Методы анализа и расчета сетей сигнализации и мультисервисных сетей с одноадресными и многоадресными соединениями тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.13, доктор технических наук Самуйлов, Константин Евгеньевич

• Самуйлов, Константин Евгеньевич
• доктор технических наук
• 2005

Оглавление диссертации доктор технических наук Самуйлов, Константин Евгеньевич

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 5 СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Показатели качества обслуживания ОКС 7 и 51 сигнальная нагрузка

1.1. Общие положения

1.2. Интегральные показатели качества

1.3. Требования к показателям качества подсистем 64 ОКС

1.4. Сигнальная нагрузка

1.5. Выводы

ГЛАВА 2. Методы анализа задержек сигнальных сообщений в сети ОКС

2.1. Предварительные замечания

2.2. Методы расчета задержек в звене сигнализации

2.3. Метод оценки среднего значения маршрутной 112 задержки

2.4. Особенности вычислений характеристик 115 задержек сигнальных сообщений

2.5. Выводы

ГЛАВА 3. Метод построения плана маршрутизации сигнальных сообщений

3.1. Постановка задачи

3.2. Метод построения плана маршрутизации по коду 140 пункта назначения

3.3. Метод расчета емкости пучков звеньев 148 сигнализации

3.4. Метод расчета значений кодов селекции звена 158 сигнализации

3.5. Выводы

ГЛАВА4. Рекомендации по особенностям расчета сети 171 ОКС

4.1. Типовая структура сети сигнализации

4.2. Расчет планов маршрутизации по кодам пунктов 174 назначения

4.3. Расчет емкости пучков звеньев сигнализации

4.4. Разделение сигнальной нагрузки

4.5. Замечания к решению задачи о максимальном 199 потоке на графе сети сигнализации

4.6. Программные средства для расчета сетей ОКС

4.7. Выводы

ГЛАВА 5. Методы анализа моделей мультисервисных сетей связи

5.1. Мультисервисная сеть с одноадресными 223 соединениями

5.2. Модели и методы анализа сетей с 232 многоадресными соединениями

5.3. Точный метод расчета вероятностных 253 характеристик сети с многоадресными соединениями древовидной структуры

5.4. Постановка задачи анализа сети с двумя типами 263 соединений

5.5. Выводы

ГЛАВА 6. Анализ мультисервисной сети с одноадресными и многоадресными соединениями

6.1. Модель отдельного звена сети с одноадресными 269 и многоадресными соединениям

6.2. Метод расчета вероятностных характеристик 277 отдельного звена сети

6.3. Метод просеянной нагрузки

6.4. Анализ показателей качества обслуживания 285 мультисервисных сетей с двумя типами соединений

6.5. Выводы 301 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 303 СПИСОК ИСТОЧНИКОВ 306 ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ Русскоязычные сокращения

АМТС - Автоматическая междугородная телефонная станция

АТС - Автоматическая телефонная станция ВВО - Виртуальное время обслуживания ВВХ - Вероятностно-временные характеристики ГИП - Графический интерфейс пользователя ГТС - Городская телефонная сеть

ЕСЭ РФ - Единая сеть электросвязи Российской Федерации

ЗнСЕ - Значащая сигнальная единица ЗС - Звено .сигнализации

ЗСЕ - Заполняющая сигнальная единица

ИСС - Интеллектуальная сеть связи МНТС - Международная телефонная станция МП - Марковский процесс

МСЭ-Т - Международный союз электросвязи, сектор телекоммуникаций

МЦК - Международный центр коммутации

ОКС 7 - Система общеканальной сигнализации №

ОМП - Обратимый марковский процесс

ПЛС - Преобразование Лапласа-Стилтьеса

ПМ - План маршрутизации

ПМКПН - План маршрутизации по коду пункта назначения

ПО - Программное обеспечение ппп - Пакет прикладных программ

ПСР - Программные средства расчета

ПФ - Производящая функция св - Случайная величина

СЕ - Сигнальная единица

СЕСЗ - Сигнальная единица состояния звена

СЗС Селекция звена сигнализации смо - Система массового обслуживания

СП Случайный процесс

СПС - Сеть подвижной связи

ТфОП - Телефонная сеть общего пользования

УАК - Узел автоматической коммутации

УИВС Узел исходящей и входящей связи

ФР - Функция распределения цсис - Цифровая сеть с интеграцией служб чнн - Час наивысшей нагрузки

Англоязычные сокращения

АСМ - Address Complete Message

ANM - Answer Message

ANSI - American National Standardization Institute

ВЕС - Basic Error Correction

СС - Connection Confirm

СО - Connection-oriented

CR - Connection Request

DPC - Destination Point Code

DT - DaTa form

ETSI - European Telecommunications Standardization Institute

GSM - Global Systems for Mobile Communications

HSRC - Hypothetical Signaling Reference Connection

IAM - Initial Address Message

IETF - Internet Engineering Tasks Force

IN - Intelligent Network

ISDN - Integrated Services Digital Network

ISUP - ISDN User Part

MNP - Mobile Number Portability

MPLS - Multiprotocol Label Switching

MTP - Message Transfer Part

N1 - Network Indicator

OPC - Originating Point Code

PCR - Preventive Cyclic Retransmission

REL - Release

RFC - Request For Comments

RLC - Release Complete

SCCP - Signaling Connection Control Part

SEP - Signaling End Point

SLS - Signaling Link Selection field

SP - Signaling Point

SPR - Signaling Relay Point

SSP - Service Switching Point

STP - Signaling Transfer Point

SU - Signal Unit

SUERM - Signal Unit Error Rate Monitoring

TC - Transaction Capabilities

TCAP - Transaction Capabilities Application Part

TUP - Telephone User Part

UDT - Unit Data

UML - Unified Modeling Language

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Обозначения к

главам 1 и

- число пунктов сигнализации на гипотетическом соединении сигнализации

- число транзитных пунктов сигнализации на гипотетическом соединении сигнализации

- число пунктов сигнализации с обработкой сигнальных сообщений в подсистеме SCCP на гипотетическом соединении сигнализации

- общее время задержки сигнальных сообщений на сигнальном маршруте

- время обработки сигнальных сообщений в исходящем пункте сигнального маршрута на уровнях МТР2 и МТРЗ

- время обработки сигнальных сообщений в пункте назначения сигнального маршрута на уровнях МТР2 и МТРЗ

- время обработки сигнальных сообщений в /-ом транзитном пункте сигнального маршрута на уровнях МТР2 и МТРЗ

- время распространения сигнала на /-ом звене данных сигнального маршрута (уровень МТР1)

- время обработки сигнальных сообщений в исходящем пункте сигнального маршрута на уровне МТРЗ

- время приема сигнальных сообщений в транзитном пункте сигнального маршрута на уровнях МТР2 и МТРЗ

- время обработки сигнальных сообщений в пункте сигнализации с обработкой сигнальных сообщений в подсистеме SCCP

- время обработки сигнальных сообщений в пунктах сигнализации транзитных станций ЦСИС

- время передачи значащей сигнальной единицы на уровне МТР2, включая задержки в очереди на передачу задержка значащей сигнальной единицы в очереди на передачу

-й начальный момент случайной величины Т 95% квантиль случайной величины Т среднее время передачи значащих сигнальных единиц в условиях отсутствия ошибок в звене данных сигнализации время передачи заполняющей сигнальной единицы сигнальная нагрузка от подсистемы 15иР сигнальная нагрузка от подсистемы БССР общая сигнальная нагрузка в отсутствие ошибок в звене данных сигнализации общая сигнальная нагрузка при наличии ошибок в звене данных сигнализации пропускная способность звена сигнализации в нормальных условиях функционирования сети время передачи значащей сигнальной единицы виртуальное время обслуживания значащих сигнальных единиц время от момента окончания передачи искаженной значащей сигнальной единицы до начала ее повторной передачи вероятность ошибочной передачи значащей сигнальной единицы постоянная величина времени распространения сигнала в петле связи, включающая время обработки в оконечном оборудовании звена сигнализации остаточное время передачи сигнальной единицы время передачи сигнальной единицы любого типа (значащей или заполняющей)

У - относительная частота передачи значащей сигнальной единицы

Q ~ математическое ожидание случайной величины Та а2 ~ дисперсия случайной величины Та

Р5и ~ вероятность ошибочной передачи сигнальной единицы любого типа

Ру ~ вероятность ошибочной передачи заполняющей сигнальной единицы

Обозначения к

главам 3 и

С = ~ граф сети сигнализации

Тх ~ множество вершин источников и адресатов графа С

Т2 ~ множество промежуточных вершин всех маршрутов графа С мультиграф сети сигнализации

91 ~ множество пар вершин графа С , соответствующих парам пунктов сигнализации, находящихся в сигнальном отношении н,у) ~ маршрут из вершины и в вершину V

Ь(и,у) ~ число промежуточных вершин маршрута множество маршрутов из вершины и в вершину V 9?{у) ~ множество всех маршрутов в вершину V

9? ~ множество всех маршрутов графа С

- граф маршрутов в вершину V, = (1,., Р} ~ множество весов графа маршрутов м) ~ образ вершины и на графе у<) ~ ФР0НТ волны порядка т вершины V, и,у) ~ поток из вершины и в вершину V на графе С б = с«/ | ~ мультиграф маршрутов в вершину V,

С - пропускная способность ребра мультиребра графа

Ф (и,х) - суммарный поток по мультиребру (и,х) графа д (и) " поток через вершину и графа б множество цветов для раскраски мультиграфа Сту св(и,х) ~ множество цветов для раскраски мультиребра (м,х) " множество цветов для раскраски / -го ребра мультиребра (и,*)

В(и,х) ~ множество ребер мультиребра

Л(и,х) ~ множество номеров ребер мультиребра (и,х)

Ь,(и,х) ~ ребро с номером / мультиребра (и,х)

- поток на графе С

0(ы,у) - начальный поток из вершины и в вершину V графа

Ф0(х,у) ~ начальный поток по ребру (х,у) графа С х,у) ~ пропускная способность ребра (х, у) графа С

Д/(и,у) - приращение потока /{и,у)

ДФ(х,у) ~ приращение потока Ф(х, у) к(и,у,х,у) ~ доля приращения потока А/(и,у) , текущего по ребру (х,у)

Обозначения к

главам 5 и 6 # = {1,.,!} ~ множество звеньев сети С/ число единиц емкости /-звена

Л ={\,.,К) ~ множество классов одноадресных соединений множество классов одноадресных соединений, маршруты которых проходят через /-звено маршрут одноадресного соединения к-класса с1к ~ число единиц емкости звеньев, требуемое для установления одноадресного соединения к-класса

Ук ~ интенсивность запросов на установления одноадресных соединений к-класса среднее время занятия одноадресного соединения к-класса а ~ нагрузка, создаваемая запросами на установление

Кк одноадресных соединений Ажласса

У = {1,.,5} - множество источников информации в сети с многоадресными соединениями

- {1,.,Р5} - множество физических путей к ¿-источнику множество физических путей к ¿-источнику, проходящих через /-звено с.(£ ~ множество всех звеньев физического пути р е к

-источнику /(у ={!,.,М5} множество услуг, предоставляемых ¿-источником т, р, ¿) ~ логический путь предоставления т-услуги ¿источником по р-пути ((т, р, ¿)-путь) хтрз е {0,1} - состояние т-услуги, предоставляемой ¿-источником по р-пути (состояние (т, р, ¿)-пути) х ~ состояние всех логических путей в сети с многоадресными соединениями пространство состояний сети с многоадресными соединениями = {[,.,()} ~ множество уровней качества услуг

V = {1,.,£/} ~ множество звеньев подключения пользователей ук - число установленных одноадресных соединений ккласса

У ~ состояние всех классов одноадресных соединений г = (х,у) ~ состояние мультисервисной сети с многоадресными х ) и одноадресными (у ) соединениями множество состояний мультисервисной сети с одноадресными и многоадресными соединениями

Втр$ ~ вероятность того, что т -услуга не предоставляется по р-пути от 5-источника по причине отсутствия достаточного числа единиц емкости хотя бы на одном из звеньев р-пути (вероятность блокировки Ст, р, 5)-пути) тр5 ~ вероятность того, что т -услуга предоставляется от

-источника по р -пути

Нтрз . вероятность того, что т -услуга не предоставляется от 5-источника по р-пути и на всех звеньях пути имеется достаточное число единиц емкости для предоставления услуги пользователю г>1 ~ вероятность блокировки (т, р, ^)-пути в мультисервиснои сети с двумя типами соединении д// - вероятность блокировки установления одноадресного соединения ^-класса в мультисервисной сети с двумя типами соединений

ВI ^ - вероятность блокировки (т, .?)-услуги на /-звене в т мультисервисной сети с двумя типами соединений

ВЦ (I) ~ вероятность блокировки установления одноадресного соединения к-класса на /-звене в мультисервисной сети с двумя типами соединений

Ртрз(0 ~~ нагрузка на/-звено, создаваемая запросами пользователей на установление (т,р, ^)-пути ак{1) ~ нагрузка на/-звено, создаваемая запросами пользователей на установление одноадресных соединений ^-класса сДг) число единиц емкости/-звена, занятых одноадресными и многоадресными соединениями в состоянии ъ

Ь[(х) - число единиц емкости/-звена, занятых многоадресными соединениями, в состоянии х г/Ду) - число единиц емкости/-звена, занятых одноадресными соединениями, в состоянии у случайная величина числа единиц емкости /-звена, занятых многоадресными соединениями случайная величина числа единиц емкости /-звена, занятых одноадресными соединениями случайная величина общего числа занятых единиц емкости /-звена

1-й начальный момент случайной величины ¡

-й начальный момент случайной величины

-й начальный момент случайной величины у коэффициент корреляции между случайными величинами /? и

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы анализа и расчета сетей сигнализации и мультисервисных сетей с одноадресными и многоадресными соединениями»

Тенденции развития современных телекоммуникаций определяются целым рядом факторов, среди которых решающую роль следует отвести быстрому прогрессу технологий производства электроники, компьютерных средств, волоконной оптики и коммутационного оборудования. Это обеспечивает надежные, дешевые и высокопроизводительные средства для передачи стремительно растущих информационных потоков, порождаемых в результате небывалого спроса потребителей на услуги связи. Уже ни у кого не вызывает сомнения, что на рубеже ХХ-ХХ1 веков началась и продолжается конвергенция телекоммуникационных, компьютерных и информационных технологий, а развитие телекоммуникационных сетей идет в направлении создания единой мультисервисной сети [2, 4, 30, 43, 63, 65, 66, 69, 137, 205, 248, 278], закладывающей основу для возникновения на нашей планете глобального информационного сообщества.

Существенные изменения в области технологий и потребительского спроса предъявляют новые требования к производительности и пропускной способности всех видов сетей, а также к постоянному наращиванию их «интеллекта», позволяющего в кратчайшие сроки разрабатывать и расширять спектр новых услуг [3, 6, 26, 36, 63, 70, 87, 98, 122, 123, 200, 270]. Следует отметить, что наряду с появлением новых услуг продолжается процесс насыщения рынка традиционными услугами связи, хотя от момента начала их коммерческой эксплуатации прошло не так уж и мало времени. Прежде всего, это касается услуг, предоставляемых на базе цифровых сетей связи - цифровой сети с интеграцией служб (ЦСИС) [4, 48, 252, 260], интеллектуальной сети связи (ИСС) [6, 26, 36, 87, 122, 278] и сети сотовой подвижной связи (СПС) [10, 65, 154, 236]. Во всем мире в создание цифровых сетей связи за последние три десятилетия были инвестированы колоссальные средства, этот процесс еще далек от завершения, а их конвергенция с 1Р сетями позволяет телекоммуникационным операторам и поставщикам услуг получать новые дополнительные доходы.

