Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Методы повышенйямчества функционирования телефонной сети 8
1.1. Структура телефонной сети и показатели оценки, ее функционирования 8
1.2. Эффективность функционирования телефонной сети и определяющие ее факторы 13
1.3. Методы контроля и управление качеством функционирования телефонной сети и необходимость ее автоматизации *6
1.4. Методы исследования телефонной сети ig
1.5. Методы оценки эффективности функционирования сети связи 20
Выводы 22
ГЛАВА 2. Влияние системы оплат на эффективность функционирования телефонной сети 23
2.1. Существующие системы оплат за услуги телефонной связи 23
2.2. Критерий оценки эффективности телефонной сети с учетом экономических факторов .
2.3. Система оплаты - показатель качества функционирования телефонной сети 28
Выв оды 34
ГЛАВА 3. Статистичесюе моделирование телефонной сети на ЭВМ 35
3.1. Методика статистического моделирования телефонной сети 35
3.2. Статистическое моделирование автоматизированной системы сбора и обработки информации телефонной сети 49
3.3. Статистическое моделирование вероятностно-временных характеристик доставки информации телефонной сети 52 Стр.
3.4. Экспериментальные измерения нагрузки на соединительных линиях городской телефон ной сети 56
Выв од ы 62
ГЛАВА 4. Организация центра техничесшго обслуживания телефонных сетей 63
4.1. Структура системы технического обслуживания 63
4.2. Основные показатели технического обслуживания 65
4.3. Сравнительный анализ децентрализованной и централизованной организации центра технического обслуживания 67
4.4. Оценка надежности центра технического обслуживания с учетом обслуживающего персонала 88
4.5. Методика оптимизации параметров автоматизированной системы контроля 92
В ы в оды 97
ГЛАВА 5. Разработка и исслбщование информационной базы данных оценки эффективности функционирования телефонной сети 98
5.1. Роль и место информационной базы данных в организационно-технологической схеме функционирования телефонной сети 98
5.2. Организация информационной базы данных городской телефонной сети 101
5.3. Критерий оценки эффективности информационной базы данных телефонной сети 104
В ы в о д ы 106
Заключение 107
Литература 109
Приложения 115
- Методы оценки эффективности функционирования сети связи
- Система оплаты - показатель качества функционирования телефонной сети
- Экспериментальные измерения нагрузки на соединительных линиях городской телефон ной сети
- Оценка надежности центра технического обслуживания с учетом обслуживающего персонала
Введение к работе
Основные направления развития народного хозяйства СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 г., принятые ХХУІ съездом КПСС, определили проблему, решение которой предусматривает дальнейший рост автоматизированных систем управления различными процессами.
В нашей стране насчитывается 27,8 миллиона телефонов. Из них на квартирах граждан установлено 14,7 миллиона аппаратов. Предусмотрен высокий темп роста сети в нынешней пятилетке - на 30 процентов. Телефонная сеть позволяет практически каждому абоненту соединиться с другими абонентами в любом конце страны. Но 95 процентов всех телефонных разговоров происходит именно в пределах городов. По ориентировочным подсчетам число их достигает 30-40 миллиардов в год.
Для нормальной работы сети число соединительных линий между АТС должно составлять пятую часть их емкости. То есть одновременно вести телефонную беседу, не перегружая станцию, может каждый пятый абонент. При этом среднее время разговора в часы наибольшей нагрузки не должно превышать 4-6 минут.
Телефонная сеть представляет собой сложную систему, состоит из множества элементов, которые не являются абсолютно надежными. В процессе работы системы эти элементы могут отказывать или изменять свои параметры. Отказ элементов и узлов ведет к отказу или ухудшению качества функционирования системы. Поэтому вопросом первостепенной важности является эффективная организация эксплуатации системы, т.е. обеспечение исправного функционирования всех устройств телефонной сети при наименьших затратах труда, денежных средств, материалов и оборудования.
Обзор работ в области развития автоматической системы контроля (АСК) показывает, что вопросам разработки метода оценки повыше-
5 ния эффективности использования АСК путем оптимальных организаций
процессов контроля уделяется недостаточное внимание. В основном рассматриваются вопросы структурного построения АСК, а также вопросы выборов достоверности и глубины контроля с точки зрения требования и контролируемым объектам.
Современная телефонная сеть представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных и взаимодействующих узлов и элементов. Поэтому контроль городской телефонной сети (ГТС) осуществляется периодически. Большое влияние на эффективность использования АСК оказывает принцип организации процесса контроля объектов.
