CC BY
35
УДК 621.395.74
ГАЙВОРОНСКАЯ Г.С., д.т.н., профессор (ОГАХ); САХАРОВА С.В., к.т.н, преподаватель кафедры (ОГАХ); КРЫЖАНОВСКАЯ А.А., аспирант (ОГАХ).
Определение качества обслуживания на сетях доступа к мультисер-висным сетям
Введение
Наиболее перспективным решением проблемы удовлетворения растущих потребностей пользователей в информационном обслуживании является реализация концепции цифровых мультисервисных сетей (МсС). А мультисервисная сеть невозможна без создания сети доступа (СД), что обеспечивает возможность передачи одновременно всех видов информации по единой линии доступа. Таким образом, появляется необходимость разработки модели нагрузки сети доступа, с помощью которой можно описать объем информационных и служебных сообщений, передаваемых СД, а также обеспечить качество обслуживания на СД.
Эта задача возникла в связи с появлением концепции СД, которая сформулирована Международным союзом электросвязи в Рек. G.902, и определяет принципы создания СД, которые состоят в первую очередь в том, что СД должна быть единой для подключения всех базовых сетей, как существующих, так и тех, которые могут возникнуть в будущем. Такая сеть должна обеспечить пропускную способность достаточную для одновременного предоставления всех инфоком-муникационных услуг (ИКУ), которые могут быть востребованы и оплачены пользователем, и обеспечить качество и надежность, что соответствует требованиям не только всех существующих услуг, но и тех, которые еще могут появиться.
Создание единой универсальной СД для предоставления всех ИКУ не триви-
альная проблема, различным аспектам решения которой посвящены работы ряда зарубежных авторов, в частности Соколова Н.А., Гольдштейна Б.С., Бакланова И.Г., Крендзеля А.В., Хиленко В. В., Михайлова В.Ф., Балашова В.А., Зяблова С.В. и украинских Гайворонськой Г.С., Котовой А. И., Сахаровой С.В. [13]. Однако далеко не все аспекты рассмотрены до настоящего времени, и задачи создания адекватной модели нагрузки и метода его распределения с учетом предполагаемого влияния является одной из них. Учитывая, что процесс модернизации сети динамический, а новая сеть не заменяет старую, а сосуществует, то решение поставленной задачи приобретает особую значимость и актуальность при реализации концепции глобальной информационной инфраструктуры.
Цель работы и постановка задачи исследования
Целью исследования является повышение качества обслуживания сетей доступа к мультисервисным сетям, за счет разгрузки перегруженного узла. Для достижения поставленной цели в работе решается ряд задач, к которым относится распределение пар «пользователь - узел доступа» в зависимости от важности связей между ними, определение среднесете-вого коэффициента качества и порогового критерия качества обслуживания вызовов, сформулировать метод, сводящий к минимуму вероятность снижения качества обслуживания требований пользователей
при организации сетей доступа к мульти-сервисным сетям.
Основная часть исследования
Специфика МсС, их территориальное распределение, приводящее к существенным запаздываниям в получении служебной информации, дискретность, разномасштабность, стохастичность процессов, в ней протекающих, многоуровневая иерархичная структура сети и другие факторы не позволяют использовать методы, разработанные в классической теории телетрафика.
При реальных условиях функционирования сети из-за неравномерности поступления потоков вызовов качество обслуживания последних между различными парами узлов коммутации сети может быть неодинаковым. Кроме того, на сети могут быть пары «пользователь - узел доступа (УД)», важность связи 8 между которыми неодинакова. Поэтому все множество пар «пользователь - УД» сети доступа {Ц^,..., UJ } разбивается на непересекающиеся подмножества {и1,___, Uj, ..., и^ }, пар «пользователь - УД» для которых важность связи имеет одно и то же значение, т. е. для всех пар «пользователь - УД», входящих в подмножество и важность связи одинакова и составляет величину 8 у .
Если в УД t включены z групп линии пользователей имеющих различный набор предоставляемых услуг, и соответственно, имеющих различные приоритеты в обслуживании, для которых важность связи должна быть принята различной, тогда этот УД можно представить в виде z фиктивных узлов, в каждый из которых включены линии пользователей с одинаковым набором услуг, и, соответственно, с одинаковыми приоритетами.
С учетом заданных приоритетов среднесетевой коэффициент качества можно определить из выражения
Кс =
( / у ^
ее 8уру л,
\ у=1 г=1
(1)
где / - число непересекающихся подмножеств пар «пользователь - УД»;
у у - число пар «пользователь - УД» ву-м подмножестве;
8у - коэффициент, учитывающий
приоритет связи для пар «пользователь -УД», входящих в у-е подмножество;
р, - вероятность потерь между г-й парой «пользователь - УД», входящей в подмножество и у,
Л, -
интенсивность потока вызовов
для г-й пары «пользователь - УД»;
5 - число пар «пользователь - УД» на сети.
Если принять, что приоритет связи для всех, пользователей и пар «пользователь - УД» сети доступа одинаков, то вместо (1) получаем
Г с
К
Е Piл
г =1
(2)
При оценке качества обслуживания вызовов будем считать, что диапазон изменений значений коэффициента Кс разделен на г областей, каждая из которых ограничена двумя значениями коэффициента качества обслуживания: К, и К, _1
где К, > К, _ 1, г = 1, 2, ..., г, называемыми
соответственно верхним и нижним порогами. При этом верхний порог области (г) совпадает с нижним порогом области
(г+1).