На Единой сети электросвязи Российской Федерации (ЕСЭ РФ) процесс построения цифровых сетей был активизирован примерно с начала 1990-х годов, а в настоящее время наблюдается стабильной рост клиентской базы и развитие сетевой инфраструктуры. До настоящего времени ядром конвергирующих сетей является телефонная сеть общего пользования (ТфОП), имеющая наиболее развитую инфраструктуру и обеспечивающая взаимодействие ЦСИС, ИСС и СПС на базе системы общеканальной сигнализации № 7 (ОКС 7) [3-5, 35, 47, 86-87, 91, 1 11. 170-200, 228, 234, 252]. Существенную роль ТфОП играет и в предоставлении услуг пакетной передачи данных путем создания точек присутствия Интернет. Наиболее быстрыми темпами растут сети операторов подвижной связи, число абонентов которых на конец 2004 года превысило 60 миллионов, то есть общий уровень проникновения составил примерно 1/3. Построение сетей подвижной связи в России еще далеко до завершения, как в части покрытия территории обслуживания базовыми станциями, так и в части внедрения новых коммутационных станций. Следует отметить, что крупнейшие отечественные операторы СПС, накопили значительный опыт в планировании и эксплуатации своих сетей и параллельно с их экстенсивным развитием все большее внимание обращают на оптимизацию уже существующих сетевых ресурсов. Этот процесс во многом определяется жесткой конкуренцией на рынке услуг подвижной связи, которая естественным путем приводит участников рынка к необходимости повышения качества обслуживания абонентов, что в свою очередь предопределяет необходимость приведения показателей качества функционирования сетей в соответствие с требованиями международных стандартов и национальных нормативных документов. В сетях подвижной связи помимо проблем покрытия территории, наибольшее внимание уделяется оптимизации функционирования сети ОКС 7, которая кроме традиционных процедур установления соединения на вторичной сети, обеспечивает передачу больших объемов данных без установления соединения, например, данные роуминга, короткие и мультимедийные сообщения [4, 10, 154, 236].

Быстрыми темпами развиваются сети стационарной связи, где все большую роль в предоставлении новых услуг играют стандартизованные платформы ИСС. Как справедливо отмечено в предисловии к книге [5], по ряду объективных и субъективных причин развитие ИСС в России несколько задержалось, а до сих пор операторы находили выход из положения за счет «легковесных» интеллектуальных платформ, опыт применения которых за рубежом хорошо известен. Такого рода решения дают быструю отдачу при внедрении отдельно взятых услуг, например, таких, как услуга предоплаты по кредитной карте. Однако зарубежный опыт и накопленный в России потенциал показывают, что создание ИСС в национальном масштабе невозможно без широкого внедрения интеллектуальных платформ, отвечающих требованиям международных стандартов и национальных технических спецификаций. В настоящее время ведущие Российские операторы стационарных сетей, в том числе, крупнейшие операторы транзитных сетей ОАО «Ростелеком» и ОАО «Межрегиональный ТранзитТелеком» вплотную подошли к масштабной реализации платформ ИСС на своих сетях. Значительная часть операторов, входящих в холдинг «Связьинвест», предоставляет не менее одной из известных услуг ИСС.

Известно [5, 7, 36, 47, 86], что необходимым условием внедрения ИСС является наличие развитой сети ОКС 7 способной обслуживать значительные объемы сигнального трафика, который, как и в случае СПС. возникает как от услуг, ориентированных на установление соединение пользователей, так и от услуг, не ориентированных на установление соединения, обеспечивая взаимодействие коммутационных платформ с сетевыми базами данных, например, узлами управления услугами ИСС.

Резюмируя вышесказанное, следует особо подчеркнуть, что предоставление новых высококачественных услуг сетей ЦСИС, ИСС и СПС практически невозможно без высокоразвитой и надежно функционирующей сети ОКС 7, что предопределяет на ближайшую и долгосрочную перспективу комплекс масштабных научно-технических задач по анализу и расчету показателей качества функционирования сетей сигнализации [4, 5, 18, 37, 82, 88, 111, 114, 130, 134, 153, 160, 196, 197, 247, 251,269, 279].

Информационные потоки, определяемые все более интенсивным характером предоставления традиционных услуг и порождаемые в результате внедрения новых услуг, сильно различаются по своему составу и объему требуемых ими сетевых ресурсов. Применение цифровых технологий передачи информации отнюдь не означает решение проблем наличия достаточного объема ресурсов для обслуживания трафика в современных мультисервисных сетях. Здесь имеются в виду, прежде всего ресурсы цифровых линий, по которым осуществляется передача информационных потоков, например, передача изображений с высокой разрешающей способностью или видео фильмов по запросу пользователей [43, 63, 66, 69, 92, 132, 133, 141, 144, 205, 227, 237, 248, 258, 259]. Следует подчеркнуть, что информационные потоки, порожденные новыми услугами, требуют для своей передачи существенно больший ресурс, чем в случае традиционных услуг передачи речи. Уже сейчас доля трафика, передаваемого традиционным способом по технологии коммутации каналов в наиболее развитых странах мира, составляет менее половины всего объема информационной нагрузки.

Проблема нехватки ресурсов в мультисервисных сетях решается несколькими способами. Самый простой из них, который на этапе экстенсивного развития цифровых сетей используют большинство операторов, заключается в создании новых линий связи или во внедрении новых технологий передачи, например, по оптоволокну. Фактически данный способ решает проблему исключительно с точки зрения повышения скорости передачи. Заметим, что в настоящее время такой подход начал применяться и для повышения качества обслуживания в сетях ОКС 7, где теперь стала доступна технология передачи данных со скоростью 2 Мбит/с, вместо традиционной скорости работы звена данных сигнализации - 64 кбит/с.

Одним из наиболее известных и на сегодняшний день исследованных способов повышения эффективности использования цифровых линий связи в мультисервисных сетях является применение различного рода схем преимущественного предоставления ресурсов для той части информационных потоков, которые для данной конкретной сети и в данной конкретной ситуации представляют наибольшую ценность с точки зрения оператора и его клиентов. В отличие от первого способа, преимущественное предоставление ресурсов может быть решено оперативными средствами, то есть не требует существенных инвестиций в создание новых линий связи и во внедрение дополнительного коммутационного оборудования. Однако это не означает, что решение проблемы нехватки ресурсов таким способом не потребует каких-либо средств вообще. Известно, что улучшение качества обслуживания без увеличения скорости передачи, а именно об этом и идет речь в данном случае, является весьма непростой задачей, переводящей решение проблемы в плоскость управления сетевыми ресурсами, а в некоторых случаях и сетью в целом [68, 69, 70]. Аналогом масштаба решаемой задачи может служить, например, внедрение динамической маршрутизации вызовов на сетях с коммутацией каналов [29, 213-215]

В контексте обсуждаемой выше проблемы, существует ряд других подходов и технологий эффективного использования ресурсов цифровых сетей, среди которых наиболее актуальным для мультисервисных сетей является применение технологий многоадресной передачи информационных потоков (принцип «точка - много точек») наряду с традиционной одноадресной передачей (принцип «точка - точка»). Известен целый ряд протоколов многоадресной передачи, которые также называют протоколами мультивещания от английского термина multicasting protocols, а мультисервисные сети, построенные на базе таких протоколов, называют сетями мультивещания (multicasting networks) [131133, 135, 141, 142, 144, 155, 158, 163, 201, 233, 242, 245, 262, 263, 268, 272].

Появление механизмов многоадресной передачи информации является существенным шагом на пути решения проблемы эффективного использования сетевых ресурсов. Существует мнение, что внедрение многоадресной передачи данных в IP-сетях - такая же революция в области информационных технологий, как в свое время появление технологии World Wide Web. Такая оценка вовсе не случайна, спрос на мультивещание неуклонно растет как со стороны пользователей Интернет, так и со стороны предприятий, желающих рационально использовать ресурсы своих внутренних информационных сетей. Чем же так привлекательно мультивещание? Традиционно передача данных в сети происходит по принципу «точка-точка», то есть сервер передает каждому из клиентов копию запрашиваемой последним информации. Однако в случае, если нескольким клиентам требуются одновременно идентичные данные, этот способ оказывается нерациональным, поскольку приводит к дублированию информации на некоторых звеньях сети, и, следовательно, к фактическому снижению пропускной способности сети. Ситуация становится критической, когда необходимо передавать большие объемы данных, например аудио- или видеопотоки. Суть основного принципа мультивещания, сформулированного в базовых международных рекомендациях [142, 201, 245, 272], заключается в том, что источник информации, например, сервер услуг отправляет в сеть один экземпляр данных, а задача ее доставки нескольким распределенным по сети пользователям решается так, чтобы копирование происходило лишь на тех участках сети, где это действительно необходимо.

Первые спецификации многоадресной передачи (RFC 966. RFC 1054, RFC 1075) были разработаны IETF в середине 1980-х годов, однако эта технология стала востребована только в последние годы с появлением видеоконференций, а также теле- и радиовещания на базе компьютерных сетей. Следует отметить, что телевещание через Интернет стало возможным только благодаря технологии многоадресной передачи данных, так как при традиционной передаче одновременно телевизионные каналы с приемлемым качеством могут смотреть всего лишь сотни пользователей, чего явно недостаточно при современных масштабах Интернет.

Таким образом, в современных мультисервисных сетях наряду с традиционными одноадресными соединениями для обслуживания запросов пользователей должны применяться многоадресные соединения, которые позволяют снизить остроту нехватки ресурсов цифровых линий связи. Тем не менее, как и ранее, основным показателем качества обслуживания в мультисервисных сетях является вероятность блокировки запроса пользователя, которая возникает по целому ряду причин, в том числе и по причине отсутствия достаточного числа свободных единиц ширины полосы пропускания на тех звеньях сети, по которым проходит маршрут передачи информационного потока от источника к пользователю [И, 21, 29, 43, 56, 56, 62, 69, 127, 131, 132, 140, 209-215, 241, 248, 254. 255]. Поэтому в современных условиях особенно актуальной становится проблема обеспечения требований к показателям качества обслуживания в цифровых сетях с двумя типами соединений - одноадресными и многоадресными. Данная проблема порождает новый класс задач, связанных с разработкой и анализом моделей, позволяющих осуществлять анализ и эффективные вычисления одного из основных показателей качества обслуживания мультисервисных сетей -вероятности блокировки запросов пользователей из-за отсутствия достаточного числа ресурсов цифровых линий связи в условиях установления как одноадресных, так и многоадресных соединений.

На современном этапе развития телекоммуникаций, все вышесказанное определяет актуальность задач анализа и расчета показателей качества обслуживания в цифровых сетях связи, которые лежат как в плоскости базовой сети, обеспечивающей передачу информационных потоков, так и в плоскости сети сигнализации, которая управляет соединениями базовой сети и помимо этого обеспечивает передачу данных пользователей без установления речевого соединения. Поэтому целью диссертационной работы является решение фундаментальной научной проблемы - разработка новых моделей и методов, предназначенных для анализа и расчета показателей качества обслуживания в современных сетях связи, а также применение полученных методов для решения практических задач, имеющих важное народно-хозяйственное значение для отрасли связи:

- исследования и разработка методов планирования сетей сигнализации, создание моделей и методов для расчета маршрутных характеристик сигнальных сообщений, включая развитие методов анализа показателей качества обслуживания;

- разработка модели функционирования мультисервисной сети с одноадресными и многоадресными соединениями, разработка точных и приближенных методов для анализа и расчета вероятностных характеристик, включая вероятности блокировок соединений пользователей.

Достижение сформулированной цели осуществляется путем решення перечисленных ниже задач.

1. Анализ показателей качества обслуживания, актуальных для процесса планирования сетей ОКС 7 с учетом специфики сигнального трафика в СПС и ИСС. Развитие методов оценки величины сигнальной нагрузки и методов анализа задержек сигнальных сообщений. Результаты решения данной задачи применяются при расчете маршрутизации сигнальных сообщений в сети ОКС 7.

2. Разработка унифицированного процесса расчета сети ОКС 7. включающего расчет планов маршрутизации по коду пункта назначения, расчет приоритетов выбора направления передачи, расчет емкости пучков звеньев сигнализации, разделение сигнальной нагрузки и расчет значений кодов селекции звена сигнализации (СЗС).

3. Разработка в терминах теории графов модели маршрутизации сигнальных сообщений. Формулировка ограничений на построение графа маршрутов сети сигнализации с учетом числа транзитных пунктов на маршруте, требования к отсутствию на маршруте циклов и петель, выбора приоритетов направления передачи в пунктах сигнализации, равномерного разделения потоков сигнальной информации между звеньями и пучками звеньев сигнализации.

4. Разработка методов расчета орграфов маршрутизации по кодам пунктов назначения, методов расчета взвешенных орграфов для выбора направления передачи и равномерного разделения потоков сигнального трафика, методов раскраски мультиграфа сети сигнализации для расчета значений кодов СЗС.

5. Разработка рекомендаций по применению разработанных методов к анализу и расчету сетей ОКС 7 с типовой структурой. Анализ потоков на графе сети сигнализации. Создание эффективных программных средств для поддержки процесса планирования сетей ОКС 7.

6. Построение модели мультисервисной сети с одноадресными и многоадресными соединениями и несколькими источниками информации. Разработка и анализ модели функционирования отдельного звена сети с двумя типами соединений и разработка эффективных вычислительных алгоритмов свертки для расчета вероятностных характеристик модели.

7. Разработка точных методов анализа вероятностных характеристик сети мультивещания, включая точные методы для расчета вероятности блокировок соединений пользователей на отдельном звене сети и в сети древовидной структуры с одним источником информации.

8. Развитие приближенного метода для расчета вероятностей блокировок соединений в мультисервисной сети с одноадресными и многоадресными соединениями, численный анализ вероятностных характеристик функционирования сети и оценка точности приближенного метода.

Из сформулированных выше целей и задач вытекает структура диссертационной работы, основной текст которой состоит из шести глав. Главы с первой по четвертую посвящены созданию новых методов анализа и расчета сетей ОКС 7. В последних двух главах диссертационной работы (пятая и шестая главы) решается проблема создания новых моделей и методов анализа мультисервиспых сетей с одноадресными и многоадресными соединениями.

Прежде чем переходить к общему описанию диссертационной работы, следует определиться с методами исследований, положенными в ее основу, а также обосновать научную новизну и значимость решаемых в ней проблем.

Проблема, соответствующая первой цели данной диссертационной работы, на первый взгляд формулируется достаточно просто: для сети ОКС 7 с заданной структурой требуется рассчитать показатели качества ее функционирования и маршрутные таблицы для пунктов сигнализации сети с учетом ограничений на структурные и нагрузочные параметры. Данные ограничения вытекают из требований международных стандартов [170-200], нормативных документов отрасли связи и специфики построения национальных сетей ОКС 7 [4, 5, 9, 35, 37, 44, 47, 81, 82, 88. 111, 112, 118-121, 126]. Ясно, что в такой постановке задача имеет несколько возможных сценариев решения. На практике эта задача решается проектными организациями и операторами сетей всякий раз на этапе планирования конкретной сети ОКС 7. Если сеть имеет небольшую размерность и функционирует в основном в связанном режиме сигнализации, то процесс расчета может осуществляться «вручную», т.е. без применения специальных методов и программных средств. Решение задачи в случае сети большой размерности, функционирующей в смешанном режиме сигнализации (связанном и квазисвязанном режимах), практически невозможно в отсутствие адекватных математических моделей и методов, эффективных вычислительных алгоритмов и развитых специализированных программных средств. Автор берет на себя смелость утверждать, что до сих пор в России и за рубежом нет публикаций, где сформулированная в таком виде проблема решена полностью в одной из ее возможных постановок, ее решение строго обосновано математически, а математические методы доведены до вычислительных алгоритмов. Сразу оговоримся, что в данной диссертационной работе не ставится задача оптимизации сети ОКС 7 по некоторому критерию, например, надежностному или стоимостному. Решение задачи в целом с учетом оптимизации автору не известно, а известны лишь подходы и методы решения некоторых частных случаев (см. например, [129, 162, 206]), которые не являются предметом исследований данной диссертационной работы.

