МСЭ-Т основными параметрами, обеспечивающими заданные параметры качества обслуживания, являются число пунктов сигнализации SP (NSp), используемых в соединении сигнализации, и число выделенных и/или интегрированных транзитных пунктов сигнализации STP (NSTP). Кроме того, параметрами качества являются задержки сигнальных сообщений при передаче «из конца в конец» по соединению сигнализации, например задержка начального адресного сообщения IAM. Заметим, что аналогичные требования должны быть разработаны для соединений СИГТРАН и соединений по протоколу SIP.
Обобщая выше изложенное, сформулируем основные принципы, в соответствии с которыми осуществляется маршрутизация сигнальных сообщений в сети ОКС 7: - сообщение маршрутизируется по кратчайшему маршруту в направлении пункта назначения через транзитные пункты сигнализации, причем длина маршрута определяется по числу транзитных узлов; - маршрут может не содержать транзитные пункты, если пункт назначения является смежным по отношению к узлу, где осуществляется маршрутизация сигнального сообщения; - количество транзитных пунктов на любом маршруте от источника к адресату не должно превышать наперед заданного числа; - маршрут не должен содержать циклов и петель;
Разработка модели для анализа показателей качества функционирования системы сигнализации по технологии СИГТРАН
В разделе 2.3 диссертационной работы был проведен анализ особенностей применения технологии СИГТРАН на сети сигнализации МГТС и в общем виде была сформулирована задача анализа показателей качества обслуживания. В данном разделе постановка задачи уточняется для случая обслуживания сигнального трафика телефонии и разрабатывается модель системы массового обслуживания с групповым обслуживанием заявок, учитывающая особенности транспорта сигнального трафика по протоколу SCTP. Необходимые особенности механизмов установления и завершения соединений при использовании протокола SCTP приведены в Приложении 3.
Для иллюстрации методики разработки модели рассмотрим фрагмент сети, включающий как элементы СКК ОП, так и элементы СПД ОП. Как показано на рис. 3.5, в СКК имеется несколько пунктов сигнализации (SP), генерирующих трафик подсистемы ISUP в направлении пункта сигнализации IP-сети (IPSP), который обрабатывает сигнальный трафик по технологии Sigtran, используя протокол адаптации M3UA и транспортные возможности протокола SCTP.
Передача сигнальных сообщений по протоколу SCTP с использованием протокола адаптации M3UA В процессе передачи сигнальное сообщение ISUP претерпевает обработку на различных уровнях ОКС 7, стека Sigtran и IP-сети. При расчетах длины порции и длины пакета в модели необходимо учитывать, что максимально допустимый размер блока передачи в сети Ethernet составляет 1500 байт. Длины заголовков IP-дейтаграммы - 20 байт, SCTP-пакета - 12 байт, а заголовка порции данных, содержащей СС - 16 байт. Длина порции данных протокола SCTP должна быть кратна 4, а порция вмещает не более одного СС. Заметим, что время передачи SCTP-пакета зависит от его длины, поэтому при заданной нагрузке р интенсивность поступления порций данных Я и время тв передачи SCTP-пакета (группы порции данных) задаются соотношениями: где th - пропускная способность сети Ethernet, TS(TI, - средняя длина SCTP-пакета.
В таблице 3.2 представлены типовые сообщения подсистемы ISUP, их длина и доля участия при успешном установлении соединения, в случае, когда вызываемый абонент не отвечает, и в случае, когда вызываемый абонент занят.
Средняя длина СС рассчитана из таблицы 3.1 следующим образом. Пусть I; - длина г-го СС, р, - доля і -х СС в общем потоке, и, тогда средняя длина СС _ 5 рассчитывается по формуле: lcc = ]/,/?,. Следовательно, для рассматриваемого в таблице 3.1 случая имеем .. = 23,8 байт, т.к. длина SCTP-порции кратна 4. Тогда учитывая максимальную длину SCTP-пакета и длины заголовков IP-дейтаграммы, SCTP-пакета и порции данных, получаем, что максимальное число порций в пакете равно 36. Другие исходные данные, необходимые для проведения численного анализа, вводятся в разделе 3.3 диссертационной работы.
Построение модели проведем в два этапа. На первом этапе разработаем простейшую модель, для чего ниже сформулированы предположения, в том числе упрощенные, о функционировании протокола SCTP.
1. Данные передаются порциями; протокол вышележащего уровня передает протоколу SCTP сообщение произвольной длины, которое помещается в очередь сообщений. В зависимости от длины сообщение фрагментируется, а затем из фрагментированных данных генерируются порции данных.
2. Задержки, связанные с генерацией и сборкой сообщений, не учитываются; порции данных генерируются по одной, времена их генерации независимы. Если длина поступающих сигнальных сообщений фиксирована и не превышает параметр MTU, то задержки, связанные с фрагментацией и сборкой сообщений, можно не учитывать;
3. Данные передаются пакетами; каждый пакет вмещает не более заданного числа порций. Пакеты формируются по мере наличия порций в очереди. Передача пакета производится при условии, что прибор свободен и пакет содержит не более К сообщений, или если очередь пуста, то не менее одного сообщения.
4. Принимаемые порции данных в пакетах должны распределяться по очередям сборки сообщений, подтверждение доставки генерируется сразу непосредственно по факту помещения порции данных в очередь передачи на следующий уровень.
5. Канал передачи абсолютно надежен, т.е. повторные передачи отсутствуют;
6. Передача пакета производится при условии, что прибор свободен и пакет содержит не более К сообщений, или если очередь пуста, то не менее одного сообщения;
