Разработка метода повышения пропускной способности уровня абонентского доступа

• Автор: Булатов, Сергей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил.

Введение
Актуальность работы. Развитие телекоммуникационной отрасли в России идет в направлении реализации в сети связи общего пользования (ССОП) концепции Next Generation Network (NGN), которая предполагает, что телефония будет надстраиваться над инфраструктурой сетей передачи данных, и отражает идею перехода к единой универсальной архитектуре сети будущего. Совместное использование ресурсов сетей NGN и сетей мобильной связи, полноценная их конвергенция в архитектуре Internet Protocol Multimedia Subsystem (IMS), позволит обеспечить абонентов уникальным набором возможностей и услуг. Укажем на такие свойства как мультисервисность, многопротокольность и инвариантность к свойствам среды коммутации, а также возможность реализации принципа глобальной доступности услуги «4 Any» (Any Service - Anywhere - Anyway - Anytime), то есть свобода для абонента получать то, что он хочет, где захочет, любым доступным ему способом и в любое время. Развитие услуг фиксировано-мобильной связи, возрастающая мобильность пользователей вызывают перераспределение потоков трафика, существенно влияя на интенсивность нагрузки. Таким образом, при реализации IMS и NGN возникают новые проблемы, имеющие важное наукоёмкое значение для отрасли телекоммуникаций.
Принцип максимально эффективного использования ресурсов сетей связи подразумевает возможность качественной и количественной адаптации, наиболее полное использование всех ресурсов и сервисов, надежность, доступность, безопасность. Основной характеристикой использования ресурсов сетей связи, которая в различной форме учитывается при расчете и проектировании сетевых структур, является пропускная способность участка сети связи или всей сети связи. Пропускная способность - это интенсивность нагрузки, которая может быть пропущена участком сети или всей телекоммуникационной сетью с заданным качеством обслуживания. В сетях связи с коммутацией каналов качество обслуживания задается допустимой вероятностью потерь по вызовам. В сетях пакетной коммутации качество обслуживания характеризует совокупность показателей, среди которых можно выделить потери информационных пакетов и время пребывания пакетов в сети. С точки зрения оператора связи пропускная способность сети связи - это максимальный объем трафика, который может быть пропущен сетью при условии соблюдения требований по качеству обслуживания.

Таким образом, пропускная способность сети связи - это базовый показатель, позволяющий прогнозировать доходы оператора связи. Следует отметить, что получение сверхприбылей в сетях связи за счет пропуска внепланового трафика связано, как правило, с нарушениями требований по качеству обслуживания. В условиях жесткой конкуренции пренебрежение качеством обслуживания может вызвать сокращение клиентской базы.
В качестве объекта исследования выбран уровень абонентского доступа сети связи нового поколения, канальный ресурс которого используется при организации исходящих и входящих соединительных трактов между пользователями телефонии. Пропускная способность сети доступа может быть повышена выбором перспективного варианта прохождения потоков трафика в сочетании с интеллектуальной маршрутизацией на обходные пути и к голосовой почте, введением приоритетов, а также использованием функций перераспределения и ограничения потоков трафика. На уровне доступа предусматривается включение абонентских мультиплексорных коммутаторов (МАК) в транспортный уровень сети связи по двум и более маршрутам. Коммутаторы МАК являются наиболее массовыми элементами сети фиксированной связи.
Вопросы обслуживания трафика в сетях связи исследовались в работах Г. П. Захарова, В. Г. Лазарева, М. А. Шнепса-Шнеппе, В. И. Неймана, А. П. Пшеничникова,
С. Н. Степанова, А. Е. Кучерявого и других. Однако новые технологии телекоммуникаций развиваются опережающими темпами по сравнению с темпами развития телекоммуникационных сетей. Внедрение новых услуг телефонной связи, развитие справочно-информационных служб, влияние дополнительного трафика сетей мобильной связи и сети |Щегпе1 может приводить к повышению вероятности потерь по вызовам на отдельных участках и на всей сети в целом. Например, в телефонных сетях значительную проблему представляют повторные вызовы в сторону наиболее загруженных направлений связи. Каждый абонент, получивший сигнал «Занято» или «Контроль посылки вызова», окончившийся не ответом абонента, становится потенциальным источником повторных вызовов. Для повышения пропускной способности отдельных участков сети и всей сети связи можно регулировать ресурс пропускной способности между транспортным уровнем сети и уровнем доступа в сочетании с техническими возможностями голосовой почты и интерактивного голосового меню.

