Содержание к диссертации
Введение
1 Концептуальная модель обслуживания транзитного трафика в сети провайдера услуг дальней связи 12
1.1 Введение 12
1.2 Обслуживание вызовов на сети с коммутацией обобщенных виртуальных каналов при оказании услуг связи 14
1.3 Концептуальная схема. Причины разъединения, переходные вероятности и показатели качества обслуживания 22
1.4 Проблемы измерений, связанные с повторением вызовов оборудованием сети 29
1.5 Выводы 32
2 Получение и обработка технической информации, необходимой для маршрутизации трафика 34
2.1 Введение 34
2.2 Данные по отдельным вызовам (CDR) из системы мониторинга протоколов сигнализации (LMS) 39
2.3 Агрегированные данные из LMS 40
2.4 Интерпретация причин разъединения ОКС-7 42
2.4.1 Нормальные причины — Normal events 42
2.4.2 Причины, связанные с недоступностью ресурса — Resource unavailable 45
2.4.3 Причины, связанные с недоступностью опции или услуги — Service or option not available 46
2.4.4 Услуга или опция не представлены — Service or option not implemented 46
2.4.5 Неверное сообщение — Invalid message 46
2.4.6 Ошибка протокола — Protocol error 47
2.4.7 Межсетевое взаимодействие — Interworking 47
2.5 Возможности анализа качества обслуживания на сети транзитного оператора связи 48
2.6 Система мониторинга ОКС 7 и сопутствующие подсистемы 49
2.7 Взаимодействие LMS и TMS 50
2.8 Системы сбора информации об интенсивности нагрузки и показателях производительности работы сети на информационных и сигнальных направлениях 54
2.8.1 Общие требования к системе NPM 54
2.8.2 Решение по реализации системы NPM 55
2.9 Некоторые особенности измерения показателей качества на сети связи 57
2.10 Учет ряда показателей качества обслуживания при организации оптимальной маршрутизации 61
2.11 Перспективы автоматизации TMS в части использования данных о трафике и полного комплекса KPI 65
2.12 Выводы 67
3 Методы расчета моделей обслуживания с учетом эффекта повторных вызовов 70
3.1 Введение 70
3.2 Обзор методов 71
3.3 Приближенный расчет модели, основанный на замене потока повторных вызовов пуассоновским потоком 78
3.3.1 Идея метода 78
3.3.2 Расчетные формулы 79
3.4 Сопоставление результатов измерений для зависимости числа повторных вызовов на один первичный от потерь с существовавшей до начала исследования теорией 83
3.5 Сопоставление результатов измерений для ФПВ распределения интенсивности нагрузки с существовавшей до начала исследования теорией 84
3.6 Недостатки существующих соотношений 87
3.7 Выводы 87
4 Разработка теоретических соотношений, необходимых для управления трафиком 89
4.1 Введение 89
4.2 Описание модели 91
4.3 Настойчивость абонента и число повторных вызовов на один первичный вызов 91
4.4 Влияние ра на число повторных вызовов 94
4.5 Проверка предложенной зависимости при помощи экспериментальных данных 97
4.6 Производительность сети с учетом поведения абонента 98
4.7 Решение задачи нахождения ФПВ распределения интенсивности нагрузки 100
4.8 Асимптотическая нормальность распределения интенсивности нагрузки 104
4.9 Сопоставление результатов измерений для ФПВ распределения интенсивности нагрузки с полученной теоретической зависимостью 106
4.10 Выводы 108
5 Алгоритм эффективной маршрутизации для системы управления трафиком 110
5.1 Маршрутизация в системе управления трафиком 110
5.2 Качество обслуживания с учетом поведения абонента 114
5.3 Программное обеспечение для анализа показателей качества обслуживания и числа повторных вызовов 116
5.4 Обработка результатов измерений 119
5.5 Реализация алгоритма принятия решения в модуле анализа в системе управления трафиком 125
5.6 Реализация алгоритма принятия решения в модуле внешней маршрутизации в системе управления трафиком 127
5.7 Выводы 132
Заключение 134
Литература 138
- Концептуальная схема. Причины разъединения, переходные вероятности и показатели качества обслуживания
- Некоторые особенности измерения показателей качества на сети связи
- Сопоставление результатов измерений для ФПВ распределения интенсивности нагрузки с существовавшей до начала исследования теорией
- Настойчивость абонента и число повторных вызовов на один первичный вызов
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время все большая доля трафика приходится на сети с коммутацией пакетов, услуги телефонной связи осуществляются поверх IP сетей. Но, тем не менее, услуга телефонной связи обладает закономерностями, сценариями действий абонентов при осуществлении услуги, такими, что эти закономерности не зависят от лежащих ниже уровней (сетевого, уровня каналов, физического уровня), на которых данная услуга построена. Поведение абонента, пользующегося услугой телефонной связи, поверх какого бы протокола данная услуга ни осуществлялась, останется прежним, останутся актуальными используемые показатели качества обслуживания, поток вызовов, передаваемых по сети с коммутацией пакетов, на уровне пользователя будет подчиняться тем же закономерностям, что и в телефонии классической. Таким образом, уточнение этих закономерностей не потеряло актуальности.
