Разработка и исследование распределенной системы управления дополнительными услугами интеллектуальной сети тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.13, кандидат технических наук Вексельман, Михаил Ильич

• Вексельман, Михаил Ильич
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Вексельман, Михаил Ильич

Список сокращений.

Введение.

Глава 1 Особенности построения Интеллектуальных сетей

1.1 Аналитический обзор развития ИС.

1.2 Модель ИС.

Выводы к главе

Глава 2 Разработка метода анализа влияния дополнительных услуг на нагрузку системы сигнализации

2.1 Анализ задержек на время установления ДУ в ИС.

2.2 Оценка нагрузки на систему сигнализации SS#7 ИС.

2.3 Разработка имитационной модели исследования ИС.

Выводы к главе 2.

Глава 3 Разработка распределенного метода управления ДУ.

3.1 Постановка задачи.

3.2 Анализ способов разбиения ИС на зоны.

Выводы к главе 3.

Глава 4 Анализ эффективности распределенной системы управления ДУ.

4.1 Разработка метода выбора оптимального числа центров управления услугами.

4.2 Разработка методов перенаправления заявок на ДУ.

Выводы к главе 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование распределенной системы управления дополнительными услугами интеллектуальной сети»

Актуальность темы. Развитие телекоммуникационных систем является одной из основных задач мирового сообщества на современном этапе. Это обусловлено огромным значением, которое они имеют сегодня во всех сферах человеческой деятельности: экономике, промышленности, науке, культуре, строительстве и т.д. Телекоммуникационные системы образуют глобальную информационную инфраструктуру. Эта инфраструктура не только расширяет возможности людей, позволяя им общаться в любом месте и в любое время, но и предоставляет новые виды услуг. К этим услугам относятся так называемые дополнительные услуги (ДУ): ^ сокращенный набор номера, циркулярный вызов, автоматический } s будильник, переадресация номера абонента, ограничение доступа j при входящей связи, автосекретарь, контроль входящего вызова, / речевая почта и многое другое. Число таких услуг стремительно ? растет. Причем характерной особенностью>дополнительных услугД ^^^ f является то что они должны легко создаваться, модифицироваться^/ зависимости от требования абонентов. Быстрое, эффективное и экономичное предоставление услуг пользователю возможно в результате развития новой концепции построения телекоммуникационных сетей, которая заключается в отделении функций управления ДУ от функции коммутации. Эта концепция разработана применительно к интеллектуальным сетям (ИС). Следует отметить, что основные принципы, положенные в основу архитектуры ИС, предполагается использовать и при построении сетей следующего поколения (NGN). Развитием концепции NGN является архитектура IP Multimedia Subsystem (IMS), обеспечивающая конвергенцию проводных и беспроводных сетей на базе протоколов IP и MPLS.

Интеллектуальные сети, являющиеся объектомТисследования, представляют собой одно из перспективных направлений развития телекоммуникаций. В соответствии с международными стандартами ИС может быть реализована на базе любой коммутируемой сети связи, открывая новую маркетинговую нишу дополнительных сетевых услуг, в максимальной степени учитывающих все более возрастающие требования пользователей к связи. При этом построение ИС операторами связи экономически оправдано т.к. позволяет получить дополнительный доход за счет внедрения новых телекоммуникационных услуг.

Предметом настоящего исследования является построение и анализ распределенной системы управления дополнительными услугами в интеллектуальных сетях.

Цель работы и задачи исследования. Целью работы является определение основных принципов и метода распределенной системы управления ДУ в ИС. Тем самым улучшить качество обслуживания абонентов как при выполнении основных, так и ДУ.

Для этого требуется провести анализ состояния проблемы и решить следующие основные задачи: провести анализ свойств ИС, отличающих ее от других сетевых технологий;

- осуществить оценку качества обслуживания абонентов при исследовании и анализе ИС;

- определить этапы и методы перехода от централизованной системы управления к распределенной системе управления дополнительными услугами в интеллектуальной сети, обеспечивающей более эффективное использование ресурсов сети, в том числе системы сигнализации;

- проанализировать методы разбиения множества абонентов ИС на подмножества областей действия центров управления услугами;

- провести исследование методов распределения нагрузки на сеть сигнализации;

- выбрать оптимальное число центров управления услугами;

- сделать сравнительный анализ алгоритмов переадресации заявок на дополнительные услуги в различных зонах ИС;

- провести испытания (имитационное моделирование на ПЭВМ) и оценить эффективность использования метода распределенного управления дополнительными услугами в интеллектуальных сетях.