Для решения этой важной и сложной научно-технической проблемы необходимо обладать опытом в планировании реальных сетей и большим объемом информации об ОКС 7, во-первых, как об открытой системе протоколов (архитектура ОКС 7), во-вторых, о принципах построения и функционирования сети сигнализации (сетевой аспект ОКС 7), и, в-третьих, глубоко понимать проблемы качества функционирования ОКС 7 и обслуживания сигнального трафика (показатели качества ОКС 7 и сигнальная нагрузка). Следует особо подчеркнуть, что исследования в такой многогранной проблемной области практически немыслимы в отсутствие опоры на фундаментальные теоретические методы и масштабные инженерные решения. Не принижая вклад зарубежных исследователей и инженеров в проблематику систем сигнализации по общему каналу, несомненно, следует считать давно сложившейся школу отечественных специалистов, благодаря усилиям которых были созданы и эксплуатируются современные сети ОКС 7 российских операторов [2-7. 12, 17, 18, 27, 35-37, 45-49, 54, 55, 88, 99, 102-105, 11 1, 1 12, 114, 1 18-121, 130, 146, 149, 156, 225, 253]. В эту крупную область научно-технических исследований и разработок за последние 30 лет сделан огромный вклад известными российскими учеными и инженерами-связистами, со многими из которых автор диссертационной работы обсуждал или вместе решал задачи и проблемы создания отечественных методов и средств анализа и расчета сетей ОКС 7. В числе этих исследователей и практиков, фамилии которых перечислены ниже в алфавитном порядке без указания их ученых степеней, званий и должностей, следует назвать: A.C. Аджемова. Г.П. Башарина, А.И. Васильченко, Б.С. Гольдштейна, В.Г. Дедоборща. М.А. Жаркова, А.Е. Кучерявого, В.А. Наумова, В.П. Полищука. H.A. Соколова, С.П. Соловьева, Ю.И. Филюшина, М.А. Шнепс-Шнеппе, П.А. Юнакова, Г.Г. Яновского и некоторых других.

Теоретические и прикладные основы отечественных исследований ОКС 7 также базируются в основном на результатах российских ученых в области дискретной математики [1, 41, 42, 53, 71, 77], теории вероятностей и теории массового обслуживания [13, 20, 29, 32-34, 58, 83, 139], теории телетрафика [11, 15, 19, 21, 23, 62, 69, 70, 75, 76, 127, 237]. Фундаментальный вклад в эти области внесли А.М. Александров, Г.П. Башарин, П.П. Бочаров, В.М. Вишневский, Б.В. Гнеденко, В.А. Ершов. В.А. Жожикашвили, Г.П. Климов, В.Г. Лазарев, В.А. Наумов, В.И. Нейман, А.П. Пшеничников, Б.А. Севастьянов, С.Н. Степанов, А.Д. Харкевич, М.А. Шнепс-Шнеппе и др.

Начало отечественных исследований и разработок в области систем сигнализации по общему каналу следует отнести к середине 1970-х годов. Основные работы были сконцентрированы в двух крупнейших отраслевых научно-исследовательских центрах - ЦНИИС и ЛОНИИС. а с начала 1990-х годов в этот список, несомненно, следует включить НТЦ «Комсет» и ОАО «Гипросвязь». В Российской высшей школе исследования и разработки велись и продолжают вестись в МТУСИ, СПбГУТ им. М.А. Бонч-Бруевича и в Российском университете дружбы народов (РУДН), а в Российской академии наук это процесс поддерживают ИППИ РАН и ИПИ РАН. Следует также отметить, что в последние десять лет существенный вклад в постановку прикладных аспектов решаемых задач сделали крупнейшие Российские операторы сетей связи - ОАО «Ростелеком», ЗАО «Межрегиональный ТранзитТелеком», ОАО «Уралсвязьинформ», ОАО «Центртелеком», ОАО «МГТС» и некоторые другие.

Зарубежные, в основном Европейские и Северо-Американские, разработки в области анализа и расчета сетей ОКС 7 по понятным причинам всегда опережали отечественные исследования. Наибольшее число зарубежных публикаций приходится на 1980-е и самое начало 1990-х годов, среди которых в первую очередь следует отметить работы [134, 138, 165-167, 204, 206, 217-219, 221, 239, 243, 239, 246, 247, 251, 253. 257, 265, 267, 269, 270, 277]. Наиболее значимыми авторами результатов в этой области являются Р. Адаме, М. Бафутто, Й. Ватанабе, Г. Вилманн, Б. Джабарри, Й. Икеда, В. Клейн, Л. Краусс, П. Кюн, А. Модаресси, В. Рамасвами, Т. Рассел, Г. Руфа, Р. Скуг и некоторые другие.

Анализ публикаций, посвященных планированию и расчету сетей сигнализации по общему каналу, показывает, что зарубежные исследования в этой области к началу 1990-х годов практически прекратились, и, наоборот, в России этим исследованиям стали придавать все большее и большее значение. Этот факт объясняется естественным образом, поскольку на этот момент практически все технологически развитые страны построили сети ОКС 7, а в России этот процесс только начался. Следует отметить, что отнюдь не все результаты зарубежных исследований и разработок можно было применить либо, по крайней мере, адаптировать к специфике отечественных сетей. В первую очередь это объясняется размерностью сетей сигнализации и спецификой построения Российских сетей связи в целом. В главе 1 диссертационной работы показано, что с точки зрения международных стандартов сети ОКС 7 на ЕСЭ РФ в целом относятся к сетям большой размерности. Это означает, что опыт Европейских стран не может быть напрямую использован в отечественной практике, хотя целый ряд результатов оказывается весьма полезным в процессе анализа основных показателей качества обслуживания ОКС 7. Сети сигнализации США и Канады сравнимы по масштабу с Российским сетями, но их принципы построения определяются Северо-американскими стандартами, которые имеют ряд существенных отличий от международных и Европейских стандартов [4. 5, 9, 47, 81, 82, 88, 118-121]. В первую очередь это касается правил маршрутизации сигнальных сообщений и разделения сигнальной нагрузки между звеньями сигнализации для равномерной загрузки сетевых элементов. Суть различия состоит в том, что стандарты ANSI (Американский национальный институт стандартов) позволяют в адресной части сигнальной единицы (в этикетке маршрутизации) использовать поля большей длины, чем в случае международных и европейских стандартов. Именно это различие является определяющим при построении сетей сигнализации большой размерности. Автор данной диссертационной работы принимал участие в работе международной группы, которая в начале 1990-х годов разрабатывала Российские национальные технические спецификации ОКС 7. Именно тогда было принято решение, которое не позволило в дальнейшем адаптировать стандарты ANSI к специфике Российских сетей связи. По мнению некоторых специалистов, это решение негативно повлияло на принципы построения Российских сетей ОКС 7, особенно в части нумерации пунктов сигнализации и пропускной способности сети в целом. Заметим, что в Китае было принято гибкое решение, позволяющее на национальном уровне использовать расширенный формат адресной части сигнальных сообщений.

Резюмируя мысль предыдущего абзаца, приходим к выводу, что на момент начала активного создания в России цифровых сетей отсутствовали зарубежные и отечественные методы, которые позволяли бы решать задачи расчета сетей ОКС 7 в целом, начиная от построения теоретико-графовых и вероятностных моделей, и, заканчивая созданием адекватных программных средств, позволяющих проводить эффективные вычисления в процессе планирования сети сигнализации. Таким образом, сформулированные выше задачи, посвященные ОКС 7, являются весьма актуальными, а для их решения требуется разработка новых моделей и методов для анализа и расчета соответствующих характеристик. Решению этих задач посвящены первые четыре главы диссертационной работы. Все, что изложено в этих главах, основано на личном, более чем 20-летнем, опыте автора, полученном в процессе участия в российских и зарубежных проектах, посвященных решению конкретных научно-технических задач в области планирования и расчета сетей ОКС 7 [2, 4. 16-18, 44-46, 48, 54, 55, 85, 88, 90, 94-97, 99, ,100, 105-106, 112, 114, 146. 149, 156, 228, 253, 255, 273-276], в работе по подготовке вкладов в труды МСЭ-Т [150, 169], в создании программного обеспечения протоколов ОКС 7 [223 - 226] и разработке инструментальных программных средств, предназначенных для моделирования и расчета систем и сетей телекоммуникаций [49, 50, 146, 229 - 232, 238].

Перейдем теперь к обоснованию актуальности и новизны проблемы анализа и расчета мультисервисных сетей с одноадресными и многоадресными соединениями, возникновения которой, судя по публикациям, следует отнести к середине 1990-х годов. К этому моменту исследования мультисервисных сетей с одноадресными соединениями были в основном завершены. Существенный вклад в эту проблематику сделали как зарубежные (В. Иверсен, Д. Кауфман, Ф. Келли, J1. Клейнрок. К.Росс и др.), так и отечественные исследователи (Г.П. Башарин, В.А. Лагутин, В.А. Наумов, С.С. Степанов и др.). Первые работы, посвященные анализу мультисервисных сетей с многоадресными соединениями, появились примерно в то время, когда уже сложились все предпосылки для масштабного внедрения протоколов мультивещания. В этой области наиболее значимые исследования проводились практически одновременно в Технологическом университете г. Хельсинки, Финляндия [208-210, 241] и на кафедре систем телекоммуникаций РУДН [21, 84, 89, 92, 93, 105, 108, 109, 157, 250, 255]. Разработанные в этих исследовательских коллективах модели имеют ряд отличий, а основным их сходством является представление модели функционирования сети в виде обратимого марковского процесса (ОМП) с мультипликативным стационарным распределением вероятностей состояний [11, 19, 20, 21, 56. 57, 69, 202-203, 212-215, 248, 249].

Одна из первых работ, посвященных анализу разделения ресурсов широкополосной цифровой сети в условиях предоставления услуг с двумя типами соединений (одноадресными и многоадресными), была опубликована К. Боуссета и A-JI Бейлотом в 1999 году [140]. Однако, эта модель, хотя и позволяет использовать для расчетов известный подход Д. Кауфмана [14, 211, 213, 248], но не учитывает основной особенности мультивещания в цифровых сетях - совместного использования одних и тех же ресурсов при обслуживании многоадресных соединений от одного и того же источника информационного потока. Несколько позднее Й. Виртамо с соавторами в рамках разрабатываемой ими модели показывают, что при анализе разделения ресурсов цифровых линий в мультисервисных сетях необходимо учитывать нагрузку, создаваемую как многоадресными, так и многоадресными соединениями [208, 241]. В этих исследованиях на каждом звене сети трафик одноадресных соединений (unicast connections) считается фоновым (background traffic) по отношению к трафику многоадресных соединений. Это несколько упрощает картину, хотя и облегчает анализ ввиду некоторых предположений. Кроме того, данные исследования были далеки от завершения ввиду отсутствия эффективных методов, предназначенных для масштабного вычислительного эксперимента.

Таким образом, проблема анализа и расчета показателей качества мультисервисных сетей с одноадресными и многоадресными соединениями является актуальной ввиду современного состояния и перспектив развития сетей мультивещания, и новой в теоретическом и практическом плане, поскольку исследования во всем мире только начаты и еще рано говорить об их завершении в целом. Решению именно этой, новой, с точки зрения современного состояния теории телетрафика, проблеме посвящены две последние главы данной диссертационной работы.

Говоря о диссертационной работе в целом, ее научная новизна состоит в создании теоретических основ, методов анализа и расчета показателей качества обслуживания в сетях ОКС 7, а также в создании нового направления в области разработки моделей и методов анализа вероятностных характеристик мультисервисных сетей с одноадресными многоадресными соединениями. Из изложенного выше вытекают основные положения, определяющие научную новизну и значимость диссертационной работы.

1. Разработан метод анализа показателей качества обслуживания сетей ОКС 7 и формализован процесс расчета сети сигнализации, включая расчет плана маршрутизации сигнальных сообщений, расчет приоритетов выбора направления передачи, расчет емкости пучков звеньев сигнализации и разделения сигнальной нагрузки между звеньями и пучками звеньев сигнализации.

2. Впервые сформулирована в терминах теории графов задача маршрутизации сигнальных сообщений в сети ОКС 7. Получены ограничения на построение графов и мультиграфов маршрутов, которые адекватно отражают принципы маршрутизации сигнальных сообщений в соответствии с требованиями международных рекомендаций.

3. Разработаны алгоритмы для расчета корректного и масштабируемого плана маршрутизации сигнальных сообщений с заданным числом транзитных пунктов на маршруте, отсутствием на них циклов и петель, с назначением заданного числа приоритетов для выбора направлений передачи, с равномерным разделением сигнальной нагрузки между звеньями и пучками звеньев сигнализации.

4. Разработана модель и метод анализа вероятностных характеристик сети многоадресной передачи. Сформулированы предположения, позволяющие описать функционирование сети в виде обратимого марковского процесса с мультипликативным представлением стационарного распределения вероятностей состояний модели. Для отдельного звена сети и сети многоадресной передачи древовидной структуры разработаны точные методы для расчета вероятностных характеристик.

5. Впервые разработана модель мультисервисной сети с одноадресными и многоадресными соединениями. Предложен точный метод для расчета вероятностных характеристик отдельного звена сети. Для приближенного расчета вероятностей блокировок соединений пользователей в сети с двумя типами соединений реализовано развитие метода просеянной нагрузки. Проведен вычислительный эксперимент и дана оценка погрешности приближенного метода.

Практическая ценность результатов диссертационной работы заключается в том, что выполненные в ней исследования и разработанные методы позволяют осуществлять мероприятия, выполняемые при планировании цифровых сетей связи на основе адекватных математических моделей и эффективных алгоритмов расчета характеристик маршрутизации и показателей качества обслуживания. С целью широкого применения полученных результатов в научно-исследовательских, проектных организациях и в компаниях операторов сетей связи на основании теоретических исследований разработаны алгоритмы и программные " средства для поддержки процесса планирования сетей сигнализации в части маршрутных таблиц и показателей качества обслуживания. Программные средства применены для расчета сетей сигнализации в условиях реальных структур сети, значений нагрузочных параметров, возможностей организации основных и альтернативных маршрутов, а также внедрения на сети выделенных транзитных пунктов сигнализации. Высокая производительность программных средств позволяет проектировщику выполнять многовариантные вычисления и на их основе принимать наиболее эффективные технические решения.

Результаты диссертационной работы легли в основу лекционных курсов, постановок задач для выпускных работ бакалавров по направлению 510200 «Прикладная математика и информатика», магистерских диссертаций по специализации 510210 «Программное обеспечение вычислительных сетей» и кандидатских диссертаций по специальности 05.13.17 «Теоретические основы информатики» на кафедре систем телекоммуникаций факультета физико-математических и естественных наук РУДН.

