Разработка метода выбора структуры и оценки пропускной способности корпоративных сетей связи

• Автор: Амарян, Сергей Рубенович
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 179 с. : ил.

Введение
Актуальность проблемы обусловлена имеющимися потребностями в предоставлении современных услуг связи, что находит отображение в высоких темпах развития корпоративных сетей связи в рамках Единой сети электросвязи (ЕСЭ) Российской Федерации. В перечень услуг пользователя корпоративной сети входят услуги мобильной связи, услуги информационных служб, возможность использования различных типов переадресации, доступ к телефонной сети общего пользования, различным базам данных. Техническую базу корпоративных сетей связи формируют достижения в области информационного обмена с использованием коммутации пакетов. Большой вклад в сближение локальных и глобальных сетей с коммутацией пакетов внесло доминирование протокола IP (Internet Protocol). Протокол IP используется для развертывания корпоративных IP-сетей, а также поверх любых технологий в существующих сетях с коммутацией пакетов. Широкое распространение получила технология виртуальных каналов в форме многопротокольной коммутации меток MPLS (Multiprotocol Label Switching), которая сочетает в себе качества пакетной коммутации с устойчивостью путей следования трафика, присущей сетям с коммутацией каналов.
Для построения корпоративных сетей связи перспективно использование разработок технологии IP/MPLS, обеспечивающих высокую защищенность и гарантированную высокую пропускную способность. Взаимодействие распределенных корпоративных структур может быть реализовано с использованием ресурсов глобальной сети или путем формирования виртуальных частных сетей на базе транспортных структур технологии IP/MPLS. Единой эталонной архитектуры для IP/MPLS - магистралей не существует. Для корпоративных сетей связи нужно находить индивидуальные решения с учетом: топологии; особенностей распределения трафика; потребности в изменении первоначально образуемой сетевой структуры из-за перераспределения потоков трафика; необходимого качества обслуживания; влияния таких дополнительных ограничений, как существующая транспортная инфраструктура традиционных операторов связи. Появление технологии MPLS позволило поднять возможности IP-сетей до уровня решений операторского класса, и, в том числе, в части предоставления услуг виртуальных частных сетей VPN (Virtual Private Network) на основе MPLS. Технология IP/MPLS позволяет создавать и поддерживать реализацию в рамках одной опорной сети большого количества сетей VPN, обеспечивая качество обслуживания QoS (Quality of Service).

Виртуальные частные сети VPN — это общее понятие для описания любого сочетания технологий, обеспечивающего безопасное соединение по незащищенным или ненадежным сетям. Реализация VPN предполагает использование уже сформированных ресурсов транспортных сетей и сетей доступа. В перечень требований к VPN входят жесткие требования по масштабируемости применяемых технических решений, интегрируемости с существующими средствами, легальности используемых алгоритмов и решений, пропускной способности защищаемой сети, стойкости применяемых криптографических алгоритмов. Оценить эффективность использования ресурсов сети при организации VPN позволяют канальная и потоковая модели.
Новые технические решения изменяют традиционные подходы к организации корпоративных информационно-справочных систем, основу которых составляют современные контакт - центры. Например, перспективно использование интерактивных информационно-справочных систем IVR (Interactive Voice Response), позволяющее автоматизировать обслуживание значительной доли вызовов.
Для описания функционирования систем и сетей в составе ЕСЭ Российской Федерации в условиях преобладания трафика телефонии, применяются математические модели теории телетрафика, основы которой изложены в трудах датского математика А. К. Эрланга. Специфика развития телекоммуникаций в России и за рубежом заключается в стремлении реализовать широкий круг услуг с привлечением компьютерных технологий-и технологий коммутации пакетов. Характерной особенностью трафика локальных вычислительных сетей и трафика сети Internet становится явно выраженный фрактальный характер, подразумевающий значительный разброс значений входного процесса. Применительно к корпоративным сетям связи актуально использование методов теории телетрафика в сочетании с методами моделирования самоподобных процессов.
Целью диссертации является разработка метода выбора структуры и оценки пропускной способности корпоративных сетей связи, учитывающего особенности организации виртуальных частных сетей связи и корпоративных информационно -справочных систем.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: проанализированы и определены перспективные подходы к построению современных корпоративных сетей связи на технологии IP/MPLS с привлечением других информационных технологий, позволяющие: выбрать схему прохождения различных видов трафика между уровнями управления корпорации; учесть комплекс