Развитие средств связи привело к тому, что у пользователя появилась возможность выбора не только оператора связи, но и способа доступа к услуге. Это обстоятельство позволяет пользователю предъявлять более жесткие требования к качеству связи, поэтому операторы связи должны более полно учитывать качество предоставляемых услуг, чтобы не потерять абонента. Таким образом, изменяются исходные параметры анализируемой сети: усложняется поведение абонента, предъявляются более жесткие требования к качеству обслуживания, усложняются алгоритмы обслуживания запросов, учитывающие состояния сети.
Еще одна тенденция в оказании услуг телефонной связи — возрастание конкуренции между операторами связи. Началась непрерывная борьба за абонентов, которая по сути своей выливается в несколько составляющих: более низкие тарифы, более широкий спектр дополнительных услуг, более высокое качество оказания основной услуги. Сети операторов дальней связи (это совпало с геометрической прогрессией в увеличении производительности вычислительной техники) начали оснащаться не только оборудованием для предоставления услуги, но и оборудованием для непрерывного контроля (мониторинга) качества и управления качеством услуг. От контроля, связанного с произведением проверочных вызовов и обработки результатов таких тестовых наборов, операторы перешли к мониторингу тех вызовов, которые производят сами абоненты услуги.
Для анализа характеристик обслуживания трафика, в том числе при наличии повторных вызовов, применяются модели обслуживания с потерями. Исследования в данной области велись на протяжение многих лет. Отметим работы таких ученых как Г.П.Башарин, А.П.Пшеничников, К.Е.Самуилов, Б.А.Севастьянов, С.Н.Степанов, А.Д.Харкевич, V.Iversen, F.Kelly, L.Kleinrock и др. Однако, указанные выше обстоятельства требуют переосмысления и уточнения отдельных положений разработанной теории.
Последнее десятилетие, связанное с демонополизацией рынка дальней связи и огромным прогрессом в области компьютерных систем, во-первых, показало насущную необходимость в управлении трафиком на основе данных о качестве обслуживания, во-вторых, дало возможность для реализации такого управления. С прогрессом в области информационных технологий и ростом производительности аппаратно-программных комплексов мониторинга сети операторам связи открылись новые возможности, перед операторами встали новые научно-технические задачи. Чтобы управлять всплесками трафика абонентов, необходимо было решить задачу уточнения функции плотности вероятности распределения интенсивности телефонной нагрузки. Для того, чтобы построить адекватный критерий оценки качества обслуживания при оказании услуг телефонной связи, с насущной необходимостью встала задача учета повторных вызовов при интерпретации результатов измерений. Теоретические задачи, поставленные и решенные в работе, ставила перед исследователем сама практика: данные задачи возникали при разработке систем управления трафиком на сетях операторов связи. Все это подтверждает актуальность темы диссертации.
Цель работы. Целью диссертационного исследования является разработка алгоритма присвоения приоритетов операторам при маршрутизации трафика дальней связи на основе, среди прочего, данных о качестве обслуживания трафика.
Методы исследования. Для решения поставленной задачи использовались методы теории массового обслуживания, методы теории сетей связи, компьютерное моделирование.
Научная новизна работы заключается в следующем. Разработана концептуальная схема процесса обслуживания запросов на передачу информации в сети связи транзитного оператора, учитывающая поведение
как пользователя, так и оборудования оператора. На основе данных наблюдений предложена новая модель учета эффекта повторных вызовов, позволившая более точно определить зависимость числа повторных вызовов на один первичный от измеряемых потерь. В работе найден вид ФПВ распределения трафика в ЧНН по интенсивности. Результаты теории согласуются с измерениями, произведенными на реальной сети связи. В диссертации разработан алгоритм расчета приоритетов для терминирующих операторов, основанный, в том числе, на показателях качества обслуживания с учетом их искажения под влиянием повторных вызовов.