В приложении к диссертационной работе содержатся документы, подтверждающие внедрение полученных автором научных результатов.

Перейдем теперь к краткой характеристике содержания диссертационной работы.

Первая глава диссертационной работы посвящена исследованию показателей качества обслуживания ОКС 7 с точки зрения требований международных рекомендаций и специфики построения сетей сигнализации. Кроме того, в этой главе исследованы вопросы оценки величины сигнальной нагрузки, данные о которой необходимы при планировании сети сигнализации для расчета емкости пучков звеньев сигнализации (ЗС).

Требования к показателям качества обслуживания в сети ОКС 7 определяются, исходя из требований к показателям качества услуг, предоставляемых базовой (вторичной) сетью связи. Поэтому требования формулируются как для каждой из функциональных подсистем ОКС 7 в отдельности, так и в интегральном виде с точки зрения качества обслуживания в сети сигнализации в целом. Каждая функциональная подсистема ОКС 7 имеет свои качественные характеристики, которые должны отвечать требованиям стандартов и соответствовать требованиям к интегральным показателям функционирования системы в целом. Интегральные показатели качества функционирования ОКС 7 определены рекомендациями МСЭ-Т для гипотетических (возможных) соединений сигнализации. В отечественных источниках используется также термин -эталонное соединение сигнализации. Соединения сигнализации состоят из пунктов сигнализации различных типов и звеньев сигнализации, которые используются в сигнальном соединении между двумя оконечными пунктами сигнализации. Показано, что на характеристики качества обслуживания с точки зрения соединений сигнализации основное влияние оказывают число задействованных в них пунктов сигнализации, задержки передачи сигнальных сообщений и надежностные параметры. Характеристики качества обслуживания отдельных подсистем ОКС 7 должны быть согласованы с интегральными характеристиками качества соединений сигнализации.

В диссертационной работе исследованы основные типы соединений сигнализации, характерные для сетей ОКС 7 на ЕСЭ России. Рассмотрены два способа установления соединений сигнализации - установление соединения «от-звена-к-звену» (link-by-link signaling) и установление соединения сигнализации «из-конца-в-конец» (end-to-end signaling). Показано, что для соединений сигнализации «от-звена-к-звену» нормируются значения параметров NSP (общее число пунктов сигнализации) и N^-p (общее число транзитных пунктов сигнализации), а для соединений при сигнализации «из-конца-в-конец» - значения параметров N^p и iNSPR (общее число пунктов с трансляцией глобального заголовка в подсистеме SCCP). Для обоих типов соединений нормируются надежностные показатели и задержки сигнальных сообщений. Требования к показателям качества определяются в вероятностном виде для двух случаев. Одна норма распространяется на

50% из всех возможных вариантов соединений (нижний предел нормы), а вторая норма - на 95% процентов соединений (верхний предел нормы). В диссертации рассмотрены требования к характеристикам качества соединений сигнализации, характерных для сетей ОКС 7 на ЕСЭ России. Эталонные соединения сигнализации были разработаны как для междугородной связи (схема междугородной сети ОКС 7 ОАО «Ростелеком», системный проект ОКС 7 ЗАО «Межрегиональный ТранзитТелеком), так и для местной связи (схема сети ОКС 7 в Московской области).

Показано, что при планировании сетей ОКС 7 особое внимание необходимо уделять задержкам, возникающим при передаче сигнальных сообщений. В рекомендациях МСЭ-Т определены требования к задержкам обработки сообщений в пунктах сигнализации различных типов и формулируются общие методы для расчета задержек на сигнальных маршрутах и в звеньях сигнализации. В первой главе диссертационной все типы задержек классифицированы и определены в виде случайных величин (СВ), что позволяет строить соответствующие математические модели и осуществлять их анализ.

При планировании сети ОКС 7 необходимо иметь данные о значениях величины сигнальной нагрузки, которая должна быть рассчитана для всех сигнальных отношений между пунктами сигнализации. В диссертации вводится определение величины сигнальной нагрузки, которая представляется в виде а = а15ир + а5сср, где а15ир и а5ССР являются величинами сигнальной нагрузки, создаваемыми сигнальными сообщениями, поступающих в подсистему МТР от подсистем 15иР и БССР соответственно. Если отсутствуют данные о величине сигнальной нагрузки, полученные, например, по результатам измерений, то на этапе планирования сети необходимо получить соответствующую оценку на основании данных о нагрузках в базовой сети связи. В диссертации показано, каким образом могут быть получены оценки, применимые в инженерных расчетах, и выполнены типовые примеры вычислений.

Исследования, проведенные в первой главе диссертационной работы, основаны на детальном анализе международных стандартов по ОКС 7 [170-200], работ зарубежных [134, 138, 166, 167, 204, 206, 217, 234, 246, 251, 257, 265, 267, 269, 270] и отечественных [3 - 7, 9, 10, 12, 27, 35-37, 47, 73, 114, 129, 130] ученых и специалистов. Данная глава диссертационной работы написана на основании публикаций автора, результаты которых были подтверждены на практике при выполнении проектов по расчету сетей ОКС 7 Российских операторов связи - ОАО «Ростелеком», ОАО «МГТС» и ОАО «ЦентрТелеком» [4, 40, 44, 88, 99, 112, 276]. В этих проектах автор данной диссертационной работы осуществлял руководство расчетной частью и принимал непосредственное участие в создании соответствующего алгоритмического и программного обеспечения [17, 18, 45, 49, 88, 102-105, 146].

Во второй главе диссертационной работы излагаются методы анализа и расчета задержек сигнальных сообщений в сети ОКС 7. При анализе характеристик этих задержек возможно применение различных методов -измерения на реальной сети, имитационное моделирование и аналитические модели [12, 17, 18, 37, 54, 55, 85, 88, 130, 134, 156, 165-168. 218, 246, 257, 265, 267, 269, 270]. На этапе начального планирования сети, как правило, отсутствуют данные измерений, а имитационные модели приводят к неприемлемому для проектировщика времени вычислений, особенно в случае большой размерности сети. Практика показывает, что при расчетах наиболее предпочтительными являются методы, основанные на аналитических моделях, а в случае их отсутствия желательно иметь, по крайней мере, простые оценки для характеристик рассматриваемых случайных величин.

Известен ряд методов анализа задержек сигнальных сообщений, которые были получены как зарубежными [134, 267, 269, 270], так и отечественными авторами [17, 18, 27, 45, 73, 88, 149]. С 1980-х годов для оценки задержек в звене ЗС ОКС 7 применялся метод расчета, рекомендованный МСЭ-Т, но в конце 1990-х был отмечен ряд недостатков данного метода [168, 169]. Во-первых, метод из рекомендации С>.706 не учитывает многократных повторных передач значащих сигнальных единиц (ЗнСЕ) в результате их возможного искажения при наличии ошибок в звене данных сигнализации. Во-вторых, в этой рекомендации отсутствуют результаты расчетов задержек, соответствующие экстремальным значениям интенсивности ошибок, определенных рекомендациями Е.733 и 0.821. В-третьих, отсутствуют модели сигнального трафика и соответствующие им результаты расчетов для случаев, когда длина ЗнСЕ может достигать максимального значения 279 байт, то есть в условиях обслуживания сигнального трафика характерного для СПС и ИСС. Поэтому во второй главе диссертационной работы решается задача развития метода расчета задержек в звене сигнализации для обеспечения возможности его применения в современных условиях. Метод основан на применении математической модели в виде системы массового обслуживания типа М,Б/С,0/1, ранее исследованной автором данной диссертационной работы [18, 19, 83]. Метод существенно модифицирован и учитывает возможность анализа трех моделей сигнального трафика, рекомендованных МСЭ-Т. Требуется найти математическое ожидание и дисперсию сг2 случайной величины задержки в очереди как в случае отсутствия ошибок в звене данных сигнализации (величины ()а и сг2), так и при их наличии (величины £), и сг,2). Получены формулы для расчета этих величин, как в отсутствии, так и при наличии ошибок в звене данных сигнализации. Разработан алгоритм расчета характеристик задержек для рекомендованных МСЭ-Т моделей сигнального трафика.

Кроме характеристик задержек в очереди на передачу, необходимо вычислять характеристики СВ общей задержки ЗнСЕ в ЗС, в том числе величину 95% квантили этой СВ. В рекомендации р.706 содержится упрощенный приближенный метод расчета величины . В диссертации исследован вопрос погрешности приближенного метода

МСЭ-Т путем сравнения с результатами вычислений по точному методу. Показано, что значение относительной погрешности метода МСЭ-Т может быть не более 25%, а абсолютная погрешность является значительной (от 70 до 150 мс) лишь в случае линий связи большой протяженности или для звеньев, организованных через спутник. В остальных случаях абсолютная погрешность метода составляет несколько миллисекунд, что, несомненно, является приемлемым для инженерных расчетов. Исследован также вопрос анализа задержек ЗнСЕ в условиях экстремальных ошибок передачи. В рекомендациях МСЭ-Т под экстремальными условиями функционирования ЗС понимается случай, когда монитор интенсивности ошибок фиксирует их уровень, соответствующий значению 0,004 вероятности ошибочной передачи сигнальной единицы любого типа.' В диссертации получены формулы, необходимые для реализации вычислений.

Характеристики задержек сигнальных сообщений на маршрутах сети ОКС 7 (маршрутные задержки) относятся к интегральным показателям качества подсистемы передачи сообщений (МТР - Message Transfer Part). В настоящее время практически отсутствуют методы анализа маршрутных задержек, которые дают возможность получить их характеристики в аналитическом виде или, по крайней мере, рассчитать эти характеристики с помощью численных методов. В отсутствие аналитических и численных методов может быть использован метод имитационного моделирования, который не может быть рекомендован для применения при планировании сети ОКС 7 ввиду больших временных затрат и размерности решаемой задачи. В диссертации предложен метод оценки среднего значения СВ Т0 маршрутной задержки, с помощью которого проектировщик может осуществить анализ, не прибегая к сложным имитационным или аналитическим методам. Метод был апробирован при решении задач оценки среднего времени установления соединения в ЦСИС и в ИСС [48, 88, 100, 273]. Полученные результаты численного анализа сравнивались с результатами работ П. Кюна с соавторами [134], где та же характеристика была получена с помощью специально разработанных методов и средств имитационного моделирования. Сравнение дало положительный в целом результат, и поэтому метод может быть рекомендован для применения в упрощенных инженерных расчетах. В диссертации метод оценки маршрутных задержек уточняется и приводится к принятым в рекомендациях МСЭ-Т унифицированным обозначениям.

Вторая глава диссертационной работы написана на основании вкладов в труды МСЭ-Т [150, 169], подготовленных с участием автора и основных публикаций [4, 17, 18, 45, 48, 88, 90, 96, 97, 100, 149, 273, 274].

В третьей главе диссертационной работы сформулирована и решена задача построения плана маршрутизации сигнальных сообщений в сети ОКС 7. Для решения задача был разработан типовой процесс планирования сети ОКС 7 в нотации унифицированного языка моделирования - языка UML (Unified Modeling Language) [25, 231, 232]. Аналогичный процесс применялся при расчете упомянутых выше сетей сигнализации Российских операторов связи.

На первом этапе процесса определяются исходные данные, включая сведения о первичной и вторичной базовой сети связи, структуре сети сигнализации, плане нумерации пунктов сигнализации, а также данные для расчета сигнальной нагрузки. Перед началом расчетов исходные данные подлежат верификации и при необходимости корректируются. Ключевым элементом процесса является расчет плана маршрутизации (ПМ) сигнальных сообщений, который представляется в виде совокупности пучков сигнальных маршрутов (основных и альтернативных), определенных для всех сигнальных отношений пунктов сигнализации сети ОКС 7. После расчета ПМ осуществляется расчет сигнальной нагрузки, емкости пучков ЗС и принимается решение о разделении сигнальной нагрузки между пучками ЗС и звеньями внутри каждого пучка.

РОССИЙСКАЯ „1 ГОСУДАРСТВЕННАЯ

БИБЛИОТЕКА

На следующем этапе проводится расчет и анализ характеристик качества обслуживания: надежность пучков сигнальных маршрутов, количество транзитных пунктов сигнализации на маршрутах, функционирующих в квазисвязанном режиме, наличие циклов и петель в маршрутах передачи сигнальных сообщений, задержки сигнальной информации, объемы сигнального оборудования. Анализ качественных характеристик может показать, что на предыдущих этапах расчета были допущены действия, противоречащие международным и/или национальным стандартам. Например, в ПМ могут быть обнаружены маршруты с циклами или петлями, что недопустимо, поскольку протоколы ОКС 7 не поддерживают процедуры выявления циклов и сброса зацикленных сигнальных сообщений. В этом случае необходима коррекция ПМ, заключающаяся в устранении или модификации маршрутов, являющихся причиной возникновения циклов или петель. В ряде случаев это может быть достигнуто и за счет коррекции структуры сети ОКС 7, что также должно быть предусмотрено в процессе планирования. Если анализ ПМ и показателей качества функционирования сети удовлетворяет выбранным принципам расчета, то итерации процесса прекращаются, и осуществляется расчет маршрутных таблиц. Основными результатами расчета являются маршрутные таблицы, сигнальные маршруты, нагрузки на звенья и пункты сигнализации, характеристики качества обслуживания в сети ОКС 7.

Следует обратить особое внимание, что на эффективность планирования сети ОКС 7 большой размерности существенное влияние оказывают методы расчета ПМ сигнальных сообщений. Если методы основаны на строгих математических моделях, построенных с высокой степенью адекватности решаемой задаче, то отпадает необходимость большого числа итераций в процессе планирования сети ОКС 7 в целом.

В третьей главе диссертационной работы предложен новый метод, основанный на теории графов и предназначенный для расчета ПМ сигнальных сообщений в сети ОКС 7 с произвольно заданной структурой.

Преимуществом данного метода является то, что построенный на его основе процесс расчета ПМ имеет линейную структуру. Это преимущество достигнуто благодаря тому, что каждый этап процесса расчета обеспечен строгими математическими методами и вычислительными алгоритмами. Основной целью расчета ПМ сигнальных сообщений является получение данных, которые требуются для маршрутных таблиц пунктов сигнализации сети ОКС 7. Для этого необходимо совершить целый ряд действий над исходными данными, которые включают в себя данные о структуре сети ОКС 7, значения нагрузок на сигнальные отношения и требования к ПМ сигнальных сообщений.

Во-первых, должны быть рассчитаны все планы маршрутизации по кодам пунктов назначения (ПМКПН). Формулировка этой задачи в терминах теории графов и метод ее решения излагается в разделе 3.2 диссертации. Во-вторых, рассчитываются приоритеты выбора направлений передачи сигнальных сообщений и емкости всех пучков ЗС сети ОКС 7. Метод решения этой задачи предложен в разделе 3.3. Последним этапом расчета являются разделение сигнальной нагрузки и расчет значений кодов селекции звена сигнализации, используемых в этикетке маршрутизации. Соответствующий этому этапу метод расчета, как и все предыдущие методы, основан на графовом подходе и изложен в разделе 3.4.

Маршрутизация сигнальных сообщений в сети ОКС 7 осуществляется на основании их адресной части и данных таблиц маршрутизации, содержащихся в узлах сети. Существенно, что эти таблицы рассчитываются на этапе планирования сети и не подлежат изменению в процессе ее функционирования. В диссертационной работе сформулированы правила, по которым осуществляется процесс маршрутизации в любом узле сети сигнализации. Задача состоит в том. что в сети с заданной структурой для каждой пары пунктов сигнализации, находящихся в сигнальном отношении, необходимо построить два пучка маршрутов в прямом и обратном направлениях в соответствии с сформулированными правилами. Маршруты не должны содержать циклов и петель, количество транзитных узлов на любом маршруте не должно превышать наперед заданного числа Т> 0, а количество приоритетов выбора направлений в каждом узле сети - заданного числа Р ^ 1. Поставленная выше задача формулируется в третьей главе диссертации в терминах теории графов.

