Методы анализа и управления ресурсами беспроводной информационной среды передачи речи для систем дистанционного образования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат наук Самойлов Вячеслав Евгеньевич

• Самойлов Вячеслав Евгеньевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Самойлов Вячеслав Евгеньевич

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И ПРОБЛЕМ УПРАВЛЕНИЯ РЕСУРСАМИ В ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫХ СЕТЯХ СИСТЕМ ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ

1.1 Анализ системы управления ресурсами инфокоммуникационной сети

1.2 Анализ проблем управления ресурсами в инфокоммуникационных сетях СДО

1.3 Особенности и проблемы передачи и обработки речевой информации в современных инфокоммуникационных сетях с беспроводным доступом

1.4 Анализ существующих моделей и методов для оценки качества передачи и обработки речевой информации в инфокоммуникационных сетях с беспроводным доступом

1.5 Анализ факторов, влияющих на оценку качества передачи и обработки речевой информации в инфокоммуникационных сетях с беспроводным доступом

1.6 Постановка задач диссертационного исследования

1.7 Выводы по главе

ГЛАВА II. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ОРГАНИЗАЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫМИ РЕСУРСАМИ БЕСПРОВОДНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СРЕДЫ ПЕРЕДАЧИ РЕЧИ

2.1 Исследование процессов и разработка структуры управления инфокоммуникационными сетевыми ресурсами СДО

2.2 Разработка моделей и алгоритмов функционирования системы автоматизированного организационного управления информационными ресурсами

2.3 Моделирование базы данных системы автоматизированного организационного управления информационными ресурсами

2.4 Выводы по главе II

ГЛАВА III. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ, МОДЕЛЕЙ И АЛГОРИТМОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ПЕРЕДАЧИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБРАБОТКИ РЕЧЕВОЙ ИНФОРМАЦИИ В БЕСПРОВОДНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СРЕДЕ

3.1 Моделирование потока речевых пакетов в сегменте беспроводной информационной среды

3.2 Методы и алгоритмы объективной оценки качества передачи и обработки речевой информации в сегменте беспроводной информационной среды

3.3 Разработка физической имитационной модели канала беспроводного доступа (ФИМК) для экспериментальной оценки качества передачи и обработки речевой информации в сегменте беспроводной информационной среды

3.4 Выводы по главе III

ГЛАВА IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДОВ, МОДЕЛЕЙ И АЛГОРИТМОВ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ПЕРЕДАЧИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБРАБОТКИ РЕЧЕВОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ БЕСПРОВОДНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СРЕДЫ

4.1 Экспериментальная реализация методов и алгоритмов объективной оценки качества передачи и обработки речевой информации в сегменте беспроводной информационной среды

4.2 Анализ результатов артикуляционных испытаний с использованием ФИМК для оценки качества передачи и обработки речевой информации в сегменте беспроводной информационной среды

4.3 Сравнительный анализ объективных и субъективных оценок качества передачи и обработки речевой информации в сегменте беспроводной информационной среды

4.4 Разработка метода эффективной расстановки беспроводных точек доступа для формирования беспроводной информационной среды передачи речи в СДО

4.5 Выводы по главе VI

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АС - автоматизированная система;

БД - база данных;

ДМВ - дециметрововолновый;

ДО - дистанционное образование;

ИДО - институт дистанционного образования;

ИОР - информационный образовательный ресурс;

ИФМР - имитационная физическая модель радиоканала;

ЛВС - локально-вычислительная сеть;

МНК - метод наименьших квадратов;

ОМО - отдел организационно-методического обеспечения;

ОСШ - отношение сигнал/шум;

ОУП - отдел обеспечения учебного процесса;

ПО - программное обеспечение;

ПС - электронная почтовая система;

САОУ ИР - система автоматизированного организационного управления информационными ресурсами;

СДО - система дистанционного образования;

СМО - система массового обслуживания СПД - сеть передачи данных;

СПМ- спектральная плотность мощности;

СУБД - система управления базой данных;

ТД - точка доступа;

УИ - уникальный идентификатор;

УКВ - ультракороткая волна;

ФГОС - федеральный государственный образовательный стандарт;

