CC BY
30
Пропонуеться при проектуваш муль-тисерв^них телекомуткацшних систем застосовувати критерш макЫмума при-бутку оператору зв'язку. У статтi наведена математична модель i постановка задачi синтезу структури та параметричного синтезу телекомушкацшног системи
Ключовi слова: топологiчний синтез, параметричний синтез телекомуткацшна система, провайдер, прибуток
Предлагается при проектировании мультисервисных телекоммуникационных систем использовать критерий максимума прибыли оператора связи. В статье приведена математическая модель и постановка задачи синтеза структуры и параметрического синтеза телекоммуникационной системы
Ключевые слова: топологический синтез, параметрический синтез, телекоммуникационная система, провайдер, прибыль
Maximum profit of telecommunication provider criteria usage is offered for multiservice telecommunication systems design. In the given article descripted mathematical model and problem definition for telecommunication system structure and parametrical synthesis
Key words: topology synthesis, parametrical synthesis, telecommunication system, provider, profit
УДК 519.216
проектирование
мультисервисной
телекоммуникационной системы ngn
согласно критерию
максимума прибыли
оператора связи
Д.В. Агеев
Кандидат технических наук Харьковский национальный университет радиоэлектроники пр. Ленина, 14, г. Харьков, Украина, 61166 Контактный тел.: (057) 705-25-46 E-mail: [email protected]
1. Введение
В последнее время наблюдается бурное развитие информационных технологий, что связано с переходом от постиндустриального общества к информационному. Технической основой построения информационного общества является Глобальная информационная инфраструктура, включающая в свой состав телекоммуникационную подсистему. От телекоммуникационной подсистемы требуется обеспечение возможности передачи любого вида информации, из любой точки мира, в любое время. В настоящее время в качестве такой сети рассматриваются сети связи, построенные согласно концепции NGN. Сети NGN ориентируются при своем построении на использование современных телекоммуникационных технологий, отличаются архитектурой от ранее используемых и не ограничи-
ваются количеством предоставляемых услуг и видов передаваемой информации. Перечисленные свойства внедряемой сети выдвигают новые требования к проектированию. В процессе проектирования решаются такие задачи как: синтез структуры будущей системы, синтез топологии и выбор параметров элементов системы.
В данной статье предлагается математическая модель сети NGN и постановка задачи ее синтеза согласно критерию максимума прибыли оператора.
2. Обзор подходов к решению задачи
Попытки создания универсальной сети, способной передавать различные виды информации, предпринимались не однократно. Примерами подобных
■Г
сетей можно считать ISDN и ее дальнейшее развитие B-ISDN, использующую технологию АТМ на нижних уровнях. Однако подобные сети имели в своей основе недостаток, который заключался в том, что услуги сети были завязаны в самих узлах сети. Это не позволяло гибко добавлять новые услуги связи.
Концепция NGN базируется на выделении в структуре сети трех основных уровней: сеть доступа, транспортная сеть и уровень услуг и управления. Такое деление позволяет вынести интеллект сети за пределы ядра сети, оставив последнему лишь функции доставки информации из одной точки сети в другую. Выделение в отдельный уровень сети доступа позволяет более гибко решать проблемы «последней мили», обеспечивая доступ ко всему спектру услуг связи абонентам, подключенным по различным технологиям доступа.
Описанная выше архитектура сети позволяет гибко строить много операторские сети, т.е. сеть в которой различные ее фрагменты принадлежат разным провайдерам [1,2] (доступы, сетевые, контент, услуг). Архитектура сети, ориентированная на многооператорскую среду, предлагается во многих стандартах в области мульти-сервисных телекоммуникационных систем. Одной из наиболее перспективных является архитектура сети, предложенная в проекте MUSE в рамках 6-й рамочной программы [2]. Данные предложения нашли свое отражение во многих стандартах в области.