В настоящее время во многих городах страны проводятся работы по улучшению функционирования ГТС. Интенсивно расширяется емкость сети, вводятся системы централизованного обслуживания абонентов, разрабатываются автоматизированные системы измерений и контроля, приводятся работы по комплексу профилактического мероприятия, по систематизации учета, контроля и анализа количественных и качественных показателей работы сети, обеспечению высокой оперативности и надежности получения необходимой информации.
Внедряемые автоматизированные системы контроля и управления городской телефонной сети позволяют повысить эффективность и качественные показатели служб и подразделений сетей.
Разработка эффективного методологического и алгоритмического аппарата, позволяющего повысить эффективность функционирования телефонных сетей связи весьма актуальна.
Основной целью диссертационной работы являются разработка алгоритмов и программ, позволяющих оптимально управлять городской телефонной сетью, создание теоретических и практических методов повышения эффективности ее функционирования, выявление законов распределения нагрузок на соединительных линиях и оценка возможностей использования централизованного и децентрализованного спо-
собов обслуживания оборудования телефонных сетей. Анализ влияния ' различных экономических и технологических параметров на повышение эффективности функционирования ГТС и создание на этой основе методологического и алгоритмического аппарата.
Диссертационная работа состоит из пяти глав, заключения и списка использованной литературы.
В первой главе определены факторы, влияющие на эффективность функционирования телефонных сетей, которые можно свести к следующим:
надежность технических средств;
оперативность мер по обнаружению и устранению возникших в системе неисправностей;
техническая грамотность персонала и дисциплина эксплуатации.
Вторая глава посвящена анализу факторов, влияющих на эффективность функционирования телефонной сети. Приведена сравнительная оценка существующих и планируемых систем оплат за услуги телефонной связи. Выявлены недостатки и преимущества различных способов оплаты и проведен критический анализ.
В третьей главе работы обосновываются принципы и методы расчета практически важных характеристик телефонной сети с помощью разработанной методики статистического моделирования и экспериментальных измерений нагрузок на соединительных линиях на примере Ташкентской городской телефонной станции.
Четвертая глава посвящена оценке методов организации служб центра технического обслуживания (ЦТО) и контроля телефонной сети с целью повышения эффективности его функционирования.
Система технического обслуживания рассматривается как замкнутая система управления качеством функционирования объекта, в которой с помощью контроля получают информацию о текущем состоя-
7 ний объекта и осуществляют прогноз состояния.
Пятая глава работы посвящена исследованию вопросов повышения эффективности функционирования телефонной сети за счет использования информационной базы данных (ИБД), включающей сведения о состоянии абонентской сети ГТС, что привело к рациональному выбору структуры, принципа и метода построения автоматизированной системы контроля и управления качества работы ГТС.
В заключении приводятся основные результаты работы и указываются дальнейшие возможности исследований в этом направлении.
Методы оценки эффективности функционирования сети связи
Теория оценки эффективности сетей связи исторически развивается в двух направлениях:
- оценка эффективности сети связи без учета экономических факторов;
- оценка эффективности сети связи с учетом экономических факторов.
Первое направление развивалось работами Мизина, Лазерева, Клейнорка и др. Так, например, в работе [55, 36] предлагается оценивать сеть связи при помощи среднего времени затрагиваемого для прохождения сообщениями по сети от пунктов возникновения до пункта назначения. Главным недостатком такого критерия является необходимость наложения ограничения на трафик с целью получения приемлемых аналитических результатов.
Второе направление развивалось работами Рогинского, Давыдова, Валиева и др. Так, например, Рогинский и др. [22,23,46] рассматривают проблемы создания сетей связи с учетом удовлетворения требований объектов по обеспечению доставки всех видов информации. При этом ценность информации зависит от экономии за счет повышения производительности труда, использования оборудования и от других эффектов, связанных с ее получением.
Подход, предлагаемый Т.А.Валиевым [ f7J , предполагает определение ценности информации как уменьшение затрат обобщенного труда на достижение цели.
В работе 53] в качестве критерия оптимизации предлагается минимизация суммарных стоимостных потерь объектов обслуживания, обусловленных временем запаздывания информации и ошибками в символе. Применение такого критерия позволяет учитывать технико-экономические показатели управляемых объектов при функционировании в соответствии с назначением.
Во второй главе настоящей работы разрабатывается критерий оценки эффективности телефонной сети с учетом затрат за услуги телефонной связи. Использование данного критерия стимулирует ГТС в надежном, качественном функционировании, а ее абонентов - к экономному использованию канальных и временных ресурсов. Выводы по I главе
1. Исследован и проведен критический анализ современного состояния методов автоматизированного контроля работы телефонной сети.