Формулировка задачи осуществляется в виде набора ограничений на граф G сети ОКС 7. Первая группа ограничений используется при построении маршрутов на графе G. Вторая группа ограничений используется при взвешивании ребер графа G, причем веса соответствуют приоритетам выбора направления передачи в узлах сети ОКС 7. Третья группа ограничений применяется для раскраски ребер и мультиребер мультиграфа сети ОКС 7, который строится с учетом расчета емкости пучков ЗС. Раскраска мультиграфа осуществляется для решения задачи расчета значений кодов селекции звена сигнализации (СЗС). используемых при разделении сигнальной нагрузки. Для раскраски ребер мультиграфа вводится множество св — |0,1,.,2Я-lj пронумерованных цветов, где значение величины Н соответствует числу бит в поле СЗС этикетки маршрутизации, а каждый цвет - одному значению кода. Заметим, что в международных стандартах и Российских спецификациях ОКС 7 Н = 4, а в стандартах ANSI принято, что Н = 6.

Таким образом, в данной диссертационной работе задача расчета маршрутных таблиц сети ОКС 7 впервые полностью сформулирована в терминах теории графов, что и является основным результатом ее третьей главы. Получен метод решения данной задачи и для каждого этапа решения разработаны алгоритмы построения соответствующих графов. Алгоритмы интегрированы в пакет прикладных программ, который применялся при разработке схем сетей сигнализации Российских операторов связи. Третья глава диссертационной работы написана на основании публикаций автора [4, 88, 103-106, 112, 146, 253].

Четвертая глава диссертационной работы посвящена особенностям процесса расчета сети ОКС 7 и решению проблемы автоматизации этого процесса на базе компьютерных средств. В данной главе решена практическая задача расчета сети сигнализации со структурой типичной для большинства сетей ОКС 7 на ЕСЭ России. Показано, что применение разработанных в главе 3 диссертационной работы теоретических методов позволяет осуществлять расчет всех маршрутных характеристик, необходимых для программирования так называемых полупостоянных данных маршрутных таблиц в пунктах сигнализации сети ОКС 7.

Для рассматриваемой в данной главе диссертационной работы структуры сети ОКС 7 исследован вопрос нахождения максимального потока на графе сети сигнализации. Задача о максимальном потоке естественным образом вытекает из теоретико-графовой модели сети сигнализации, построенной в предыдущей главе. В силу особенностей маршрутизации сигнальных сообщений, сформулированная задача о максимальном потоке не решается традиционными способами, например, как это делается для случая сетей с динамической маршрутизацией [29. 56, 73, 111, 122]. Показано, что задача сводится к общей задаче линейного программирования и может быть решена симплекс-методом. Количество переменных в задаче равно мощности множества 91 всех сигнальных отношений сети ОКС 7, а количество неравенств - мощности множества & дуг графа сети сигнализации. Для реальных сетей имеет место соотношение > , и поэтому задача в общем случае имеет множество решений. На практике из этого множества могут быть выбрано одно или несколько решений, которые представляют определенную ценность на этапе планирования сети и позволяют проектировщику сделать оценку производительности устанавливаемого на сеть оборудования. В разделе 4.5 диссертационной работы рассмотрен близкий к реальности числовой пример и проведен его детальный анализ. Найдено одно из решений задачи и исследован один важный частный случай, когда решение является единственным.

Раздел 4.6 диссертационной работы посвящен важнейшей практической проблеме - автоматизации процесса расчета сети ОКС 7 с использованием современных программных средств. Проведен анализ зарубежных программных средств и сформулированы требования к такого рода средствам, вытекающие как из требований, являющихся общими к качеству программного, предназначенного для расчета сетей связи, так из требований специфических для процесса планирования сетей сигнализации. В данном разделе описан пакет прикладных программ (ППП) CaSCAD, разработанный совместно специалистами РУДН и ОАО «Гипросвязь», удовлетворяющий сформулированным требованиям и позволяющий рассчитывать сети ОКС 7 любой структуры и размерности. В РУДН разработкой ППП CaSCAD руководил Самуйлов К.Е., а его алгоритмическая часть практически полностью основана на методах, опубликованных в монографии автора диссертационной работы [87]. Данный пакет программ неоднократно применялся при расчете сетей сигнализации Российских операторов, а его разработка была проведена в достаточно сжатые сроки (около 1 года). Эффективность разработки во многом объясняется большим опытом, накопленным в РУДН и автором данной диссертационной работы в процессе выполнения ряда проектов по созданию программного обеспечения протоколов сигнализации [223-226]. а также программных средств, предназначенных для моделирования и расчета телекоммуникационных систем [49, 50, 146, 207, 227-232].

Глава 4 диссертационной работы написана на основании публикаций автора [4, 18,44, 49, 50, 88, 94, 102-105, 146, 207, 223-226, 227-232].

Пятая глава диссертационной работы посвящена исследованию методов анализа моделей мультисервисных сетей с потерями (multiservice loss networks). В первых разделах 5.1 и 5.2 этой главы с единых позиций проводится анализ моделей мультисервисных сетей с одноадресными соединениями и моделей сетей с многоадресными соединениями соответственно. В разделе 5.3 разработан метод расчета вероятностных характеристик сети с многоадресными соединениями и с одним источником информации, а раздел 5.4 посвящен постановке задачи анализа мультисервисной сети с двумя типами соединений.

В разделе 5.1 дается краткая характеристика моделей мультисервисных сетей с одноадресными соединениями в виде, исследованном в работах [11, 13, 15, 43, 56, 57, 62, 69, 202, 203, 206, 21 1215, 248]. Обсуждаются проблемы анализа основной вероятностной характеристики этих моделей - вероятности блокировки запроса пользователя на установление соединения. В унифицированных обозначениях, используемых в пятой и шестой главах диссертационной работы, формулируются методы вычисления вероятностей блокировок. Рассматриваются два метода - алгоритм Кауфмана-Робертса для расчета вероятностных характеристик отдельного звена сети [14, 211] и приближенные методы просеянной нагрузки (reduced load approximation), предназначенные для расчета вероятностей блокировок на сети в целом [213, 214, 248, 249]. Обсуждаются достоинства и недостатки приближенных методов, предложенных Ф. Келли [213, 214] и К. Россом [248, 249].

В разделе 5.2 исследованы все известные автору модели сетей с многоадресными соединениями - модели сетей мультивещания. Одна их первых моделей функционирования сети мультивещания была предложена В. Ч. Ченом и Е. Гераниотисом в [143], где для оценки вероятностных характеристик сети, в которой функционирует источник потокового видео, осуществляющий передачу с разными уровнями качества. Этой модели в диссертационной работе уделяется особое внимание, поскольку именно в [143] был предложен метод построения логических путей от источника информации к распределенным сети группам пользователей. Под логическим путем понимается последовательность звеньев сети от источника до узла подключения пользователей, причем логический путь может находиться только в двух состояниях - путь «активен», если информация передается и «пассивен» в противном случае. Заметим, что для оценки вероятности блокировки многоадресных соединений в [143] была сделана попытка применить метод просеянной нагрузки. Модель В. Ч. Чена и Е. Гераниотиса была обобщена автором данной диссертационной работы в [20, 84, 89, 92, 157. 250, 255], где были также предложены точные формулы для расчета вероятностей блокировок как на отдельном (stand alone) звене сети, так и для сети мультивещания древовидной структуры с одним источником информации.

Модель сети мультивещания, разработанная финскими учеными Й. Виртамо, Й. Карво и О. Мартикайненым в работах [208-210, 241]. характеризуются тем, что она строится по состояниям узлов подключения пользователей («активен» или «пассивен»), а не по состояниям логических путей. Для сетей мультивещания древовидной структуры можно показать, что модели [208-210] и [89] стохастически эквивалентны, но модель, разработанная автором диссертационной работы в [89] не имеет ограничений с точки зрения топологии сети. Эта модель строится для сети произвольной структуры с несколькими источниками информации. Именно такой подход к моделированию многоадресной передачи взят за основу в данной диссертационной работе при разработке модели мультисервисной сети с двумя типами соединений одноадресными и многоадресными.

В разделе 5.3 предложен новый точный метод расчета вероятностных характеристик сети мультивещания древовидной структуры с одним источником информации, расположенном в корневом звене сети [89]. Получен алгоритм свертки, позволяющий решить ключевую вычислительную задачу расчета нормирующей константы для стационарного распределения ОМП, описывающего функционирование данной модели сети мультивещания.

В разделе 5.4, на основании материалов предыдущих разделов, формулируется задача анализа мультисервисной сети с двумя типами соединений, решению которой посвящена последняя шестая глава данной диссертационной работы.

Глава 5 диссертационной работы написана на основании публикаций автора [19, 84, 89, 92, 93, 107, 157, 250, 255].

В шестой главе диссертационной работы разработаны новые методы анализа и расчета вероятностных характеристик мультисервисной сети с многоадресными и одноадресными соединениями [108, 109].

В разделе 6.1 построена модель отдельного звена мультисервисной сети с двумя типами соединений в виде ОМП с мультипликативным распределением вероятностей. Эта модель представляет самостоятельную ценность и, кроме того, используется при разработке приближенного метода просеянной нагрузки, предназначенного для расчета вероятностных характеристик сети в целом.

Раздел 6.2 посвящен разработке эффективного рекуррентного алгоритма для расчета вероятностных характеристик отдельного звена сети. Этот алгоритм в некотором смысле является комбинацией алгоритма Кауфмана-Робертса, который предназначен для расчета характеристик отдельного звена сети с одноадресными соединениями, и алгоритма, разработанного в [92, 157] и предназначенного для расчета характеристик отдельного звена сети с многоадресными соединениями.

В разделе 6.3 исследована возможность применения классического метода просеянной нагрузки [213, 214, 248, 249] к расчету вероятностных характеристик мультисервисной сети с двумя типами соединений. Принимается базовое для метода просеянной нагрузки предположение о независимости блокировок соединений на различных звеньях сети, что позволяет получить систему уравнений неподвижной точки [213,214] для нахождения вероятностей одноадресных и многоадресных соединений. Для решения этой системы трансцендентных уравнений применим метод простых итераций с некоторым начальным приближением. Получив значения вероятности блокировки многоадресного соединений, показано, каким образом можно найти другие вероятностные характеристики вероятность того, что соединение установлено и вероятность того, что соединение не установлено, но в сети мультивещания достаточно ресурсов для его установления. Заметим, что последние две вероятностные характеристики сети мультивещания были впервые определены автором данной диссертационной работы в [89, 157].

Раздел 6.4 посвящен численному анализу показателей качества функционирования мультисервисных сетей с двумя типами соединений. Получены результаты, характеризующие поведение при росте нагрузки таких характеристик отдельного звена сети, как вероятность блокировки установления соединения, среднее число единиц емкости звена, занятых соединениями разных видов, а также коэффициент корреляции между количеством передаточных ресурсов, необходимых для установления многоадресных и одноадресных соединений. Проведен детальный анализ вероятностей блокировок соединений в мультисервисной сети методом просеянной нагрузки. Результаты численного анализа, полученные в данном разделе диссертационной работы, позволяют сделать вывод о том. что метод просеянной нагрузки дает удовлетворительные результаты для достаточно большого диапазона значений нагрузочных параметров. Замечено, что, как и в классическом случае, метод просеянной нагрузки работает не во всем диапазоне изменения нагрузочных параметров. Данный эффект был замечен в [249] при применении метода просеянной нагрузки для анализа сетей с одноадресными соединениями. Аналогичный эффект наблюдается и для сетей с многоадресными соединениями [108, 109]. Суть проблемы заключается в том, что в некоторых точках кривых, показывающих зависимость вероятности блокировки соединений от предложенной нагрузки, наблюдаются скачки, что при вычислениях сопровождается резким увеличением количества итераций при решении методом последовательных приближений системы неподвижной точки. Полученный графический материал позволяет детально рассмотреть поведение кривых на соответствующих интервалах, на которых приближенное значение с ростом нагрузки удаляется от точного значения, полученного методом прямого перебора. Сделан вывод что вопросы, вставшие при попытке применить приближенный метод к анализу сетей с двумя типами соединений (одноадресными и многоадресными), аналогичны случаю сетей с одним типом соединений, и связаны с дальнейшими исследованиями показателей качества обслуживания мультисервисной сети в условиях большой нагрузки.

Глава 6 диссертационной работы написана на основании публикаций автора [89, 92, 93, 108, 109, 250, 255].

Заключение диссертации по теме «Системы, сети и устройства телекоммуникаций», Самуйлов, Константин Евгеньевич

Основные результаты диссертационной работы состоят в следующем.

1. На основе анализа показателей качества обслуживания ОКС 7 и с учетом специфики сигнального трафика в условиях предоставления услуг СПС и ИСС показана целесообразность учета различных требований международных рекомендаций и национальных технических спецификаций в процессе планирования сетей ОКС 7, особенно в части расчета маршрутизации сигнальных сообщений. Должны учитываться как требования к отдельным функциональным подсистемам ОКС 7, так и требования к интегральным показателям качества, которые определяются для гипотетических соединений сигнализации.

2. Сформулированы базовые принципы расчета сетей ОКС 7 и формализован соответствующий процесс расчета, определяющий последовательность действий проектировщика для достижения основной цели - получение верифицированного и масштабируемого плана маршрутизации сигнальных сообщений, представленного в виде всех основных и альтернативных сигнальных маршрутов. Процесс расчета завершается построением маршрутных таблиц, в виде, применимом для программирования соответствующих полупостоянных данных в пунктах сигнализации сети ОКС 7.

3. Исследованы и сформулированы методы для оценки задержек сигнальной информации, как в отдельном звене сигнализации, так и на сигнальных маршрутах. Получены инженерные методики и алгоритмы для оценки величины нагрузки на сигнальные отношения и для оценки задержек сигнальной информации.

4. Разработана графовая модель, с высокой степенью адекватности описывающая процесс маршрутизации сигнальных сообщений в сети ОКС 7. Впервые сформулирована математическая задача построения маршрутов в сети ОКС 7, представленная в виде набора ограничений на граф сети сигнализации. Предложены методы решения задачи маршрутизации, реализованные в виде эффективных вычислительных алгоритмов.

5. Разработаны алгоритмы расчета планов маршрутизации по кодам пунктов назначения, алгоритм взвешивания орграфов для выбора направления передачи и расчета потоков сигнальной информации с учетом равномерного разделения нагрузки.

6. Исследован процесс расчета сети ОКС 7 с типовой структурой для сети связи с узлообразованием. Даны практические рекомендации по применению разработанных методов и алгоритмов, проведен анализ особенностей задачи о максимальном потоке на графе сети сигнализации. Предложен для практического применения на ЕСЭ России пакет прикладных программ, разработанный в соответствии с требованиями к программным средствам, предназначенным для расчета сетей ОКС 7.

7. Проанализированы модели мультисервисных сетей связи, учитывающие особенности разделения ресурсов цифровых линий между информационными потоками, порождаемыми запросами пользователей на предоставление современных телекоммуникационных услуг. Показано, что в процессе анализа необходимо учитывать возможность установления двух типов соединений - одноадресных и многоадресных.

