автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Адаптивный алгоритм контроля доступа вызовов в сетях пакетной телефонии для кодеков с переменной интенсивностью передачи информации

На правах рукописи

ООЗОЬО^э^

Никольский Николай Николаевич

АДАПТИВНЫЙ АЛГОРИТМ КОНТРОЛЯ ДОСТУПА ВЫЗОВОВ В СЕТЯХ ПАКЕТНОЙ ТЕЛЕФОНИИ ДЛЯ КОДЕКОВ С ПЕРЕМЕННОЙ ИНТЕНСИВНОСТЬЮ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

Специальность 05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 2007

003068254

Работа выполнена в Московском техническом университете связи и информатики на кафедре информационных сетей и систем

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Степанов Сергей Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Самуйлов Константин Евгеньевич

кандидат технических наук, профессор Попова Адина Григорьевна

Ведущая организация: ФГУП ЦНИЙС ;

Защита состоится " {Ц" ' 2007 г. в {Л, час. на заседании

диссертационного совета Д.002.077.01 при ИППИ РАН по адресу: Москва, Большой Каретный переулок., дом 19.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИППИ РАН Автореферат разослан фМ^С^ЬА,. 2007 г.

Ученый секретарь .

диссертационного совета / / /И

д.ф-м.н. Ц^итович И.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие сетей связи следующего поколения (NGN), основывающихся на технологии коммутации пакетов, уже достигло того уровня, когда можно говорить об их широком использовании операторами связи, уделяющих большое внимание высокому качеству предоставления услуг. Вместе с тем, методики расчета подобных сетей до сих пор остаются недостаточно развитыми, и в большинстве случаев при их проектировании закладывается потребность в гораздо большей пропускной способности, чем оказывается необходимо на самом деле. Зачастую, при таких расчетах используются методы традиционной теории телетрафика, основывающейся на работах А.К. Эрланга, Т. Энгсета, Г. О'Делла, К. Пальма, А.Я. Хинчина и др., предназначавшейся для расчета систем, использующих технологию коммутации каналов.

Использование технологии коммутации пакетов и ряда других сопутствующих технологий (например, технологии подавления пауз -VAD) приводит к принципиально иной структуре графика, требующей разработки новых методов расчета и новых алгоритмов для таких сетей. Среди работ зарубежных ученых, посвященных данной тематике, можно выделить работы А. Андерсона (А. Anderson), А. Байоччи (A. Baiocchi), В. Виллипгера (W. Willinger), К. Линдеманна (С. Lindemann), Д. Лукантони (D.Lucantoni), Д. Тоусли (D. Towsley) и др. Среди исследователей отечественной школы особый интерес представляют работы Г.П. Башарина, В.М. Вишневского, А.Н. Дудина, С.Н. Степанова, О.И. Шелухина и др. Основным направлением работ по данной тематике является разработка методик оценки производительности сетей связи следующего поколения, в то время как вопросу управления параметрами

поступающих в сеть потоков трафика уделяется не столь большое внимание.

Применительно к передаче речи через пакетные сети, это означает, что принятые при проектировании сети NGN параметры кодирования речевой информации считаются неизменными в процессе ее эксплуатации, а расчет нагрузки, создаваемый пакетным голосовым трафиком производится исходя из этих фиксированных данных. Такая фиксация параметров кодирования вызовов, используемая на этапе проектирования сети, не позволяет оператору динамически адаптироваться к возникающим в сети перегрузкам, в результате чего или неэффективно используется доступная пропускная способность каналов связи, или снижается качество обслуживания абонентов.

Таким образом, разработка адаптивного алгоритма контроля доступа вызовов, позволяющего повысить эффективность использования ресурсов сети NGN, является актуальной.