ФИМК - физическая имитационная модель канала; ЧНН - час наибольшей нагрузки; РК - первичный атрибут сущностей; БК - внешний атрибут сущностей.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы анализа и управления ресурсами беспроводной информационной среды передачи речи для систем дистанционного образования»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследований. Развитие технических систем сказывается на всех сферах человеческой жизнедеятельности, процессы информатизации не могли обойти стороной образовательные системы. Современные сетевые технологии, применяемые в образовании, позволяют сделать учебный процесс максимально открытым, мобильным, а также доступным для широких кругов общества. Факторами, подтверждающими разумность такого решения, можно считать стремительное распространение и развитие инфокоммуникационных возможностей глобальной интернет сети, растущую потребность в качественной трансляции объёмного и чувствительного ко времени передачи образовательного контента, а также улучшение технической оснащённости образования.

Кроме того, поддержка управленческих информационных процессов, протекающих в системах дистанционного образования (СДО), неразрывно связана с проблемой эффективного управления ресурсами инфокоммуникационных сетей, используемых в процессе передачи и обработки информации. Методы и модели, применяемые для прогнозирования и предварительного планирования управления и распределения ресурсов инфокоммуникационных сетей, должны быть направлены на повышение эффективности использования среды передачи информации при условии ограниченности пропускной способности.

Современная распределённая СДО, построенная на базе инфокоммуникационной сети, характеризуется разнообразием видов передаваемого трафика, широко используются «тяжелые» виды трафика, в частности при онлайн-обучении и проведении вебинаров. Среди инфокоммуникационных сетей СДО растёт доля телекоммуникационных сетей с беспроводным доступом различных частотных диапазонов. Возможность использования беспроводного доступа для подключения к среде передачи информации позволяет пользователю осуществлять процедуру обмена информацией с возможностью практически неограниченного перемещения в

пространстве, что, в свою очередь, делает образование ещё более мобильным и доступным. Однако развитие современных инфокоммуникационных сетей с беспроводным доступом ограничено проблемой эффективного управления и распределения ресурсов.

Наиболее важными информационными потоками в инфокоммуникационных сетях СДО являются потоки речевой информации. Несмотря на то, что значительный объём нагрузки в сетях СДО составляет видео трафик, потеря видео информации не так существенна по сравнению с потерей речевой информации. Низкая пропускная способность сети или высокая нагрузка значительно влияют на качество передачи речевой информации. Большая загруженность канала связи может приводить к задержкам передачи и потере речевых пакетов. Данная проблема создает необходимость выполнения точной оценки эффективности передачи речевой информации при проектировании и развёртывании новых сетей. Так оптимальное расположение беспроводных точек доступа в процессе монтажа и настройки СДО, позволит избежать многих проблем в будущем, повысить качество предоставляемых услуг и увеличить эффективность использования ресурсов инфокоммуникационной сети.

Дополнительной значимостью и показателем актуальности темы является отсутствие комплексных работ по управлению распределенной СДО при условии ограниченной пропускной способности инфокоммуникационных сетей. Таким образом, учитывая вышесказанное, проблема разработки методов эффективного управления инфокоммуникационными ресурсами в СДО является актуальной.

Степень разработанности темы исследования. В решение задач анализа и управления ресурсами инфокоммуникационных сетей значительный вклад внесли отечественные и зарубежные ученые: Г.П. Башарин, В.М. Вишневский, Ю.В. Гайдамака, Л. Клейнрок, А.Е. Кучерявый, Ю.Л. Леохин, В.И. Нейман, А.П. Пшеничников, К.Е. Самуйлов, Ю.А. Семенов, В. Столлингс, В.П. Тихомиров, Э. Уилсон, С.Я. Шоргин и др.

Исследованию и разработке теории качества передачи речевой информации в сложных телекоммуникационных системах посвятили свои труды Дж. Беллами,

Г.В. Вемян, М.Д. Венедиктов, А.А. Волков, Г.В. Горелов, О.Н. Ромашкова,

A.Ф. Фомин и др.

Среди работ исследователей, занимавшихся развитием вопросов управления ресурсами систем дистанционного образования и их эффективного функционирования, необходимо выделить работы А.С. Аджемова, Т. Андерсона,

B.В. Вержбицкого, А.П. Галкина, А.Д. Иванникова, Д. Кигана, Д.Э. Кнута, Э.Г. Коффмана, Р.В. Конвей, С.Л. Лобачева, В.Л. Максвелла, Л.В. Миллера, М. Мура, А.В. Хорошилова, С.А. Щенникова и др.