8. Для сетей с многоадресными соединениями построены модели, позволяющие проводить анализ вероятностных характеристик, как отдельного звена сети, так и сети мультивещания древовидной структуры. Разработаны точные методы расчета вероятностей блокировок многоадресных соединений.

9. Впервые предложена интегральная модель мультисервисной сети с одноадресными и многоадресными соединениями. Разработан точный метод и соответствующий алгоритм для расчета вероятностных характеристик модели отдельного звена сети. Предложен способ применения приближенного метода просеянной нагрузки для расчета вероятностей блокировок соединений пользователей. Реализован вычислительный эксперимент и дана оценка области применения приближенного метода.

Таким образом, в результате проведенных в диссертации исследований решена научно-техническая проблема, состоящая в разработке новых моделей и методов, предназначенных для анализа и расчета показателей качества обслуживания в современных сетях ОКС 7, а также в мультисервисных сетях с одноадресными и многоадресными соединениями.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Цель диссертационной работы, заявленная как фундаментальная научная проблема - разработка моделей и методов анализа и расчета показателей качества обслуживания в современных цифровых сетях связи, достигнута решением задач, сформулированных во введении.

Исследование показателей качества обслуживания в цифровых сетях проведено как в плоскости сети сигнализации, предназначенной для управления процессами соединений пользователей и для передачи связанных с этим процессами данных, так и в плоскости базовой (вторичной) сети связи, которая в современных условиях представляет собой мультисервисную сеть, обеспечивающая передачу информационных потоков в условиях разделения между ними передаточных ресурсов сети.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Самуйлов, Константин Евгеньевич, 2005 год

1. Аджемов A.C. Задачи гармонизации технологии Softswitch с особенностями построения российских сетей связи // Электросвязь. -2003. -№ 11.

2. Аджемов A.C., Кучерявый А.Е. Система сигнализации ОКС №7. -М.: Радио и связь, 2002.

3. Аджемов A.C., Кучерявый А.Е., Брусиповский С.А., Дорф И.Г., Соловьев С.П. Внедрение услуг интеллектуальной сети в России // Сети и системы связи. 1998. - №9.

4. Башарин Г.П. Лекции по математической теории телетрафика. М.: Изд-во РУДН, 2004.

5. Башарин Г.П., Белов С.И., Дедоборщ В.Г., Ефимушкин В.А., Куренное Б.Е., Петров А.Ф. Система автоматизированного проектирования сети общих каналов сигнализации // Электросвязь. 1987.- №5.

6. Башарин Г.П., Бочаров П.П., Коган Я.А. Анализ очередей в вычислительных сетях М.: Наука, 1989.

7. Башарин Г. П., Вигулис Л. А., Куренное Б. Е. Об оптимальном выборе структурных параметров систем спутниковой связи с многостанционным доступом // Проблемы передачи информации -1987.-вып. 4.

8. Башарин Г.П., Кокотушкин В.А., Наумов В.А. О методе эквивалентных замен расчета фрагментов сетей связи // Изв. АН СССР. «Техническая кибернетика». 1979. -№6.

9. Башарин Г.П., Наумов В.А., Самуилов К.Е. К анализу задержек в общем канале сигнализации // Сб. научн. трудов «Квазиэлектронные и электронные системы коммутации». М.: ЦНИИС, 1984.

10. Башарин Г.П., Наумов В.А., Самуилов К.Е. Анализ маршрутных задержек в сети каналов системы сигнализации №7 // Автоматика и вычислительная техника. 1986. -№3, С. 30-37.

11. Башарин Г.П., Самуилов К.Е. Методы анализа производительности систем сигнализации по общему каналу // Итоги науки и техники. Серия «Электросвязь» М.: ВИНИТИ, 1986.-Т.16, С. 102- 164.

12. Башарин Г.П., Самуилов К.Е., Чумаев A.B. Методы анализа марковских систем массового обслуживания сложной структуры. Алгоритмический подход // Сб. научных трудов «Анализ информационно-вычислительных систем». М., УДН, 1986, С. 3 -11.

13. Башарин Т.П., Самуилов К.Е. Обратимые марковские процессы и их применение к анализу сетевых моделей с мультипликативным распределением // Труды LV конф. РНТОРЭС. Т. 1. - 2000,С. 267.

14. Башарин Г. П., Самуйлов К. Е. Современный этап развития теории телетрафика // Информационная математика. 2001. - № 1, С. 153 -166.

15. Башарин Т.П., Толмачев А.Л. Теория сетей массового обслуживания и ее приложения к анализу информационно-вычислительных систем // Итоги науки и техники. Серия «Теория вероятностей. Матем. статистика. Техн. Кибернетика». М.: ВИНИТИ, 1983. -Т.21.

16. Башарин Г.П., Харкевич А.Д., Шнепс М.А. Массовое обслуживание в телефонии. М.: Наука, 1968.

17. Бородин О.В. Структурная теорема о плоских графах и ее приложение к раскраске // Дискретная математика. 1992. - №1.

18. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++. М.: Бином, Изд. 2-е. Пер. с англ., 1998.

19. Варакин JI.E., Кучерявый А.Е., Соколов H.A., Филюшин Ю.И. Интеллектуальная сеть: концепция и архитектура. // Электросвязь. -1992.-№1.

20. Васильченко А.И., Жарков М.А., Лутов М.Ф., Юнаков П.А. Качество работы и область применения системы передачи по общему каналу сигнализации. // Электросвязь. 1980. -№ 10.

21. Визинг В.Г. Интервальная раскраска инциденторов ориентированного мультиграфа. // Дискретный анализ и исследование операций. 2001. - Серия 1, том 8. - №2.

22. Вишневский В.М. Теоретические основы проектирования компьютерных сетей. М.: Техносфера, 2003.

23. Вишневский В.М. Состояние и перспективы развития информационно-вычислительных сетей в России. // Электросвязь. -1998. -№ 7.

24. Вишневский В.М., Процкий С.М. Динамическая маршрутизация в ATM сетях проблемы и решения. // Автоматика и телемеханика. -2003. -№ 6.

25. Вишневский В.М., Бочаров П.П. G-сети: развитие теории мультипликативных сетей. // Автоматика и телемеханика. 2003. -№5.

26. Гнеденко Б.В., Даниелян Э.А., Димитров Б.Н., Климов Г.П., Матвеев В.Ф. Приоритетные системы. М.: Изд-во МГУ, 1973.

27. Гнеденко Б.В., Коваленко И.Н. Введение в теорию массового обслуживания. Изд. 2-е. М.: Наука, ГРФМЛ, 1987.

28. Гольдштейн Б.С. Сигнализация в сетях связи. М.: Радио и связь, 1997.

29. Гольдштейн Б.С., Ехриель И.М., Рерле Р.Д. Интеллектуальные сети. М.: Радио и связь. - 2000.

30. Гольдштейн Б.С., Рерле Р.Д., Ехриель И.М. Тестирование и анализ протоколов ОКС 7 // Вестник связи. 1998. - № 9.

31. Грин Д., Кнут Д. Математические методы анализа алгоритмов. Пер. с англ. М.: Мир, пер. с англ., 1987.

32. Грэхем Р., Кнут Д., Паташник О. Конкретная математика. Основы информатики. -М.: Мир, пер. с англ.; 1998.

33. Дорф И.Г., Жарков М.А., Наумов В.А., Самуилов К.Е. Метод расчета междугородной сети ОКС с использованием декомпозиции. // Электросвязь. 1992. - №8, С. 29 - 31.

34. Евстигнеев В.А. Применение теории графов в программировании. -М.: Наука, 1985.

35. Емеличев В.А., Мельников О.И., Сарванов В.И., Тышкевич Р.И. Лекции по теории графов. М.: Наука, ГРФМЛ, 1990.

36. Ершов В. А., Кузнецов H.A. Мультисервисные телекоммуникационные сети. М.: Изд-во МГТУ им Н.Э. Баумана, 2003.

37. Ефимушкин В.А., Жарков М.А., Полищук В.П., Самуилов КЕ. Выбор структуры построения междугородной сети ОКС 7 // Сб. научных трудов ЦНИИС. М.: Изд-во ЦНИИС, 1998, С. 29 - 36.

38. Жарков М.А., Гайдамака Ю.В., Самуилов К.Е. К расчету задержек в звене сигнализации ОКС 7 при базовом методе защиты от ошибок. // Электросвязь. 2000. - №3, С. 30 - 34.

39. Жарков М.А., Закошанский A3., Самуилов К.Е. Об одном методе анализа процедуры гистерезисного управления нагрузкой в системе сигнализации №7 // Труды 14 Всесоюзной школы-семинара по вычислительным сетям. Ч. 3. - М.: ВИНИТИ, 1989, С. 58 - 67.

40. Жарков М.А., Кучерявый А.Е. Основные положения системы сигнализации ОКС №7 для сети связи РФ. М.: ЦНТИ Информсвязь, 1996.

41. Жарков М.А., Наумов В.А., Порошков Н.Л., Самуилов К.Е. Оценка среднего времени установления соединения в цифровой сети интегрального обслуживания // Электросвязь. 1991. - №9, С. 35 -37.

42. Жожикашвили В. А., Вишневский В.М. Сети массового обслуживания. Теория и применение к сетям ЭВМ. М.: Радио и связь, 1988.

43. Зверович Н.Э. Сильные k-раскраски графов. // Дискретная математика. 2001. - № 1.

44. Зыков A.A. Основы теории графов. М.: Наука, ГРФМЛ, 1987.

45. Клауз С.А., Куренков Б.Е., Самуилов К.Е. О выборе системы сигнализации по ОКС для АМТС КЭ по пропускной способности // Сб. научн. трудов «Автоматические системы и аппаратура телефонной коммутации и телеграфии». М.: ЦНИИС, 1984.

46. Клауз С.А., Самуйлов К.Е., Соловьев С.П. Анализ производительности общей шины оборудования канального уровня системы сигнализации №7 // Сб. научн. трудов «Системы и средства передачи дискретной информации». М.: ЦНИИС, 1989.

47. Клейнрок Л. Вычислительные системы с очередями. М.: Мир, 1979.

48. Клейнрок Л. Теория массового обслуживания. М.: Машиностроение, 1979.

49. Климов Г.П. Стохастические системы обслуживания. М.: Наука, 1966.

50. Кокс Д., Смит В. Теория восстановления. М.: Советское радио, пер. с англ., 1967.

51. Конюховский П.В. Математические методы исследования операций в экономике. СПб.: Изд-во «Питер», 2000

52. Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р. Алгоритмы: построение и анализ. -М.: МЦНМО, 1999.

53. Корнышев Ю.Н., Пшеничников А.П., Харкевич А.Д. Теория телетрафика. М.: Радио и связь, 1996.

54. Кох Р., Яновский Г.Г. Эволюция и конвергенция в электросвязи. -М.: Радио и связь, 2001.

55. Кристофидес Н. Теория графов. Алгоритмический подход. -М.: Мир, 1978.

56. Крупное А.Е. Сети сотовой связи Зв // Электросвязь. 2003. - № 11.

57. Кучерявый А.Е., Гильченок Л.З., Пяттаев В.О. Принципы построения инфокоммуникационной сети // Электросвязь. 2003. -№ 11.

58. Кучерявый А.Е. и др. Анализ трафика пользователей Интернет в ТфОП // Электросвязь. 2004. - № 9.

59. Лагутин В.А., Михайлов С.Н., Самуилов К.Е., Шамбазов А.В. Анализ возможностей интеллектуальной сети на ГТС большой емкости //Труды LI конф. РНТОРЭС. Т. 1. - 1996, С. 128.

60. Лагутин B.C., Степанов С.Н. Телетрафик мультисервисных сетей связи. М.: Радио и связь, 2000.

61. Лазарев В.Г. Интеллектуальные цифровые сети. М.: Финансы и статистика, 1996.

62. Липский В. Комбинаторика для программистов. М.: Мир, 1988.

63. Лозовану Д.Д., Трубин В.А. Задача о минимаксном пути в сети и алгоритм ее решения. // Дискретная математика. 1994. - №2.

64. Лутов М.Ф., Жарков М.А., Юнаков П.А. Квазиэлектронные и электронные АТС. М.: Радио и связь, 1988.

65. Майника Э. Алгоритмы оптимизации на сетях и графах. М.: Мир, 1981.

66. Нейман В.И. Структура систем распределения информации. -М.: Радио и связь, 1983.

67. Нейман В.И. Тенденции развития телетрафика (к итогам MKT 18) // Электросвязь. - 2004. - № 9.

68. Нефедов В.Н., Осипова В.А. Курс дискретной математики. -М.: Изд. МАИ, 1992.

69. Оре О. Теория графов. М.: Наука, ГРФМЛ, 1980.

70. Орлович Ю.Л. Покрытия кликами, факторы и графы с изоморфными окружениями вершин // Дискретный анализ и исследование операций.-2002. Серия 1,том 9.-№2.

71. Реймер Д. А., Самуйлов К. Е. Оценка трудоемкости алгоритма расчета нормирующей константы в модели сети мультивещания // Труды LIX конф. РНТОРЭС. Т. 2. - 2004.

72. Руководящий технический материал по выделению кодов пунктов сигнализации. Утвержден Минсвязи РФ 09.07.1996 г.

73. Руководящий документ «Основные положения сети ОКС 7 ВСС России» Утвержден Госкомсвязи РФ 29.06.1999 г.

74. Рыков В.В. Сети обслуживания прозрачных требований // Автоматика и телемеханика 2001. - №5.

75. Рыков В.В., Самуйлов К.Е. К анализу вероятностей блокировок ресурсов сети с динамическими многоадресными соединениями // Электросвязь. 2000. - №10, С. 27 - 30.

76. Самуйлов К.Е. Системы массового обслуживания ограниченной емкости и их приложение к анализу информационно вычислительных систем. Автореф. дис. . - канд. физмат, наук. -М., 1984, 18 с.

77. Самуйлов К.Е. Система сигнализации №7 ключевой элемент современных цифровых сетей связи // Сети. 1996. - №7, С. 15 - 18.

78. Самуйлов К.Е. Введение в архитектурную концепцию интеллектуальной сети // Открытые системы. 1996. - №2, С. 2531.

79. Самуйлов К.Е. Методы анализа и расчета сетей ОКС 7. М.: Изд-во РУДН, 2002.-291 с.

80. Самуйлов К. Е. Метод расчета вероятностных характеристик модели сети с многоадресными соединениями // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия «Прикладная и компьютерная математика». 2003. - Т. 2. - № 1, С. 45 - 51.

81. Самуйлов К.Е., Гайдамака Ю.В., Галентовская М.А. Модели процесса обработки сигнальных сообщений в транзитном пункте сигнализации // Сб. научн. трудов. «Системы телекоммуникаций и моделирование сложных систем». М.: ПАИМС, 1999, С. 54 - 60.

82. Самуйлов К.Е., Галентовская М.А. Введение в систему сигнализации №7 // Сети. 1999. - №5-6, С. 114 - 120, №8-9, С. 96 -105.

83. Самуйлов К. Е., Савочкин Е. А. Модель сети мультивещания с несколькими уровнями качества предоставления услуг // Сб. научн.трудов «Системы телекоммуникаций и моделирование сложных систем», М.: ПАИМС. 2001, С. 70 - 76.

84. Самуилов К.Е., Серебренникова Н.В. К задаче о максимальном потоке на графе сети сигнализации // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия «Прикладная и компьютерная математика».-2004.-Т. 3.-№ 1, С. 19-29.