Цель работы и задачи исследования. Целью настоящей диссертационной работы является разработка адаптивного двухступенчатого алгоритма контроля доступа вызовов, решающего описанную проблему. Разработанный алгоритм позволяет программному коммутатору принимать решения о наличии в сети NGN необходимых ресурсов для обслуживания вновь поступившего вызова. В случае отсутствия таковых, алгоритм позволяет модифицировать параметры уже установленных соединений для освобождения части сетевых ресурсов. Для разработки адаптивного алгоритма в работе были решены следующие основные задачи:

1. разработка математической модели сегмента сети пакетной телефонии;

2. определение критерия принятия нового вызова на обслуживание при рассчитанных по математической модели характеристиках работы пакетной сети;

3. подготовка и проведение эксперимента по измерению (снятию) трафика сети пакетной телефонии, а также выполнение статистического анализа полученных реализаций трафика для оценки ряда параметров, используемых в математической модели;

4. разработка основных принципов функционирования нового адаптивного алгоритма контроля доступа вызовов в сети пакетной телефонии;

5. формализация предложенного алгоритма контроля доступа вызовов в сети пакетной телефонии, разработка блок-схемы алгоритма;

6. разработка принципов реализации предложенного алгоритма в существующих системах, программная реализация алгоритма;

7. проведение статистического эксперимента (имитационное моделирование на ПК) и оценка эффективности предложенного алгоритма.

Методы исследования. Для решения перечисленных задач в работе использовались методы теории вероятностей, теории марковских процессов, теории телетрафика, методы статистической обработки данных и имитационного моделирования.

Научная новизна. В диссертации получены следующие новые научные и практические результаты:

1. Разработана методика использования субъективной оценки качества связи, воспринимаемой абонентом (R-фактора), в качестве математически рассчитываемого критерия принятия вызова на обслуживание.

2. Проведено измерение и исследование голосового трафика на пакетном ядре GSM сети, использующей кодеки с переменной интенсивностью передачи информации. Насколько известно автору,' подобное исследование трафика в коммерческой GSM

' сети было проведено впервые в РФ. Оценена эффективность

внедрения механизма VAD на пакетныххолосовых сетях, используемых . GSM операторами, а также : обнаружены , специфические особенности распределения длительностей ¿ON и OFF в них. , . , . ... . ■ ■-:•-..

3. Сформулированы рекомендации . по очередности изменения, параметров. кодирования вызовов в случае. необходимости сокращения занимаемой ими пропускной способности<;да,

, основании проведенного исследования .влияния параметров кодирования голосовых соединений на занимаемую пропускную способность и качество передачи речи.

4. Разработан новый ^адаптивный,. алгоритм контроля доступа вызовов, в сетях связи следующего, поколения. Разработана иртраммная реализация этого алгоритма на языке Java.

5. Разработана имитационная модель сегмента. сети связи следующего поколения. При помощи этой модели проведено исследование работы предложенного алгоритма в фиксированной и мобильной сетях связи; оценено улучшение количественных и качественных показателей работы сети при его внедрении.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты статистического анализа трафика пакспгой .мобильной сети, использующей кодеки с переменной и фиксированной интснсивносшо передачи информации.

2. Применение технологии . VAD в мобильных , сетях менее . эффективно, чем в фиксированных. Согласно проведенным

исследованиям, в мобильной сети ON . периоды занимали 77% времени разговора, что отличается от известных результатов, для . фиксированных . сетей, опубликованных ■ в литературе, указывающих на цифру около 40%.;

3. Предложенный алгоритм позволяет избежать перегрузок на сети, динамически принимая решение об отказе в установлении

соединения при отсутствии достаточного количества ресурсов в сети.

4. Предложенный алгоритм контроля доступа вызовов позволяет в предельном случае до 7-м'и раз увеличить пропускную способность фиксированной сети пакетной телефонии, выраженную в Эрлангах. В мобильной сети пропускная способность возрастает до 2-ух раз.

5. Предложенный алгоритм позволяет значительно увеличить качество связи в моменты недогрузки сети. В фиксированных сетях увеличение значения 11-фактора составляет 15 пунктов, а в мобильных сетях - 12 пунктов.

6. Результаты анализа быстродействия созданной программной реализации предложенного алгоритма, показывающие, что разработанный алгоритм может применяться в режиме реального времени в системах с каналами, эквивалентными по пропускной способности сотням потоков Е1.

Личный вклад. Все эксперименты по снятию сетевого трафика и имитационному моделированию предложенного алгоритма подготовлены и проведены автором самостоятельно: Также самостоятельно разработана программная реализация предложенного алгоритма и получены все остальные результаты диссертационной работы.

Практическая ценность работы и ее реализация. Результаты, полученные в данной работе, могут быть использованы при проектировании мобильных и фиксированных сетей связи следующего поколения. Разработанный алгоритм контроля доступа вызовов может использоваться в сетях связи следующего поколения для повышения их пропускной способности по вызовам, а также улучшения качества передачи речи в моменты недогрузки.