требований по качеству и пропускной способности; определить особенности совместного использования оборудования разных технологий;
систематизированы методы и подходы к теоретическому и экспериментальному исследованию функционирования корпоративных сетей связи, организованных на основе технологии коммутации пакетов IP/MPLS;
разработаны рекомендации по использованию теоретических моделей исследования с учетом фрактального характера трафика, отображаемого параметром самоподобия Херста;
определены подходы к выбору сетевых ресурсов виртуальных частных сетей VPN с учетом особенностей канальной и потоковой моделей исследования;
разработан метод расчета и построения корпоративных сетей, учитывающий особенности и возможности организации виртуальных частных сетей связи на технологии IP/MPLS, а также специфику реализации корпоративных информационно -справочных систем;
разработана имитационная модель функционирования корпоративной информационной системы, учитывающая особенности обслуживания пользователей современными контакт - центрами.
Методы исследования. В основу проводимых исследований положены методы теории телетрафика, вычислительной математики и программирования.
Научная новизна и результаты, выносимые на защиту, состоят в следующем:
разработаны рекомендации по применению математических моделей теории телетрафика, позволяющие производить общую оценку функционирования транспортной инфраструктуры корпоративных сетей связи в зависимости от величины показателя Херста, отражающего самоподобный характер корпоративного трафика;
разработан метод расчета и построения корпоративных сетей, учитывающий потенциал технологии коммутации пакетов IP/MPLS по созданию виртуальных частных сетей VPN и возможности контакт - центров по реализации информационно -справочных систем;
имитационное моделирование подтвердило перспективность использования методов теории телетрафика для описания функционирования корпоративных контакт- центров с системой интерактивного голосового меню.

теории телетрафика при описании СМО приводит к сложным аналитическим выражениям, которые затруднительно использовать на практике.
Например, особенностью предоставления услуги IP Centrex, получающей широкое распространение, как в технологических сетях, так и в сетях связи общего пользования является возможность существенного изменения первоначально образуемой структуры сети под влиянием ряда факторов, среди которых следует выделить аутсорсинг виртуальных ресурсов[27, 28]. Желание оператора передать управление элементами услуги (виртуальной РВХ, ресурсами SBC) в руки специалистов клиента вызвано практической невозможностью быстрой реакции крупного оператора на частые мелкие изменения конфигурации услуги. В свою очередь корпоративные клиенты часто хотят самостоятельно вести распределение ресурсов внутри компании, не отдавая эти функции оператору. Для того чтобы аутсорсинг виртуальных ресурсов был возможен, оборудование должно поддерживать многоуровневую иерархичность виртуальных ресурсов и обеспечивать разделенный доступ к виртуальным ресурсам. Развитие техники связи идет именно в этом направлении.
Соответственно, методы расчета сетей связи должны учитывать возможность перераспределения потоков трафика и потребности изменения первоначально образуемой сетевой структуры.
При описании функционирования телекоммуникационных СМО исследователи отказываются от одного или нескольких базовых положений. Например, при описании совместной передачи речи и данных в транспортных сетях и в системах коммутации используются специальные методы решения уравнений равновесия на ЭВМ. Увеличение числа факторов влияния, отказ от предположения о простейшем характере потока заявок усложняет аналитические выражения настолько, что в инженерных целях могут быть получены и реально использованы результаты оценки функционирования однолинейных систем. Этим объясняется активное использование различных методов перехода к эквивалентным однолинейным системам массового обслуживания СМО[53, 54, 55]. Наметилась тенденция использования возможностей вычислительной техники для решения уравнений равновесия - базового элемента аналитических оценок теории телетрафика. Выделим два направления - получение решения системы уравнений для заданных условий методом итераций или получение оценок по известным, но громоздким аналитическим выражениям.