Личный вклад. Все новые результаты, приведенные в диссертационной работе, получены автором лично.
Теоретическая и практическая ценность и реализация результатов работы. Разработанная в диссертации концептуальная схема позволяет строить более адекватные модели обслуживания требований современными сетями связи. Предложенная зависимость числа повторных вызовов на один первичный от потерь дает возможность определить потери, не приводящие к повторам, и настойчивость абонента. Найденная в работе ФПВ распределения трафика позволяет корректно настроить систему обнаружения резких изменений трафика сети. На основании разработанных в диссертации моделей и методов составлен и реализован алгоритм расчета коэффициентов для определения приоритетов терминирующих операторов при направлении на них вызовов в системе управления трафиком, позволивший повысить эффективность работы системы управления трафиком дальней связи.
Результаты диссертации использованы: в ОАО "МТТ" при проектировании и эксплуатации системы управления трафиком дальней связи; в учебном процессе факультета Сети и системы связи МТУСИ. Внедрение результатов диссертации подтверждается соответствующими документами.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: 62-ой Научной сессии РНТОРЭС им. А.С.Попова (Москва, 2007); 64-ой Научной сессии РНТОРЭС им. А.С.Попова (Москва, 2009); Seventh International Conference on Information Research and Applications - i.Tech 2009 (Varna, Bulgaria, 2009); XI
Всероссийском симпозиуме по прикладной и промышленной математике (Кисловодск, 2010); семинарах ИППИ РАН; научном межвузовском семинаре "Современные телекоммуникации и математическая теория телетрафика" (Москва, 2010).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Исследование сценариев обслуживания вызовов в сетях связи
транзитного оператора, где проанализирован эффект возникновения в
некоторых ситуациях большого числа повторных вызовов и обоснована
необходимость учета повторных вызовов при использовании показателей
качества обслуживания в качестве множителей при расчете приоритета для
направления трафика на данного оператора. Показано, что при измерении
показателей качества обслуживания необходимо избегать тех участков сети,
где присутствует большое число вызовов, инициированных оборудованием.
Построенная модель зависимости коэффициента, представляющего собой число повторных вызовов на один первичный, от измеренных потерь по вызовам, которая снимает существовавшее несоответствие между теоретическим видом зависимости и результатами измерений на сети связи.
Введение в модель параметра ра — вероятности неповторения вызова при отказе в обслуживании и методики по его измерению на современном оборудовании.
Уточнение распределения интенсивности трафика в ЧНН.
5. Обоснование рекомендации использовать модифицированный,
"очищенный" от повторных вызовов, показатель коэффициент занятий с
ответом (КЗО) при терминировании трафика на сети с низким качеством
обслуживания.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы и приложения, содержащего акты о внедрении работы. Работа изложена на 144 страницах машинописного текста. Она содержит 20 страниц рисунков, 1 страницу таблиц, 7 страниц списка литературы из 55 наименований.
Концептуальная схема. Причины разъединения, переходные вероятности и показатели качества обслуживания
В соответствии с терминологией ITU первичная сеть делится на слои [7]. Каждый слой отражает, для чего предназначено оборудование, установленное в его пределах. По аналогии с первичной сетью на подобные слои со временем начали подразделять и вторичные (а точнее, смешанные) сети мира IP сервисов [8]. Сделав шаг от первичной сети к сети с коммутацией пакетов, можно пойти далее: применить подобный подход и для сети с коммутацией обобщенных виртуальных каналов. Что подразумевается под обобщенным виртуальным каналом? С одной точки зрения, с точки зрения "виртуальности", к такой сети можно отнести и MPLS (Multiprotocol Label Switching) - мультипротокольную коммутацию по меткам, и сеть IP сервисов, в которой существуют VPN (Virtual Private Network) соединения виртуальной частной сети, соединения VoIP с гарантированным качеством услуги. С другой стороны, частным случаем обобщенного виртуального канала является обычный канал сети TDM - ОЦК со скоростью 64 Кбит/с. Для удобства все схемы, касающиеся сети обобщенных виртуальных каналов, мы предполагаем рассматривать на примере наиболее распространенного случая такой сети - сети для предоставления услуг внутризоновой, междугородной и международной связи, иными словами, в телекоммуникационной сети.