Состояние проблемы. Несмотря на то, что вопросы, относящиеся к концепции ИС, обсуждаются достаточно давно как у нас в стране, так и за рубежом, они до сих пор не утратили своей актуальности. Среди отечественных исследований необходимо отметить работы Б.С. Гольдштейна, A.B. Ершова, А.Е. Кучерявого, В.Г. Лазарева, A.B. Росляков^Ю.И. Филюшин. При создании ИС возникает комплекс проблем, имеющих теоретическое и прикладное значение. Среди этих проблем особое место занимает проблема оценки качества обслуживания абонентов. Исследования, относящиеся к построению распределенной системы управления ДУ в ИС, способам распределения нагрузки на сеть сигнализации в ИС и методы зонирования ИС, а так же поэтапный переход от централизованной системы управления к распределенной системе находятся в стадии начального становления.

Методы исследования. Теоретические исследования, проведенные в диссертационной работе, основаны на применении теории сетей связи, теории вероятностей, теории телетрафика и имитационного моделирования.

Научная новизна исследований, проведенных в диссертационной работе, состоит в следующем:

1. Разработан метод распределенного управления дополнительными услугами в интеллектуальных сетях, позволяющий распределить нагрузку на сеть сигнализации и тем самым уменьшить время предоставления услуг более чем на 50% при высокой интенсивности заявок на ДУ.

2. Предложены различные методы перехода от централизованной системы управления дополнительными услугами в интеллектуальных сетях к распределенной.

3. Предложен метод выбора оптимального числа центров управления услугами.

4. Предложены новые способы эффективного разбиения на зоны ИС.

5. Предложены методы переадресации заявок на ДУ из одной зоны в другую.

6. Разработана имитационная модель, с использованием которой выполняется анализ характеристик ИС (время задержки ДУ, пропускные способности каналов и т.д.) на основе топологии сети и априорных данных об интенсивности поступления заявок на ДУ.

Практическая ценность работы. Разработанный метод распределенного управления дополнительными услугами может быть непосредственно использован операторами связи при модернизации ИС с целью повышения качества предоставляемых основных и дополнительных услуг, а также может быть использован при проектировании новых ИС. Алгоритм выбора оптимального числа центров управления услугами, предложенные методы разбиения ИС на зоны и программа моделирования ИС могут использоваться в проектных организациях и операторами связи для определения архитектуры ИС. Предложенные методы распределения нагрузки на всю сеть сигнализации и алгоритмы переадресации^ заявок на ДУ могут быть непосредственно реализованы производителями современного телекоммуникационного оборудования для ИС.

Разработано программное обеспечение моделирования интеллектуальных сетей для выбора и анализа их архитектуры. Реализация результатов работы.

Основные теоретические положения и практические результаты работы были использованы при проведении плановых научно-исследовательских работ ИППИ РАН по интеллектуальным сетям (тема № гос. Регистрации 01.200.113811), а также в проектах ИС, разработанных фирмой ДАТАТЕЛ, для операторов связи ОАО «Ростелеком» и ОАО «МТС».

Реализация результатов работы подтверждена соответствующими актами.

Вклад автора в исследование проблемы. Все результаты, представленные в работе, получены автором самостоятельно.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных конференциях ЪУ1 научной сессии РНТОРЭС им. Попова, посвященной Дню Радио (Москва, 2001); на

VII международной конференции «Информационные сети, системы и технологии» (Минск, 2001); на VIII международной конференции «Информационные сети, системы и технологии» (Санкт — Петербург, 2002); на международной научно-технической конференции «СуперЭВМ и многопроцессорные вычислительные системы» (Таганрог, 2002); на IV международном научном семинаре «Информационные сети, системы и технологии» (Москва, 2003); на V международном научном семинаре «Информационные сети, системы и технологии» (Москва, 2004).

Публикации.

Основные результаты работы отражены в 6 печатных работах, одна из которых опубликована в соавторстве.

Объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, четырех приложений и содержит 116 страниц машинописного текста, 32 рисунка, 16 таблиц. В списке литературы 53 наименования.

Заключение диссертации по теме «Телекоммуникационные системы и компьютерные сети», Вексельман, Михаил Ильич

Выводы к главе 4

1. Одной из задач при построении ИС является определение оптимального числа центров управления услугами — БСР. Это дает возможность не ухудшая качество выполнения предоставляемых ДУ выбрать необходимое число 8СР.

2. Для переадресации заявок на ДУ из одной зоны в другую автором было предложено и исследовано три метода: случайный, статический и игровой.

