Выбор сценария перехода к мультисервисной сети на базе инновационных решений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.13, кандидат наук Куликов Николай Александрович

• Куликов Николай Александрович
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Куликов Николай Александрович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ПОДХОДОВ К ПОСТРОЕНИЮ СЕТЕЙ СЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ

1.1. Анализ текущего состояния и направлений перехода к IMS

1.2. Принципы разработки телекоммуникационного оборудования с длительным жизненным циклом

1.2.1. Прогнозирование развития системы электросвязи

1.2.2. Подробный анализ возможных сценариев модернизации оборудования

1.2.3. Преемственность предшествующих разработок и вопросы сохранения качества предоставления услуг

1.2.4. Представление оборудования в виде постоянного и переменного компонентов

1.2.5. Постановка задачи по созданию петли обратной связи

1.3. Задачи диссертационной работы

1.4. Выводы по главе

2. МОДЕРНИЗАЦИЯ АНАЛОГОВЫХ АТС ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ НЕПОСРЕДСТВЕННО К СЕТИ NGN/IMS

2.1. Основные модули ядра сети NGN/IMS

2.2. Разработка способа включения координатных АТС в сеть NGN/IMS .... 41 2.2.1. Анализ решений по замене оборудования АТС

2.3. Анализ сценария предоставления услуг в сети NGN/IMS

2.4. Математическая модель обслуживания заявок в узлах сети NGN/IMS

2.4.1. Анализ сигнального трафика сети NGN/IMS

2.4.2. Анализ длительности обработки сигнальных сообщений в NGN/IMS-ядре

2.4.3. Определение распределения вероятностей длительности ожидания в узлах ядра сети NGN/IMS

2.5. Оценка параметров качества обслуживания в NGN/IMS

2.6. Математическая модель оценки времени предоставления услуги

2.7. Вероятностно-временные характеристики МПН

2.7.1. Установление исходящего соединения

2.7.2. Установление входящего соединения

2.8. Выводы по Главе

3. КУМУЛЯНТНЫЙ АНАЛИЗ МОДЕРНИЗИРОВАННОЙ СЕТИ NGN/IMS

3.1. Кумулянтный анализ

3.2. Оценка квантиля длительности пребывания заявки в системе через кумулянты

3.2.1. Нахождение квантиля через ряд Эджворта

3.2.2. Нахождение квантиля через ряд Корниша-Фишера

3.3. Разработка способа определения характеристик СМО типа M/G/к

3.3.1. Разработка способа определения кумулянтов длительности обслуживания

3.3.2.Разработка способа определение кумулянтов длительности ожидания

3.4. Методика оценки нормируемых характеристик качества в сети NGN/IMS из конца в конец

3.5. Расчет показателей QoS в сети NGN/IMS, модернизированной с использованием МПН

3.5.1. Пример расчета квантилей пребывания в МПН

3.6. Выводы по Главе

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РЕАЛЬНОЙ СЕТИ NGN/IMS, МОДЕРНИЗИРОВАННОЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОБОРУДОВАНИЯ МПН

4.1. Анализ реальных данных, собранных на сети ПАО МГТС

4.1.1. Анализ вероятностно-временных характеристик потоков сигнальных сообщений, обслуживаемых ядром сети NGN/IMS

4.1.2. Анализ процессов обслуживания заявок МПН

4.1.3. Численная оценка показателей QoS реальной сети

4.2. Разработка имитационной модели сети NGN/IMS

4.3. Анализ результатов имитационного моделирования

4.4. Анализ особенностей модернизации сети с использованием МПН

4.5. Разработка сценария модернизации сети с использованием МПН

4.6. Выводы по Главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А - Акты внедрения

Приложение Б - Листинг программы имитационного моделирования для оценки величины ошибки при переходе от системы типа M/G/k к системе M/M/k

Приложение В - Пример расчета квантилей пребывания сообщений INVITE в узле P-CSCF при известной интенсивности входящих вызовов

Приложение Г - Листинг программы имитационного моделирования сети NGN/IMS

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Выбор сценария перехода к мультисервисной сети на базе инновационных решений»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В настоящее время идет процесс перехода к мультисервисным сетям связи. Принципы их построения основаны на концепции сети связи следующего поколения (NGN - Next Generation Network) и ее модификациях. Для поддержки некоторых видов услуг часто используются решения, предусмотренные концепцией пакетной мультимедийной подсистемы (IMS - IP Multimedia Subsystem). Для краткости мультисервисная сеть, основанная на симбиозе этих концепций, в дальнейшем будет именоваться «сетью NGN/IMS». Функциональные возможности мультисервисных сетей позволяют предоставлять пользователям доступ к общим ресурсам сети вне зависимости от вида абонентских терминалов. С целью удовлетворения возрастающих потребностей своих клиентов операторы связи осуществляют модернизацию сетей связи для повышения доходов за счет расширения спектра предоставляемых услуг на единой инфокоммуникационной платформе, а также для снижения своих эксплуатационных расходов.

Таким образом, остро стоит вопрос о выборе пути перехода от существующих сетей к сетям NGN/IMS, что определяет актуальность темы исследования. Международными рекомендациями предусмотрена только последовательная смена поколений телекоммуникационного оборудования: от аналоговых станций - к цифровым станциям, основанным на технологии временного разделения каналов, и от цифровых - к IP-телефонии и сетям следующего поколения. Несмотря на это, могут быть выбраны альтернативные подходы к модернизации сети связи. В частности, опираясь на накопившийся опыт построения сетей связи следующего поколения, есть возможность воспользоваться так называемым преимуществом отстающего [96]. В этом случае важным аспектом является применение инновационных подходов к модернизации эксплуатируемых телефонных станций с целью построения мультисервисной сети.

При этом одной из важнейших задач становится сохранение характеристик качества предоставления услуг пользователям в модернизированной сети. Характеристики качества обслуживания принято обозначать аббревиатурой QoS по устоявшемуся англоязычному словосочетанию - Quality of Service.

Модернизированная сеть, построенная по принципам NGN/IMS, представляет собой совокупность различных модулей, взаимодействующих между собой в процессе обмена сигнальными (служебными) сообщениями. Задержки пребывания сигнальных сообщений в узлах сети, включающие ожидание обслуживания и непосредственную обработку сигнальных сообщений, в значительной мере, определяют уровень качества обслуживания пользователей.

Таким образом, возникает необходимость разработки системно-технического решения, позволяющего обеспечить модернизацию ранее созданного сегмента сети с учетом принципов NGN/IMS, а также необходимость обеспечения заданных характеристик QoS в результате реализации выбранного сценария. Этими факторами обусловлена актуальность настоящей диссертационной работы.

Разработанность темы исследования. Большой вклад в развитие вопросов построения, модернизации и анализа сетей электросвязи с различными системами коммутации, включая связанные с ними аспекты теории телетрафика, внесли российские (Башарин Г.П., Буренин А.Н., Гольдштейн Б.С., Канаев А.К., Кучерявый А.Е., Легков К.Е., Пшеничников А.П., Росляков А.В., Самуйлов К.Е., Соколов Н.А., Степанов С.Н., Татарникова Т.М., Шнепс-Шнеппе М.А.) и зарубежные (Д. Кениг, Л. Клейнрок, П. Кюн, Д. Штойян) исследователи.

Несмотря на то, что в целом указанная область исследуется довольно активно, ряд вопросов остается открытым. Прежде всего, значительная часть работ, посвященных качеству предоставления услуг в сетях следующего поколения, не принимает во внимание различия в длительности обработки различных типов сигнальных сообщений. В настоящей работе учитывается данный аспект, что приводит к постановке новых задач. Кроме того, в литературе мало изучен вопрос оценки квантилей распределения длительности задержек

сигнальных сообщений при передаче «из конца в конец», определяющих характеристики QoS.

Вопрос построения комбинированных систем коммутации, обеспечивающих преобразование сети связи общего пользования в пакетную, был рассмотрен в [79]. При этом анализ характеристик качества обслуживания для подобных систем в научной литературе практически не рассматривался и является непроработанным.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются эксплуатируемые системы коммутации, модернизируемые на базе предложенной концепции. Предмет исследования - комплекс моделей, отображающих процесс модернизации эксплуатируемых систем коммутации.

Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка инновационных решений, позволяющих выполнить переход к мультисервисной сети связи, построение математической модели мультисервисной сети NGN/IMS, модернизированной согласно предложенному подходу, а также разработка метода оценки характеристик качества предоставления услуг в подобной сети.