Сеть работает более стабильно при активизации методов ограничения интенсивности нагрузки. Использование процедур контроля и ограничения интенсивности нагрузки на отдельных участках сети связи общего пользования позволяет усилить действие механизмов регулирования объемов поступающего трафика для устранения негативного влияния перегрузок. Например, процедура Call gaping, описанная в рекомендации ITU-T Q 1218, предполагает, что программа контроля нагрузки выявляет состояние перегрузки. С этого момента запускается процедура, предусматривающая введение интервалов времени, в течение которых поступающие вызовы на обслуживание не принимаются.
Актуальность исследования подтверждается быстрым развитием технологий передачи речи с коммутацией пакетов и технических средств интеграции сетей связи, возможностью возникновения перегрузок на уровне доступа сети NGN как следствие внедрения новых услуг, развития справочно-информационных служб, роста объема трафика сетей Internet и сетей мобильной связи.
Целью диссертации является исследование и разработка метода повышения пропускной способности уровня абонентского доступа, учитывающего возможность регулирования пропускной способности путем организации обходного пути в транспортной сети с коммутацией пакетов и путем активизации механизмов регулирования объемов поступающего трафика.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: систематизированы перспективные варианты организации обслуживания телефонного и мультимедийного трафика на уровне абонентского доступа сети NGN, позволяющие обеспечить защиту от асимметрии входящего и исходящего трафика телефонии и повысить пропускную способность за счет ресурса обходного пути в транспортной сети с коммутацией пакетов;
разработана математическая модель функционирования уровня абонентского доступа, учитывающая тенденции изменения поведения абонентов в современных телекоммуникационных сетях;
разработан метод расчета уровня абонентского доступа, учитывающий возможность направления части вызовов на голосовую почту и на обходные пути связи транспортного уровня.
Методы исследования. В основу проводимых исследований положены методы теории телетрафика, теории вероятностей и математической статистики.

71сети =
(1.5)
Если вероятность потерь по вызовам на любом i - ом участке сети п. будет существенно выше допустимых значений, то есть данный участок сети представляет собой так называемое «узкое место» (его пропускная способность оказалась меньше реальной потребности), то именно этот участок сети будет определять общую вероятность потерь по вызовам лсети.
Формулы Эрланга и их варианты могут быть использованы для расчета пропускной способности следующих участков сети связи общего пользования:
в местах сопряжения сетей телефонной связи разного вида и подчинения (фиксированной и мобильной связи, корпоративных сетей с сетями общего пользования);
между абонентским мультисервисным коммутатором АМК сети NGN и узлами связи IP - сети с коммутацией пакетов;
для расчета числа каналов трафика в радиоинтерфейсах базовых станций мобильной связи при обслуживании с отказами;
в местах сопряжения с различными информационно-справочными структурами.
1.5.2. Методы аналитического описания сетей пакетной коммутации
При исследовании сетей пакетной коммутации в условиях совместной передачи информационных потоков разного вида (речь, сообщения электронной почты, файлы Интернет, видеоинформация) широко используются следующие предположения: потоки, поступающие на различные узлы (подсистемы) сети являются взаимно независимыми; сложные входящие потоки могут быть хорошо аппроксимированы рекуррентными потоками. Каждый узел сети коммутации пакетов может рассматриваться как однолинейная система с ожиданием вида G/G/1 (по классификации Башарина - Кендалла), то есть как однолинейная система массового обслуживания, на которую поступает рекуррентный поток вызовов с произвольным (G - General) распределением независимых (Independent) промежутков между заявками на обслуживание (пакетами), а величина G на второй позиции отражает произвольное распределение длительностей обслуживания. В каждом канале, связывающем два узла сети, можно организовать V линий с фиксированной пропускной способностью[88, 30, 37].