3. Случайный и статический методы легко реализуются на практике, но плохо подстраиваются к постоянно изменяющейся нагрузке на сети сигнализации. Применение данных методов эффективно при небольшом количестве транзитных узлов сети (до 6 8ТР)

4. Игровой метод сложен в реализации, но более эффективно распределяет нагрузку на сеть сигнализации и лучше реагирует на изменения ситуаций на сети. Применение данного метода обосновано в крупных сетях (от 7 8ТР)

Заключение

Теоретические и экспериментальные исследования распределенной системы управления ДУ в ИС, позволяют сформулировать следующие основные результаты.

1. В результате анализа, выполненного в данной диссертационной работе, установлено, что, несмотря на отмеченные достоинства ИС, введение новых ДУ или увеличение спроса на существующие ДУ приводит к увеличению нагрузки на сеть сигнализации, что в свою очередь приводит к ухудшению качества обслуживания абонентов. Разработаны методы оценки нагрузки на сеть сигнализации и качества обслуживания абонентов.

2. Разработана имитационная модель ИС, позволяющая определить основные характеристики системы: время ожидания ДУ, средние очереди в буферах элементов сети сигнализации, загруженность каналов сигнализации.

3. При использовании централизованного метода управления ДУ сигнальная информация тяготеет к одному узлу сети, что может привести к перегрузке системы сигнализации при увеличении интенсивности заявок на ДУ или введении новых ДУ. В связи с этим был предложен метод распределенного управления ДУ с целью равномерного распределения нагрузки на всю сеть.

4. Как показано в данной работе, увеличение вычислительных £ мощностей БСР не всегда приводит к снижению времени / выполнения ДУ, что связано с перегрузкой каналов связи ^ вокруг 8СР.

-995. Рассмотрены основные принципы построения распределенной сети управления ДУ. Определены различные методы распределения нагрузки на всю сеть сигнализации.

6. Предложены основные принципы разбиения ИС на зоны с целью повышения качества обслуживания абонентов ИС.

7. Разработан метод определения оптимального числа центров управления услугами, позволяющий эффективно распределить нагрузку на всю сеть сигнализации.

8. Предложены три метода переадресации заявок из одной зоны ИС в другую: случайный, статический и игровой. При этом проведен сравнительный анализ методов переадресации заявок из одной зоны ИС в другую. Определены области эффективного использования каждого метода.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Вексельман, Михаил Ильич, 2005 год

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

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

3. Гольдштейн Б.С. Сигнализация в сетях связи. Том 1. М.: Радио и связь 1998

4. Лазарев В.Г., Пийль Е.И. Интеллектуализация телекоммуникационных сетей //Технологии и средства связи , 1998, №6, с. 28-33

5. Лихтциндер Б.Я. Кузякин М.А. Росляков A.B. Фомичев С.М. Интеллектуальные сети связи. М.: Эко-Трендз 2000

6. Вексельман М.И. Анализ нагрузки на систему сигнализации в интеллектуальных сетях // Труды VII Международной конференции «Информационные сети, системы и технологии» ICINASTe-2001, Минск, БГЭУ, том 2, с. 56-59.

7. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978

8. Лазарев Ю.В. Методы анализа систем связи с учетом особенностей структуры коммутационной техники социалистических стран. Учебное пособие. М.: ВЗЭИС, 1987

9. Ратынский М.В. Основы сотовой связи. Под редакцией Д.Б. Земина. М: «Радио и связь» 1998

10. Вексельман М.И., Лазарев В.Г. Применение интеллектуальной платформы в сетях передачи данных. Материалы Международной научно-технической конференции «СуперЭВМ и многопроцессорные вычислительные системы» Таганрог, 2002, с. 91-94.

11. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. М: Эко-Трендз, 1997

12. Лазарев В.Г., Фалеева О.И. Организация роуминга в сетях с большим количеством регионов. Труды Седьмой Международной Конференции «Информационные сети, системы и технологии» ICINASTe-2001, Минск, БГЭУ, том 2, с. 40-42.

13. Шнепс М.А. Системы распределения информации. Методы расчета Справочное пособие. М.: Связь 1979.

14. Гольдштейн Б.С., Ехриель И.М., Рерле Р.Д. Интеллектуальные сети российским операторам связи//Сети и системы связи, 1998, №7, с. 82-89.

15. Кпейнрок JI. Вычислительные системы с очередями. М.: Мир, 1979.

16. Теория телетрафика (под ред. Башарина Г.П.) М.: Связь, 1971.

17. Распределенные системы передачи и обработки информации. М.: Наука, 1985.