Поставленная цель достигается за счет решения следующих задач:

1. разработка сценария модернизации эксплуатируемых телефонных станций для перехода к сети NGN/IMS;

2. построение математической модели сети NGN/IMS, модернизированной согласно предложенным и обоснованным техническим решениям;

3. сбор и анализ статистических данных сигнального трафика в реальной NGN/IMS-сети с включенными в ее состав телефонными станциями, модернизированными согласно предложенному подходу;

4. разработка метода оценки характеристик качества обслуживания сигнального трафика в сети NGN/IMS применительно к взаимодействию с модернизированными телефонными станциями.

Научная новизна. 1. Впервые предложен сценарий перевода аналоговых абонентских терминалов, подключенных к эксплуатируемым АТС, непосредственно в сеть NGN/IMS, который основан на инновационном подходе к разработке нового и модернизации существующего оборудования с длительным жизненным циклом. 2. Разработан метод оценки вероятностно-временных характеристик качества обслуживания в сетях NGN/IMS в части обработки сигнальных сообщений, который отличается от известных тем, что учитывает различия в длительности обслуживания сигнальных сообщений в узлах сети NGN/IMS. 3. Впервые выявлены характеристики потоков сигнальных сообщений в сети NGN/IMS и длительности обслуживания различных типов сообщений в основных элементах, входящих в состав ядра сети NGN/IMS.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость работы состоит в расширении класса подходов, позволяющих производить смену поколений оборудования в сетях связи. Получены аналитические соотношения для расчета математического ожидания и квантиля распределения длительности пребывания сигнальных сообщений на основе модели в виде многофазной системы телетрафика. Разработаны аналитическая и имитационная модели, адекватно отражающие реальные процессы функционирования сети NGN/IMS.

Практическая значимость диссертационной работы заключается в разработке сценария, позволившего существенно снизить затраты на модернизацию сети связи и ее длительность. Разработанный метод оценки вероятностно-временных характеристик качества обслуживания в сетях NGN/IMS позволяет рассчитывать с погрешностью не более 5% (достаточной для решения инженерных задач). На основании полученных характеристик сформулированы научно обоснованные рекомендации по проектированию сети следующего поколения в части требований к обработке сигнальных сообщений.

Результаты работы использовались:

- ООО «НТЦ ПРОТЕЙ» при разработке Медиатора Плана Нумерации (МПН);

- ПАО «Ростелеком» при модернизации аналогового сегмента телефонной

сети;

- ООО "СевенТест" в процессе модернизации сети ПАО "МГТС".

Методы исследования. В процессе исследования использовались методы

системного анализа [54], теории телетрафика, математической статистики. Численная проверка полученных аналитических соотношений осуществлялась методами имитационного моделирования. Для получения ряда численных оценок использовались данные, собранные на реальной сети связи.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Сценарий модернизации аналогового сегмента сети связи как характерный пример реализации инновационного решения, обеспечивающий эволюционный переход к мультисервисной сети в сжатые сроки и с меньшими инвестициями по сравнению с использованной ранее практикой.

2. Метод оценки вероятностно-временных характеристик качества обслуживания в сетях NGN/IMS в части обработки сигнальных сообщений, учитывающий различия в длительности их обработки.

3. Модель сигнального обмена в сети NGN/IMS, позволяющая адекватно оценивать интенсивность сигнального трафика и законы его обслуживания в узлах мультисервисной сети.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов подтверждается корректным использованием математических методов исследования, результатами имитационного моделирования и данными, собранными в эксплуатируемой сети связи. Основные результаты, полученные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на следующих всероссийских и международных конференциях: 59-й, 60-й и 64-й научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава научных сотрудников и аспирантов СПбГУТ (СПб, 2007, 2008, 2012 гг.), на III Международной научно-технической и научно-методической конференции «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании» (СПб, 2014), на IX Международной отраслевой научно-технической конференции

«Технологии информационного общества» (Москва, 2015), на 22-м международном симпозиуме по технологиям потребительской электроники (^СТ 2018), а также на ежегодных семинарах кафедры инфокоммуникационных систем.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, из них: 5 опубликовано в изданиях, включенных в перечень рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени; 2 - в изданиях, включенных в международные базы цитирования; 5 публикаций в других изданиях и материалах конференций.

Личный вклад автора. Результаты диссертационной работы получены автором самостоятельно, технические решения, программные средства и математические процедуры разработаны при его непосредственном участии.

1. АНАЛИЗ ПОДХОДОВ К ПОСТРОЕНИЮ СЕТЕЙ СЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ

1.1. Анализ текущего состояния и направлений перехода к IMS

Стремительное развитие сетей связи следующего поколения в последние годы связано с ростом Интернета и активным применением IP-технологий, основными пользователями которых стали физические лица, что привело к увеличению разветвленности и повышению емкости сети. Эти процессы потребовали разработки новых решений, обеспечивающих передачу различных видов информации и предоставления различных видов услуг связи в рамках единой архитектуры. В основе такого решения был положен метод передачи информации на основе коммутации пакетов, что привело к появлению сетей следующего поколения, более известных по аббревиатуре NGN (Next Generation Network) [96].

Сеть NGN - это мультисервисная сеть, основанная на пакетной коммутации и обеспечивающая предоставление большого набора телекоммуникационных услуг. При этом идеология NGN определяет возможность передачи любой информации в единой форме представления - IP-пакете [101].

Внедрение пакетных технологий в мобильных сетях обусловило появление подсистемы мультимедийных IP-услуг - NGN/IMS, обеспечивающей конвергенцию технологий передачи данных посредством пакетной сети. С момента своего появления мобильные сети прошли достаточно короткий, но насыщенный процесс эволюции, в процессе которого происходила последовательная смена поколений, дополнительно характеризующаяся качественными скачками в области доступных скоростей и предоставляемых услуг [35]. На Рисунке 1.1 показаны примерные даты появления новых поколений

систем мобильной связи. Их принято обозначать цифрой, которая предшествует букве «G» - generation (поколение).

10 20 за 40 50 I II II \ \ \ \ \ + t f f f ~Н-1-1-1-г

1980 1990 2000 2010 2020

Рисунок 1.1 - Смена поколений стандартов для мобильной (сотовой) связи

t

Каждое последующее поколение обеспечивало абонентам больший набор услуг и более высокую скорость передачи данных. Архитектура NGN/IMS была разработана специально для введения новых и улучшения мультимедийных услуг: голосовых сервисов, видеотелефонной и видеоконференцсвязи, передачи текстовых и мультимедийных сообщений.

1.2. Принципы разработки телекоммуникационного оборудования с

длительным жизненным циклом

В более широком смысле вся система связи последовательно проходила несколько эволюционных этапов: от аналоговых линий и ручных коммутаторов до мультисервисных сетей связи и архитектуры NGN/IMS. Каждый из этапов представлял собой существенный качественный скачок в развитии технологий и характеризовался специфичными системами коммутации, системами передачи данных и видами передаваемой информации. На Рисунке 1.2 ниже приведены указанные циклы. Годы на оси абсцисс выбраны близкими к реальным датам, четко определить которые не всегда представляется возможным в связи с

различными переходными процессами (например, с появлением квазиэлектронных станций), а также с тем фактом, что каждая национальная сеть электросвязи проходит свой уникальный путь эволюции.

Создание телеграфных сетей

I I I

т

Построение телефонных сетей

I I I

т

Автоматизация оборудования коммутации

I

I I

т

Использование программного обеспечения

I I I

т

Переход к пакетным технологиям

I

I

т

г

1840

1880

1920

1960

2000

Рисунок 1.2 - Этапы радикальных изменений в интерактивных сетях

Из Рисунка 1.2 видно, что новый цикл качественных изменений возникает примерно каждые сорок лет. Если гипотеза о цикличности данной области верна, то следующие радикальные изменения в системе связи можно ожидать в ближайшие годы. По всей видимости, они будут определены переходом к пятой промышленной революции [41].

Определенная цикличность присуща развитию технологий не только в области телекоммуникаций, но и мировой экономике в целом [56, 105]. На примере систем мобильной связи, в разделе 1.1 отмечалось, что тенденции цикличности обнаруживаются и в разработке новых поколений однотипного телекоммуникационного оборудования.

Вместе с тем время перехода к поколению 5G позволяет выдвинуть гипотезу о сокращении длительности цикла. В связи с этим возрастает актуальность выбора методологических принципов, направленных на разработку телекоммуникационного оборудования с длительным жизненным циклом.

Сформулируем методологические принципы, которых следует придерживаться разработчикам аппаратно-программных средств, использующихся в новых видах оборудования, и операторам связи при выборе

долгосрочной стратегии развития эксплуатируемых телекоммуникационных сетей. Их можно назвать концепцией «5П» - по первым буквам предлагаемых формулировок [78]:

- прогнозирование развития системы электросвязи;

- подробный анализ возможных сценариев модернизации оборудования;

- преемственность предшествующих разработок;

- представление оборудования в виде постоянного и переменного компонентов;

- постановка задачи по созданию петли обратной связи для повышения эффективности работы всех участников инфокоммуникационного рынка.

