Разработка и исследование моделей распределения сетевых ресурсов в сетях связи следующего поколения

• Автор: Кутбитдинов, Сино Шахабитдинович
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 110 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Анализ тенденций развития сети связи общего пользования

1.1 Конвергенция и гармонизация в сетях связи

1.2 Функциональная архитектура NGN

1.3 Качество обслуживания в NGN

1.4 Задачи, решаемые в диссертации

1.5 Выводы по главе

Глава 2. Модель управления предоставлением услуг в NGN

2.1 Архитектура и управление предоставлением услуг в IMS NGN

2.2 Модель процесса предоставления услуги речевой связи

2.3 Оптимизация параметров модели с учетом качества предоставления услуги речевой связи
2.4 Типовой пример оптимизации и соответствие результатам имитационного моделирования
2.5 Выводы по главе
Глава 3. Модель управления распределением ресурсов с учетом требований SLA
3.1 Особенности решения проблем качества обслуживания bNGN
3.2 Качество предоставления услуг и объем ресурсов
3.3 Архитектура управления ресурсами
3.4 Модель оптимального управления ресурсами с учетом требований SLA
3.5 Выводы по главе
Г лава 4. Разработка методов расчета пропускной способности для сетей доступа
4.1. Сети доступа и их роль в развитии концепции NGN
4.2. Метод расчета пропускной способности
4.3. Численный пример
4.4. Модели для сети доступа с учетом наличия домашних сетей
4.5. Методы расчета для сетей доступа с учетом наличия домашних сетей
4.6 Выводы по главе
Заключение
Список литературы
Приложение 1. Текст программы
Приложение 2. Акт о внедрении АК "Узбектелеком"
Приложение 3. Акт о внедрении ГУЛ "UNICON.UZ"
Приложение 4. Акт о внедрении СПбГУТ

Введение
Эволюционное развитие сетей связи прошло несколько стадий, основанных на технологиях сетей с коммутацией каналов. В настоящее время общепризнанной основой дальнейшего развития сетей связи является концепция сетей связи следующего поколения NGN (Next Generation Network) [9,17,45], которая предполагает переход к сетям с коммутацией пакетов. Концепция NGN может реализовываться на базе различных технологических решений, последние из которых базируются на оборудовании Softswitch (программный коммутатор) [7,8,14,15,16,34,57] и IMS (IP Multimedia Subsystem) [34,57] - мультимедийная подсистема на основе протокола IP. Независимо от формы реализации концепции NGN переход к сетям с коммутацией пакетов [16] требует решения большого количества сложных задач, среди которых есть и традиционные для сетей связи задачи. В контексте диссертационной работы речь идет о распределении сетевых ресурсов. Распределение сетевых ресурсов в сетях связи следующего поколения должно осуществляться на основе норм на качество обслуживания [59]. Концепция NGN предполагает создание сети с гарантированным уровнем качества обслуживания. Последнее достигается применением механизма DiffServ (Differiented Service - дифференцированное обслуживание) [18] в совокупности с установлением определенных взаимных отношений как между операторами, так и между оператором и абонентом. В настоящее время эти отношения базируются на соглашениях об уровне обслуживания SLA (Service Level Agreement) [30,31,39].
Такой подход требует решения новых задач по распределению сетевых ресурсов. Под сетевыми ресурсами здесь и далее будем понимать в первую очередь вычислительные ресурсы систем распределения информации, например, совокупности серверов, образующих платформу IMS, и пропускную способность сети, включая также и ее отдельные сегменты (например, сеть доступа). С учетом изложенного, выбранная тема диссертации представляется актуальной.
Целью диссертации является разработка, исследование и оптимизация параметров моделей распределения сетевых ресурсов в сетях связи следующего поколения.
Для достижения поставленной цели в диссертации последовательно решаются следующие задачи:
- анализ концепции NGN, сценариев по использованию протокола SIP (Session Initiation Protocol) для обслуживания вызовов, а также проблем обеспечения качества NGN в плане рекомендаций Международного Союза Электросвязи (ITU-T);
- разработка QoS-модели процесса предоставления речевой услуги для подсистемы мультимедийных сообщений IMS, а также оптимизация параметров модели;
- проведение статистического моделирования на предмет доказательства корректности применения распределения Эрланга для аналитического описания длительности ожидания;
- разработка модели оптимального (административного) управления сетевыми ресурсами с учетом требований SLA, построение функции полезности с учетом потоков трафика и расчет оптимального плана распределения сетевых ресурсов;
- оценка влияния домашних сетей на ресурсоемкость NGN.
При решении поставленных в диссертации задач использованы методы теории вероятностей, теории телетрафика и теории оптимизации.
Научная новизна диссертационной работы определяется следующими факторами:
разработкой аналитической модели процесса предоставления услуги речевой связи в IMS, отличающейся от известных моделей учетом этапа установления соединения в модуле BGCF (Breakout Gateway Control Function), обеспечивающем взаимодействие с существующими сетями связи;
- применением функций полезности, позволяющих оценивать последствия выбора того или иного вида функции штрафа за несоблюдение условий SLA;

Величина задержки, вносимая каждым функциональным элементом, будет определяться в соответствии со СМО типа М/М/1А» как время, необходимое на ожидание и обслуживание сообщений [71]
где: ц, - производительность /-го сервера (пакет/с);

р = —*- - коэффициент использования /-го сервера;

X, - интенсивность входящего потока на /-й сервер (пакет/с).
С учетом принятых допущений QoS-модель процесса установления соединения в IMS представляется многофазной системой массового обслуживания M/M/1/oo, для которой:
- задержка установления соединения будет определяться суммой задержек пакетов в каждой СМО с учетом времени передачи пакетов на транспортном уровне и уровне доступа;
- вероятность потерь может рассчитываться в соответствии с аддитивной схемой расчета вероятности потерь по отдельным фазам на базе стандартного показательного распределения [13, 71].
2.3 Оптимизация параметров модели с учетом качества предоставления услуги речевой связи
Анализ влияния отдельных факторов и модельных параметров на эффективность процесса предоставления услуги речевой связи осуществляется для оптимизируемых переменных и заданных входных констант, включающих:
s - число серверов; X - интенсивность входящего потока; р - интенсивность обслуживания; /гаах - заданную норму по времени доставки; h - удельный доход от одного пользователя; а и Ъ - параметры аппроксимации функции стоимости сервера; g(.) - функцию штрафа, определяемую штрафными санкциями за нарушение условий SLA, в частности, невыполнение QoS-обязательств; К- число