С учетом сказанного выше в телекоммуникационной сети можно выделить несколько "слоев". Первый слой - Пользователь - необходимо выделять как самостоятельный слой, так как важнейшее решение, каким терминалом воспользоваться для передачи информации, принимает именно пользователь. Если в силу каких-то причин при одной и той же стоимости услуг качество обслуживания в сети, к которой присоединен один из терминалов, не будет удовлетворять пользователя, он немедленно воспользуется другим терминалом, и это будет уже иная сеть доступа и, возможно, иная транзитная сеть. И наоборот, если при одном и том же качестве тариф в одной из сетей доступа будет значительно отличаться от тарифа в другой сети, выбор будет сделан в пользу более дешевой услуги.
Абоненты (пользователи), имеют возможность выхода на следующий слой - Терминалы пользователя. Раньше, когда у массового пользователя был только телефонный аппарат сети фиксированной связи, схему сети смело можно было начинать со слоя Терминал пользователя. В настоящее время у массового пользователя терминалов, которые нужно принимать во внимание при формировании как тарифной политики, так и политики управления качеством обслуживания, по меньшей мере, три: это телефонный аппарат сети фиксированной связи, телефонный аппарат сети мобильной связи и персональный компьютер. Возможны различные гибриды, например, смартфон - гибрид телефонного аппарата сети мобильной связи и персонального компьютера. Для определенности оставим три варианта: мобильный телефон, телефон и компьютер.
Поскольку рассмотрение сети связи производится нами на примере классической телекоммуникационной сети, это обусловливает дальнейшее выделение слоев. Следующий слой — Сеть доступа. Вариантов взаимодействия различных пользовательских терминалов с сетью доступа уже несколько больше, чем в случае выбора терминала пользователем. Классические сочетания совместного использования сети доступа: асинхронная высокоскоростная цифровая абонентская линия xDSL (Asynchronous or High-Speed Digital Subscriber Line) - фиксированная телефония и компьютерная телефония; GPRS/EDGE/3G/LTE (General Packet Radio Service / Enhanced Data rate for GSM Evolution / 3-rd Generation / Long Term Evolution) - передача данных по сетям мобильной связи - мобильная телефония и компьютерная телефония. Возможны и обратные ситуации: возможность выхода на разные сети доступа с одного пользовательского терминала. Например, все большее число моделей мобильных телефонных аппаратов позволяют воспользоваться услугой компьютерной телефонии через Wi-Fi (Wireless Fidelity) - высокоскоростную мобильную сеть доступа. Серьезную коммерческую конкуренцию в сфере ШПД (широкополосного доступа в Интернет) составляет WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). С персонального компьютера можно воспользоваться любой сетью доступа на выбор: xDSL, LAN, Wi-Fi, WiMAX.
За сетью доступа идет собственно местная сеть связи - Внутризоновая сеть связи. Здесь необходимо понимать, что мы находимся целиком погруженными в наш пример - телекоммуникационную сеть TDM, так как если сеть доступа приводит нас в Интернет, то вся остальная сеть представлена на сетевом уровне единым целым (IP сеть), различие будет наблюдаться лишь на более низких уровнях (в "первичной" сети). Итак, предполагаем, что сеть доступа привела нас в сеть внутризоновой связи TDM. При рассмотрении этой сети в действие вступает нумерация, то, какой В-номер набирает абонент. В зависимости от набранного префикса абонент может воспользоваться той или иной транзитной сетью - Междугородной сетью связи. Выбор транзитной сети может находиться в ведении самого абонента, этим выбором при использовании сети доступа фиксированной связи можно управлять при помощи специальных префиксов - кодов доступа к транзитной сети. В этом случае лишь прохождение вызова по Международной сети связи находится полностью в ведении транзитного оператора.
Приведем примеры для иллюстрации того, что представляет собой выбор в современной телекоммуникационной сети. Находясь во Внутризоновой сети фиксированной связи Российской Федерации, абонент имеет несколько возможностей. Набрав код выбора оператора (например, 853 для МГ - междугородной или 858 для МН - международной связи), абонент может воспользоваться услугой дальней связи от этого оператора. Набрав другой префикс, абонент попадает в сеть другого транзитного оператора. При этом остается большое число возможностей воспользоваться карточными платформами и осуществить вызов через IP сеть. Если абонент находится во Внутризоновой сети мобильной связи, то выбор транзитного оператора за него осуществит оператор мобильной связи. Но возможность воспользоваться IP сетью через карточную платформу по-прежнему остается. Кроме того, абонент имеет выбор на уровне оконечного оборудования и на уровне сетей, которые доступны за оконечным оборудованием данного типа. Наличие такого богатства выбора имеет огромное значение при оценке настойчивости абонента, измеряемой на фрагменте транзитной сети (Междугородной сети связи): очевидно, измеренная настойчивость будет ниже, когда есть возможность воспользоваться альтернативой.