Произведем последовательный анализ текущего состояния сетей связи в России и на постсоветском пространстве и возможных путей их дальнейшего развития с точки зрения предложенной концепции «5П».

1.2.1. Прогнозирование развития системы электросвязи

Прогнозирование развития технических систем должно проводиться на всех этапах жизненного цикла, начиная с проектирования и заканчивая утилизацией. При этом прогнозирование требований к телекоммуникационному оборудованию должно быть основано на понимании тенденций развития инфокоммуникационной отрасли в длительной перспективе. Определение данных тенденций с приемлемой (с точки зрения достоверности) точностью может быть осуществлено только при использовании междисциплинарного подхода [58]. Существует несколько методов количественного и качественного прогнозирования, хорошо зарекомендовавших себя и успешно применяемых на практике [102]. При этом всегда существует опасность «Черного лебедя» [97], т.е. возникновения маловероятного, но кардинального изменения исследуемого

объекта или процесса. В связи с этим немаловажная роль отводится анализу возможных сценариев [83] и возникающих рисков [75].

Как было показано выше, современные телекоммуникационные технологии радикально изменяются с определенной периодичностью, поэтому построение долгосрочных прогнозов развития сетей связи с достаточной точностью является нетривиальной задачей, поскольку должна предсказывать ситуацию, которая сложится на рынке телекоммуникаций через 10-15 лет. Такие прогнозы необходимо предоставить как на макро-, так и на микроуровне. В связи с этим долгосрочное планирование определяет общий вектор направления развития отрасли на длительную перспективу, а основным инструментом в работе операторов связи является краткосрочное планирование. Долгосрочные прогнозы, как правило, определяют крупные международные организации и консорциумы, такие как 3GPP, GSMA и т.д.

Опираясь на публикуемые ими аналитические данные, можно говорить о следующих основных тенденциях в области связи на текущий момент: планомерное повышение скорости обмена данными, расширение спектра услуг, рост требований потребителей рынка к показателям качества обслуживания, среди которых особое значение придается надежности и живучести.

Тем не менее, трансляция данной информации в практическую область осуществляется конкретными операторами связи путем краткосрочного планирования. Как известно, теория краткосрочных прогнозов разработана достаточно глубоко и часто применяется в бизнес-планировании предприятий связи. При этом эффективное построение сетей связи возможно только в том случае, если на этапе проектирования заранее достаточно точно спрогнозирован их будущий облик: структура и необходимый объем оборудования.

Существующий опыт показывает, что практическое внедрение инноваций запаздывает относительно их описания в официальных спецификациях. В сфере телекоммуникаций обозримые перспективы развития сетей связи определяются международными рекомендациями. Консорциум 3GPP (3rd Generation Partnership Project) стандартизировал концепцию NGN/IMS для реализации возможности

сетей на основе IP-протокола предоставлять широкий и единый набор услуг в сетях следующего поколения. Вместе с тем инженерный совет IETF (Internet Engineering Task Force) стандартизировал протокол инициализации сессий SIP (Session Initiation Protocol) [16] для сети Интернет, а 3GPP стандартизировал SIP для процедур сети NGN/IMS: установления, управления и модификации сессий.

В общем виде структура сети NGN/IMS приведена на Рисунке 1.3 [45]:

UE - Абонентский терминал BTS - Базовая станция RNC - Контроллер радиосети SGSN - Узел поддержки

обслуживания GPRS GGSN - Узел поддержки _шлюза GPRS_

WBSC - Базовый контроллер

станций Wi-Fi WNC - Сетевой контроллер Wi-Fi WAG - Шлюз беспроводного доступа

SBC - Пограничный контроллер _сессий_

P-CSCF - Прокси CSCF S-CSCF - Обслуживающий CSCF I-CSCF - CSCF-посредник HSS - Домашний сервер

подписки AS - Сервер приложений

Рисунок 1.3 - Схема сети NGN/IMS в общем виде

Из представленной схемы видно, что различные типы доступа реализуются соответствующими модулями, но в результате все пользователи получают доступ

к единой инфраструктуре, которая может быть условно разделена на две составляющих: уровень управления сессиями и уровень серверов услуг. Консорциум 3GPP разработал лишь архитектуру сети, каждый производитель сам выбирает физическую реализацию функций и модулей. В разветвленной сети, как правило, элементы, отвечающие за обслуживание голосовых вызовов, устанавливаются в виде нескольких независимых, взаимосвязанных модулей, работающих параллельно в режиме разделения нагрузки. Хранилище пользовательских профилей выполняется в виде единой высокопроизводительной базы данных, резервированной в целях надежности по схеме «Основной-Резервный».

Вместе с тем вполне очевидно, что переход к архитектуре NGN/IMS является будущим электросвязи, и модернизация действующих сетей должна осуществляться с учетом данного факта, в соответствии с предложенной концепцией «5П».

1.2.2. Подробный анализ возможных сценариев модернизации

оборудования

Существуют различные методы анализа модернизации сложных структур, таких как телекоммуникационные операторы. В последние годы опубликованы работы по общим вопросам математического анализа больших сетевых структур [52], по сетевым методам принятия решений [80], по математическим моделям социальных сетей [68]. С целью анализа сценариев модернизации телекоммуникационного оборудования, вполне допустимо представить телефонную сеть как агента графодинамической модели целеполагания [104]. Целеполагание выполняется на основе «древовидных» ациклических сетей Петри, как одной из наиболее удобных графических моделей, позволяющей выполнять анализ алгоритмов принятия решений [76].

Позиции сети сопоставлены целям с , I = 1, ..., г, а переходы ду,у = 1, ..., s, связывают надцель с с подчиненными ей подцелями, где каждая подцель соединена с переходом двумя противонаправленными стрелками, а переход с надцелью - одной стрелкой, помеченной переменной с . Каждая позиция с либо

пуста (с = 0, цель не достигнута), либо содержит один маркер (с = 1, цель достигнута). Если в позициях всех подцелей перехода д есть по маркеру и позиция надцели с пуста, то переход мгновенно срабатывает и вносит маркер в си сохраняя маркирование подцелевых позиций. В результате пометка стрелки (д с) принимает значения с = 0, что исключает попадание второго маркера в позицию сг-. При этом могут использоваться два вида отношения «надцель-подцели»: конъюнктивное и альтернативное [104].

Результатом моделирования целеполагания является линейный график достижения целей на заданном временном горизонте [т = 0, т = Т]. Интервалы горизонта, на которых цели с достигнуты, закрашены. График достижения целей строится непосредственно по целевой сети.

Для «классической» сети связи [67], в которой смена технологий коммутационного оборудования происходила последовательно, в продолжительной временной перспективе набор целей и действий для их достижения может быть выражен графом, представленным на Рисунке 1.4. Данный граф отражает последовательную смену типов оборудования, начиная от замены аналоговых АТС, оканчивая переходом к сети следующего поколения.

В Таблице 1.1 приведены обозначения узлов графов, представленных на Рисунке 1.4.

Су

Рисунок 1.4 - Граф целей оператора при «классической» модернизации сети

Таблица 1.1 - Содержание целей процесса модернизации сети

c1 замена аналоговых АТС на цифровые

c2 внедрение интеллектуальных платформ

c3 полная «цифровизация» сети

c4 создание ядра NGN/IMS

C5 создание пакетной сети передачи данных

c6 замена цифровых АТС на точки мультисервисного доступа

cj переключение интеллектуальных услуг в NGN/IMS

cg переход к архитектуре NGN/IMS

c9 предоставление новых услуг

c10 демонтаж транзитных станций, освобождение помещений

C11 сохранение степени лояльности абонентов

c12 рост числа абонентов и средней выручки на одного абонента

c13 снижение капитальных затрат и эксплуатационных расходов

В качестве примера «классической» модернизации можно привести сети связи в странах Западной Европы и Северной Америки, где этапы эволюции можно выделить достаточно четко: каждая из стадий имеет ясные границы, происходит последовательное внедрение одной технологии, и только после того, как модернизация практически закончена, начинается ее вытеснение технологиями следующего поколения.

Последовательное достижение поставленных задач «классического» пути модернизации сети может быть промоделировано. В результате формируется линейный график достижения целей на заданном временном горизонте, который показан в Таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Диаграмма моделирования граф целей оператора при

«классической» модернизации сети.

т 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

с1

с2

сз

с4

С5

сб

с7

с8

с9

сю

С11

с12

с13

Данный подход имеет свои плюсы и минусы. Среди плюсов можно выделить то, что пользователи получают новейшие технологии в кратчайшие сроки, а операторы связи в свою очередь имеют возможность получать доходы от новых услуг и повышения качества обслуживания. Кроме этого, последовательная смена технологий создает новые рабочие места, стимулируя разработку и приобретение нового оборудования для всех участников рынка: абонентов,

операторов, поставщиков телекоммуникационного оборудования - это укладывается в концепцию «общества потребления», сформировавшуюся на Западе в XX веке.

