CC BY
39
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ МОБИЛЬНЫХ ШШАХ-СЕТЕЙ
Я.В. Боцман (Дочернее предприятие «ЭС ЭНД ТИ УКРАИНА», Киев, Украина,
1агоБ1ау. Ъо1зтап@рП;.~иа)
Рассмотрен принцип выбора бизнес-модели построения и эксплуатации Ш1МЛХ-сети, предложен вариант построения беспроводной Ш1МЛХ-сети с применением оптовой модели.
Ключевые слова: WiMAX-сети, оптовая бизнес-модель, мобильный виртуальный провайдер, биллинг, обеспечение услуг.
Возрастающая потребность в широкополосном доступе и неразвитость стационарной инфраструктуры приводят к массовому внедрению радиосетей стандарта WiMAX. Пик внедрения новых сетей начался вслед за принятием организацией WiMAX Forum окончательной версии мобильного стандарта 802.16e.
Все больше крупных операторов заявляют о желании начать строительство сетей радиодоступа 802.16e. На их пути возникает ряд объективных сложностей с получением лицензии на предоставление услуг, выделением частотного диапазона, необходимостью создания региональных представительств, усложнением штатной структуры и др.
К тому же в условиях финансового кризиса появление новых операторов в основном сдерживается капитальными затратами. Каждый выходящий на рынок оператор должен минимизировать срок окупаемости капитальных затрат на построение сети и операционных затрат на ее функционирование. Решить часть этих проблем позволяет правильный выбор бизнес-модели построения и эксплуатации сети.
В настоящий момент получили распространение множество бизнес-моделей [1], самыми популярными являются модель управляемых услуг, оптовая модель и гибридная, сочетающая в себе элементы двух предыдущих (см. табл.). Выбор модели обусловлен бюджетом, существующей сетью и доступными IT-ресурсами.
Модель управляемых услуг предусматривает привлечение второго провайдера только к организации транспортной сети, используемой для разворачивания беспроводного сегмента сети. Как правило, это уже существующий провайдер с развитой региональной инфраструктурой, предоставляющий услуги стационарного доступа к сети. Использование этой модели позволяет провайдеру уменьшить капитальные расходы, использовать ресурсы сторонней компании по поддержанию транспортной сети и незначительно увеличивать абонентскую базу за счет сотрудничества с существующим провайдером. Однако с уменьшением капитальных затрат данная модель предусматривает увеличение операционных затрат до 30 % [2].
Модель управляемых услуг позволяет провайдеру, разворачивающему радиосеть, лучше контролировать бюджет и ресурсы. Однако сотрудни-
чество с провайдером сводится лишь к аренде существующей транспортной сети. Несмотря на широкое использование данной модели, используемый уровень сотрудничества мало способствует повышению экономической эффективности предприятий.
Оптовая модель предусматривает повышение уровня сотрудничества операторов за счет совместного использования транспортной сети и предоставления доступа к сети Интернет через шлюз соответствующего провайдера. Использование оптовой модели незначительно уменьшает операционные затраты провайдера, разворачивающего радиосеть, однако позволяет реализовывать мобильные виртуальные провайдеры (Mobile virtual network operators - MVNOs). Эти провайдеры используют существующую сеть для предоставления услуг мобильного доступа для своих абонентов.
Оптовая модель позволяет оптимально использовать пропускную способность радиосети и дает возможность внедряющей компании выступать провайдером верхнего уровня для всех провайдеров региона. Это стало актуальным благодаря широкому внедрению мобильных клиентских устройств стандарта WiMAX. Данная модель наиболее приемлема с точки зрения экономической эффективности и применимости в подобных условиях.