Некоторые особенности измерения показателей качества на сети связи
В предыдущей главе были уже подробным образом рассмотрены те показатели качества обслуживания, те KPI, которыми может обеспечить специалистов система мониторинга ОКС-7. Однако, возможности предоставления информации о том, что происходило с вызовами на сети связи, для такой системы не безграничны. Вместе с тем, на сети связи транзитного оператора либо уже существует, либо внедряется ряд систем, которые могут предоставлять информацию о качестве обслуживания во всем ее спектре, не ограничиваясь только доступностью направлений (через ASR и NER, CV), временем установления соединения (PDD — Post Dialling Delay; применим только для оценок в исходящих направлениях) и косвенными характеристиками качества передачи речи (через ALOC) [21]. Это несомненно важные и значимые KPI, но их иногда бывает недостаточно для принятия верного решения о маршрутизации трафика.
В современных условиях невозможно стало контролировать сеть привычными для былых времен средствами. К таким средствам можно отнести приборы: анализаторы протоколов, измерительные приборы, любое оборудование, которое предполагает временное включение в процесс измерений. Причины трудностей, связанных с контролем современной сети связи, заключаются как в новизне технологий семейства NGN, так и в том, что большие возможности конечных пользователей в сфере инициации трафика приводят к пульсирующему характеру трафика сети, таким образом, поведение сети не удается предсказать на достаточно большой срок.
Революция NGN для некоторых сетей операторов связи — настоящее, для некоторых — близкое будущее. И те операторы, кто утверждает о старой доброй "чистой" TDM-ности своих услуг, несомненно, кривят душой. Ибо современная услуга в телекоммуникациях — результат действия не одной, а многих взаимодействующих компаний, провайдеров услуги. И наличие пульсирующего слабопредсказусмого трафика в сети одной из них влияет на предоставление услуги другими. Можно говорить о сложности и многопараметричности систем NGN, о необходимости имитации трафика, имитации условий для измерения. Между тем, самый верный способ предсказания, труден ли предстоящий путь, заключается в прохождении этого пути.
Когда специалисту нужно предсказать, каковы будут потери за год, в случае, если у него есть пятнадцатиминутный профиль трафика, он должен быть достаточно внимателен, даже если речь идет об обычном трафике сети TDM. Ему необходимо убедиться в соответствии потока модели простейшего потока, понять какова интенсивность нагрузки, и, прежде, чем применить первую формулу Эрланга, учесть, как увеличится интенсивность нагрузки в самый нагруженный час самого нагруженного октябрьского понедельника (если речь идет о сети фиксированной связи) или июльского вторника (если мы говорим о транзитной сети с преобладающим трафиком мобильных абонентов) по сравнению с тем интервалом, который есть в распоряжении этого специалиста. Если поток не простейший — выбрать формулу для него. Короче говоря, специалист должен в этом случае знать о трафике все. А точнее, должен знать о нем лишь одну вещь - каков он, но в любой момент времени.
Есть более простой способ: просто взять в мониторинг необходимые соединительные линии (как сигнальные, так и информационные). Как само собой разумеющееся в данном случае в руках у специалистов оказываются, например, потери за год, которые никогда не определить настолько же точно из теоретических посылок. Мало того, что есть величина этих потерь, есть еще и информация о том, когда точно они произошли. Любопытный факт: современной технологии не нужна, оказывается, классическая теория измерений с ее традиционным стремлением сэкономить хоть немного на числе опытов. Чтобы знать о любом трафике все, достаточно просто не предсказывать, а всегда иметь значение его величины. Вся сложность трафиковой имитации становится ненужной при использовании неинтрузивного мониторинга того, что происходит на сети на самом деле — "здесь и теперь". И современное состояние области информационных технологий дает телекоммуникациям возможность такого мониторинга.