Целью диссертационного исследования является повышение эффективности управления ресурсами сложной технической системы - беспроводной информационной среды путём исследования, разработки и совершенствования методов анализа и оценки качества передачи речевой информации.

Для достижения указанной цели в работе поставлены следующие основные задачи:

1. Разработать модели процессов и требования к системе автоматизированного организационного управления информационными ресурсами (САОУ ИР), учитывающие ресурсные ограничения образовательной системы, сеансовую трансляцию образовательной информации, рекомендации архитектуры СДО, требования эффективного управления информационными ресурсами системы;

2. На основании разработанных моделей процессов и требований к САОУ ИР создать модели базы данных;

3. Проанализировать и классифицировать существующие методы и критерии оценки качества передачи речевой информации в телекоммуникационных сетях с беспроводным доступом по степени их значимости для эффективного управления ресурсами беспроводной информационной среды СДО;

4. Разработать и усовершенствовать критерии, методы и модели для оценки и повышения качества передачи речевой информации в СДО с беспроводным доступом;

5. Разработать физическую модель для анализа потока речевых пакетов в беспроводной информационной среде СДО;

6. Получить экспериментально и проанализировать результаты объективных и субъективных (в соответствии с ГОСТ Р50840-95) оценок качества передачи речевой информации;

7. На основании результатов оценки качества передачи речевой информации разработать методику эффективной расстановки беспроводных точек доступа.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются системные связи и закономерности функционирования и развития беспроводной информационной среды СДО, ориентированные на повышение эффективности управления и качества передачи речевой информации.

Предмет исследования составляют модели, методы и алгоритмы оценки и повышения качества передачи речевой информации и управления ресурсами беспроводной информационной среды СДО.

Методы исследования. Для проведения теоретического исследования и практических разработок были использованы методы математической теории телетрафика, математического, системного и статистического анализа, имитационного моделирования.

Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующих основных результатах:

1. Разработаны модели процессов и базы данных для САОУ ИР, позволяющие эффективно использовать пропускную способность телекоммуникационных каналов СДО.

2. Получены параметры модели потока речевых пакетов в сегменте беспроводной информационной среды СДО, необходимые для определения закона распределения характеристик потока;

3. На основании метода оценки искажения СПМ передаваемого речевого сообщения разработан критерий определения качества передачи речевой

информации, предоставляющий возможность классификации каналов по степени искажения СПМ;

4. Впервые выполнен анализ и произведена комплексная оценка качества передачи речевой информации в беспроводной информационной среде с использованием объективных и субъективных критериев;

5. Для оценки и повышения качества передачи речевой информации разработана физическая имитационная модель канала (ФИМК), предоставляющая возможность имитации и анализа функционирования СДО без проведения натурных испытаний, с применением адаптированного метода определения слоговой разборчивости, основанного на артикуляционных испытаниях;

6. На основании выполненного анализа качества передачи речевой информации разработана методика эффективной расстановки беспроводных точек доступа, которая позволяет повысить эффективность управления ресурсами беспроводной информационной среды СДО.

Теоретическая и практическая значимость работы:

1. Разработаны модели процессов, а также модели базы данных САОУ, позволяющие эффективно использовать пропускную способность телекоммуникационных каналов СДО, повышая качество передачи речевого трафика.

2. Выполнен сравнительный анализ критериев оценки качества передачи речевой информации, в результате которого была дана оценка эффективности различных методов, алгоритмов и критериев, а также проведена их классификация по степени значимости для эффективного управления ресурсами беспроводной информационной среды СДО;

3. Получены параметры модели потока речевых пакетов для сегмента беспроводной информационной среды СДО, которые позволили аналитически определить закон распределения характеристик потока;

4. На основании метода оценки искажения значений СПМ передаваемого речевого сообщения разработан алгоритм и критерий определения качества передачи речевой информации.

5. Разработан метод определения слоговой разборчивости, адаптированный для получения оценки качества передачи речевой информации с помощью артикуляционных испытаний в реальном радиоканале в лабораторных условиях.

6. Разработана ФИМК, предоставляющая возможность имитации и анализа функционирования беспроводной информационной среды СДО без проведения натурных испытаний.

7. Адаптирован к использованию совместно с ФИМК метод расчёта дальности связи устройств в сегменте беспроводной информационной среды СДО, работающих в диапазоне 2,4 ГГц, который необходим для планирования радиопокрытия беспроводной информационной среды.

8. Разработана методика эффективной расстановки беспроводных точек доступа, позволяющая повысить эффективность управления ресурсами беспроводной информационной среды СДО.

Практическое использование результатов диссертации подтверждено актами о внедрении и актами об использовании. Результаты работы использованы в ФГБОУ ВО «Государственный институт русского языка им. А.С. Пушкина», ФГБОУ ВО «Московский государственный лингвистический университет», а также внедрены в учебный процесс кафедры «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте» ФГАОУ ВО «Российский университет транспорта» и ГБПОУ «Колледж связи №54».

Достоверность полученных результатов и выводов. Степень обоснованности и достоверности результатов, полученных в ходе диссертационного исследования, обеспечивается высоким уровнем совпадений теоретических выводов и экспериментальных данных, соотнесением их с результатами, полученными другими авторами, а также апробацией на научных семинарах, а также на международных и научно-технических конференциях, практической реализацией разработанных моделей и методов.

Результаты, выносимые на защиту:

1. Модели процессов системы автоматизированного организационного управления информационными ресурсами СДО, позволяющие с помощью

организационных методов эффективно использовать пропускную способность телекоммуникационных каналов СДО, повышая качество передачи речевого трафика.

2. Результаты разработки и совершенствования аналитических методов, моделей и критериев оценки качества передачи речевой информации, предназначенных для анализа функционирования сегмента беспроводной информационной среды СДО.

3. Схема и макетная реализация ФИМК, а также результаты адаптации метода определения слоговой разборчивости с помощью проведения артикуляционных испытаний, предоставляющие возможность получения результатов анализа функционирования сегмента беспроводной информационной среды без проведения натурных испытаний.

4. Методика эффективной расстановки беспроводных точек доступа, позволяющая управлять ресурсами беспроводной информационной среды, посредством территориального разнесения точек доступа.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были апробированы на заседаниях и научных семинарах кафедры «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте» ФГАОУ ВО «Российский университет транспорта», а также на 17 международных и всероссийских научно-практических конференциях в 2014-2019 годах.

Соответствие паспорту специальности. Содержание диссертационной работы соответствует паспорту специальности 05.13.01 Системный анализ, управление и обработка информации (технические системы): п. 3. «Разработка критериев и моделей описания и оценки эффективности решения задач системного анализа, оптимизации, управления, принятия решений и обработки информации»; п. 4. «Разработка методов и алгоритмов решения задач системного анализа, оптимизации, управления, принятия решений и обработки информации; п. 11. «Методы и алгоритмы прогнозирования и оценки эффективности, качества и надежности сложных систем».

Публикации. По результатам диссертационного исследования опубликовано 27 научных трудов [1-27], в том числе 6 - в журналах, рекомендованных ВАК, 2 работы включены в базу Scopus, получен один патент РФ на полезную модель.

ГЛАВА I. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И ПРОБЛЕМ УПРАВЛЕНИЯ РЕСУРСАМИ В ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫХ СЕТЯХ СИСТЕМ ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ

1.1 Анализ системы управления ресурсами инфокоммуникационной сети

Инфокоммуникационная сеть (Infocommunication Network) - это совокупность территориально рассредоточенных информационных, вычислительных ресурсов, программных комплексов управления, размещаемых в оконечных системах сети и терминальных системах пользователей, взаимодействие между которыми обеспечивается посредством телекоммуникаций, и которые совместно образуют единую мультисервисную платформу [28]. Поскольку инфокоммуникационная сеть является сложной технической системой, постольку для выявления системных связей и закономерностей в системе управления ресурсами инфокоммуникационной сети следует применять методы и принципы системного анализа. Системый анализ включает в себя следующие основные задачи:

1. задача декомпозиции, заключается в разложении системы на подсистемы, которые состоят из более мелких элементов;

2. задача анализа, заключается в определнии особых свойств системы, её элементов и окружающей её среды с целью нахождения закономерностей поведения системы;

3. задача синтеза, заключается в разработке модели системы, определения её структуры, параметров, обеспечивающих эффективное функционирование системы, решение задач и достижение поставленных целей, основанной на знаниях о системе, полученных при решении первых двух задач [29-31].

В качестве объекта анализа выбрана реальная инфокоммуникационная сеть -сеть передачи данных ФГБОУ ВПО «Гос.ИРЯ им. А.С. Пушкина». Исследуемая сеть является сетью передачи данных (СПД), организованой на базе локально-вычислительной сети (ЛВС) института, она позволяет повысить организованность рабочего процесса и процесса обучения до уровня, отвечающего всем современным

требованиям образования. СПД построена на базе семейства протоколов TCP/IP, её основным назначением является организация ЛВС, системы телефонии и других систем, которые решали бы следующие задачи информатизации:

- обеспечение своевременности и надёжности приёма/передачи, обработки и хранения информации;

- обеспечение внедрения типовых технологий на современной программно-аппаратной базе;

- повышение качества обеспечения работников и студентов актуальной, оперативной и достоверной информацией;

- обеспечение оперативной управляемости технологическими процессами.

Структура СПД проектировалась в соответствии с требованиями

международных стандартов: ANSI EIA/TIA 568A; ISO/IEC 11801; ANSI EIA/TIA 569A; ПУЭ. Исследуемую сеть можно декомпозировать на две составляющие: информационную кабельную подсистему и подсистему закладных устройств (распределительной подсистемы). Подсистема закладных устройств представляет собой систему кабель-каналов, а информационная кабельная посистема состоит из следующих компонентов:

- рабочая область (предназначена для подключения автоматических рабочих мест);

- горизонтальная кабельная подсистема (часть СПД между рабочей областью и блоками коммутации горизонтального распределительного узла);

- горизонтальный распределительный узел (часть СПД, служащая переходным звеном между между магистральной кабельной системой и горизонтальной кабельной системой, имеет активное оборудование);

- магистральная кабельная система (представляет собой транспортную сеть TCP/IP, объединяющую горизонтальные кабельные узлы).

Логически СПД ФГБОУ ВПО «Гос.ИРЯ им. А.С. Пушкина» состоит из нескольких уровней и построена по принципам иерархической системы:

- уровня ядра;

- граничного уровня;

уровня доступа;

- уровня управления;

- серверной фермы.

Структурная схема СПД ФГБОУ ВПО «Гос.ИРЯ им. А.С. Пушкина» приведена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Структурная схема СПД ФГБОУ ВПО «Гос.ИРЯ

им. А.С. Пушкина»

Вся сеть построена на коммутаторах и маршрутизаторах Cisco, так же использовано оборудование компании NetApp. Уровень ядра построен на коммутаторах Cisco nexus 5548, работающих на технологии 10 Gigabit Ethernet. Эти коммутаторы, выполняющие роль ядра сети, совместно с оборудованием граничного уровня, уровня управления и серверной фермы расположены в специализированном серверном помещении.

На граничном уровне СПД используются межсетевые экраны Cisco ASA 5515-X и маршрутизатор Cisco ISR 2921. Главной задачей этого уровня является

взаимодействие ЛВС с внешними сетями и осуществление защиты сети от несанкционированного доступа.

Серверная ферма состоит из блейд-серверов, хранилища данных и wi-fi-контроллера, она предназначена для обеспечения взаимодействия всех компонентов вычислительной инфраструктуры. На этом уровне функционируют серверы Cisco UCS 6248XP, система хранения данных NetApp и контроллер беспроводной сети Cisco AIR CT-2504. Контроллер Cisco AIR CT-2504 позволяет создать на территории ФГБОУ ВПО «Гос.ИРЯ им. А.С. Пушкина» не только проводную сеть, но и сеть wi-fi, он управляет подключенными к нему беспроводными точками доступа (ТД), расположенными в коридорах и холлах здания института.

Уровень управления и уровень доступа построены на коммутаторах Cisco Catalyst 2960, которые позволяют связать рабочие станции, IP -телефоны и другие сетевые устройства с уровнем ядра, обрабатывающим всю поступающую на него информацию. Взаимодействие оборудования, находящегося на разных уровнях, обеспечивается по оптическим каналам технологии Ethernet.

Подобное разделение сети на несколько уровней дает некоторые преимущества, например, по разделению нагрузки; по масштабируемости (т.е. возможности наращивать число абонентов, модифицируя только одну подсистему); по упрощению проблемы локализации неисправностей в сети. Контроль функционирования всего комплекса оборудования основан на стандартном протоколе управления устройствами в IP-сетях архитектуры TCP/IP, называемом Simple Network Management Protocol (SNMP).

Функциональный слой СПД обеспечивает передачу трафика информационных систем ФГБОУ ВПО «Гос.ИРЯ им. А.С. Пушкина», в том числе и СДО. Трафик СДО включает в себя трафик клиент-серверных приложений, WEB-приложений, голос, видео и данные дистанционного обучения и повышения квалификации. На базе исследуемой сети реализуются портал «Образование на русском» который включает в себя курсы по переподготовке преподавателей, курсы повышения квалификации, курсы РКИ, МООК и сайты

«Лингвострановедческий словарь «Россия»», «Русский язык для наших детей». Кроме того, на СПД ложится нагрузка, создаваемая доступом студентов в интернет, поскольку в пределах здания института реализован беспроводный доступ к сети стандарта IEEE 802.11.

В СДО важную роль играет непосредственное общение обучаемого с преподавателем, в связи с этим широко распространено использование видеоконференцсвязи. Её используют при проведении лекций, семинаров и других занятий. Так при обучении иностранцев русскому языку общение с носителем языка, пусть даже находящемся на большом расстоянии от него, позволяет лучше понять тонкости и особенности некоторых конструкций речи. Применение средств видеоконференц связи позволяет избежать различных расходов, например, расходов на командировки, так же существенно снижает время принятия организаторских решений.

Значительный объём информации проходит по линиям СПД в рамках проекта «Образование на русском», предназначенного для обучения иностранцев русскому языку и продвижения русского языка и культуры по всему миру. Большая часть данных проекта находится на нескольких CDN-серверах (функциональная схема построения сети представленна на рисунке 1.2). Ежедневно пользователи других стран, студенты и преподаватели порядка пятидесяти филиалов, находящихся по всему миру посещают портал для изучения русского языка и культуры. На портале содержится самая разная информация: тексты, тесты, видео, аудио и др., это говорит о том, что невозможно выделить какой то преимущественный вид трафика. Размер передаваемых файлов может колебаться в пределах от нескольких МБ до десятков ГБ.

Сервера ФГБОУ ВПО «Гос.ИРЯ им. А. С. Пушкина»

Клиенты

Рисунок 1.2 - Функциональная схема построения сети СДО

Нужно отметить, что услугами СПД пользуются не только работники и студенты ФГБОУ ВО «Гос.ИРЯ им. А.С. Пушкина», но так же и посетители различных онлайн курсов и порталов института. В 2017 году на портале «Образование на русском» было зарегистрировано 317 тыс. слушателей (с учётом партнёрских программ), 284 организации, 4540 преподавателей из 172 стран мира. Количество визитов за год достигло 507 тыс., а просмотров - 1,93 млн. В рамках различных курсов перечисленных выше число записавшихся достигло 14,6 тыс. человек из 122 различных стран. Количество визитов на сайты превысило 30 тыс., а количество просмотров сайтов - 250 тыс. Ежедневно WEB-портал обрабатывает несколько тысяч посещений, что вызывает обмен информацией объёмом в несколько ГБ. Пользователи могут взаимодействовать с порталом через различных провайдеров (одиночные пользователи) или через филиалы института и центры сертификационного тестирования (групповые пользователи). На рисунке 1.3 показаны возможные варианты информационного взаимодействия пользователей с СДО.

Пользователи Пользователи

Рисунок 1.3 - Варианты информационного взаимодействия пользователей с сетью

СДО

Кроме описанных проектов дистанционного и мобильного обучения СПД так же служит для передачи электронной почты, доступа к общим файлам, настройки компьютеров и IP-телефонии. Электронная почтовая система (ЭПС) ФГБОУ ВПО «Гос.ИРЯ им. А.С. Пушкина» построена на базе программы Microsoft Outlook 2010 и предназначена для обеспечения единого информационного пространства, позволяющего обмениваться электронными почтовыми сообщениями между работниками института, и выполняющего роль платформы для организации электронного документооборота. На данный момент в этой почтовой системе зарегистрировано около 350 почтовых ящиков. В основе ЭПС лежат открытые стандарты электронной почты, такие как простой протокол передачи электронной почты (SMTP), почтовый протокол (POP3), протокол интерактивного доступа к электронной почте (1МАР). Также, активно используется IP-телефония, что позволяет организовать совещание руководства института на базе конференц-связи. В настоящее время обслуживается 130 абонентов.

Анализ системы управления ресурсами инфокоммуникационной сети, на примере СПД ФГБОУ ВПО «Гос.ИРЯ им. А.С. Пушкина», показал, что СДО, 1Р-телефония, документооборот, электронная почтовая служба и другие приложения функционируют в объединённой сетевой среде передачи данных, используя методы коммутации пакетов. Следовательно, трафик, передаваемый по СПД ФГБОУ ВПО «Гос.ИРЯ им. А.С. Пушкина», представляет собой различные сетевые информационные потоки, такие как голос, видео, данные. Процесс обучения в СДО осуществляется посредством лекций, семинаров и других занятий через видеоконференцсвязь. Зачастую подключение устройства преподавателя к СПД осуществляется с помощью беспроводного доступа. Активное использование СПД в часы наибольшей нагрузки, а также использование беспроводного доступа в местах с низким качеством радиопокрытия приводят к перебоям во время видеоконференцсвязи.

1.2 Анализ проблем управления ресурсами в инфокоммуникационных сетях

СДО

Анализ проблем управления ресурсами следует начать с определения понятия ресурсов системы. Ресурсы— это объём работы или срок эксплуатации, на который рассчитывается машина, устройство и т. п. После исчерпания ресурса безопасная работа устройства не гарантируется, ему требуется капитальный ремонт или замена [32]. Традиционно ресурсы разделяют на следующие виды:

1. Аппаратные ресурсы - это системный блок, периферийные устройства, любое оборудование, подключенное к компьютеру;

2. Файловые ресурсы - это файлы и папки, а также вся файловая система;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Самойлов Вячеслав Евгеньевич, 2019 год

— - —

✓ ч

■V

"Т {■—

л

1

г / 1° \

— \ гг? V-

\ /—^

20 00 40 00 60 00 80 00 ЮС )00 12( )00 14( )00 16( Ю0 г, Гц

0,00075

0,0007

0,00065

0,0006

0,00055

0,0005

0,00045

\ ч

4— ч

3200 Г, Гц

Рисунок Б.3 - Нормированная СПМ передаваемого речевого сообщения в полосе 300-3400 Гц при затухании в радиоканале 75 дБ

Рисунок Б.5 - Нормированная СПМ передаваемого речевого сообщения в полосе 0-16000 Гц при затухании в радиоканале 75 дБ

(!х(1), раз/Гц

0,00075

0,0007

0,00065

0,0006

0,00055

0,0005

0,0007

0,00065

0,0006

0,00055

0,0005

0,00045

/ к/

Л /

Л Л /

Лу г J

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500 Г, Гц

Рисунок Б.7 - Нормированная СПМ передаваемого речевого сообщения в полосе 88,88-3400 Гц при затухании в радиоканале 76 дБ

0,0007

0,00065

0,0006

0,00055

0,0005

0,00045

/

1

1

1

1

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Г, Гц

Рисунок Б.9 - Нормированная СПМ передаваемого речевого сообщения в полосе 300-3400 Гц при затухании в радиоканале 77 дБ

Рисунок Б.11 - Нормированная СПМ передаваемого речевого сообщения в полосе 0-16000 Гц при затухании в радиоканале 77 дБ

Рисунок Б.13 - Нормированная СПМ передаваемого речевого сообщения в полосе 0-16000 Гц при затухании в радиоканале 80 дБ

1^(1), раз/Гц

0,0007

0,00065

0,00055

0,00045

/

/

/

1

N

1 V

ч

Ч

200

700

1200

1700

2200

2700

3200

Г, Гц

0,00065

0,0006

0.00055

0,0005

0.00045

Л / ч/

Л Л /

А/ ! \ J

1

N

V

\

у—

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500 Г, Гц

Рисунок Б.15 - Нормированная СПМ передаваемого речевого сообщения в полосе 88,88-3400 Гц при затухании в радиоканале 81 дБ

Рисунок Б.17 - Нормированная СПМ передаваемого речевого сообщения в полосе 300-3400 Гц при затухании в радиоканале 82 дБ

|1х(1), раз/Гц

0,0007

0,00065

0,0006

0,00055

0,0005

0,00045

г -У4

Л /

д Л /

А/ У

Ч

\

ч Ч

Л,

\

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500 Г, Гц

Рисунок Б.19 - Нормированная СПМ передаваемого речевого сообщения в полосе 0-16000 Гц при затухании в радиоканале 82 дБ

0,00065

0,0006

0,00055

0,0005

0.00045

/

Л /

Л Л /

!\/ J

V

\

\

)

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500 Г, Гц

Рисунок Б.21 - Нормированная СПМ передаваемого речевого сообщения в полосе 88,88-3400 Гц при затухании в радиоканале 84 дБ

0,00065

0,0006

0.00055

0,0005

0,00045

кГ

Л /

Л Л /

1\ J

1

>

>

\

\

1

3500 {, Гц

Рисунок Б.23 - Нормированная СПМ передаваемого речевого сообщения в полосе 88,88-3400 Гц при затухании в радиоканале 85 дБ

Рисунок Б.25 - Нормированная СПМ передаваемого речевого сообщения в полосе 300-3400 Гц при затухании в радиоканале 86 дБ

МО, раз/Гц

0,0007

0,00065

0,0006

0,00055

0,00045

/

Л /

Л Л /

1\/ У

1

\

\

1

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500 Г, Гц

Рисунок Б.27 - Нормированная СПМ передаваемого речевого сообщения в полосе 0-16000 Гц при затухании в радиоканале 86 дБ

Рисунок Б.29 - Нормированная СПМ передаваемого речевого сообщения в полосе 88,88-3400 Гц при затухании в радиоканале 87 дБ

Центральная Нормированная спектральная плотность 5'.. {/) при области определения

частота 280- 3500 Гц 300 - 3400 Гц 88,88 - 3400 Гц 88,88 - 4 ¡888,88 Гц 0- 16000 Гц

полосы д/'= 1 3 ДБ раз дБ раз ДБ раз дБ раз дБ раз

октавы, Гц

100 - - - - -1,88 0,000648 -1,88 0,000648 -1,80 0,000660

125 - - - - -1.78 0.000664 -1,78 0.000664 -1,73 0.000671

160 - - - - -1,87 0,000650 -1,87 0,000650 -1,84 0,000654

200 - - - - -1.85 0.000653 -1,85 0.000653 -1,83 0.000656

250 - - - - -1.73 0.000672 -1,73 0.000672 -1,73 0.000672

300 -2,03 0,000627 -2,11 0,000616 -1,83 0,000656 -1,83 0,000656 -1,83 0,000656

315 -1.96 0.000637 -1,99 0.000633 -1.82 0.000658 -1,82 0.000658 -1,82 0.000658

400 -1,65 0,000684 -1,65 0,000684 -1,65 0,000684 -1,65 0,000684 -1,65 0,000684

500 -1.66 0.000683 -1,66 0.000683 -1.66 0.000683 -1,66 0.000683 -1,66 0.000683

630 -1.87 0.000651 -1,87 0.000651 -1,87 0.000651 -1,87 0.000651 -1,87 0,000651

800 -2.12 0.000614 -2,12 0.000614 -2,12 0.000614 -2,12 0.000614 -2,12 0.000614

1000 -2.27 0.000593 -2,27 0.000593 -2,27 0.000593 -2,27 0.000593 -2,27 0,000593

1250 -2.34 0.000583 -2,34 0.000583 -2.34 0.000583 -2,34 0.000583 -2,34 0.000583

1600 -2,39 0,000577 -2,39 0,000577 -2,39 0,000577 -2,39 0,000577 -2,39 0,000577

2000 -2.58 0.000552 -2,58 0.000552 -2.58 0.000552 -2,58 0.000552 -2,58 0.000552

2500 -2.58 0.000552 -2,58 0.000552 -2.58 0.000552 -2,58 0.000552 -2,58 0.000552

3150 -2,89 0,000515 -2,89 0,000515 -2,89 0,000515 -2,89 0,000515 -2,89 0,000515

4000 - - - - - - -3,04 0.000496 -3,04 0.000496

5000 - - - - - - -3,32 0,000465 -3,32 0,000465

6300 - - - - - - -4,22 0.000379 -4,22 0.000379

8000 - - - - - - -5,33 0.000293 -5,33 0.000293

Н м о\

й =

я Е

м Я м Л п Я

Яс о Я л Я о К

Я о ■а

Я ■а

о со м я я

о Яс

О

я

я

4

5

^

О