2. Показано, что эффективность функционирования телефонной сети зависит от:
- надежности технических средств;
- оперативности мер по обнаружению и устранению неисправности оборудования;
- технической грамотности персонала и дисциплины эксплуатации.
Известно, что существует три основных способа оплаты за телефонные услуги [й]
- абонентская плата, которая не зависит от исходящей от абонентов телефонной нагрузки;
- поразговорная оплата, которая зависит от телефонной нагрузки, исходящей от абонента;
- повременная оплата разговора.
При первом абонентском способе оплаты устанавливается постоянная годовая абонентская плата в виде ежемесячного аванса. Этот способ является простым, дешевым. Однако он не учитывает взимания платы от доходов предприятий телефонной связи и не зависит от тех затрат, которые это предприятие вкладывает в повышение качества и объем представленных услуг.
При втором способе - поразговорной оплате абоненту начисляется плата за каждое соединение с получением ответа вызываемого абонента в зависимости от продолжительности занятости телефонного тракта. В большинстве случаев на ГТС применяется та или иная комбинация указанных выше способов взимания платы.
При третьем способе оплата производится с учетом продолжительности разговоров. Основным стимулом перехода на повременный способ является желание повысить эффективность средств, вкладываемых в развитие связи. Этому способствует и достижение современ -ной электронно-вычислительной техники, позволяющей создавать сравнительно дешевые устройства учета.
Городские телефонные сети Советского Союза оказывают абонентам постоянные и отдельные разовые услуги. Постоянные услуги включают абонирование телефона. В этом случае взимается постоянная абонентская плата, которая устанавливается соответствием категории телефона. За отдельные услуги, связанные с изменением в установке и размерам оконечных абонентских устройств, городская телефонная сеть получает плату, которая взимается в соответствии со стоимостью выполненных работ.
Установленная плата, вносимая абонентом один раз при установке телефона, включает стоимость новой установки и она едина для любой категории абонентов. Поразговорный способ взимания платы связан с использованием телефонов, а также платных справочно-информационных услуг. Повременный способ платы внедрен в 1979г. в г.Пскове и в 1981г. - в г.Шауляе.
Система оплаты - показатель качества функционирования телефонной сети
Научно обоснованная оценка качества функционирования городских телефонных сетей ГТС при существующей и планируемой к использованию в недалеком будущем системах оплаты за представление телефонных услуг является давно назревшей задачей. Решение ее позволит разработку новых и модернизацию существующих ГТС производить с позиций оптимального определения величины и распределения затрат по компонентам сети и различным способам повышения качества ее функционирования. [_7J
Экономическая эффективность функционирования ГТС при новой системе оплаты за телефонные услуги будет объективно и безусловно связана с безотказной, качественной работой ГТС.
При новой системе оплаты снижение платы за абонирование телефонной точки (занятие емкости телефонной станции), может учитываться с недостатками, присущими старой системе оплаты, потери же. от потенциально возможных, но не состоявшихся (из-за отказов) переговоров, будут учитываться в наиболее объективной форме. .
За показатель качества функционирования телефонной сети можно принять коэффициент полноты использования ГТС:
В последней формуле по-прежнему С А реальная приведенная суммарная абонементная плата со всех абонентов, a UAO приведенная суммарная абонементная плата, которая могла бы быть получена со всех абонентов при абсолютно надежном функционировании ГТС. Теоретически коэффициент Кср может изменяться в пределах от 0 до I Относительные потери от неидеальности функционирования могут характеризоваться коэффициентом потерь который также может изменяться в пределах от 0 до I.
Нетрудно видеть, что коэффициент полноты использования и коэффициент потерь связаны соотношениями : Ка = \- К-п \ Кп= 1 К р \
Эти коэффициенты в достаточной мере характеризуют эффективность функционирования ГТС. Повышение коэффициента полноты использования или снижения коэффициента потерь может достигаться только путем увеличения стоимостных расходов на капитальные и эксплуатационные расходы на функционирование ГТС и формула оптимизации остается прежней ( 2.6 ).
Внедрение повременного способа начисления платы за местные телефонные разговоры позволяет повысить рентабельность ГТС, которая при абонементном способе снижается с повышением объема и качества связи, так как рост затрат на содержание сети опережает рост доходов. Вместе с тем простое повышение абонементной платы может только временно исправить положение дел, так как рост потребления услуг телефонной связи является непрерывным процессом.
В этих условиях причин взимания абонементной платы не справедливо с абонентов, пользующихся телефонной связью, весьма мало или сравнительно умеренно.