Что же касается другой сложности — многопараметричности NGN — то она обходится очень просто: сконцентрироваться надо не на параметрах сети, а на параметрах качества обслуживания конечного пользователя — таких, какими он их видит. Эти параметры вполне четко определены [22]: 1. Надеоісиость доступа. Всегда ли я могу получить доступ, когда хочу воспользоваться данной услугой? 2. Скорость подключения. Сколько пройдет времени до момента установления соединения? 3. Надежность контроля установления соединения. При невозможности установления соединения даст ли система мне знать об этом? 4. Надеоісность маршрутизации. Если мои действия корректны, будет ли соединение установлено с корректным респондентом? 5. Качество в канале связи. Каково качество голосового обмена или пропускная способность при обмене данными? 6. Непрерывность соединения. Будет ли соединение поддерживаться вплоть до того момента, пока я не прерву его? 7. Надежность разъединения. Всегда ли разъединение произойдет сразу после того, как оно будет инициировано? На все эти вопросы пользователь должен получить удовлетворяющие его ответы от провайдера услуги. Для того, чтобы люди пользовались услугой в наибольшей степени (а это выгодно обеим сторонам), необходим контроль того, насколько ответы на вопросы о QoS, которые провайдер дал пользователю, соответствуют истине. В связи с непредсказуемостью поведения трафика современной сети на достаточно больших интервалах времени, контроль этот должен быть непрерывным и систематическим. Новое время предъявляет новые требования к средствам мониторинга QoS.
Если обратиться к списку Уильяма Криса Харди из предыдущего раздела, то можно разделить его на две части: те показатели качества, которые специалисты транзитного оператора используют в автоматическом режиме для процесса выбора оптимального набора операторов для терминирования трафика, и те показатели, автоматический расчет и использование которых не представляется возможным.
Так, надежность доступа - главнейшая группа показателей QoS, включающая коэффициент занятий с ответом ASR, показатель эффективности работы сети NER, измеренные на сети потери q. Данная группа KPI, а особенно ASR, наиболее популярна- среди специалистов. Причина такой популярности кроется как в относительной легкости автоматического измерения данного аспекта QoS, так и в том, что именно данный аспект претерпевает деградацию в большинстве случаев.
Есть перспективы в оценке для терминирующих операторов скорости подключения. Показатель PDD может поведать специалисту о том, сколько времени прошло от момента выхода IAM из транзитной сети до момента получения какой-либо информации о дальнейшей судьбе вызова. Но небольшие значения PDD совершенно не означают соответствия нормам скорости подключения для получателя услуги: до вхождения в транзитную сеть и прохождения по ней вызов вызов может существовать десятки секунд. Тем не менее, можно причислять к "плохим" с точки зрения работы сети вызовы, имеющие PDD 30 сек.
Сопоставление результатов измерений для ФПВ распределения интенсивности нагрузки с существовавшей до начала исследования теорией
Применение результатов, полученных в работах этого периода, в практической деятельности инженеров, занимающихся проектированием и эксплуатацией современных сетей связи, было затруднено, поскольку для введенных моделей не были разработаны удобные в реализации алгоритмы расчета характеристик пропускной способности. В математическом описании моделей в нужной степени не детализировалось поведение абонента после получения отказа в обслуживании (в частности, не учитывались зависимость интенсивности и вероятности повторения вызова и процесс установления соединения от того, как абонент объясняет причину отказа в обслуживании).
Дальнейшие усилия исследователей, работающих в этой области теории телетрафика, были направлены на устранение упомянутых недостатков. Численный расчет по модели, введенной в [26], был произведен в работах [24, 25]. Суть предложенной методики состояла в ограничении максимально возможного числа абонентов, которые могли повторить вызов, некоторым достаточно большим целым числом. Полученная таким образом система уравнений статистического равновесия имела уже конечное число неизвестных. В [25] показано, что, используя специальные свойства структуры матрицы системы уравнений равновесия, решение соответствующей системы уравнений может быть сведено к решению нескольких линейных систем размерности, равной числу обслуживающих приборов, имеющихся в соответствующей модели.
Среди нескольких реализаций предложенного алгоритма более удобным для численных расчетов оказался алгоритм, использованный Г.Л.Иониным и Я.Я.Седолом в [24]. С его помощью были рассчитаны таблицы [24], где приведены вероятностные характеристики модели, введенной в [26], рассчитанные при различных значениях входных параметров модели. Эти таблицы нашли широкое применение среди специалистов. Подобный алгоритм использовался в [33] для численного расчета модели полнодоступной системы с повторными вызовами, предложенной в [3]. В данной модели функция настойчивости абонента (вероятность повторения вызова в зависимости от номера неудачной попытки соединения) принимает два значения. Одно - для первичных вызовов, а другое - для всех повторных. В [33] рассчитаны вероятностные характеристики данной модели в зависимости от нормированной вероятности потерь первичного вызова.