18. Панчеко В.М. Системный анализ. Метод имитационного моделирования. М.: МИРЭА, 1995

19. Ершов В.А., Кузнецов H.A. Мультисервисные телекоммуникационные сети. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003

20. Крестьянинов C.B., Полканов Е.И., Шнепс-Шнеппе М.А. Интеллектуальные сети и компьютерная телефония, М: Радио и связь, 2001

21. Гургенидзе А.Т., Кореш В.И. Мультисервисные сети. М: 2003

22. Орлов С. SS7 поверх IP.// LAN журнал сетевых технологий 2002 №9, с. 30- 43.

23. Барсков А.Г. Классика и модерн ИС. // Сети и системы связи 2002 №2, с. 72-77

24. Кельганкин О.О., Орехов В.Г. Построение и эволюция ИСС: российские ориентиры. // Информ Курьер Связь 2002 №2 с.19-24

25. Лохтин В.И. Классическая и компьютерная платформы на российском почве. // Информ Курьер Связь 2002 №2 стр.25

26. Степанов С.Н. Анализ использования дополнительных видов обслуживания для уменьшения доли неоплачиваемой нагрузки при занятости вызываемого абонента. Электросвязь. 1993№9 с. 14-19

27. Филюшин Ю.И. Концепция и принципы построения интеллектуальных сетей связи. М: ЦНТИ Информсвязь 1995 с. 76

28. Росляков A.B. Общеканальная система сигнализации №7. М:, Радио и связь, 1998

29. МСЭ Требования к системе сигнализации №7. Рекомендации Q.721-Q.766, Мельбурн, 1988

30. Лазарев В.Г. Лазарев Ю.В. Динамическое управление потоками информации в сетях связи. М: Радио и связь, 1983

31. Степанов С.Н. Численные методы расчета систем с повторными вызовами. М: Наука 1983

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

33. Лазарев В.Г. Саввин Г.Г. Сети связи. Управление и коммутация. М: Связь, 1973

34. Вексельман М.И. Влияние дополнительных услуг ИС на нагрузку системы сигнализации// Труды LVI Научной сессии РНТОРЭС им. Попова, посвященной дню радио. Москва 2001, том 1, с. 77-80.

35. Вексельман М.И. Применение распределенной системы управления дополнительными услугами интеллектуальной сети связи. Материалы 4 международного семинара «Информационные сети системы и технологии» Москва 2003 с. 109-113.

36. Судоплатов C.B. Овчинниква Е.В. Элементы дискретной математики. Учебник М:, ИНФА-М, 2002

37. Новиков Ф.А. Дискретная математика для программистов. Санкт-Петербург, Питер, 2002

38. Нефедова В.Н., Осипова В.А. Курс дискретной математики. М: МАИ, 1992

39. Самуйлов К.Е., Фелюшин Ю.И. Анализ характеристик времени отклика узла интеллектуальной сети в процессе обслуживания вызова. Сб. научн. тр. ЦНИИС. —М., 1996. с. 1624.

40. Лазарев В.Г., Шерер Р.Г., Штейнберг Э.Л. Игровой метод управления размещением сервисных логических программ в сателитной базе данных интеллектуальной сети./ Информационные сети и системы. Семинар РНТОРЭС им. А.С, Попова. -Москва-Суздаль. 1995 с.14

41. Вексельман М.И. Методы переадресации заявок на дополнительные услуги в распределенной интеллектуальной сети связи. Материалы 5 международного семинара «Информационные сети системы и технологии» Москва 2004 с. 90-94.

42. Варакин Л.Е, Филюшин Ю.И., Николаев В.Б., Абакумов В.А. Опытная зона интеллектуальной сети связи. Вестник связи. -1997, №4, с. 38-42.

43. Филюшин Ю.И., Николаев В.Б. Способы построения платформы интеллектуальной сети связи для ТФОП РФ/ Перспективные технологии для российского телекоммуникационного рынка. Сб. тезисов международной конференции -М.:, 1997. с. 33-35.

44. Kihl М., Nyberg С. Applicstion of Modified PID Controllers to Overload Control in Intelligent Network/New Telecommunication Services for Developing Network. Proc. Int Telegraffic Seminar/ 1995 St.-Peterburg, pp. 150-160.

45. ITU-T Recommendation Q.1200 (03/93). Intelligent Network. ITU, 1993.

46. Guide to Voice Fundamentals. From Analogue to ATM. Nortel Networks, 1997

47. Kausl R. Mobile Office: combining the benefits of IN and IT // Alcatel Telecommunications review 2000 №2 c. 116-122

48. Jadoul M., O'Pella L. IN@Internet: Intelligent Network services for the new world // Alcatel Telecommunications review 2000 №2 c.123-128

49. Jensen T. Dimensioning of Intelligent Networks/Convergence oftlitechnologies, services and applications. 7 World Telecommunication Forum. Speakers Papers. Vol.2 Geneva, 1995 c. 561-565