Предлагаемая в проекте, бизнес модель выделяет следующие роли участников:
Абонент - имеет абонентское шлюзовое оборудование для доступа в сеть, заключает контракт и платит за предоставленные услуги.
Упаковщик - является посредником между Абонентом и сервис провайдерами. Позволяет избежать заключения множества отдельных контрактов абонента с сервис провайдерами.
Провайдер соединения - отвечает за техническое обеспечение сетевого соединения и выделения ресурса для связи Абонента с сервис провайдерами.
Провайдер сети доступа и Провайдер региональной сети - обеспечивают физическую сетевую инфраструктуру и ее функционирование на соответствующих участках сети.
Сетевой провайдер - обеспечивает возможность установки соединения Абонента в Интернет или глобальную сеть.
Провайдер услуг уровня приложений - отвечает за услуги, находящиеся выше транспортного уровня модели ВОС.
Мультимедиа контент провайдер - обеспечивает доступность контента (например, музыки, фильмов) Провайдерам услуг уровня приложений.
Участники бизнес процесса могут сочетать несколько ролей. Перечисленные участники бизнес процесса функционируют в условиях конкуренции, борясь за возможность заключения контракта с клиентами.
Анализируя развитие телекоммуникационной отрасли, можно заметить следующее. В последнее время наблюдается частная смена телекоммуникационных технологий, используемых при построении сетей связи, что требует модернизации существующих и организации новых телекоммуникационных сетей, при этом частота смен технологий со временем увеличивается. Из-за смены технологий, в существующих сетях
связи можно наблюдать большое количество фрагментов, работающих с использованием технологий, которые были перспективными на разных этапах развития сети. Многие попытки перевести всю сеть на более совершенную технологию оставались безуспешными. За время модернизации сети технология, к которой производился переход, устаревала, и сеть начинала модернизироваться на новую технологию. Таким образом, переходный период для телекоммуникационных сетей, де-факто, является перманентным состоянием.
Наличие конкуренции между провайдерами инфо-телекоммуникационных услуг привело к состоянию телекоммуникационного рынка, когда в одном и том же географическом районе существует выбор поставщика услуг и абоненты сети достаточно легко меняют поставщика на другого, который предлагает, более лучшие условия предоставления услуг или его перечень.
В приведенных условиях модернизации требует и подход к проектированию. Используемый до сих пор в большинстве случаев подход предусматривает синтез структуры сети в следующей постановке оптимизационной задачи. При известном: множестве абонентов - потребителей инфо-телекоммуникационных услуг; объеме принимаемого/передаваемого трафика и требованиях к качеству услуг, необходимо определить такую структуру сети и параметры ее элементов, чтобы при удовлетворении требований на передачу информации и требований к качеству обслуживания, приведенные затраты на ее организацию были минимальны.
Данная постановка задачи связывает между собой экономические и технические характеристики. При решении задачи фиксированными параметрами являются: множество абонентов сети, объемы предоставляемых услуг каждому из абонентов, жестко ограниченое качество предоставления услуг. Варьируемыми параметрами являются структура сети и параметры ее элементов.
На практике, при развертывании сети оператор связи обычно имеет больший выбор варьируемых параметров, а именно может решать при заключении контракта с Абонентом: предоставлять и не предоставлять услуги заданному абоненту, предоставлять полный перечень запрашиваемых абонентом услуг или частично.
В описанных условиях, при организации коммерческих сетей, более рациональным, на взгляд автора статьи, является критерий максимума прибыли оператора. Использование данного критерия позволит расширить перечень варьируемых параметров и приблизить постановку технической задачи к постановкам используемых в экономической теории.
3. Математическая модель и постановка задачи
Рассмотрим постановку задачи синтеза топологической структуры и параметрического синтеза телекоммуникационной системы по критерию максимума прибыли провайдера инфо-телекоммуникационных услуг.