Пороговым критерием качества обслуживания вызовов служит многозначный предикат
л=К Ко < Кх < К1; _; Кг _1 < Кх < Кг ) ,(3)
принимающий одно из Кг значений:
с
п=<
К1, если К0 <Кх < К1 ;
Кг , если Кг _ 1 < Кх < Кг
(4)
где Кх - текущее значение коэффициента качества обслуживания вызовов.
В настоящее время происходит постоянное изменение величины нагрузки, в частности за счет перераспределения количества вызовов между фиксированными и мобильными сетями. Действуют и другие факторы, оказывающие влияние на изменение нагрузки. В связи с этим часто не удается обеспечить необходимое качество обслуживания. Величина нагрузки Y зависит от рассматриваемой пары узлов и времени, и представляет функцию
Y: I х Т ^ Ш, значения которой, иллюстрируется в работе [4]. Эти значения могут соответствовать как величинам реальных измерений между узлами в заданное время, так и прогнозируемым параметрам.
Как показано в работе [5] при возникновении непредвиденных
перегрузок, для которых не была учтена матрица требований процесса, перераспределение ресурсов сети доступа может не обеспечить заданное качество обслуживания. В этом случае обычно просто ограничивают объем поступающей нагрузки, чтобы обеспечить
нормированное качество обслуживания. Однако такой подход недопустим на сетях доступа, так как при его применении резко увеличивается количество отказов в обслуживании требований пользователей, поэтому в таком случае более правильным решением будет разгрузка
перегруженного узла, таким образом, чтобы свести к минимуму вероятность снижения качества обслуживания.
Решение задачи разгрузки перегруженного узла предоставления услуг возможно двумя способами:
введением новых узлов предоставления услуг (УПУ) и перераспределением обслуживаемой нагрузки между существующими УПУ одной и той же базовой сети. Возможно использование обоих способов, как и их комбинаций, направленных на отсрочку установки нового узла, благодаря
перераспределению пользователей среди близлежащих УПУ со свободной емкостью. Основное различие между этими способами заключается в единовременных затратах на установку нового УПУ в первом случае и продолжительных затратах на
реорганизацию сети во втором.
Большое количество переменных, используемых при исследовании процесса планирования, делает невозможным использование существующих методов планирования сетей для выбора между двумя вышеназванными сценариями. Однако такой анализ необходим, чтобы помочь проектировщику выявить основные факторы, влияющие на выбор сценария, для формулировки общих рекомендаций, и для предоставления возможности отслеживать результаты принятых решений.
Выводы
Поскольку на сети доступа могут быть пары «пользователь - узел доступа», важность связей между которыми неодинакова, предложено все множество пар «пользователь - узел доступа» сети доступа разбивать на п непересекающиеся подмножеств, для которых важность связи имеет одно и то же значение. Предложено выражение для определения среднесете-вого коэффициента качества, с учетом заданных приоритетов. Предложено пороговым критерием качества обслуживания вызовов считать многозначный предикат, принимающий одно из Кг значений, при некотором текущем значении коэффициента качества обслуживания вызовов. Для того чтобы свести к минимуму вероят-
ность снижения качества обслуживания требований пользователей предложено использовать метод разгрузки перегруженных узлов предоставления услуг при организации сетей доступа к мультисер-висным сетям.
Список литературы
1. Гайворонська Г.С. Концепщя та принципи побудови NGN: Навчальний поабник по дисципшш «Мультисервюш мережi i NGN» Ч 2. - Одеса. - ОДАХ. -2008. - 64 с.
2. Гольдштейн А. Устройства муль-тисервисного широкополосного доступа [Электронный ресурс] // Технологии и средства связи. - Электрон. текстовые данные. - 2006. - №1. -http://www.niits.ru/public/2006/2006-016.pdf.
3. Соколов Н.А. Телекоммуникационные сети / Н.А. Соколов // М.: Альварес Паблишинг, 2004. - 258 с.
4. Гайворонская Г. С. Метод представления пространственно-временной структуры модернизируемой телекоммуникационной сети / Г.С. Гайворонская // Зв'язок. - 2006. - №8 (68). -С. 57-60.
5. Гайворонська Г.С. Модель наван-таження мультисервюних мереж / Г.С. Гайворонська, Г.О. Крижановська, Д.О.
Себов // Науковi пращ ДонНТУ. - Донецк: ДонНТУ, 2012.- в печати.
6. Крижановска А.О. Дослщження особливостей навантаження мультисервь сних мереж i вимог для забезпечення нормативно! якосп обслуговування/ А.О. Крижановская // Холодильна техшка i те-хнолопя. - Одеса. - ОДАХ, 2011. - № 5 (133). - С. 83-85.
Аннотация
В работе поставлена задача, решение которой позволяет свести к минимуму вероятность снижения качества обслуживания требований пользователей при организации сетей доступа к мультисервисным сетям.
Ключевые слова: сеть доступа к мультисервисным сетям, качество обслуживания, нагрузка.
В робот поставлена задача, виршення яко! дозволяе звести до мшмуму ймов1ршсть зниження якосп обслуговування вимог користувач1в при оргашзацп мереж доступу до мультисервюних мереж.
Ключовi слова: мережа доступу до мульти-сервюних мереж, яшсть обслуговування, навантаження.
In the following article investigated solution of the problem to minimize the probability of reducing the quality of service requirements of users with Access Network to Full Service Network.
Keywords: Access Network to Full Service Network, quality of service, load.