Показатели функционирования агента графодинамической модели промоделируем с использованием «взвешенного» ориентированного графа, вершины которого соответствуют показателям, дуги - влиянием показателей друг на друга [93]. Степень влияния помечается весом, получаемым методом экспертных оценок. Динамика показателей определяется линейной моделью

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Куликов Николай Александрович, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Abaev P. On SIP Session Setup Delay Modeling in Next Generation Networks / P. Abaev // 2010 International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops (ICUMT 2010). - Moscow, Russia. 2010. - P. 1125-1131.

2. Ahson S. A. IP multimedia subsystem (IMS) handbook / S. A. Ahson, M. Ilyas - Taylor & Francis Group, 2009. - 543 p.

3. Al Hanbali A. Approximations for the waiting-time distribution in an M/PH/c priority queue / A. Al Hanbali, E. M. Alvarez, M. C. van der Heijden // OR Spectrum. - 2015. - Volume 37. Issue 2. - P. 529-552.

4. Basic Telephony SIP End-to-End Performance Metrics RFC 6076 - IETF, 2011. - 27 p.

5. Bertsimas D. The distributional little's law and its applications /

D. Bertsimas, D. Nakazato // Operations Research - 1995. - P. 298-310.

6. Bojkovic Z. Multimedia traffic in new generation networks: requirements, control and modeling / Z. Bojkovic, B. Bakmaz, M. Bakmaz // Proc. 13th WSEAS International Conference on Communications - 2009. - P. 124-130.

7. Boxma O. Approximations of the Mean Waiting Time in an M/G/s Queuing System / O. Boxma, J. Cohen // Operations Research (INFORMS).- 1979. - 27 (6). -P. 1115-1127.

8. Camarillo G. The 3G IP multimedia subsystem (IMS): merging the Internet and the cellular worlds / G. Camarillo, M. Garcia-Martin - Southern Gate: A John Wiley and Sons, Ltd., 2008. - 618 p.

9. Cornish E. A. Moments and cumulants in the specification of distributions /

E. A. Cornish, R. A. Fisher // Revue de l'Institut International de Statistique. - 1937. -№5. - P. 307-320.

10. Erlang A. The theory of probabilities and telephone conversations / A. Erlang // Nyt Tidsskrift for Matematik B. - 1909. - Vol. 20. - P. 33-39.

11. Franx G. J. A Simple Solution for the M/D/c Waiting Time Distribution / G. J. Franx // Universiteit van Amsterdam. - 2001. - Volume 29, Issue 5. - P. 221-229.

12. Frequently Asked Questions - All FAQs [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.IMS-tech.com/faq-main.html - IMS Specialty Services Inc. -(Дата обращения: 28.07.2019)

13. Garcia D. F. Performance Modeling and Simulation of Database Servers / D. F. Garcia // The Online Journal on Electronics and Electrical Engineering (OJEEE) -2010. - Vol. (2) No. (1). - P. 183.

14. Happenhofer M. Quality of Signalling: A New Concept for Evaluating the Performance of Non-INVITE SIP Transactions / M. Happenhofer, C. Egger, P. Reichl // 22nd International Teletraffic Congress IEEE Inc. - 2010. - P. 1-8.

15. Hokstad P. Approximations for the M/G/m Queue / P. Hokstad // Operation Research (INFORMS). - 1978. - 26(3). - P. 510-523.

16. IETF Request for Comments 3261. SIP: Session Initiation Protocol - IETF, 2002. - 269 p.

17. IETF Request for Comments 3264. An Offer/Answer Model with the Session Description Protocol (SDP) - IETF, 2002. - 25 p.

18. IMS Core [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.huawei.com/en/products/core-network/singlecore/IMS-core/. - Huawei. -(Дата обращения: 28.07.2019).

19. ITU-T Recommendation E.671. Post-selection delay in PSTN/ISDN networks using Internet telephony for a portion of the connection. - ITU-T, 2000. - 14 p.

20. ITU-T Recommendation E.721. Network grade of service parameters and target values for circuit-switched services in the evolving ISDN. - ITU-T, Geneva, 1999. - 34 p.

21. ITU-T Recommendation G.984, Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON) - ITU-T, 2009. - 43 p.

22. ITU-T Recommendation Y.1530. Call processing performance for voice service in hybrid IP networks. - ITU-T, Geneva, 2007. - 34 p.

23. ITU-T Recommendation Y.1531. SIP-based Call Processing Performance. -ITU-T, Geneva, 2007. - 16 p.

24. ITU-T Recommendation Y.1540. Internet protocol data communication service - IP packet transfer and availability performance parameters. - ITU-T, Geneva, 2011. - 52 p.

25. ITU-T Recommendation Y.1541. Network performance objectives for IP-based services. - ITU-T, Geneva, 2011. - 66 p.

26. Joseph J.-P. PSTN Services Migration to IMS Are SPs finally reaching the tipping point for large scale migrations? / J.-P. Joseph // Telecommunication Systems Modelling, Analysis, Design and Management. - 2013. - 52(2). - P. 1057-1065.

27. Khazaei H. Performance Evaluation of Cloud Data Centers with Batch Task Arrivals / H. Khazaei, J. Misic, V. Misic // Communication Infrastructures for Cloud Computing. - 2013. - September. - P. 199-223.

28. Kollerstrom J. Heavy Traffic Theory for Queues with Several Servers / J. Kollerstrom // Journal of Applied Probability (Applied Probability Trust). - 1974. - 11 (3) - P. 544-552.

29. Lee A. Queuing Processes Associated with Airline Passenger Check-in / A. M. Lee, P. A. Longton // Journal of the Operational Research Society. - 10. - 1959. -P. 56.

30. Maleki N. Scenarios for the Transition to NGN / N. Maleki, H.S. Fard, M. Dadkhah // IJCSNS International Journal of Computer Science and Network Security. -2017. - VOL.17 No.4. - P. 155-122.

31. Melnyk M. On Signaling Efficiency for Call Setup in all-IP Wireless Networks / M. Melnyk, A. Jukan // IEEE Communications Society subject matter experts for publication in the IEEE (ICC 2006). - Istanbul, Turkey, 2006. -P. 1939-1945.

32. Munir A. SIP-Based IMS Signaling Analysis for WiMax-3G Interworking Architectures / A. Munir, A. Gordon-Ross - IEEE TRANSACTIONS ON MOBILE COMPUTING. - 2010. - VOL.9, NO.5 - P. 733-750.

33. Muntz R. Network of Queues. Technical report / R. Muntz. - Los Angeles: Notes for Engineering, 1972. - 226 p.

34. Nokia Siemens Networks Open Core System. White Paper. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http: //nl. networks .nokia. com/system/files/document/open_core_system_technical_white _paper.pdf - Nokia. - (Дата обращения: 28.07.2019)

35. Osseiran A. 5G Mobile and Wireless Communications Technology / A. Osseiran, J. F. Monserrat, P. Marsch. - Cambridge university press, 2016. - 410 p.

36. Parand S. Migration towards NGN: Common Applied Strategies / S. Parand // International Journal of Computer and Communication Engineering. - 2013. - Vol. 2, No. 5. - P. 584-588.

37. Performance Modeling of Database servers in a Telecommunication Service Management System [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://lup.lub.lu.se/luur/download?func=downloadFile&recordOId=2539774&fileOId=2 539775. - (Дата обращения: 28.07.2019).

38. Pirhadi M. Analysis of Call Set-up Delay for Different Resource Control Schemes in Next Generation Networks / M. Pirhadi, S. Mostafa // World Applied Sciences Journal. - 2009. - 7. - P. 129-137.

39. Rajagopal N. Devetsikiotis M. Modeling and Optimization for the Design of IMS Networks / N. Rajagopal, M. Devetsikiotis // Proceedings of the 39th Annual Simulation Symposium. - 2006. - P. 34-41.

40. Reliability of Provisional Responses in the Session Initiation Protocol (SIP) RFC 3262. - IETF, 2002. - 14 p.

41. Salgues B. Society 5.0: Industry of the Future, Technologies, Methods and Tools / B. Salgues. - Wiley, 2018. - 302 p.

42. Sisalem D. A Theoretical Model of the Effects of Losses and Delays on the Performance of SIP / D. Sisalem, M. Liisberg, Y. Rebahi // Global Telecommunications Conference IEEE GLOBECOM. - 2008. - P. 1-6.