Опережающий рост объема потребления связи и связанных с этим затрат по отношению к росту доходов при абонплате можно показать следующим образом.
Пусть емкость сети составляет К номеров. Каждый из абонентов имеет в среднем II корреспондентов ( И К. ). При этом доход
САО будет равен произведению К на величину ОС средней абонплаты, а затраты на эксплуатацию сети представляют собой функцию от величины объема - количества К" П информационных связей между абонентами.
Если теперь емкость сети выросла в OL раз, то доход при абонентном способе также возрастет в OL раз:
Величина же обмена, а следовательно и величина затрат возрастет в (Хі раз, так как, во-первых количество абонентов на сети возрастет в 0L раз, а во-вторых, у каждого из абонентов круг коррспондентов также увеличится в OL раз.
В действительности величина обмена растет не только из-за увеличения емкости сети, но и вследствие роста информационных потоков, сопутствующих развитию общества, а также по причине введения на телефонных сетях новых услуг. Увеличиваются затраты на эксплуатацию сетей и в результате внедрения мероприятий по повышению качества телефонной связи. Выводы по 2 главе
1. Разработан критерий оценки эффективности качества функционирования телефонной сети.
2. Показано, что эффективность функционирования телефонной сети существенно зависит от системы оплаты за услуги телефонной связи, что необходимо учитывать и при проектировании новых ГТС.
3. Показано, что повременная система оплаты за услуги связи стимулирует заинтересованность ГТС в надежном качественном функционировании, а ее абонентов - к экономному использованию соединительных линий.
Экспериментальные измерения нагрузки на соединительных линиях городской телефон ной сети
В районированных городских телефонных сетях часто абоненты одной узловой станции не имеют возможности соединиться с абонентами другой узловой станции. Причиной является неправильный прогноз динамики ожидаемых соединений как следствие неудачного выбора схемы организации и количества соединительных линий (СЛ) между ними. Известно, что узловые станции городской телефонной сети (ГТС соединяются между собой по неполнодоступной схеме, т.е. когда СЛ между узловыми станциями могут одновременно обслуживать только часть абонентов, и поэтому каждому искателю предыдущей ступени не доступна последующая. Интенсивность нагрузки СЛ значительно превышает этот параметр абонентских линий, находящихся в индивидуальном пользовании у абонентов.
При проектировании узловых станций число СЛ между станциями определяется емкостью узловых станций и их тяготением друг к другу. Расчетное количество СЛ в процессе эксплуатации может оказаться неудовлетворительным, особенно в часы наибольшей нагрузки (ЧНН).
Научно обоснованный выбор количества СЛ позволяет согласовать противоречие между стоимостью их и качеством обслуживания абонентов разных узлов ГТС. Корректировку числа СЛ можно произвести после экспериментальных измерений нагрузки на СЛ. С этой целью были проведены также измерения между узловыми станциями Ташкентской ГТС. Необходимость проведения измерений диктовалась также тем, что создание различных автоматизированных систем управления (АСУ) министерствами, ведомствами и различными производственными объединениями в черте города будет сопровождаться организацией СЦЦ, которая вызовет дополнительную нагрузку в городской телефонной сети. Последнее обстоятельство требует, в свою очередь, прогнозирования графика с учетом дополнительной нагрузки по передаче данных и определения качества обслуживания, в особенности абонентов СЦЦ. В зависимости от уровней и значимости АСУ СЛ ГТС могут использоваться по-разному (в виде выделенных СЛ, общих СЛ для группы абонентов и т.п.),и исследование нагрузки на них с этой точки зрения имеет большое практическое значение .4-,5 \
Вопросы исследования нагрузки на СЛ, в первую очередь, включают определение
I) средне-суточной нагрузки;
2) законов распределения длительности занятия и среднего времени занятия СЛ;
3) законов поступления заявок на обслуживание;
4) величины потерь поступающих заявок.
По каждому из выбранных направлений на первом этапе исследований измерениями были охвачены наиболее нагруженные СЛ. Статистические измерения нагрузок на них проводились в течение нескольких дней. В качестве измерительного прибора использовался самопишущий миллиамперметр типа Н-37. Ввиду того, что время занятости СЛ соответствовало времени нахождения под током отбойного реле в исходящем комплекте РСЛ, на бумажную ленту записывалась занятость отбойного реле. Для подключения прибора к группе контактов отбойного реле дополнительно были подключены нормально разомкнутые контакты. Скорость движения бумажной ленты в приборе была равна I см/мин. Такая скорость позволяет проводить непрерывное измерение нагрузок в течение суток. По результатам измерений гистограммы (рис. II и 12 ), отражающие изменение нагрузки на СЛ в течение суток с усреднением за одну неделю. Из гистограмм видно, что нагрузка в дневные часы больше, чем в вечерние и ночные. В течение рабочего дня наблюдается два или три пика нагрузок. Час наибольшей нагрузки, как видно из рисунков, приходится между 10 и II часами и составляет 73% для входящей и 60% для исходящей СЛ. При этом средняя длительность одного вызова равна 1,4 мин. и 2,3 ми. соответственно.