Синтезируемая телекоммуникационная система имеет иерархическую структуру и содержит сеть доступа и магистральный сегмент. Магистральный сегмент соединяет каналами связи (КС) узлы доступа (УД). УД обеспечивают передачу информации через магистральный сегмент между абонентами сети (АС) закрепленными за разными УД. Магистральный сег-
мент помимо УД содержит узлы управления, узлы V = |- матрица, описывающая перечень предо-
предоставления услуг и шлюзы в вышестоящую сеть. ставляемых оператором услуг абонентам, где
Зададим исходные данные следующим образом' Г1, ecли ycлугa sk npeдоставляется aбoнентy ai в заказуемoм им oбъеме,
А = {а.} - множество абонен- 4 [0, в противном случае; тов сети - потребителей инфо-
Е - доход получаемый оператор от предоставления услуг,
E = ££ qk (m
m k
■ E(s
телекоммуникационных услуг, заданные своими координатами {х.,у.};
Т = {zf} - множество узлов, где установлено оборудование управления, сервера приложений или шлюзовое оборудование. Данные узлы сети являются источниками или получателями информационных потоков, возникающих при предоставлении услуг абонентам. {, у8} - координаты узла zf;
lij - длина линии связи (ЛС), соединяющей узлы сети 1 и . км;
С достаточной для практики точностью можно считать, что затраты на строительство и эксплуатацию единичной ЛС длиной 1.. описываются формулой: ОЛс = у- 1Й, '
где V — стоимость одного километра в зависимости от типа ЛС.
Затраты на организацию КС заданной пропускной способности можно оценить: DKC = а- с/,
где с.. - пропускная способность КС между пунктами 1 и . бит/с;
а - удельные расходы на единицу пропускной способности;
Р - степенной коэффициент 0<Р< 1. Опираясь на выше приведенные параметры, дополнительно введем следующие обозначения:
D = |Н..! - матрица затрат на строительство ЛС между узлами на участке сети доступа;
DZ = |Ит|| - матрица затрат на строительство ЛС между узлами на магистральном участке сети; ВТ = | |Ь|;
юА (с) - затраты на организацию КС пропускной участке сети, где способностью с в сегменте сети доступа;
<вТ (с) - приведенные затраты на организа- ^ = |1- если Узел г связан с Узлом s KC магистРального сегмента, цию КС пропускной способностью с на маги- га [0 в противном случае; стральном участке сети.
При известных V, Щ, 5 (т) можно определить: Н = |Щ|| - результирующая матрица требований к информационному обмену между абонентами сети и серверами услуг, а также между серверами услуг с учетом объемов запрашиваемых абонентом услуг и перечня услуг, предоставляемых оператором.
Таким образом, ставится задача найти топологическую структуру сети, определить характеристики потоков передаваемых по каналам связи в сети и пропускные способности каналов связи, определить перечень предоставляемых оператором услуг V, при которых обеспечивается передача заданных информационных потоков Н между любой парой узлов - участников информационного обмена (элементы множеств А и Т8), так чтоб прибыль оператора связи была максимальной. Характеристики качества предоставления услуг абонентам не должны быть хуже требуемых.
Построим математическую модель решения задачи. Введем следующее обозначения:
ВА = ||Ь^|| - матрица смежности на участке сети доступа, где
[1, ecли yзел г связан c узлом s KC ceти доступа, [0 в противном случае;
матрица смежности на магистральном
bA =
D(z,) - затраты на установку оборудования сервера услуг или управления.
Приведенные выше данные описывают физическую структуру сети. Перейдем к данным, описывающим логическую структуру.
8={,к} - множество инфо-телекоммуникационных услуг, предоставляемых в проектируемой сети.
Нк = ||Ьк|| - матрица трафика создаваемого в сети между абонентом и узлами управления и серверами услуг, а также между самими узлами управления и серверами услуг при предоставлении услуги ,к абоненту в единичном объеме. Абонент в этой матрице представлен под индексом 1, остальные столбцы и строки матрицы соответствуют узлам управления и предоставления услуг.