Распределение ответственности между провайдерами 1 и 2 при построении и эксплуатации сети
Ресурсы сети Модель управляемых услуг Оптовая модель Гибридная модель
Внедрение Управление Внедрение Управление Внедрение Управление
Клиентские устройства 1 1 1 1 1 2
Беспроводная сеть 1 1 1 1 1 2
Опорная сеть 2 2 1 и 2 1 и 2 1 и 2 1 и 2
Приложения 2 2 1 1 1 2
Управление и услуги биллинга 1 1 1 1 1 2
Доступ в Интернет 1 1 2 2 1 и 2 1 и 2
Гибридная сеть применяется достаточно редко, так как требует наличия двух провайдеров, делящих капитальные и операционные расходы. При построении сети с использованием гибридной модели провайдер 1 является собственником сети, а поддержку работоспособности на условиях аутсорсинга осуществляет провайдер 2 или системный интегратор. Это позволяет провайдеру задействовать сторонние ресурсы по мере их необходимости.
Следует отметить, что реализация любой бизнес-модели требует особого подхода к построению сети. Прежде всего это относится к программно-аппаратным модулям управления сетью, биллинга и обеспечения услуг. Внедрение этих компонентов, как правило, требует интеграции решений нескольких производителей.
Ключевой аспект функционирования сети -использование пропускной способности. Чем сильнее удается загрузить радиосеть, тем ниже себестоимость выбранного решения, поэтому рост абонентской базы является главной задачей при внедрении новых сетей. Наиболее перспективная модель использования возможностей радиосети стандарта WiMAX - оптовая бизнес-модель; рассмотрим ее применение при имплементации сети.
Архитектура мобильной WiMAX-сети [1, 3] (см. рис.) включает три основных логических элемента - мобильная станция абонента (MSS), сервисная сеть доступа (Access Service Network -ASN), сеть связи сервисов (Connectivity Service Network - CSN).
Основной элемент сервисной сети доступа -это IP-сеть между базовыми станциями и ASN-GW. Транспортная сеть предоставляет функции агрегации для базовых станций и интеллектуальные сетевые услуги во время передачи пользовательской информации, такие как комплексная безопасность, качество предоставляемых услуг и управление уровнем оказания запрашиваемых услуг. В настоящий момент сети провайдеров развиваются в направлении построения транспортной Ethernet или IP/MPLS-сети для соединения различного оборудования доступа (например, базовых станций WiMAX) и для предоставления услуг по доступу к сервисам (ASN-GW).
Основным этапом развития мобильной WiMAX-сети является поддержка Profile C на базовых станциях и их взаимосвязь с ASN-GW. Архитектура Profile C, которая основана на модели мобильности, разработана Network Working Group (NWG) WIMAX Forum и определяет радио- и IP-функционирование базовых станций и ASN-GW.
Взаимодействие между ASN-GW и базовыми станциями осуществляется с помощью стандартизованного Л6-интерфейса и относится к стеку протоколов управления и передачи данных. Передача данных от базовой станции к ASN-GW инкапсулируется в GÄE-туннель, а система управления объ-
единяет протоколы для их управления. ASN-GW обеспечивает функциональность сети доступа, включая сквозное предоставление качества услуг QoS, мобильность и безопасность.
Функции назначения адресного пространства пользователям и управления политиками безопасности в транспортной сети выполняет узел распределения (The Distribution Nodes). Как правило, он выделен в виде отдельного сетевого устройства, включающего ASN-GW. Это позволяет реализовать разделение сети между базовыми станциями и ASN-GW по канальному и сетевому уровням модели OSI. Ограничение инфраструктуры канального уровня до домена агрегации, а инфраструктуры сетевого уровня до узла распределения - наилучшее решение для обеспечения масштабируемости сети.
ASN-GW является шлюзом между радиоподсистемой и IP--сетью. Он функционирует совместно с сетью связи сервисов и серверами поддержки сервисов для обеспечения политик и прав доступа пользователей.
Сеть связи сервисов определяется как набор сетевых элементов, обеспечивающих связь с сервисной платформой. Сервисная платформа обеспечивает использование расширенных сервисов, идентификацию пользователей и усиление политик безопасности.