Все рассмотренные здесь модели объединяет то, что система уравнений статистического равновесия имеет блочную структуру. Это свойство позволяет свести решение всей системы уравнений к решению отдельных подсистем с трехдиагоналыюй матрицей. Погрешность, которая вносится в оценку характеристики использованием урезания исходного бесконечного пространства состояний, была исследована в работах С.Н.Степанова [33-36], где найдены верхние границы погрешности, выраженные в терминах вероятностных характеристик используемой при расчетах "урезанной модели".
При усложнении модели поведения абонента такого преобразования сделать уже не удается. Более детальное исследование поведения абонента после отказа в обслуживании осуществлялось по нескольким направлениям. Были введены: модели с многоэтапным обслуживанием и зависимостью интенсивности повторения от причины отказа; модели с полным учетом функции настойчивости абонента; модели с местами ожидания для заблокированных вызовов. Рассмотрим подробнее каждое из этих направлений.
Системы с многоэтапным обслуживанием, когда процесс установления соединения представляется как сумма нескольких экспоненциально распределенных этапов, после завершения каждого из которых абонент может с некоторой вероятностью, не зависящей от состояния модели, получить отказ в обслуживании и повторить вызов в соответствии с используемой моделью функции настойчивости, изучались в [33, 37-43]. Основные полученные результаты: составлена и решена итерационным методом система уравнений статистического равновесия, выведены соотношения между стационарными характеристиками и в ряде случаев предложены способы приближенного расчета моделей, основанные, главным образом, на выполнении предположения о том, что состояние вызываемого абонента при двух последовательных пробах независимо, т. е. вероятность потери в первичной и повторных попытках одинакова. В ранее рассмотренных моделях поведения абонента это означает, что повторный вызов поступает через интервал времени, стремящийся к бесконечности. При этом суммарный поток первичных и повторных вызовов будет пуассоновским с некой неизвестной интенсивностью. Рассмотрен итерационный алгоритм вычисления этой интенсивности для полнодоступной системы.
Модели с более полным учетом функции настойчивости абонента анализировались в [33, 44]. Под полным учетом функции настойчивости подразумевается учет в модели зависимости интенсивности и вероятности повторения вызова от номера неудачной попытки соединения. С этой целью в модели приходится различать абонентов, получивших к определенному моменту времени фиксированное число отказов в обслуживании. В указанных предположениях функционирование модели описывается случайным процессом с бесконечным числом компонент. Для соответствующих моделей поведения абонента получены асимптотические разложения характеристик при малой и большой загрузках первичными вызовами, а также составлена и решена итерационным методом система уравнений статистического равновесия, выведены соотношения между стационарными характеристиками.
Для расчета и анализа используются два подхода: методы, основанные на свойствах случайного процесса, описывающего функционирование модели, и эмпирические формулы, полученные из анализа результатов измерений, моделирования или других соображений о функционировании системы. Рассмотрим каждый из этих подходов. К первой группе относятся публикации [33,34,37,44-47].
Настойчивость абонента и число повторных вызовов на один первичный вызов
Рассмотрим сеть транзитного оператора, используемую для пропуска международного трафика. Оператор получает входящий трафик от оператора-клиента (или инициирующего оператора) и отправляет исходящий трафик на оператора-провайдера (или терминирующего оператора). Трафик от нескольких клиентов может быть отправлен на одного провайдера и наоборот, трафик от одного клиента может направляться на различных провайдеров услуги международной связи. Выборка, с которой, как правило, работают специалисты в области маршрутизации трафика, представляет собой совокупность кода страны, СС — Country Code (Е.164) и кода региона/оператора в стране, ABC/DEF кода. Если предполагается отдельная маршрутизация для роумингового диапазона (MSRN — Mobile Subscriber Roaming Numbering) данного оператора в стране, то расшифровка может быть еще глубже, до аЬх\: С С — {ABC/DEF) — abx\. Сколько цифр В-номера будет участвовать в маршрутизации, как будут выставляться счета за вызовы по данному В-номеру, как будут насчитываться KPI — все это определяется разбиением плана нумерации в мастер-справочнике направлений транзитного оператора. При составлении такого мастер-справочника учитываются интересы контроля качества и взаиморасчетов всех трех сторон: инициирующего, транзитного и терминирующего операторов.