43. The Session Initiation Protocol (SIP) UPDATE Method RFC 3311. - IETF, 2002. - 13 p.

44. Tijms H. C. A first course in stochastic models / H. C. Tijms. - A John Wiley and Sons, Ltd., Publication., 2003. - 478 p.

45. TS 23.002 (V13.10.0). Policy and charging control architecture, 3GPP, Valbonne. - December 2014. - 248 p.

46. TS 23.228 V7.2.0. IP Multimedia Subsystem (IMS) Stage 2, Release 12, 3GPP, Valbonne - March 2014. - 307 p.

47. Vosylius V. QoS Analysis of IMS Signalling in UMTS Networks / V. Vosylius, D. Pauliukas // Elektronika ir Elektrotechnika. - 2010. - No. 9(105). -P. 19-22.

48. White Paper Migration scenarios of voice on broadband access networks -Hanover: KEYMILE GmbH, 2008. - 24 p.

49. Аваков Р. А. Городские координатные автоматические телефонные станции и подстанции / Р. А. Аваков, М. Ф. Кооп, Б. С. Лившиц. - М. : Связь, 1971. - 312 с.

50. Башарин Г. П. Массовое обслуживание в телефонии / Г. П. Башарин, А. Д. Харкевич, М. А. Шнепс. - М. : Наука. - 1968. - 246 с.

51. Башарин Г. П. Лекции по математической теории телетрафика / Г. П. Башарин. - М. : РУДН, 2009. - 342 с.

52. Блимин С. Л. Оргиперграфы: матричное представление / С. Л. Блимин // Управление большими системами. Спецвыпуск. - 2010. - 30.1. - С. 22-39.

53. Буренин А. Н. Основные положения системного анализа и подход к построению модели информационной подсистемы инфокоммуникационной системы специального назначения / А. Н. Буренин, К. Е. Легков, А. В. Емельянов. // Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов. - 2016. - Т. 7. № 3. - С. 17-23.

54. Буренин А. Н., Элементы системного анализа автоматизированных систем управления современными инфокоммуникационными сетями специального назначения / А. Н. Буренин, К. Е. Легков, А. В. Емельянов. // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. - 2016. - Т. 8. № 3.

- С. 56-63.

55. Вадзинский Р. Н. Справочник по вероятностным распределениям / Р. Н. Вадзинский. - СПб. : Наука, 2001. - 295 с.

56. Варакин Л. Е. Распределение доходов, технологий и услуг / Л. Е. Варакин. - М. : МАС, 2002. - 296 с.

57. Вести^и: Половина москвичей сможет оставлять телефонный номер при переезде [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.vesti.ru/doc.html?id=445007 - Москва: ВГТРК, 2011. - (Дата обращения: 28.07.2019).

58. Выявление приоритетных научных направлений: междисциплинарный подход. / отв. ред. И.Я. Кобринская, В.И. Тищенко. - М. : ИМЭМО РАН, 2016. -181 с.

59. Гавлиевский С. Л. Методы анализа мультисервисных сетей связи с несколькими классами обслуживания: Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук (05.12.13) - Самара, 2012. - 32 с.

60. Гольдштейн А. Б. SOFTSWITCH / А. Б. Гольдштейн, Б. С. Гольдштейн.

- СПб. : БХВ - Санкт-Петербург, 2006. - 368 с.

61. Гольдштейн Б. С. Сети связи пост-NGN / Б. С. Гольдштейн, А. Е. Кучерявый - СПб. : БХВ-Петербург, 2013. - 160 с.

62. Гольдштейн Б. С. Сети связи. Учебник для ВУЗов / Б. С. Гольдштейн, Н. А. Соколов, Г.Г. Яновский. - СПб. : БХВ-Санкт-Петербург, 2010. - 400 с.

63. Гольдштейн Б. С. Системы коммутации: Учебник для вузов. 2-е изд. / Б. С. Гольдштейн. - СПб. : БХВ-Петербург, 2014. - 314 с.

64. Гольдштейн Б. С. Об одном пути реконструкции ГТС / Б. С. Гольдштейн, Н. А. Соколов // Вестник связи. - 2011. - № 4.- С. 58-60.

65. Гольдштейн Б. С. Сети связи пост-NGN / Б. С. Гольдштейн, А. Е. Кучерявый. - СПб: БХВ-Петербург, 2013. - 160 с.

66. Гольдштейн Б. С. Сигнализация R1.5: Справочник / Б. С. Гольдштейн, Н. Г. Сибирякова, А. В. Соколов. - СПб. : БХВ-Петербург, 2014. - 454 с.

67. Гольдштейн Б. С. Сценарии развития телефонной сети общего пользования / Б. С. Гольдштейн, А. В. Никитин, Н. А. Соколов // Вестник связи. -2016. - №4. - С. 49-53.

68. Губанов Д. А. Социальные сети: модели информационного влияния, управления и противоборства / Д. А. Губанов, Д. А. Новиков, А. Г. Чхартишвили. - М. : Физматлит, 2010. - 228 с.

69. Губершя Daily - От аналога к «цифре»: «Ростелеком» модернизировал телефонную сеть в Петрозаводске. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://gubdaily.ru/blog/article/spotlight/ot-analoga-k-cifre-rostelekom-moderniziroval-telefonnuyu-set-v-petrozavodske/ - (Дата обращения: 14.02.2019).

70. Деч Г. Руководство к практическому применению преобразования Лапласа и Z-преобразования / Г. Деч. - М. : Наука, 1971. - 288 с.

71. Как устроен dia$par Операционная система предприятия [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://diasparbusiness.com/cis-ru/diaspar-basics/. - (Дата обращения: 28.07.2019).

72. Кендалл М. Теория распределений / М. Кендалл, А. Стьюарт. - М. : Наука, 1966. - 588 с.

73. Копп М. Ф. Проектирование городских координатных автоматических телефонных станций. Учебное пособие для вузов связи / М. Ф. Копп, Ю. Н. Корнышев, З. С. Коханова. - М. : «Связь», 1975. - 184 с.

74. Корнышев Ю. Н. Теория телетрафика / Ю. Н. Корнышев,

A. П. Пшеничников, А. Д. Харкевич. - М. : Радио и Связь, 1996. - 270 c.

75. Королев В. Ю. Математические основы теории риска / В. Ю. Королев,

B. Е. Бенинг, С. Я. Шоргин - М. : Физматлит, 2011. - 620 с.

76.Котов В. Е. Сети Петри / В. Е. Котов. - М. : Наука, 1984. - 160 с.

77. Крамер Г. Математические методы статистики / Г. Крамер. - М. : Мир, 1975. -648 с.

78. Куликов Н. А. Особенности разработки инновационных решений на длительную перспективу / Н. А. Куликов, А. В. Пинчук, Н. А. Соколов // Первая миля. - 2019. - №5. - С. 48-53.

79. Кучерявый А. Е. Пакетная сеть связи общего пользования / А. Е. Кучерявый, Л. З. Гильченок, А. Ю. Иванов - СПб. : Наука и Техника, 2004. -272 с.

80. Ларичев О. И. Теория и методы принятия решений, а также хроника событий в Волшебных Странах / О. И. Ларичев. - М. : Логос, 2000. - 296 с.

81. Лесин Л. Модернизация сетей телефонной связи: вектор эволюции / Л. Лесин, А. Пинчук, Н. Соколов // Connect! Мир связи. - 2007. - № 2. - С. 9-15.

82. Лившиц Б. С. Теория телетрафика. / Б. С. Лившиц, А. П. Пшеничников, А. Д. Харкевич. - М. : Связь, 1979. - 224 с.

83. Линдгрен М. Сценарное планирование. Связь между будущим и стратегией / М. Линдгрен, Х. Бандхольд - М. : Олимп-Бизнес, 2009. - 256 с.

84. Малахов А. Н. Кумулянтный анализ случайных негауссовских процессов и их преобразование / А. Н. Малахов. - М. : Советское радио, 1978. -376 с.

85. МГТС - Годовой отчет за 2010 год. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://mgts.ru/upload/images/r//ADAA0AD2-C0F1 -4359-A4C0-CA1512334D26/mgts_ar_4%2005%202011_2.pdf - Москва: ОАО «МГТС». - 2010. - 76 с. - (Дата обращения: 28.07.2019).

86. Набор всех телефонных номеров МГТС может стать 11 -значным в начале 2012 г. [Электронный ресурс] // Деловая газета Маркер - 2011. - Режим доступа: http://marker.ru/news/4563 - (Дата обращения: 28.07.2019).

87. Отраслевое совещание с операторами связи по итогом работы за 2011г. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://xn--d1ai1a.xn--80aaaac8algcbgbck3fl0q.xn--

p 1 ai/communications_and_infrastructure/arfiv_svaz/sovetanie.html - Чита:

Департамент информатизации и связи Забайкальского края. - (Дата обращения: 28.07.2019).