Как и для сервисной сети доступа, основой для сети связи сервисов является масштабируемая транспортная сеть, обеспечивающая связь с Интернетом и сервисными сетями провайдеров.
Кроме того, сеть связи сервисов содержит ряд специфических элементов (сервисную платформу): AAA-сервер, DHCP--сервер, home agent, систему управления, систему биллинга и т.д.
RADIUS-сервер, обеспечивающий авторизацию, аутентификацию и сбор статистики, позволяет оператору внедрить сервисы доступа, используя ААА-информацию, упростить продвижение и управление.
ASN-GW и RADIUS являются ключевыми элементами организации мобильности, обеспечивающими терминацию туннелей от базовых станций и использование функционала home agent.
Home agent предоставляет уникальные возможности, такие как балансировка нагрузки, полное резервирование для обоих внутренних и внешних шасси, VRF- и VPN-возможности. Mobile IP и home agent предоставляют простой безопасный роуминг с поддержкой качества для мобильных пользователей.
Клиентское устройство получает входящий ^2-трафик от локально включенного в него устройства и передает на базовую станцию, используя NAT. Пакеты инкапсулируются в 802.16PDUи отсылаются по интерфейсу R1. Базовая станция инкапсулирует Ethernet-фрейм в пакеты GRE (Generic Routing Encapsulation) и передает их на
Пользователь компании А
Пользователь компании Б
Компания Б
DHCP
сеть связи сервисов
Архитектура построения WiMAX-сети при внедрении оптовой бизнес-модели
ASN-GW. GRE-туннель создается заранее во время обмена служебной информацией. ASN-GW получает GRE-пакеты через интерфейс R6. После распаковки GRE- и £2-заголовков исходный /Р-пакет передается на нужный интерфейс, описанный в конфигурации.
После получения пакетов в нисходящем направлении ASN-GW сначала находит соответствующий хост. ASN-GW получает Ь2/Ь3-ин-формацию от DHCP--сервера или Address Resolution Protocol (ARP). Потом эта информация используется для выбора необходимого сервисного потока (Service Flow, SF). Как только SF выбран, сохраненная ¿2-информация используется для дальнейшей инкапсуляции полученных пакетов.
Разделение ASN-GW и сети связи сервисов позволяет оператору работать самостоятельно на WiMAX-сети и по желанию обеспечивать доступ другим операторам с их сетью связи сервисов на свою сеть WiMAX. Сети связи сервисов обоих операторов практически одинаковы, и обязательным отличием в сети основного оператора является наличие двух радиусов. Один из них должен осуществлять проксирование запросов на авторизацию на собственный или сторонний радиус в зависимости от домена пользователя (см. рис.).
В зависимости от типа передаваемых данных в сетях мобильного WiMAX есть возможность предоставлять следующие категории услуг [4]:
- информация (Интернет, электронная почта, VPN, доступ к БД и порталам, сбор данных, телеметрия, контроль над активами, игры);
- голос (VoIP, РТТ (групповой вызов), FMC):
- видео (видеовызов, видеоконференция, видеонаблюдение) ;
- местоположение (информационные услуги, управление сотрудниками и техникой, адаптивная маршрутизация вызовов).
Архитектура сервисной платформы мобильной WiMax-сети обладает высокой гибкостью и масштабируемостью и позволяет подстраиваться под требования рынка. Практически каждый производитель оборудования WiMAX имеет в своем портфеле конечное решение по построению мобильного WiMAX-решения.
Однако бизнес-план каждого провайдера указывает специфические требования к услугам, предоставляемым в сети, требующие от серверной платформы интеграции продукции нескольких производителей.
Применение оптовой модели позволяет провайдерам предоставлять не только «трубу определенного диаметра» для доступа в Интернет, но и весь спектр современных услуг. Благодаря этому набор тарифных планов можно более гибко адаптировать под изменяющийся рынок и получать конкурентное преимущество.