При рассмотрении потерь трафика как до входа в сеть транзитного оператора, так и при выходе из сети, или при окончательной терминации в стране и регионе/операторе, в силу изложенного выше, мы будем работать с направлением из мастер-справочника, как с объектом идентичности, то есть рассматривать потери по данному направлению на данном операторе (транковой группе между коммутаторами или паре кодов пунктов ОКС-7, которые удобно использовать для идентификации коммутаторов). Таким образом, одним из критериев, по которому производится фильтрация данных для настоящего исследования, является шаблон, накладываемый на начало В-номера — направление трафика.
Другим очевидным критерием фильтрации трафика является определенная транковая группа или пара коммутаторов (кодов пунктов этих коммутаторов), где производится измерение. Необходимо заметить, что все данные, использованные в настоящей работе, получены при помощи системы распределенного мониторинга и анализа качества обслуживания (далее по тексту LMS). Поэтому транковой группе ставится в соответствие пара кодов пунктов ОКС-7: ОРС — DPC. Вообще говоря, пара кодов пунктов (сигнальное отношение) может обслуживать более одной транковой группы. В этом случае разделение на разные транкгруппы производится при помощи описания групп CIC (Circuit Identification Code) -кодов идентификаторов каналов данного сигнального отношения. Система TMS (Traffic Management System) не работает с группами CIC, так как разделение сигнального отношения на транковые группы, различные с точки зрения маршрутизации трафика, встречается на сети транзитного оператора исключительно редко.
Необходимо сказать несколько слов о самой системе TMS. Основные данные о трафике, такие как CDR (Call Detail Records) по отвеченным вызовам, обслуженным всеми траиковыми группами на всех коммутаторах сети транзитного оператора, на которой происходило внедрение системы, TMS получает напрямую от предбиллинга. На сети рассматриваемого транзитного оператора обеспечивается формирование CDR по неотвеченным вызовам не на всех коммутаторах (это обусловлено экономией производительности центральных процессоров коммутаторов). Поэтому принято решение о том, что полные данные CDR (как по отвеченным, так и по неотвеченным вызовам) TMS получает от LMS. Все данные поступают в TMS во времени, приближенном к реальному.
В системе управления трафиком происходят следующие процессы обработки данных. Во-первых, в TMS строятся агрегаты данных CDR из предбиллинга и из LMS, необходимые для последующего представления в виде многомерных "кубов" баз данных, содержащих объемы трафика и KPI по качеству обслуживания этого трафика. Во-вторых, данные агрегируются для оценки пропускной способности ближайших транковых групп (для ответа на вопрос "Можно ли направлять на эти транкруппы трафик, хватит ли каналов, чтобы трафик ушел именно на данного терминирующего оператора, а не перелился на путь следующего, возможно, не такого выгодного для пас выбора?"). В-третьих, в TMS поступает коммерческая информация: тарифные планы инициаторов и терминаторов трафика; в перспективе - стоимость аренды каналов первичной сети, на которые опираются транковые группы вторичной сети; обязательства по пропуску трафика; ограничения по тому, на какого оператора можно направить данный код С С - {ABC/DEF).
В системе TMS решается множество задач. Но одной из самых важных задач является расстановка операторов по ранжиру для определения первого, второго и последующих путей выбора для маршрутизации данного направления. При расстановки путей выбора для маршрутизации трафика на операторов мы должны принимать во внимание множество факторов. Выделим основные из них: Разность тарифов продажи и покупки услуги (маржа) пропуска трафика для каждого из операторов. KPI — значения ASR и NER для каждого направления и каждого из операторов. Возможности операторов по ресурсам (каналам вторичной сети) для пропуска трафика данного объема. Обязательства и ограничения по данному направлению через данного оператора. Такой фактор как число свободных каналов у оператора действует в качестве ограничения. Кроме официальных ограничений есть еще и полученная в процессе организации маршрутизации информация, говорящая нам о том, каких операторов вообще не стоит рассматривать как варианты выбора для данного направления. В TMS есть возможность все эти ограничения и предписания учесть, определив множество рассматриваемых операторов. Но есть два критерия — тариф и качество, которые для существующего на сети транзитного оператора огромного множества операторов и направлений могут быть оценены системой лишь в автоматическом режиме (специалист просто не справится с обработкой такого большого объема информации в требуемые сроки). Оценка в автоматическом режиме должна производиться на основании некоторого алгоритма. И разработка такого алгоритма является основной целью данной главы исследования.
Похожие диссертации на Разработка алгоритма управления трафиком транзитной сети по данным о качестве обслуживания