88. Официальный сайт ПАО МГТС [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.mgts.ru/ - 2018. - МГТС. - (Дата обращения: 28.07.2018).

89. Переход МГТС на GPON: домашний номер телефона не изменится. [Электронный ресурс] // CNews. - 2012. - Режим доступа: http://www.cnews.ru/reviews/72012/12/03/511622 - (Дата обращения: 28.07.2019).

90. Переход на «цифру» - абонентов берут на PON. [Электронный ресурс] // Петербургская интернет-газета «Фонтанка». - 2010. - Режим доступа: http://www.fontanka.ru/2010/06/15/085/ - (Дата обращения: 28.07.2019).

91. Переходя на PON, придется поменять номер. [Электронный ресурс] // Информационно-аналитическое издание IP-News. - 2010. - Режим доступа: http://www.ip-news.ru/?cat=autor_news&key=273 - (Дата обращения: 28.07.2019).

92. Решение «Протея» поможет МГТС в 10 раз снизить затраты на цифровизацию. - Режим доступа: http://ria.ru/economy/20110429/369341025.html -Москва: РИА Новости, 2011. - (Дата обращения: 28.07.2019).

93. Робертс Ф. С. Дискретные математические модели с приложениями к социальным, биологическими экологическим задачам / Ф.С. Робертс. - М. : Наука, 1986. - 496 с.

94. Симонина О. А. Модели расчета показателей QoS в сетях следующего поколения: Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук (05.12.13) - СПб, 2005. - 16 с.

95. Соколов А. Н. Однолинейные системы массового обслуживания / А. Н. Соколов, Н. А Соколов. - СПб. : Издательство «Теледом» ГОУВПО СПбГУТ, 2010. - 89 с.

96. Соколов Н. А. Эволюция коммутационных станций в телефонии / Н.А. Соколов // Технологии и средства связи. - 2005. - Специальный выпуск «АТС. Коммутационное оборудование». - С. 12-15.

97. Талеб Н. Н. Черный лебедь. Под знаком непредсказуемости / Н. Н. Талеб - М. : КоЛибри, 2018. - 736 с.

98. Татарникова Т. М. Анализ очередей и производительности узлов инфокоммуникационных сетей при обслуживании самоподобного трафика / Т. М. Татарникова // Телекоммуникации. - 2019. - № 3. - С. 6-11.

99. Татарникова Т. М. Статистические методы исследования сетевого трафика / Т. М. Татарникова // Информационно-управляющие системы. - 2018. -№5. - С. 35-43.

100. Томашевский В. Имитационное моделирование в среде GPSS / В. Томашевский, Е. Жданова. - М. : Бестселлер. - 2003. - 416 с.

101. Украинцев, Ю. Д. История связи и перспективы развития телекоммуникаций : учеб. пособие / Ю. Д. Украинцев, М. А. Цветов. -Ульяновск : УлГТУ, 2009. - 128 с.

102. Ханк Д. Э. Бизнес-прогнозирование / Д. Э. Ханк, Д. У. Уичерн, А. Д. Райтс. - М. : Вильямс, 2016. - 656 с.

103. Хатунцев А. Б. Разработка метода анализа показателей качества обслуживания сигнальных сообщений в гибридных сетях с коммутацией каналов и пакетов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук (05.12.13) - М., 2011. - 17 с.

104. Юдицкий С. А. Моделирование динамики многоагентных триадных сетей / С. А. Юдицкий. - М. : СИНТЕГ, 2012. - 112 с.

105. Яковец Ю.В. Циклы. Кризисы. Прогнозы / Ю.В. Яковец. - М. : Наука, 1999. - 448 с.

Приложение А - Акты внедрения

АКТ

о внедрении результатов диссертационного исследования Куликова Николая Александровича на тему vВыбор сценария перехода к сети следующего поколения для

аналоговых систем коммутации »

Настоящим Актом удостоверяется, что результаты диссертационной работы Куликова НА были использонаны а ООО ьНТЦ СевенТест». В частности, были применены следующие решения:

1. Сценарий модернизации аналогового сегмента сети связи и перевода терминалов в сеть NGN/IMS, минуя стадию установки цифровых коммутаторов;

2, Методические рекомендации nú проектированию и модернизации сети С применением комплекса «Медиатор плана нумерации».

Перечисленные результаты позволили реализовать ноаую версию аппаратно-программных средств СЛАЙДЕР, производимых НТЦ СевенТест, которая осуществляет мониторинг мул ьти се раненого трафика, обслуживаемого также и модернизированными аналоговыми системами коммутации. Установка новой версии аппаратно-программных средств С ПАЙ ДЕР обеспечила единый мониторинг коммутируемой сети ПА О «МГТС». Это позволило оператору связи сократить эксплуатационные расходы, связанные с контролем качества предоставлений и нфоно мм уник анионных услуг, не менее чем на 20%.

"J

71

ПРОТЕИ

Общество с ограниченной ответственностью «Научно-технический Центр ПРОТЕЙ» 194044, Санкт-Петербург Б.Сампсониевский пр., д.60, лит.А Бизнес-центр «Телеком» Тел.: [phone] Факс: [phone] http://v/v/w.protel.ru, e-mail: [e-mail]

УТВЕРЖДАЮ

Генеральный директор

ООО «НТЦ ЦРОТРЙ»

у

1 jf ' H.A. Апостолова

АКТ

внедрения научных результатов диссертациЬад№{^^^уликопа Николая Александровича на тему «Выбор сценария перехода к мультисервисной сети на базе инновационных решений»

Комиссия в составе:

Колобкова Юрня Викторовича, технического директора ООО «НТЦ ПРОТЕЙ»;

- Фрейнкмана Владимира Анатольевича, директора по маркетингу и системным исследованиям ООО «НТЦ ПРОТЕЙ»;

- Потапова Дмитрия Александровича, кандидата технических наук, ведущего менеджера по контролю проектов ООО «НТЦ ПРОТЕЙ»

составила настоящий акт о том, что научные результаты Куликова Н. А., полученные им в ходе диссертационного исследования на тему «Выбор сценария перехода к мультисервисной сети на базе инновационных решений», а именно:

1. Системные решения по модернизации аналоговых коммутационных станций за счет использования «Медиатора Плана Нумерации»;

2. Метод оценки вероятностно-временных характеристик качества обслуживания в сетях NGN/IMS;

3. Анализ характеристик сигнального обмена сети NGN/IMS; использованы п научно-технической и производственной деятельности ООО «НТЦ ПРОТЕИ», в частности, в рамках создания и внедрения программно-аппаратного комплекса «Медиатор Плана Нумерации», который был разработан

при непосредственном участии Куликола H.A.. прошел стадию ОКР и выпускается серийно.

По мнению специалистов юомпашск, данные результаты обладают теоретической ценностью и представляют практический интерес.

Результаты диссертационного исследования Куликова 1-J.A. были реализованы при внедрении программ но-аппарат! того комплекса «Медиатор Плана Нумерации» на детях ¡1 АО «MlTtJ» и НЛО «Ростелеком».

Ведущий менеджер по контролю ГфОСКТОП, Тц.Т-Н,

Директор по маркетингу и системным исследованиям

Технический директор

Приложение Б - Листинг программы имитационного моделирования для оценки величины ошибки при переходе от системы

типа М/й/к к системе М/М/к

******************************************************************

* Параметры диапазона для Бета-распределения ******************************************************************

MIN_BETA EQU MAX_BETA EQU

0

6S

****************************************************************** ******************************************************************

* Задержки обслуживания сообщений в P-CSCF 1 и функция для них ******************************************************************

1.54497 ; интенсивность

интенсивность

интенсивность

MU_PCSCF1_BETA_A1 EQU

обслуживания в P-CSCF 1 сообщений INVITE MU_PCSCF1_BETA_A2 EQU

MU_PCSCF1_BETA_A1_INVIT EQU обслуживания в P-CSCF 1 сообщений INVITE MU_PCSCF1_BETA_A2_INVIT EQU MU_PCSCF1_BETA_A1_RINGIN EQU обслуживания в P-CSCF 1 сообщений Ringing

MU_PCSCF1_BETA_A2_RINGIN EQU M_PCSCF1_PROC_BETA_A1_TIME FUNCTION

1.5,MU_PCSCF1_BETA_A1_INVIT/2.5,MU_PCSCF1_BETA_A1_RINGIN M_PCSCF1_PROC_BETA_A2_TIME FUNCTION P5,D2

1.5,MU_PCSCF1_BETA_A2_INVIT/2.5,MU_PCSCF1_BETA_A2_RINGIN ******************************************************************

LAMBDA EQU 1000/150 ; средняя длительность между

транзактами = 1000/(интенсивность вх. потока, т.е. число заявок в секунду).

1.15873 2.32804

2.96825 0.37037

0.111111 P5,D2

MULIPL

EQU

1

; пропорциональное изменение всех мю

кроме HSS

ONE WAY INVITE

TABLE (MP10-MP11),0,0.001,50000

; Длительность пребывания INVITE в IMS

ONE WAY 18 0Rin

TABLE (MP10-MP12),0,0.001,50000

; Длительность пребывания 180 Ringing в IMS

ONE WAY INVITE 2

TABLE (MP10-MP13),0,0.001,50000

; Длительность пребывания INVITE в IMS

ONE WAY 180Rin 2

TABLE (MP10-MP14),0,0.001,50000

; Длительность пребывания 180 Ringing в IMS

PCSCF1 PCSCF2

STORAGE STORAGE

**********************************************************************

* Стандартный блок генерирования заявок **********************************************************************

PROPORT EQU 0.6 ; Процентное соотношение между лямбда

1 и лямбда 2 (будем менять этот параметр от 0,1 до 0,9) INVIT GENERATE (EXPONENTIAL(1,0,LAMBDA))

TRANSFER PROPORT,ASS1,ASS2

ASS1

INVITE, 2

ASSIGN -Ringing TRANSFER

5, 1

,MARSTART

; Устанавливаем тип сообщений 1-

ASS2 ASSIGN 5,2

INVITE, 2-Ringing MARSTART MARK 10

TRANSFER ,MAIN START

; Устанавливаем тип сообщений 1; отмечаем время отправки INVITE

MAIN START

SPLIT

1,M PCSCF2

*******************************************

* Переходим в P-CSCF1

*******************************************

QUE_PCSCF QUEUE ENTER DEPART

PCSCF1_BUF PCSCF1 PCSCF1 BUF

; занимаем очередь на P-CSCF ; занимаем P-CSCF (многоканальный) ; выходим из очереди

*******************************************

* Блок анализа длительности пребывания в системе *******************************************

M_SCSCF1_TESTINV TEST E P5,1,M_SCSCF1_TESTRINGIN

тип=INVITE, то перемещаем его в ICSCF

MARK 11 прихода 200 ОК без SDP

TABULATE ONE_WAY_INVITE в таблицу для 200 ОК без SDP

TRANSFER M_SCSCF1_TESTRINGIN TEST E тип=Ringing, то передаем в PCSCF 1

MARK 12 TABULATE TRANSFER

, ADV_PCSCF

P5,2,M SCSCF1 TEST200OK

ONE_WAY_18 0Rin , ADV_PCSCF

; Если

; отмечаем время

; Заносим данные

; Если

*******************************************

ADV_PCSCF ADVANCE

(BETA(1,MIN_BETA,MAX_BETA,MU_PCSCF1_BETA_A1,MU_PCSCF1_BETA_A2)) Задержка на время обслуживания для обобщенного «мю»

LEA_PCSCF LEAVE PCSCF1 ; покидаем P-CSCF1 (многоканальный)

*******************************************

* Выходим из P-CSCF

*******************************************

VYHOD TERMINATE 1

START 2 000000

*******************************************

* Переходим в P-CSCF2 *******************************************

*

M PCSCF2 TEST E

P5,7,QUE PCSCF2 ; Если тип=INVITE, то отмечаем вход в P-CSCF

QUE_PCSCF2 QUEUE PCSCF2_BUF ; занимаем очередь на P-CSCF

ENTER PCSCF2 ; занимаем P-CSCF (многоканальный)

DEPART PCSCF2_BUF ; выходим из очереди

*******************************************

* Блок анализа длительности пребывания в системе *******************************************

*

M_SCSCF2_TESTINV TEST E P5,1,M_SCSCF2_TESTRINGIN

тип=INVITE, то перемещаем его в ICSCF

MARK 13 прихода 200 ОК без SDP

TABULATE ONE_WAY_INVITE_2 в таблицу для 200 ОК без SDP

TRANSFER ,ADV_PCSCF_2

M_SCSCF2_TESTRINGIN TEST E P5,2,M_SCSCF2_TEST200OK

тип=Ringing, то передаем в PCSCF 1

MARK 14

TABULATE ONE WAY 18 0Rin 2

; Если

; отмечаем время

; Заносим данные

; Если

*******************************************

ADV_PCSCF_2 ADVANCE

(BETA(1,MIN_BETA,MAX_BETA,FN$M_PCSCF1_PROC_BETA_A1_TIME,FN$M_PCSCF1_PROC BETA A2 TIME)) ; Задержка на время обслуживания для разных «мю»

LEA_PCSCF2 LEAVE PCSCF2 ; покидаем P-CSCF1 (многоканальный)

*******************************************

* Выходим из P-CSCF

*******************************************

VYHOD2 TERMINATE

Приложение В - Пример расчета квантилей пребывания сообщений INVITE в узле P-CSCF при известной интенсивности входящих вызовов

Приведем пример расчета квантилей пребывания сообщений INVITE в узле P-CSCF при известной интенсивности входящих вызовов Ат=50.

В соответствии с разработанной методикой, определим моменты и кумулянты распределения длительности обслуживания различных сигнальных сообщений в модуле P-CSCF. По данным, приведенными в Таблице 3.6 пользуясь выражением (3.15), могут быть найдены моменты длительности обслуживания соответствующих заявок в модуле, а через моменты - кумулянты, с использованием системы (3.1). Для различных типов SIP-сообщений первые четыре кумулянта длительности обслуживания имеют следующее значения:

Таблица В.1 - Кумулянты B(t) различных типов сообщений в модуле P-CSCF

Тип сообщения Кумулянты длительности обслуживания

1-й (мс) 2-й (мс) 3-й (мс) 4-й (мс)

INVITE 21,00 89,303 362,031 -1,852-103

183/180 17,00 58,523 242,81 127,453

200 OK (SDP) 18,50 69,306 289,367 -313,116

ACK 17,00 58,523 242,81 127,453

BYE 18,00 65,61 273,879 -134,316

200 OK (BYE) 18,00 65,61 273,879 -134,316

Для определения характеристик распределения длительности ожидания, будем полагать, что все вызовы являются успешными, тогда общая нагрузка на модуль P-CSCF будет складываться из нагрузки, создаваемой сообщениями INVITE, 180 Ringing, 200 OK (с SDP), ACK, BYE и 200 OK (без SDP), интенсивности которых совпадают с XiNV, как это несложно видеть из Рисунке 2.8. Тогда совокупная нагрузка на СМО,

ЛP-CSCF = 6 • ¿1NV = 6 • 50 = 300

Число обслуживающих устройств в модуле P-CSCF будем считать равным 8, тогда интенсивности нагрузки, создаваемые потоками соответствующих сигнальных сообщений, можно вычислить следующим образом:

р = À/NV =_50_= 0 13125

N k -^мг 8 • 47.619 '

По аналогии, пользуясь тем, что интенсивности остальных сообщений совпадают с интенсивностью поступления сообщений INVITE, а также пользуясь данными Таблицы 3.4, получаем:

^180=0,10625, P200(sdp)=0,115625, Pack=0,10625, Pbye=0,1125, p200(noSDP)=0,1125,

Тогда общая загрузка системы P-CSCF

р = £рг = 0,684375

i

Усредненная интенсивность обслуживания отдельного обслуживающего устройства, в соответствии с формулой (2.3) будет равна:

у = 300 = 54,79452

kp 8 - 0.684375

Что соответствует средней длительности обслуживания 1 = 18.25 мс. Определим моменты распределения длительности обслуживания сигнальных сообщений в модуле P-CSCF для известных средней длительности обслуживания и коэффициента вариации. Пользуясь выражением (3.15), не сложно определить, что первые пять моментов В(?) имеют следующие значения. В(1) = 18,25 В(2) = 400,508 В(3) = 10,053 ■ 103

В(4) = 279,698 103 В(5) = 8,447 106

Пользуясь формулой (3.34), вычислим первые пять коэффициентов у1-у4 для системы типа М/Ю/к с указанными параметрами.

71 = 2,0403114841

72 = 3,7903763689 уз = 13,0011945687 74 = 62,413836381

Пользуясь соотношением (3.35), вычислим первые четыре момента функции распределения длительности ожидания в очереди в СМО вида М1М1к.

ш(1) = 1 782

"ы / м / к М82

ш(2) = 25 756

"М / М / к 25,756

ш(3) = 558 463

"М/М / к 558,463

ш(4) = 16146 -103

"м / М / к 16,146 10

Теперь, подставим полученные значения в формулы (3.30)-(3.33) и вычислим первые четыре момента функции распределения длительности ожидания в очереди в СМО вида МЮ/к. Получим следующие значения.

ш(1) = 1 236 "М / о/к г,236

ш(2) = 10 755

ш М/о/к 10,755

ш (3) = 132 639

шМ / О / к 132,639

ш(4) = 2133 -103 шМ / о/к 2,133 10

Через выражения (3.1) не сложно перейти от моментов к кумулянтам

длительности ожидания начала обслуживания для P-CSCF. yW (1) = 1 236

ЛР-CSCF 1,236

Л(2) = 9 227

ЛР-CSCF 9,227

Л (3) = 96 535

ЛР-CSCF 96,535

xWCCCF = 1,314-103

Суммируя кумулянты распределений W(t) и B(t) и используя метод Корниша-Фишера, можем получить 95 %-ый квантиль распределения длительности пребывания соответствующих сообщений в конкретном узле сети NGN/IMS.

Таблица В.2 - Математические ожидания и 95 %-ые квантили S(t) в модуле P-CSCF.

Среднее (мс) 95% (мс)

INVITE 22,236 39,86

183/180 18,236 33,09

200 OK (SDP) 19,736 35,63

ACK 18,236 33,09

BYE 19,236 34,78

200 OK (BYE) 19,236 34,78

Приложение Г - Листинг программы имитационного моделирования сети NGN/IMS

******************************************************************

* Модель IMS

*

* Сбор статистики о времени пребывания заявок в очереди ******************************************************************

******************************************************************

* Параметры диапазона для Бета-распределения (у всех одинаковые) ******************************************************************

MIN_BETA EQU 0

MAX_BETA EQU 65

******************************************************************

******************************************************************

* Задержки обслуживания сообщений в P-CSCF 1 и функция для ***********************************************************

них *******

MU_PCSCF1_BETA_A1_INVIT EQU обслуживания в P-CSCF 1 сообщений INVITE MU_PCSCF1_BETA_A2_INVIT EQU MU_PCSCF1_BETA_A1_RINGIN EQU обслуживания в P-CSCF 1 сообщений Ringing MU_PCSCF1_BETA_A2_RINGIN EQU MU_PCSCF1_BETA_A1_SIP200OK EQU обслуживания в P-CSCF 1 сообщений 200 OK MU_PCSCF1_BETA_A2_SIP2 0 0OK EQU MU_PCSCF1_BETA_A1_SIPBYE EQU обслуживания в P-CSCF 1 сообщений BYE MU_PCSCF1_BETA_A2_SIPBYE EQU MU_PCSCF1_BETA_A1_SIP2 0 0BYE EQU обслуживания в P-CSCF 1 сообщений 200 OK без SDP MU_PCSCF1_BETA_A2_SIP200BYE EQU MU_PCSCF1_BETA_A1_SIPACK EQU обслуживания в P-CSCF 1 сообщений ACK

MU_PCSCF1_BETA_A2_SIPACK EQU M_PCSCF1_PROC_BETA_A1_TIME FUNCTION

1.5,MU_PCSCF1_BETA_A1_INVIT/2.5,MU_PCSCF1_BETA_A1 200OK/4.5,MU_PCSCF1_BETA_A1_SIPBYE/6.5,MU_PCSCF1_ ETA_A1_SIPACK

M_PCSCF1_PROC_BETA_A2_TIME FUNCTION

1.5,MU_PCSCF1_BETA_A2_INVIT/2.5,MU_PCSCF1_BETA_A2 200OK/4.5,MU_PCSCF1_BETA_A2_SIPBYE/6.5,MU_PCSCF1_ ETA A2 SIPACK

3.0197 ; интенсивность

6.3271 3.38519

9.55817 3.24815

8.16426 3.2938

8.6006 3.2938

8.6006 3.38519

9.55817 P5,D6 RINGIN/3. B_ETA_A1_SI

P5,D6 _RINGIN/3. BETA A2 SI

; интенсивность

; интенсивность

; интенсивность

; интенсивность

; интенсивность

5,MU_PCSCF1_BETA_A1_SIP P200BYE/7.5,MU PCSCF1 B

5,MU_PCSCF1_BETA_A2_SIP P200BYE/7.5,MU PCSCF1 B

******************************************************************

******************************************************************

* Задержки обслуживания сообщений в S-CSCF 1 и функция для них ******************************************************************

MU_ обслуживания MU_ MU_ обслуживания MU_ MU_ обслуживания MU_

SCSCF1_BETA_A1_INVIT EQU "в P-CSCF 1 сообщений INVITE SCSCF1_BETA_A2_INVIT EQU _SCSCF1_BETA_A1_RINGIN EQU в P-CSCF 1 сообщений Ringing SCSCF1_BETA_A2_RINGIN EQU _SCSCF1_BETA_A1_SIP2000K EQU "в P-CSCF 1 сообщений 200 OK SCSCF1_BETA_A2_SIP2000K EQU

3.0197

6.3271 3.47654

10.6469 3.29383

8.60055

; интенсивность

интенсивность

интенсивность

интенсивность

интенсивность

MU_SCSCF1_BETA_A1_SIPBYE EQU 3.38519 ; интенсивность

обслуживания в P-CSCF 1 сообщений BYE

MU_SCSCF1_BETA_A2_SIPBYE EQU 9.55817

MU_SCSCF1_BETA_A1_SIP200BYE EQU 3.43086

обслуживания в P-CSCF 1 сообщений 200 OK без SDP

MU_SCSCF1_BETA_A2_SIP2 0 0BYE EQU 10.0847

MU_SCSCF1_BETA_A1_SIPACK EQU 3.4765

обслуживания в S-CSCF 1 сообщений ACK

MU_SCSCF1_BETA_A2_SIPACK EQU 10.6469

M_SCSCF1_PROC_BETA_A1_TIME FUNCTION P5,D6

1.5,MU_SCSCF1_BETA_A1_INVIT/2.5,MU_SCSCF1_BETA_A1_RINGIN/3.5,MU_SCSCF1_BETA_A1_SIP 2000K/4.5,MU_SCSCF1_BETA_A1_SIPBYE/6.5,MU_SCSCF1_BETA_A1_SIP200BYE/7.5,MU_SCSCF1_B ETA_A1_SIPACK

M_SCSCF1_PR0C_BETA_A2_TIME FUNCTION P5,D6

1.5,MU_SCSCF1_BETA_A2_INVIT/2.5,MU_SCSCF1_BETA_A2_RINGIN/3.5,MU_SCSCF1_BETA_A2_SIP 200OK/4.5,MU_SCSCF1_BETA_A2_SIPBYE/6.5,MU_SCSCF1_BETA_A2_SIP2 0 0BYE/7.5,MU_SCSCF1_B ETA A2 SIPACK

******************************************************************

***************** 3.38519 ; интенсивность

******************************************************************

* Задержки обслуживания сообщений в I-CSCF 1 и функция для них *************************************************

MU_ICSCF1_BETA_A1_INVIT EQU обслуживания в I-CSCF 1 сообщений INVITE MU_ICSCF1_BETA_A2_INVIT EQU MU_ICSCF1_BETA_A1_RINGIN EQU обслуживания в I-CSCF 1 сообщений Ringing MU_ICSCF1_BETA_A2_RINGIN EQU MU_ICSCF1_BETA_A1_SIP200OK EQU обслуживания в I-CSCF 1 сообщений 200 OK MU_ICSCF1_BETA_A2_SIP2 0 0OK EQU MU_ICSCF1_BETA_A1_SIPBYE EQU обслуживания в I-CSCF 1 сообщений BYE MU_ICSCF1_BETA_A2_SIPBYE EQU MU_ICSCF1_BETA_A1_LIA EQU обслуживания в I-CSCF 1 сообщений LIA MU_ICSCF1_BETA_A2_LIA EQU MU_ICSCF1_BETA_A1_SIP2 0 0BYE EQU обслуживания в I-CSCF 1 сообщений 200 OK без SDP MU_ICSCF1_BETA_A2_SIP200BYE EQU MU_ICSCF1_BETA_A1_SIPACK EQU обслуживания в I-CSCF 1 сообщений ACK

MU_ICSCF1_BETA_A2_SIPACK EQU M_ICSCF1_PROC_BETA_A1_TIME FUNCTION

1.5,MU_ICSCF1_BETA_A1_INVIT/2.5,MU_ICSCF1_BETA_A1 2000K/4.5,MU_ICSCF1_BETA_A1_SIPBYE/5.5,MU_ICSCF1_ _SIP200BYE/7.5,MU_ICSCF1_BETA_A1_SIPACK M_ICSCF1_PR0C_BETA_A2_TIME FUNCTION

1.5,MU_ICSCF1_BETA_A2_INVIT/2.5,MU_ICSCF1_BETA_A2 200OK/4.5,MU_ICSCF1_BETA_A2_SIPBYE/5.5,MU_ICSCF1_ SIP200BYE/7.5,MU ICSCF1 BETA A2 SIPACK