Описанный в статье принцип опробован на практике дочерним предприятием «ЭС ЭНД ТИ
УКРАИНА». Было испытано решение по интеграции оборудования и программных продуктов компаний Cisco, Alvarion и Oracle. Применение муль-тивендорного решения позволяет реализовать максимально высокие требования к функциональности решения, но необходима очень высокая квалификация исполнителей в силу интеграции программных модулей.
Литература
1. URL: www.cisco.com (дата обращения: 27.06.2009).
2. Затраты или прибыль? Как преодолеть сложности бизнес-модели WiMAX // Технологии и средства связи. 2008. № 4.
3. URL: www.wimaxforum.org (дата обращения: 27.06.2009).
4. Многообразие в единстве // Сети Network World. 2006. № 17.
5. URL: www.alvarion.com (дата обращения: 27.06.2009).
СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ГЕНЕРАЦИИ ТЕСТОВЫХ ЗАДАНИЙ
Л.Г. Алсынбаева, к.ф.-м..н.
(Югорский НИИ информационных технологий, г. Ханты-Мансийск, [email protected])
В статье рассматриваются методические аспекты обучения основам алгоритмизации и программирования, подходы к созданию алгоритмов автоматизированной генерации тестовых заданий по информатике и программированию и их программная реализация на примере языка Паскаль.
Ключевые слова: программирование, информатика, тестовое задание.
В настоящее время информационные технологии стремительно внедряются во все сферы жизни и деятельности общества. Растет потребность в специалистах в области использования существующих и создания новых информационных технологий.
Результативность обучения таких специалистов на начальном этапе в большой степени зависит от исходного уровня знаний, а также от того, насколько развито алгоритмическое мышление. Для проверки данных характеристик автором статьи в ходе исследований формирования системы обучения профессиональной информатике на базовом уровне были разработаны тестовые задания, которые оказались эффективным инструментом для определения уровня подготовки по алгорит-мике [1].
Результаты тестирования студентов и учащихся в течение ряда лет говорят о низком уровне школьной подготовки. Так, например, тестирование, проведенное в 2007-2008 учебном году в одном из региональных российских вузов, показало, что подавляющее большинство студентов-первокурсников нуждается в обучении основам алгоритмизации и программирования практически с нуля. Наилучшую оценку - 75 % от максимально возможного балла получили 12 % испытуемых, не смогли выполнить ни одного задания 30 % испытуемых.
Такие результаты подтверждают необходимость интенсивного обучения студентов профильных специальностей основам алгоритмизации и программирования, а также разработки специальных инструментов формирования алгоритмического мышления.
Важно создать у обучаемого внутренний процессор, то есть развить способность к алгоритмизации умственных действий. Один из эффективных способов формирования внутреннего процессора - прокручивание фрагментов программ в уме. По такому принципу создаются тесты по ал-горитмике типа: «Что будет в результате работы данного фрагмента программы?».
Заметим, что подобный тип тестов ценен вдвойне - формирует внутренний процессор обучаемого и контролирует знания языка программирования высокого уровня.
Создание контрольных измерительных материалов - актуальная творческая задача в любой дисциплине. Подготовка множества вариантов тестовых заданий требует высокой квалификации преподавателя и значительных затрат времени. Для повышения эффективности подготовки тестов целесообразны создание технологии автоматизированной генерации тестовых заданий и ее программная реализация в виде инструментального средства, позволяющего преподавателю сгенерировать тестовые задания по основным разделам алгоритмизации и программирования на языке высокого уровня (Паскаль, Delphi, С, Java и др.).
В Центре информационных технологий тестирования Югорского НИИ информационных технологий создана программная система, позволяющая автоматически генерировать тестовые задания по указанным параметрам. Система состоит из нескольких модулей (по количеству изучаемых тем), имеющих единый интерфейс и специализированный редактор для отбраковки и ручного редактирования тестовых заданий по усмотрению преподавателя. Тестовые задания ге-