Для уточнения степени доверия к результатам наблюдений и выводам можно использовать существующую методику определения уровней значимости и доверительных интервалов [l9j . Граница доверительного интервала средней продолжительности занятия СЛ определяется в зависимости от выбранного коэффициента доверия, объема выборки и вида функции распределения длительности вызовов.
Оценка надежности центра технического обслуживания с учетом обслуживающего персонала
В настоящее время становится общепринятым, что при рассмотрении надежности технических систем необходимо как-то учитывать и человеко-оператора. От квалификации обслуживающего персонала, от его способностей и физиологических данных (реакции, физического состояния и т.д.) зачастую во многом зависит процесс успешной подготовки аппаратуры к применению и эффективная эксплуатация телефонной сети в целом.
Исследование надежности аппаратуры с учетом деятельности операторов проведен при следующих допущениях:
1) появление отказа аппаратуры и появление ошибки оператора являются независимыми редкими случайными событиями, появление двух и более ошибок, ознакомленных событий, за период ( "t ) эксплуатации узла сети практически ничтожно мала;
2) способность к компенсации ошибок и к безошибочной работе являются независимыми свойствами оператора;
3) оператор осуществляет контроль работоспособности аппаратуры с помощью автоматизированной системы контроля, обнаруживает отказ и принимает меры по ликвидации последствий отказа аппаратуры условно можно разделить на две части: основную часть, предназначенную для выполнения главной функции и информационно-вспомогательную часть состоящую из системы контроля и средств отображения информации, предназначенную для информирования обслуживающего персонала о состоянии основной части аппаратуры.
Введем обозначения:
Ркп - вероятность того, что оператор сумеет вовремя восстановить информацию о состоянии аппаратуры при условии, что возникший отказ был отказом информационной части системы;
Рко - вероятность того, что последствия отказа основной части аппаратуры будут компенсированы оператором;
Y - доля отказов информационной части системы (вероятность того, что возникший отказ является отказом информационно-вспомогательной части системы);
Таким образом, выражения (4-5 ) и ( 4. 6 ) показывают, что эффективность аппаратуры при резервировании во многом зависит от квалификации обслуживающего персонала.
Сравнением рассмотренных вариантов организации центра технического обслуживания показано, что эффективней принимать централизованный метод, так как он способствует уменьшению эксплуатационных затрат, росту производительности труда, увеличению надежности функционирования телефонной сети.
По сравнительной таблице показателей эффективности (табл.5 ) видно, что количество объектов контроля, находящихся в очереди на обслуживание в 4,5 раз, коэффициент простоя объектов контроля в 5 раз, количество объемов контроля, не готовых к выполнению задания в 1,5 раза, среднее относительное время простоя объектов в системе обслуживания в 1,5 раза меньше при централизованном методе обслуживания.
Принципиальное отличие способов организации службы технического обслуживания заключается в том, что при централизованном обслуживании:
- более полноценно используется квалификация обслуживающего персонала;
- уменьшается время, затрачиваемое на проведение регламентных работ;
- резко уменьшается количество отказов устройств. 4.5. Методика оптимизации параметров автоматизированной системы контроля
Предположим, что в течении некоторого отрезка времени управляющий комплекс коммутационной станции должен выполнить определенный объем операций по приему, обработке вызовов и установлении соединений. Тогда по видам выполняемых операций (действий) управляющий комплекс и система коммутации могут быть разбиты на К функциональных блоков [93 » выполняющих определенную совокупность операций.
Обозначим операции (работу), выполняемую по обслуживанию 1 -п вызова в j -м функциональном блоке (ФБ) через A tj . Предположим, что операции по соблуживанию вызова (т.е. обработке информации) выполняются последовательно. Причем для обслуживания каждой заявки (вызова) отводится свое время выполнения: где Lm ln - среднее время планируемое для полного обслуживания ГП заявок в ФБ коммутационной станции.
Если для ФБ закон распределения вероятностей скорости выполнения операций - P(V), то вероятность своевременного обслуживания, заданного объема заявок вызова, при текущем оперативном контроле, будет определена следующим образом:
