Методы и средства обеспечения отказоустойчивости контакт-центров на базе IP-телефонии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.15, кандидат технических наук Малов, Алексей Викторович

• Малов, Алексей Викторович
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Малов, Алексей Викторович

Список сокращений.

Введение.

1 Анализ принципов построения контакт-центров и специфики их организации для обеспечения заданного качества функционирования.

1.1 Общие принципы построения контакт-центров.

1.2 Основные понятия отказоустойчивости контакт-центров.

1.3 Средства обеспечения и способы оценки надежности и качества функционирования контакт-центр о в.

1.4 Выводы.

2 Исследование эффективности методов организации контакт-центров на базе IP телефонии по критерию надежности.

2.1 Математическая модель функционирования контакт-центра без применения методов увеличения надежности.

2.2 Математическая модель функционирования контакт-центра при использовании методики кластерной структуры.

2.3 Математическая модель функционирования контакт-центра при общем резерве для однотипных единиц оборудования.

2.4 Выводы.

3 Исследование эффективности контакт-центров на базе IP-телефонии по критерию качества функционирования.

3.1 Особенности процесса обслуживания вызовов и его характеристики.

3.2 Математическая модель процесса обслуживания вызовов с учетом возможных технических неисправностей.

3.3 Математические модели процесса функционирования и характеристики контакт-центра как СМО с учетом возможных отказов оборудования.

3.4 Выводы.

4 Методика проектирования контакт-центра и имитационное моделирование.

4.1 Проверка аналитических результатов диссертационной работы.

4.2 Методика проектирования контакт-центров на базе IP-телефонии.

4.3 Реализация контакт-центра с использованием результатов диссертационной работы.

4.4 Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы и средства обеспечения отказоустойчивости контакт-центров на базе IP-телефонии»

В настоящее время развитие информационных технологий идет очень динамично. Многие предприятия и государственные структуры активно внедряют их для увеличения качества обслуживания клиентов и населения. Хорошо известно, что одним из видов повышения уровня обслуживания является предоставление услуг ЦОВ. Следует отметить, что данные ЦОВ часто предназначены не только для получения какой-либо справочной информации и т.п., но и для вызова спецслужб (например, служба скорой медицинской помощи, пожарная служба, МЧС), а также для получения неотложной консультации. В данных случаях к ЦОВ предъявляются особые требования по надежности, так как от их работоспособности может зависеть благополучный исход в чрезвычайных ситуациях.

Одним из наиболее современных и перспективных видов ЦОВ являются контакт-центры на базе IP-телефонии [43, 45]. Данное обстоятельство объясняется повышенным интересом к технологиям 1Р-телефонии, использование которой позволяет в значительной мере снизить стоимость телефонной связи. Многие компании, работающие в области коммуникаций, активно выпускают оборудование для IP-телефонии. Однако контакт-центры на базе IP-телефонии не лишены своих недостатков. К недостаткам данных систем можно отнести необходимость использования дополнительных решений для повышения надежности оборудования. К сожалению, в настоящее время, как в зарубежной, гак и в отечественной литературе отсутствуют общедоступные инженерные методики построения отказоустойчивых контакт-центров, что обуславливает актуальность тематики исследований [13, 23, 24, 25, 43, 45].

Задача надежности и качества функционирования является одной из важных задач, решаемых на всех этапах проектирования, внедрения и эксплуатации контакт-центров. При этом даже в самом простом своем исполнении контакт-центр представляет собой вычислительный комплекс или вычислительную систему [43, 45]. Фактор возникновения отказов оборудования и его связь с характеристиками надежности и качества функционирования, как компонентов, так и контакт-центра в целом имеет большое значение. Для учета этого фактора при проектировании и разработке контакт-центров требуется разработать соответствующие модели.

Для решения задачи обеспечения отказоустойчивости контакт-центров и выработки методики их проектирования требуется разработать научную основу архитектурных, структурных, логических принципов создания контакт-центров на базе IP-тслефонии и их вычислительных систем. Данная основа включает в себя математические модели, позволяющие оценить эффективность тех или иных вариантов организации контакт-центра с точки зрения отказоустойчивости. Также требуется определить методы, позволяющие повысить надежность и качество функционирования контакт-центров. Данные модели и методы позволят проектировать и создавать контакт-центры, обладающие высокими качественными и эксплуатационными показателями.

Актуальность диссертационной работы заключается в том, что до настоящего времени фактически отсутствуют инженерные методики построения отказоустойчивых контакт-центров на базе IP-телефонии обладающих высокими качественными и эксплуатационными показателями, а также методы оценки их надежности и качества функционирования.

Целью диссертационной работы является разработка инженерной методики построения и решение задачи организации отказоустойчивых контакт-центров на базе IP-телефонии, обладающих высокими качественными и эксплуатационными показателями.

Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решаются следующие задачи:

1. Исследование архитектуры, принципов построения и организации контакт-центров на базе IP-телефонии, с целью выявления проблем отказоустойчивости и качества функционирования присущих исследуемой системе. Анализ и выбор методов для обеспечения отказоустойчивости контакт-центров.

2. Создание математических моделей функционирования и методов оценки надежности контакт-центров, позволяющих учитывать вид и характеристики контроля, время подключения резерва и другие параметры. Создание имитационных моделей, для проверки достоверности аналитических результатов.

3. Исследование особенностей процесса обслуживания вызовов в контакт-центрах на базе IP-телефонии. Создание моделей, позволяющих оценить качество функционирования контакт-центров с учетом возможных отказов оборудования.

4. Разработка инженерной методики проектирования отказоустойчивых контакт-центров на базе IP-телефонии, обладающих высокими качественными и эксплуатационными показателями.

Методы исследования. Исследования проводились с использованием математического аппарата марковских и полумарковских процессов, математической статистики, теории надежности, теории восстановления, теории массового обслуживания. Также при решении поставленных в диссертационной работе задач использовались методы статического моделирования случайных процессов на ЭВМ.

Научная новизна. Новизну представляют следующие научные результаты:

1. Исследованы архитектура, принципы построения и организации контакт-центров на базе IP-телефонии. Выявлено, что наиболее критичными с точки зрения отказоустойчивости являются серверы СРВ, модуль IP-телефонии и шлюз IP-телефонии. Впервые определены и адаптированы для контакт-центров методы, которые следует использовать для повышения надежности контакт-центров на базе IP-телефонии и их подсистем. В число данных методов входят кластерный подход с различными режимами использования резерва, общий резерв для однотипных компонентов (в основном серверов), а также комбинированные подходы.

2. Показана применимость известных математических моделей и методов, а также созданы новые модели и методы для оценки характеристик надежности контакт-центров. Предложенные модели позволяют учесть параметры непрерывного (аппаратного) и/или периодического (программного) контроля, время подключения резерва. В отличие от большинства существующих, модели позволяют учитывать не экспоненциальный характер распределения периода тестового контроля, а также времени подключения резерва, что более близко к характеристикам реальных систем. Созданы соответствующие имитационные модели, подтвердившие правильность аналитических результатов.

3. Предложены модели, позволяющие оценить качество функционирования контакт-центров с учетом возможных отказов оборудования. Использование предлагаемых моделей позволяет учесть различную интенсивность поступления, различное число мест в системе для вызовов со стороны ТфОП, IP-телефонии и другие особенности обслуживания вызовов в контакт-центрах на базе ГР-телефонии.

4. Впервые разработана и представлена в виде алгоритма инженерная методика проектирования отказоустойчивых контакт-центров на базе IP-телефонии, обладающих высокими качественными и эксплуатационными показателями.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Наиболее критичными с точки зрения отказоустойчивости подсистемами контакт-центра являются серверы СРВ, модуль IP-телефонии и шлюз IP-телефонии. В число методов, которые следует использовать для повышения надежности контакт-центров на базе ГР-телефонии и их подсистем, входят кластерный подход с различными режимами использования резерва, общий резерв для однотипных компонентов (в основном серверов), а также комбинированные подходы.

2. Математические модели и методы для оценки характеристик надежности контакт-центров, спроектированных с применением различных методов повышения отказоустойчивости. Предлагаемые модели позволяют учесть параметры непрерывного (аппаратного) и/или периодического (программного) контроля, время подключения резерва.

3. Модели, позволяющие оценить качество функционирования контакт-центров с учетом возможных отказов оборудования. Использование предлагаемых моделей позволяет учесть различную интенсивность поступления в контакт-центр, различное число мест в системе для вызовов приходящих со стороны ТфОП, ГР-телефонии и другие особенности обслуживания вызовов в контакт-центрах на базе IP-телефонии.

4. Инженерная методика проектирования отказоустойчивых контакт-центров на базе IP-телефонии, обладающих высокими качественными и эксплуатационными показателями.

Практическая значимость работы заключается в том, что предложен ряд моделей и методов, которые позволяют обеспечить отказоустойчивость, оценить качество функционирования контакт-центров на базе 1Р-телефонии.

Данные модели и методы, как отдельно, так и в сочетании с другими моделями и методами, могут применяться для обеспечения надежности и оценки качества функционирования контакт-центров как на стадии их проектирования, так и для анализа характеристик разработанных систем. Разработана и предложена инженерная методика, позволяющая проектировать контакт-центры, обладающие высокими качественными и эксплуатационными показателями. Созданные модели и научную основу принципов организации отказоустойчивых контакт-центров можно использовать при дальнейших исследованиях. В частности можно собирать статистику отказов различных контакт-центров и производить дальнейшие исследования на отказоустойчивость. Также представляет интерес исследование работоспособности контакт-центров при критическом возрастании нагрузки, например, в результате какого-либо чрезвычайного происшествия, затронувшего большое число граждан и т.п.

Достоверность результатов исследования подтверждается корректным использованием математического аппарата, результатами экспериментальных исследований на программных моделях.

Внедрение результатов заключается в использовании разработанной методики при проектировании контакт-центра и результатов работы в учебном процессе кафедры ВТ СПбГЭТУ «ЛЭТИ».

Апробация результатов исследования. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались в широком кругу специалистов и ученых на кафедре ВТ СПбГЭТУ «ЛЭТИ», а также на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ «ЛЭТИ» (Санкт-Петербург, 2009-2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи (2 статьи опубликованы в изданиях, определенных ВАК).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 80 наименований. Основная часть работы изложена на 112 страницах машинописного текста. Работа содержит 24 рисунка.

Заключение диссертации по теме «Вычислительные машины и системы», Малов, Алексей Викторович

4.4 Выводы

1. Созданы имитационные модели функционирования контакт-центров, спроектированных с применением различных методов повышения надежности. Сравнительный анализ результатов вычисления параметров с помощью разработанных аналитических и имитационных моделей подтверждает корректность аналитических результатов, а также сделанных при их получении предположений.

2. До настоящего времени фактически отсутствовали инженерные методики построения отказоустойчивых контакт-центров на базе IP-телефонии. Разработана и представлена в виде алгоритма инженерная методика проектирования контакт-центров на базе 1Р-телефонии, удовлетворяющих требуемым параметрам надежности и качества функционирования.

3. Показана применимость результатов диссертационной работы для проектирования и модернизации контакт-центров различного назначения, обладающих высокими качественными и эксплуатационными показателями.

104

Заключение

В диссертационной работе решена задача организации отказоустойчивых контакт-центров на базе IP-телефонии, обладающих высокими качественными и эксплуатационными показателями. Разработана научная основа архитектурных, структурных, логических принципов создания контакт-центров на базе IP-телефонии. Созданные модели и научную основу принципов организации отказоустойчивых контакт-центров можно использовать при дальнейших исследованиях. В частности можно собирать статистику отказов различных контакт-центров и производить дальнейшие исследования на отказоустойчивость. Также представляет интерес исследование работоспособности контакт-центров при критическом возрастании нагрузки, например, в результате какого-либо чрезвычайного происшествия, затронувшего большое число граждан и т.п.