85. Самуилов К.Е.; Соловьев С.П., Попов К.Б. Анализ нагрузки на систему ввода-вывода СУВК «Нева-1М» при передаче информации системы сигнализации №7 // Сб. научн. трудов «Системы телефонной и телеграфной коммутации». М.: ЦНИИС, 1988.

86. Самуилов К.Е., Соловьев С.П., Ткачев C.B. Применение и анализ качественных показателей системы- сигнализации МККТТ №7 в зоновой подвижной радиосвязи // Труды НИИ радио. М., 1986, С. 99- 104.

87. Самуилов К.Е., Соловьев С.П., Ткачев C.B. Расчет буферной памяти канала СС-7 // Электросвязь. 1989. - № 12, С. 35 - 36.

88. Самуилов К., Соломатин Е., Чукарин А. Услуга переноса мобильного номера: техника, экономика, регулирование // Мобильные телекоммуникации. 2004. -№ 7, с. 28 - 32. № 8, С. 20 -23.

89. Самуилов К.Е., Полищук В.П., Чукарин A.B. Схема сети ОКС-7 Московской области // Вестник связи. 2002. -№10, С. 80 - 86.

90. Самуилов К.Е., Филюшин Ю.И. Оценка среднего времени установления соединения для услуг интеллектуальной сети связи // Электросвязь.- 1996. -№6, С. 14-16.

91. Самуилов К.Е., Филюшин Ю.И. Роль интеллектуальной сети в эволюции систем связи // Открытые системы. 1996. - №2, С. 16 -24.

92. Самуилов К.Е., Чукарин A.B. К расчету плана маршрутизации сети системы сигнализации №7 // В сб. «Системы телекоммуникаций и моделирование сложных систем». -М.: ПАИМС, 2001, С. 77-81.

93. Самуилов К.Е., Чукарин A.B. Метод построения плана маршрутизации сигнальных сообщений в сети ОКС 7 // Труды LIX конф. РНТОРЭС. Т. 1. - 2002, С. 34 - 36.

94. Самуилов К.Е., Чукарин A.B. Метод раскраски ребер мультиграфа в задаче выбора направлений передачи сигнальных сообщений // Сб. научн. трудов «Системы телекоммуникаций и моделирование сложных систем», М.: ПАИМС. 2002, С. 46 - 54.

95. Самуилов К.Е., Чукарин A.B. Применение алгоритма фронта волны для построения графа плана маршрутизации сигнальных сообщений // Сб. научн. трудов «Системы телекоммуникаций и моделирование сложных систем», М.: ПАИМС. 2002, С. 38-45.

96. Самуилов К.Е., Чумаев A.B. Об особенностях программирования алгоритмов расчета характеристик систем массового обслуживания сложной структуры // В сб. «Методы теории телетрафика и децентрализованных системах». М.: Наука, 1986, С. 75 - 84.

97. Самуилов К. Е., Яркина Н. В. Модель звена мультисервисной сети с одноадресными и многоадресными соединениями // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия «Прикладная и компьютерная математика». 2003. - Т.2. - № 1, С. 32 - 44.

98. Самуйлов К. Е., Яркина Н. В. Метод просеянной нагрузки в мультисервисных сетях с одноадресными и многоадресными соединениями // Труды LIX конф. РНТОРЭС. -1.2. 2004, С.169 -171.

99. Севастьянов Б.А. Эргодическая теорема для марковских процессов и ее приложение к телефонным линиям с отказами // Теория вероятностей и ее приложения. 1957. - Т.2. - Вып.1.

100. Системный проект сети ОКС 7 ВСС России. Одобрен ГКЭС 26.11.1997 г.

101. Система сигнализации №7: Учебное пособие для инженерно-технического персонала / Под ред. Жаркова М.А., Самуйлова К.Е., Шапарева А.В. М.: ПАИМС, 2000.

102. ИЗ. Стеценко О.П. Об одном виде раскраски ребер графа в предписанные цвета // Дискретная математика, 1997. №4.

103. Схема междугородной сети сигнализации №7 (ОКС 7) России на 2005 год. М.: Гипросвязь, 1998.

104. Taxa Х.А. Введение в исследование операций. М.: Изд. «Вильяме», изд. 6-е., пер. с англ. - 2001.

105. Ташкинов В. А. Об одном алгоритме раскраски ребер мультиграфов // Дискретный анализ и исследование операций. 2000. - Серия 1, том 7. - №3.

106. Теория графов. Сб. статей, АН УССР, Ин-т математики, Киев. -1977.

107. Технические спецификации на подсистему передачи сообщений (МТР) для национальной сети России. М.: Минсвязи РФ, 1994.

108. Технические спецификации на подсистему пользователя (ISUP) для национальной сети России. М.: Минсвязи РФ, 1994.

109. Технические спецификации на подсистему управления соединением сигнализации (SCCP) для национальной сети России. М.: Минсвязи РФ, 1994.

110. Технические спецификации на подсистему возможностей транзакции (ТС) для национальной сети России. М.: Минсвязи РФ, 1996.

111. Филюшин Ю.И. Концепция и принципы построения Интеллектуальных сетей связи. М.: ЦНТИ Информсвязь, 1995.

112. Харари Ф., Палмер Э. Перечисление графов. М.: Мир, 1977.

113. Черкасский Б.В. Быстрый алгоритм построения максимального потока в сети // Сб. трудов ВНИИ систем, исслед. 1970. - №3.

114. Чукарин А.В. Об одной задаче построения кликовых разбиений графа цифровой сети связи // Сб. «XXXIX Всероссийская научная конференция по проблемам математики» М.: РУДН. 2003.

115. Шварц М. Сети связи: протоколы, моделирование и анализ. В 2-х ч. Ч. I, И: Пер. с англ. М.: Наука, 1992.

116. Шнепс М.А. Системы распределения информации. Методы расчета. -М.: Связь, 1979.

117. Шнепс-Шнеппе М.А. Управление нагрузкой интеллектуальной сети связи // Электросвязь. 2002. -№11.

118. Юнаков П.А., Иванов М.Б. Метод оптимизации структуры местных сетей ОКС при применении цифровых систем коммутации // Электросвязь. 1988. -№10.

119. Adjemov A.S., Koucheryavy А.Е., Mazin I.G., Soloviev S.P. SS#7 Testing on a Russian Network // Proc. XVI 1SS. Toronto, Canada, Sept. 21-28. -1997.

120. Ammar M. H., Cheung S. Y., Scoglio C. Routing multipoint connections using virtual paths in an ATM network // Proc. of the IEEE Int. Conf. INFOCOM.- 1993.

121. Armitage G. Support for multicast over UNI 3.0/3.1 based ATM networks. RFC 2022, 1996.

122. Armitage G. IP multicasting over ATM networks // IEEE JSAC. 1997. -Vol. 15. No. 3.

123. Bafutto M., Kuhn P., Willmann G. Capacity and Performance Analysis of Signalling Networks in Multivendor Environments // IEEE Journ. on Select. Areas in Commun. 1994. - Vol.12. - No.3.

124. Ballardie T., Francis P., Crowcroft J. Core based trees (CBT). An architecture for scalable inter-domain multicast routing. // Proc. Of the Int. Conf. SIGCOM.- 1993.

125. Baskett F., Chandy K.M., Muntz R.R., Palacios F.G. Open, closed, and mixed networks of queues with different classes of customers // Journ. Assoc. Comput. Mash. 1975. -Vol.22. - №2.

126. Bannister J., Mather P., Coope S. Convergence Technologies for 3G Networks : IP, UMTS, EGPRS and ATM. John Wiley & Sons, 2004

127. Bafutto M., Kuhn P., Willmann G. Capacity and Performance Analysis of Signaling Networks in Multivendor Environments // IEEE Journal on Selected Areas in Commun. 1994. - Vol.12. - No. 3.

128. Bocharov P.P., D'Apice C., Pechinkin A.V., Salerno S Queuing Theory. VSP, Brill Academic Publishers, Boston, 2004

129. Boussetta K„ Beylot A.-L. Multirate resource sharing for unicast and multicast connections // Proc of Broadband Communications'99 (D. H. K. Tsang and P. J. Kuhn, Eds.), Hong Kong. 1999.

130. Brown I., Crowcroft J., Handley M., Cain B. Internet Multicast Tomorrow // The Internet Protocol Journal 2002. - Vol. 5 - No. 4.

131. Cain B., Deering S., Kouvelas I., Fenner B., Thyagarajan A. Internet Group Management Protocol, Version 3. RFC 3376, 2002.

132. Chan W. C., Geraniotis E. Tradeoff between blocking and dropping in multicasting networks // Proc. of the IEEE Int. Conf. on Communications, 1996.

133. Chukarin A., Samouylov K. Tool for the Routing Planning in a Large-scale Signaling Network // Proc. of the 7th Int. Conf. on Telecommunications, ConTEL 2003, Zagreb. June 2001, pp. 579 -586.

134. Chung M., You J., Sung d., Choi B. Performance Analysis of Common-Channel Signaling Networks, Based on Signaling System 7 // IEEE Trans. On Reliability. 1999. - Vol.48. - No.3.

135. Chung, S.-P., Ross K.W. Reduced load approximations for multirate loss networks // IEEE Transactions on Communications. 1993. - Vol. 41. No.8.

136. Delay performance for SS7 networks: methodology for end-to-end delay objectives. COM11-11-E ITU-T SG-11 Question 2/12, June, 1994, 4 p.

137. Diot C., Dabbous W., Crowcroft J. Multipoint Communication: A Survey of Protocols, Functions and Mechanisms. // IEEE Journal on Selected Area in Communication. 1997. - Vol. 15. - No. 3.

138. Distel R. Graph Theory. NY.: Springer-Verlag ed, 2000.

139. Dryburgh L, Hewett J. Signaling System No. 7 (SS7/C7): Protocol, Architecture, and Services. Cisco Press; 1st edition, 2004

140. Eberspaecher J., Voegel H-J., Bettstetter C. GSM Switching, Services, and Protocols. John Wiley & Sons; 2nd edition, 2001

141. Estrin D., Farinacci D., Helmy A., Thaler D., Deering S., Handley M, Jacobson V., Liu C., Sharma P., Wei L. Protocol Independent Multicast-Sparse Mode (PIM-SM): Protocol Specification. RFC 2362, 1998.

142. Gaidamaka Y.V., Samouylov K.E. SS7 signalling link delays in the extreme error condition // Proc. of the 2-th Int. Conf. IN-2000, October 17-19, 2000. Moscow, Russia. 2000.

143. Gaidamaka Y, Samouylov K. Analytical model of multicast network and single link performance analysis // Proc. of Conf. ICC-2001, Zagreb, 2001, pp. 169- 175.

144. Gauthier, E., Le Boudec, J.-Y., Oeschlin, Ph. SMART: A Many-to-Many Multicast Protocol for ATM // IEEE Journal on Selected Areas in Communications. 1997. - Vol. 15. - No. 3.

145. Gemmel J., Montgomery Т., Speakman Т., Bhaskar N., Crowcroft J. The PGM Reliable Multicast Protocol // IEEE Network. 2003. - Vol. 17. -No. 1.

146. Girao R., Silva S., Lavrador A., Gomes T. Dimensioning Signalling Links (SS7) in INs // Proc. of 3rd Nat. Conf. on Telecommunications, ConfTele2001, Foz. April, 2001.

147. Goldberg A. Recent Developments in Maximum Flow Algorithms. -Technical Report # 98-045 Nec Research Institute, Inc., April 1998

148. Gradischnig K.D., Kramer S., Twcen M. Loadsharing A key to the reliability for SS7-networks // Proc. of the Int. Conf. on Digital Networks, DRNC 2000, Berlin. September, 2000.

149. Handley M. Crowcroft J. Internet Multicast Today // The Internet Protocol Journal 1999. - Vol. 2 - No. 4.

150. Hisham R„ El-Hadidi M.T. Structured Approach for Planning Signalling System No.7 Networks // Proc. of 2nd Symposium on Computer and Communications, ISCC '97. 1997.

151. Hou V.T. Error Monitoring Issues for Common Channel Signaling 11 IEEE Journal on Selected Areas in Commun. 1994. - Vol.12. - No. 3.

152. IEEE Journal on Selected Areas in Communications. 1994. Vol.12. -No.3 (Спец. выпуск по ОКС 7).

153. IEEE Communications Magazine. 1990. - V.28, No.7 (Спец. выпуск по ОКС 7).

154. Implementors' Guide for Recommendation Q.706. ITU-T, SG11, Geneva, February, 2000.

155. Inconsistency between Q.706 and E.733 and queuing delay calculations in Q.706. COM11-D1479 ITU-T SG11. - Geneva, November-December, 1999,9 p.

156. ITU-T Recommendation Q.700: Introduction to CCITT Signalling System No. 7. Geneva, March, 1993.

157. ITU-T Recommendation Q.701: Functional Description of the Message Transfer Part (MTP) of Signalling System No.7. Geneva, March, 1993.

158. ITU-T Recommendation Q.702: Signalling Date Link. Geneva, November, 1988.

159. ITU-T Recommendation Q.703: Signalling Link. Geneva, July, 1995.

160. ITU-T Recommendation Q.704: Signalling System No.7 Message Transfer Part, Signalling network functions and messages. - Geneva, July, 1996.

161. ITU-T Recommendation Q.705: Signalling System No.7 Signalling Network Structure. - Geneva, March, 1993.

162. ITU-T Recommendation Q.706: Signalling System No.7 Message Transfer Part Signalling Performance. - Geneva, March, 1993.

163. ITU-T Recommendation Q.709: Signalling System No.7 Hypothetical Signalling Reference Connection. - Geneva, March, 1993.

164. ITU-T Recommendation Q.711: Functional Description of the Signalling Connection Control Part. Geneva, July, 1996.

165. ITU-T Recommendation Q.712: Definition and Function of Signalling Connection Control Part Messages. Geneva, July, 1996.

166. ITU-T Recommendation Q.713: Signalling Connection Control Part Formats and Codes. Geneva, July, 1996.

167. ITU-T Recommendation Q.714: Signalling Connection Control Part Procedures. Geneva, July, 1996.

168. ITU-T Recommendation Q.716: Signalling Connection Control Part (SCCP) Performance. Geneva, March, 1993.

169. ITU-T Recommendation Q.725: Signaling performance in the telephone application. Geneva, March, 1997.

170. ITU-T Recommendation Q.762: General Function of Messages and Signals of the ISDN User Part of Signalling System No.7. Geneva, Sept., 1997.

171. ITU-T Recommendation Q.763: Formats and Codes of the ISDN User Part of Signalling System No.7. Geneva, Sept., 1997.

172. ITU-T Recommendation Q.764: Performance objectives in the integrated services digital network. Geneva, Sept., 1997.

173. ITU-T Recommendation Q.771: Functional Description of Transaction Capabilities. Geneva, March, 1993.

174. ITU-T Recommendation Q.772: Transaction Capabilities Information Element Definitions. Geneva, June, 1997.

175. ITU-T Recommendation Q.773: Transaction Capabilities Formats and Encoding. Geneva, June, 1997.

176. ITU-T Recommendation Q.774: Transaction Capabilities Procedures. -Geneva, June, 1997.

177. ITU-T Recommendation X.200: Information technology Open Systems Interconnection - Basic Reference Model: The basic model 7. - Geneva, June, 1994.

178. ITU-T Recommendation G.703: Physical/electrical characteristics of hierarchical digital interfaces. ITU-T White Book, November, 2001.

179. ITU-T Recommendation E.733: Methods for dimensioning resources in Signaling System No. 7. ITU-T White Book, November, 1998.