5(т) = (к (т)) - вектор объемов услуг заказываемых абонентом ат.
Е(вк) - доход, получаемый оператором связи при предоставлении абоненту услуги ,к в единичном объеме.
Оператор может не заключать контракт с абонентом на предоставление услуги, если ему это невыгодно. Опишем это следующим образом:
Т* = ^*}с Т- множество узлов, где установлено оборудование узла доступа;
b =
F = |
бит/с,
1, z, eZ*, 0, Zj gZ*;
II - матрица информационных потоков в сети,
C = ||crs|| - матрица пропускных способностей каналов связи бит/с.
Математическая модель имеет следующий вид: max (E - W)
w= £ £ К(0+drs]■ b
r=1 s=1,r*s
+£ [^(zs )br ]
£ £ ИО+drsZ ]■ bZs;
r=1 s=1
frs < crs, Vr,s, bA * 0,bZs * 0.
Заключение
В условиях многооператорности и конкуренции на рынке предоставления инфо-телекоммуникационных услуг более рациональным, с точки зрения автора статьи, является использование при проектировании данных сетей критерия максимума прибыли оператора. При использовании данного критерия в процессе проектирования, дополнительно появляется такой варьируемый параметр, как перечень предоставляемых услуг и множество абонентов, которым предоставляются услуги. В результате решаемая оптимизационная задача является более близкой к задачам, решаемым при создании бизнес планов оператор связи.
В статье приведена математическая модель и постановка задачи синтеза топологии и параметрического синтеза мультисервисной сети согласно критерию максимума прибыли оператора связи
Литература
1. Кучерявый А.Е., Кучерявый Е.А. Иерархические и моле-
кулярные сети связи общего пользования // Электросвязь. 2008. № 2. С. 16-18. 2. MUSE deliverable DTF1.1. Reference Models for a European Multi-service Access Network. January 2006.
2. Зайченко Ю.П. Структурная оптимизация сетей ЭВМ /
Зайченко Ю.П., Гонта Ю.В. К.: Техника, 1986. 168 с.
В po6omi проанал1зоват причини вико-ристання однопараметричног модел1 Раша та розглянуто побудову компонент1в специф1чного математичного двигуна для штеграци гг в систему дистанцшного навчання Moodle
В работе проанализированы причины использования однопараметрической модели Раша и рассмотрено построение компонентов специфического математического двигателя для интеграции ее в систему дистанционной учебы Moodle
This article presents causes of usage of Rasch model and process of buidling specific math engine and it's integration into LMS Moodle
УДК 681.3 (075.8) 378.16
реалiзацiя та штеграц1я одно-параметричнот модел1 раша в систему дистанц1його навчання moodle
Л.М. Зам^ховський
Доктор техшчних наук, професор, проректор з науковоТ
роботи*
Л.М. Ходак
Астрант* *Галицька Академия вул. Вовчинецька, 227, м. 1вано-Франмвськ, 76006 E-mail: [email protected], [email protected]
З появою шформацшних технологш все б^ьшо! популярност набувае застосування елеменшв дистанцшного навчання при наданш освггшх послуг. Одна з ключових проблем впровадження дистанцшно! форми навчання (ДН) - проведення процедури дiагностування рiвня знань студенев. Основним шструментом дiагностування рiвня знань в ДН е вико-ристання теспв. При цьому слщ зауважити, що:
- розробка теспв, здатних адекватно оцшити рiвень знань студенпв, - це не просто складання завдань i об'еднання 1х в тест. Тест - це система завдань, в якш кожне завдання повинне задовольняти певним критерiям;
- не можна зводити перевiрку знань до одного лише тестування. За допомогою теспв не можна перевiрити, наприклад, доказ теорем, ^ звичайно ж, шяке тестування не замшить стлкування студента з викладачем.