В диссертационной работе получены следующие основные результаты:

1. Исследованы архитектура, принципы построения и организации контакт-центров на базе IP-телефонии. Выявлено, что наиболее критичными с точки зрения отказоустойчивости являются серверы СРВ, модуль IP-телефонии и шлюз ГР-телефонии. Показана целесообразность использования и адаптированы для контакт-центров методы, которые следует использовать для повышения надежности контакт-центров на базе IP-телефонии и их подсистем. В число данных методов входят кластерный подход с различными режимами использования резерва, общий резерв для однотипных компонентов (в основном серверов), а также комбинированные подходы.

2. Показана применимость известных математических моделей и методов, а также созданы новые модели и методы для оценки характеристик надежности контакт-центров. Предложенные модели позволяют учесть параметры непрерывного (аппаратного) и/или периодического (программного) контроля, время подключения резерва. Правильность аналитических результатов подтверждена результатами моделирования.

3. Исследованы особенности процесса обслуживания вызовов в контакт-центрах на базе IP-телефонии. Созданы модели и методы, позволяющие оценить характеристики обслуживания вызовов с учетом возможных отказов оборудования. Использование предлагаемых моделей позволяет учесть различную интенсивность поступления в контакт-центр, различное число мест в системе для вызовов приходящих со стороны ТфОП, TP-телефонии и другие особенности обслуживания вызовов в контакт-центрах на базе IP-телефонии.

4. На основе результатов диссертационной работы разработана методика проектирования отказоустойчивых контакт-центров на базе IP-телефонии, удовлетворяющих требуемым параметрам надежности и качества функционирования. Рассмотрено практическое использование предложенной методики и результатов работы при проектировании и реализации контакт-центра.

106

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Малов, Алексей Викторович, 2010 год

1. Авен О.И., Гурин Н.Н., Коган Я.А. Оценка качества и оптимизация вычислительных систем Текст. М.: Наука, 1982. 464 с.

2. Александровская Л.Н., Афанасьев А.П., Лисов А.А. Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем Текст. М.: Логос, 2003. 208 с.

3. Алтарев В.П., Шакун Г.И., Трофимов П.И. Процессы отказов и восстановлений в системах ПД Текст. М.: Связь, 1977. 113 с.

4. Афонин В.А., Ладыгин И.И. Построение отказоустойчивых вычислительных систем Текст. М.: Изд-во МЭИ, 1987. 68 с.

5. Байхельт Ф., Франкен П. Надежность и техническое обслуживание. Математический подход Текст. М.: Радио и связь, 1988. 385 с.

6. Борзенко А. Кластеры // ВУТЕ:Россия. 2002. Вып. 5. (http://www.bytemag.ru/articles/detail.php?ID=8496).

7. Бутаков Е.А. Методы создания качественного программного обеспечения ЭВМ Текст. М: Энергия, 1984. 232 с.

8. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем Текст. М.: Наука, 1968. 400 с.

9. Вентцель Е.С. Теория вероятностей Текст. М.: Высшая школа, 2002. 575 с.

10. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория случайных процессов и её инженерные приложения Текст. М.: Высшая школа, 2000. 480 с.11 .Гнеденко Б.В., Коваленко И.Н. Введение в теорию массового обслуживания Текст. М.: ЛКИ, 2007. 400 с.

11. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности Текст. М.: Наука, 1965. 524 с.

12. Голинкевич Т.А. Прикладная теория надежности Текст. М.: Высшая школа, 1977. 160 с.

13. Гольдштейн Б. С., Фрейнкман В. А. Call-центры и компьютерная телефония Текст. СПб.: БХВ-Петербург, 2002. 372 с.

14. Гольдштейн А.Б., Гольдштейн Б.С. SOFTSWITCH Текст. СПб.: БХВ Санкт-Петербург, 2006. 368 с.

15. Горшков В. Кластерные решения // Сетевой журнал. 2001. Вып. 5. (http://www.setevoi.rU/cgi-bin/text.pl/inagazines/2001/5/70).

16. Градов Е.С. Обеспечение отказоустойчивости вычислительной системы с автоматическим распределением ресурсов Текст.: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Институт проблем информатики РАН, М., 2004. 26 с.

17. Градов Е.С. Обеспечение отказоустойчивости вычислительной системы с автоматическим распределением ресурсов Текст.: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Институт проблем информатики РАН, М., 2004. 176 с.

18. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных систем Текст. М.: Энергия, 1977. 536 с.

19. ЖдановаЕ., Томашевский В. Имитационное моделирование в среде GPSS Текст. М.: Бестселлер, 2003. 416 с.

20. Зарубин А.А. Исследование контакт-центров NGN Текст.:автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. СПбГУТ, СПб, 2004. 19 с.

21. Зарубин А.А. Исследование контакт-центров NGN Текст.:диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. СПбГУТ, СПб, 2004. 138 с.

22. Зарубин А. А. Формула контакт-центра Текст. // Сети и системы связи. 2003. Вып. 8. С. 52-55.

23. Зарубин А.А. Call и контакт-центры: эволюция технологий иматематических моделей Текст. //Вестник связи. М. 2003. Вып. 8. С. 85-88.

24. Иыуду К.А. Надежность, контроль и диагностика вычислительных машин и систем Текст. М.: Высшая школа, 1989. 320 с.

25. Капур К., Ламберсон Л. Надежность и проектирование систем Текст. М.: Мир, 1980. 604 с.

26. Клейнрок Jl. Теория массового обслуживания Текст. М.: Машиностроение, 1979. 432 с.

27. Клейнрок Л. Вычислительные системы с очередями Текст. М.: Мир, 1979. 600 с.31 .Козлов Б.А. Резервирование с восстановлением Текст. М.: Советское радио, 1969. 150 с.

28. Кудрявцев Е.М. GPSS World. Основы имитационного моделирования различных систем Текст. М.: ДМК Пресс, 2004. 320 с.

29. Кузьмин И.В., Бурназян А.В., Ковергин А.А. Аппаратный контроль электронных вычислительных машин Текст. М.: Энергия, 1974. 73 с.

30. Липаев В.В. Качество программного обеспечения Текст. М.: Финансы и статистика, 1983. 264 с.

31. Липаев В.В. Надежность программного обеспечения АСУ Текст. М.: Энергоиздат, 1981. 240 с.

32. Липаев В.В. Надежность программных средств Текст. М.: Синтег, 1998. 232 с.

33. Липаев В.В. Тестирование программ Текст. М.: РиС, 1986. 294с.

34. Лисс В.А. Разработка математических и имитационных моделей надежности программного обеспечения систем реального времени Текст.: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. СПбГЭТУ, СПб, 2006. 16 с.

35. Лисс В.А. Разработка математических и имитационных моделей надежности программного обеспечения систем реального времени Текст.: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. СПбГЭТУ, СПб, 2006. 120 с.

36. Майерс Г. Надежность программного обеспечения Текст. М.: Мир, 1980. 360 с.

37. Малов А.В. Методика повышения надежности контакт-центров на базе IP-телефонии с использованием кластерной структуры Текст. // Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника. СПб. 2010. Вып. 1. С. 30-39.

38. Малов А.В. К вопросу эффективности контакт-центров на базе IP-телефонии по критерию качества функционирования с учетом процесса отказов и восстановлений Текст. // Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника. СПб. 2010. Вып. 2. С. 37-46.

39. Малов А.В. Контакт-центры на базе IP-телефонии Текст. // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». СПб. 2008. Вып. 8. С. 26-32.

40. Малов А.В. Современные IMS услуги и домашние мультимедиа сети Текст. // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». СПб. 2008. Вып. 10. С. 21-26.

41. Материалы web-сайта компании "ТИМ Компьютере", (http: //team. ru/server/stblcompare. shtm 1).

42. Надежность технических систем Текст.: справочник / Беляев Ю.К. [и др.]; Под ред. Ушакова И.А. М.: Радио и связь, 1985. 608 с.

43. Папернов А.А. Логические основы цифровых машин и программирования Текст. М.: Наука, 1968. 591с.

44. Половко A.M., Гуров С.В. Основы теории надежности Текст. СПб.: БХВ Санкт-Петербург, 2006. 704 с.

45. Полу марковские модели восстанавливаемых систем и систем массового обслуживания Текст. / Корлат А.Н. [и др.]; Отв. ред. Мишкой Г.К. Кишинев: Штиинца, 1991. 276 с.

46. Сидоров A.M. Методы контроля электронных цифровых машин Текст. М.: Советское радио, 1963. 160 с.

47. Сутягин М.В. Обеспечение надежности автоматизированных информационных систем на основе сетевой кластеризации серверов Текст.: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Моск. гос. технол. ун-т "Станкин", М., 2004. 191 с.

48. Таранцев А.А. Инженерные методы теории массового обслуживания Текст. М.: Наука, 2007. 175 с.

49. Теслер Г.С. Концепция создания вычислительных средств с высоким уровнем отказоустойчивости Текст. // Математические машины и системы. Вып. 2 . 2002. С. 176-183.

50. Трофимов П.И. Надежность вычислительного комплекса узла коммутации с неидеальным контролем Текст. // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Техника проводной связи. СПб. 1975. Вып. 2. С. 128-133.

51. Трофимов П.И., Шакун Г.И. К оценке надежности управляющего комплекса узла коммутации Текст. // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Техника проводной связи. СПб., 1974. Вып. 2. С. 120-124.

52. Ушакова Г.Н. Аппаратный контроль и надежность специализированных ЭВМ Текст. М.: Советское радио, 1969. 312 с.

53. Ушаков И.А. Вероятностные модели надежности информационно-вычислительных систем Текст. М.: Радио и связь, 1991. 132 с.

54. Черкесов Г.Н. Надежность аппаратно-программных комплексов Текст. СПб.: Питер, 2005. 479 с.

55. Черкесов Г.Н. Проектирование систем контроля с учетом надежности Текст. М.: Знание, 1989. 66 с.

56. Черкесов Г.Н., Можаев А.С. Логико-вероятностные методы расчета надежности структурно-сложных систем Текст. М.: Знание, 1991. 64 с.

57. Шакун Г.И., Трофимов П.И., Алтарев В.П. Отказоустойчивость систем передачи данных Текст. М.: Радио и связь, 1984. 144 с.

58. Bernett H., Fischer M., Masi D. Internet Protocol/Public Switched Telephone Network Blended Call Center Performance Analysis Текст. // The Telecommunications Review. 2001. P. 51-60.

59. Brandt A., Brandt M. On the M(n)/M(n)/s queue with impatient calls Текст. // Performance Evaluation. 1999. Vol. 35. P. 1-18.

60. Gans N., Koole G., Mandelbaum A. Telephone Call Centers: Tutorial, Review, and Research Prospects Текст. // Manufacturing & Service Operations Management. 2003. P. 79-141.

61. Garnett O., Mandelbaum A., Reiman M. Designing a call center with impatient customers Текст. // Manufacturing & Service Operations Management. 2002. Vol. 4. P. 208-227.

62. Hammonds К. H. How Google Grows.and Grows.and Grows // Fast Company. 2003.http://www.fastcompany.com/magazine/69/google.html).

63. HoffT. Google Architecture. Материалы сайта HighScalability.com. 2008. (http://highscalability.com/google-architecture).

64. Pfister G. In Search of Clusters Текст. Prentice Hall, 1995. 444 p.

65. Piedad F., Hawkins M. High Availability: Design, Techniques and Processes Текст. Prentice Hall, 2000. 288 p.