180. ITU-T Recommendation G.732: Characteristics of primary PCM multiplex equipment operating at 2048 kbit/s. ITU-T White Book, November, 1988.

181. ITU-T Recommendation E.733: Methods for dimensioning resources in Signalling System No.7. ITU-T White Book, November, 1998.

182. ITU-T Recommendation Q.725: Signalling performance in the telephone application. ITU-T White Book, March, 1993.

183. ITU-T Recommendation Q.766: Performance objectives in the integrated services digital network application. ITU-T White Book, March, 1993.

184. ITU-T Recommendation E.721: Network grade of service parameters and target values for circuit-switched services in the evolving ISDN. -ITU-T White Book, May, 1999.

185. ITU-T Recommendation E.723: Grade-of-service parameters for Signaling System No. 7 networks. ITU-T White Book, June, 1992.

186. ITU-T Recommendation 1.352: Network performance objectives for connection processing delays in an ISDN. ITU-T White Book, March, 1993.

187. ITU-T Recommendation X.6. Multicast service definition». ITU-T White Book, March, 1993.

188. Iversen V.B. The exact evaluation of multi-service loss systems with access control // Teleteknik, English Edition. 1987. - Vol.31. - No.2.

189. Jabarry B. Routing and Congestion Control in Common Chanel Signaling System No. 7 // Proc. of the IEEE. 1992. - Vol.80. - No. 4.

190. Kaaranen H. et all UMTS Networks: Architecture, Mobility and Services John Wiley & Sons; 1st edition, 2001.

191. Karmarkar V.V. Assuring SS7 Dependability: A Robustness Characterization of Signaling Network Elements // IEEE Journal on Selected Areas in Commun. 1994. - Vol.12. - No. 3.

192. Kartunnen T„ Martikainen O., Naoumov V., Samouylov K. Comparison of Broadband Intelligent Architectures Intelligent Networks // «Intelligent Networks »/ J. Harju eds. Chapman&Hall, 1995, pp. 253 -269.

193. Karvo J. A study of teletraffic problems in multicast networks. -Doctoral dissertation, Helsinki University of Technology, Finland, 2002.

194. Karvo J., Virtamo J., Aalto S., Martikainen O. Blocking of dynamic multicast connections in a single link // Proc. of the Int. Broadband Communications Conference, Future of Telecommunications, Stuttgart. 1998.

195. Karvo J., Virtamo J., Aalto S., Martikainen O. Blocking of dynamic multicast connections // Telecommunication Systems 2001. Vol.16. No. 3.

196. Kaufman J. S. Blocking in a shared resource environment. // IEEE Trans. Commun. -1981.- Vol. COM-29.

197. Kelly F. P. Reversibility and Stochastic Networks. Wiley, Chichester, 1979.

198. Kelly F. P. Blocking probabilities in large circuit-switched networks 11 Adv. Appl.Prob.- 1986.-Vol. 18.

199. Kelly F. P. Loss Networks // Annals of Applied Probability. 1991. -Vol. 1. - No. 3.

200. Kelly F. P. Mathematical models of multiservice networks. Complex Stochastic Systems and Engineering, Oxford University Press, 1995.

201. Kempanen P., Kosmynin N., Martikainen O., Samouylov K. Signalling Software Implementation for the Open Service Node // ConTEL'97, Croatia, Zagreb, ITA. 1997. - Vol. 15. - No. 1 -3,, pp. 263 - 269.

202. Klein W. Routing planning in a large-scale signaling network // Proc. of ITC-12, «Teletraffic Science for New Cost-Effective Systems: Networks and Services». 1989.

203. Klein W., Kleinewillinghofer-Kopp R. Performance Analysis of a Large-Scale Common Channel Signalling Network // Proc. of ITC-13, «Teletraffic and Datatraffic». 1991.

204. Krauss L., Rufa G. On the Design of a Hierarchical SS7 Network: a Graph Theoretical Approach. // IEEE Journal on Selected Areas in Commun. 1994.-Vol.12.-No. 3.

205. Lagutin V.S., Stepanov S.N. Dimension of Traffic System Mixing Preemptive Wideband and Waitable Narrowband Calls. // Proc. 3rd Int.

206. Conf. «Distributed Computer Communication Networks: Theory and Applications», Tel Aviv, Israel. 1999.

207. Lemp K.H., Probst A., Schmceller M. Powerful Planning Tool for Signaling Network // Siemens AG, Telecom Report International. -1994. -No.4.

208. Louth G., Mitzenmacher M., Kelly F. P. Computational complexity of loss networks // Theoretical Computer Science. 1994. - Vol. 125.

209. Martikainen O., Kosmynin N. Samouylov K. ISDN DSS#1 Portable Software Iplementation. // ConTEL'95, Croatia, Zagreb, ITA. 1995. -Vol. 14.-No. 1-3, pp. 78-78.

210. Martikainen O., Naoumov V., Samouylov K. Signalling System No. 7 Portable Software Implementation // Proc. of the Int. Teletraffic Seminar «Digital Commun. Network Management», St. Petersburg. 1993, pp. 12-18.

211. Martikainen O., Naoumov V., Samouylov K. Portable Intelligent Network Software Implementation // Proc. of the Int. Symposium «Network Information Processing Systems», Sofia. 1993, pp. 91 - 96.

212. Martikainen O., Naoumov V., Samouylov K. Call Processing Model for Multimedia Services // Intelligent Networks and New Technologies (V.B.Iversen and J.Norgaard ed.). Chapman&Hall. - London, 1996, pp. 181 - 192.

213. Martikainen 0., Naoumov V,, Samouylov K. Telecommunication Signalling. // Wiley Encyclopedia of Electrical and Electronics Engineering. V.l (John .G. Webster, Editor). John Wiley & Sons, 1999, pp. 426-432.

214. Martikainen O., Naoumov V., Samouylov K., Zhidovinov M. A Framework of Service Components Modeling for Multimedia Distribution over

215. Broadband Network // Intelligent Networks and Intelligence in Networks (Dominique Gaiti ed.). Chapman & Hall. - London, 1997, pp. 181 -192.

216. Martikainen O., Nikitin A., Samouylov K. On Some Experience from CMISE and XMP API Portable Software Implementation // Proc. 8lh Europ. Conf. On Object-Oriented Programming, Bologna, Italy. 1994.

217. Martikainen 0., Nikitin A., Zhidovinov M., Samouylov K. UMLDraw a Toolkit for Telecommunications Services Software Modeling // Proc. of the Int. Conf. ConTEL'99, Zagreb, Croatia. - 1999, pp. 277 - 282.

218. Martikainen 0., Zhidovinov M., Samouylov K. A Toolkit for Component-based Development of Telecommunications Services // Proc. of the Int. Conf. INDC'98, Portugal. 1998, pp. 101 - 114.

219. Meyer D., Nickless B. Internet Multicast Gap Analysis from the MBONED Working Group for the IESG. Internet draft, July 2002.

220. Modarressi A.R., Skoog R.A. Signaling system No. 7: A Tutorial. // IEEE Communication Magazine. 1990. Vol.28. - No.7, July.

221. Modarressi A.R., Mohan S. Advanced- Signaling and Control in Next Generation Networks (Guest Editorial) // IEEE Communication Magazine. October, 1990.

222. Mouly M., Pautet M.-B. The GSM System for Mobile Communication. -Europe Media Duplication, 1992.

223. Naoumov V. Normal-type approximation for multi-service systems with trunk reservation // Telecommunication Systems. 1995. - No.4.

224. Naoumov V., Samouylov K., Chukarin A. An Approach to MPLS System Design // Proc. of the Int. Conf. «Intelligent Networks 2001: Services, Interfaces, Specifications», Moscow, Russia 2001, pp. 57-65.

225. Nielsen B.F., Andersen A.M. Traffic models of the Message Transfer Part of Signalling System № 7. // Proc. of the St. Petersburg International Teletraffic Seminar, LONIIS, St.Petersburg, Russia. 1995.

226. Nilsson A. A., Perry M., Gersht A., Iversen V. B. On multi-rate Erlang-B computations // Proc. of the ITC-16 «Teletraffic Engineering in a

227. Competitive World» (Edinburgh, Scotland, June 1999), P. Key and D. Smith, Eds. 1999.

228. Perkins C. IP Mobility Support for IPv4. RFC 3344, 2002.

229. Pollini P. et all Signaling Traffic Volume Generated by Mobile and Personal Communications // IEEE Comm. Magazine. June, 1995.

230. Porta F., Veeraraghvan M., Buskens R. Comparison of Signaling Loads for PCS Systems // IEEE Trans. Networking 1996. - Vol.4. - No.6

231. Quinn B„ Almeroth K. IP Multicast Applications: Challenges and Solutions.-RFC 3170, 2001.

232. Ramaswami V. Analysis of the link error monitoring protocols in the common signaling networks. // IEEE/ACM Trans. Network. 1993. Vol.1.-No.l, Feb.

233. Roch H., Glitho R.J. Isolating Faulty Routing Tables in SS7 Networks: Present and Future // IEEE Communications Magazine. May, 1996.

234. Ross K.W. Multiservice loss models for broadband telecommunication networks. Springer-Verlang, Ltd, 1995.

235. Ross K. W., Chung S.-P. Reduced load approximations for multirate loss networks // IEEE Transactions on Communications. 1993, - Vol. 41,— No. 8.

236. Rykov V. V. Samouylov K. E. Product form solution for stochastic model of dynamic multicast connections // In Proc. 3rd Int. Conf. «Distributed Computer Communication Networks: Theory and Applications», Tel Aviv, Israel. 1999, 153 - 160.

237. Rafik E., El-Hadidi M. Structured Approach for Planning Signaling System No. 7 Networks // In Proc. of the 2nd IEEE Symp. On Comp. and Commun, ISCC'97. 1997.

238. Russel T. Signalling System #7. McGraw Hill Professional, 4 edition, 2002.

239. Samouylov K. A Graph Theoretical Approach to the SS7 Network Routing Plan Design // In Proc. of the ITC Sponsored Regional Int. Seminar on Telecommunication Networks and Teletraffic Theory, St. Petersburg, Russia. 2002, pp. 264 - 268.

240. Samouylov K. Mathematical Modeling of Communication Networks // In Proc. of the V Int. Congress on Mathematical Modeling, Dubna, Russia. -2002, p. 175.

241. Samouylov K. Bobrikov A. On calculating the probability measures for multicasting networks // In Proc. of the ITC Sponsored Regional Int. Seminar on Telecommunication Networks and Teletraffic Theory, St. Petersburg, Russia. 2002, pp. 104 - 115.

242. Schassberger R. Two remarks on insensitive stochastic models // Advanced Applied Prob. 1986. Vol. 18

243. Skoog R.A. Performance and engineering of common channel signaling networks supporting ISDN // Traffic Engineering for ISDN Design and Planning / M.Bonatti and M.Decina, Eds. Amsterdam, The Netherlands: Elsevier Science, 1988.

244. Stepanov S.N., Iversen V.B., Kostrov V.O. Optimized Dimensioning of Large Bandwidth Resources under MPLS Technology // Proc. of St. Petersburg Regional International Teletraffic Seminar, St. Petersburg, Russia, Jan. 2002, pp. 50 62.

245. Stepanov S.N., Iversen V.B., Lagutin V.S. , Kostrov V.O. Modelling Issues of Differentiated Services in MPLS Networks // Proc. of St. Petersburg Regional International Teletraffic Seminar, St. Petersburg, Russia, Jan. 2002, pp. 88-93.

246. Stallings W. ISDN: An introduction. 2nd edition., Macmillan Publ. Comp., N.Y., 1992.

247. Stasiak M., Zwierzykowski P. Point-toPoint Blocking Probability in the Switching Networks with Unicast and Multicast Traffic Streams // Proc.of the IEEE International Conference on Communications, ICC'2001, Helsinki, Finland.-2001.

248. Suh Y.-J., Shin H.-S., Kwon D.-H. An Efficient Multicast Routing Protocol in Wireless Mobile Networks // Wireless Networks. 2001. -Vol. 7.

249. Thyagarajan A., Deering S. Hierarchical Distance-Vector Multicast Routing for the Mbone // Proc. of the ACM SIGCOMM, Cambridge, Massachusetts. August, 1995.

250. Herbert S. Wilf Algorithms and Complexity. A.K.Peters, Ltd.; 2nd edition. 2002.

251. Unberg B., Goetz D.J., Maryka S.W. Simulation of SS7 Common Channel Signaling // IEEE Comm. Magazine. 1994. - March.

252. Wang J. A Novell Link Set Dimensioning Procedure for Networks Supporting the Load Splitting Link Selection Algorithm // In Proc of INFOCOM'93, San Francisco, CA, USA, Volume 3, Session 10D: Load Balancing and Resource Allocation. 1993

253. WatanabeY., Ikeda Y. Traffic characteristics of PCR method for CCITT signaling system No. 7 // Proc. of the 10th Int. Teletrafic Cong. (ITC-10), Montreal, Canada. June, 1983. - Vol.1.

254. Wei L., Estrin D. The Trade-offs of Multicast Trees and Algorithms // Proc. of he Int. Conf. ICCCN '94. 1994.

255. Willmann G., Kuhn P.J. Performance Modeling of Signaling System No.7 // IEEE Communication Magazine. 1990. - Vol.28. - No.7.

256. Willmann G. Modeling and performance evaluation of multi-layered signaling networks based on the CCITT No.7 specification. // Proc. of ITC-12, «Teletraffic Science for New Cost-Effective Systems: Networks and Services». - 1989.

257. Whitt W. Blocking when service is required from several facilities simultaneously // AT&T Tech. Journal. 1985. - Vol. 64.

258. Wu I., Eckert T. Cisco Systems Router-port Group Management Protocol (RGMP). RFC 3488, February 2003.

259. Zharkov M., Nikitina M., Plotnikova E., Samouylov K. A Method for ISDN Signalling End-To-End Delay Mean Value Analysis // ConTEL'95, Croatia, Zagreb, 1TA. 1995. - Vol. 14.-No. 1-3, pp. 8793.

260. Zharkov M., Samouylov K., Dolgopolova J. Cellular Handover Processing Model With Limited Queuing Time // ConTEL'94, Croatia, Zagreb, ITA. 1994. - Vol. 13. - No. 1-3, pp. 255 - 259.

261. Zharkov M., Samouylov K., Chekmareva E. Method of Estimating Signalling System No.7 time responses in mobile cellular network // ConTEL'93, Croatia, Zagreb, ITA. 1993. - Vol. 12. - No. 1-3, pp. 309 -315.

262. Zharkov M, Samouylov K., Shaparev V. Basic Principles for Russian SS#7 Toll Network Design // ConTEL'97, Croatia, Zagreb, ITA. 1997. -Vol. 15.-No. 1-3, pp. 47 -53.

263. Zepf J, Rufa G. Congestion and Flow Control in Signaling System No. 7 Impacts of Intelligent Networks and New Services // IEEE Journal on Selected Areas in Commun. - 1994. - Vol. 12. - No. 3.

264. Zuidweg J. Next Generation Intelligent Networks. Artech House Publishers; 1st edition, 2002

265. Xin. L., Zhengkun M., Manning Z. TMN-based Audit of Routing Tables in SS7 Networks // Proc. of the Int. Conf. on Commun. Techn. ICT'98, Beiijing, China. - 1998.

266. Yegenoglu F., Patterson L.M., Jabbari B. Performance Modeling of Signaling System No. 7 Network // Proc. of the IEEE Conference MILCOM'91.- 1991.