Предложенный в работе алгоритм внедрен в эксплуатацию на сети пакетной телефонии ООО «АГ Телеком». Полученные в работе результаты

используются в ЗАО «AMT Груп» при проектировании сетей связи следующего поколения, а также внедрены в учебный процесс на кафедре ИСиС МТУСИ в качестве одного из компонентов в рамках процесса обучения студентов по специальности 200900 «Сети связи и системы коммутации». Использование результатов работы засвидетельствовано в соответствующих актах.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научной сессии РНТОРЭС им. A.C. Попова, посвященной Дню Радио (60 сессия); научных конференциях профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава МТУСИ (2005 - 2006 годы); на конференциях «Телекоммуникационные и вычислительные системы» в рамках Международного форума информатизации (2004 - 2006 годы); на кафедре ИСиС МТУСИ.

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 9 печатных работ (из них 4 - статьи в ведущих научных журналах).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, двух приложений. Работа изложена на 168 страницах машинописного текста, содержит 67 рисунков, 4 таблицы и список литературы из 86 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность решаемой в диссертации научно-технической проблемы, сформулированы цель и задачи исследований, описывается научная новизна и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе, посвященпой принципам построения сетей связи следующего поколения, рассматривается логическая и физическая структура этих сетей, особенности передачи речи через такие сети, типы

используемых кодеков, а также технология VAD, использование которой значительно усложняет профиль пакетного голосового трафика. Кроме того, в первой главе производится анализ характеристик качества передачи речевой информации через сети коммутации пакетов, и рассматриваются основные методы его обеспечения.

Трафику пакетной телефонии в сети как правило присваивается наибольший приоритет (этот трафик требует минимальных потерь, минимальной задержки и джиггера), поэтому при проектировании сети основное внимание уделяют расчетам именно этого типа'нагрузки. Тем не менее, предварительные расчеты с использованием традиционных методов теории телетрафика могут дать лишь верхнюю оценку требуемой пропускной способности. Учитывая высокую степень пиковости трафика пакетной телефонии, такая верхняя оценка в разы превышает среднее значение требуемой пропускной способности даже в ЧНН, поэтому ресурсы в таких сетях используется неэффективно.

В связи с этим, для корректной и эффективной работы пакетных голосовых сетей как правило используют алгоритмы контроля доступа вызовов (САС - Call Admission Control), выполняющиеся при поступлении на обслуживание каждого нового вызова. Такие алгоритмы оценивают соответствие статистических характеристик функциошфования сети пакетной телефонии нормативным значениям для N+1 установленных соединений при N уже установленных соединениях. В случае соответствия этих характеристик нормам, новый вызов принимается к обслуживанию, а в случае несоответствия вызов получает отказ. Подобные алгоритмы должны выполняться в режиме реального времени для каждого вызова, поэтому одной из самых важных особенностей таких алгоритмов является максимальное сокращение их вычислительной сложности.

Несмотря на существование достаточно большого количества работ по алгоритмам контроля доступа вызовов, стоит отметить, что все они либо концентрируются на разработке алгоритма для потоков данных, не

учитывая специфики потоков, создаваемых пакетными голосовыми соединениями, либо, учитывая некоторую телефонную специфику, используют в качестве критерия принятия вызова на обслуживание вероятность потерь пакетов, в то время как сама по себе эта характеристика не является общепринятым показателем качества для передачи голосового трафика.

В диссертационной работе разрабатывается новый динамический алгоритм контроля доступа вызовов, учитывающий восприятие качества передачи речи оконечным пользователем, и способный к динамическому управлению характеристиками кодирования голосовых вызовов. В связи с этим в первой главе формулируются основные задачи, которые необходимо решить для разработки такого алгоритма.

Вторая глава посвящена описанию математической модели сегмента сети связи следующего поколения, которую предполагается использовать в разрабатываемом алгоритме. Рассматривается ММКР процесс, позволяющий точно описать суперпозицию нескольких голосовых соединений, а также его аппроксимация - ММРР процесс. В качестве источника пакетов рассматривается отдельное телефонное соединение, генерирующее пакеты фиксированной длины Б через случайные экспоненциально распределенные промежутки времени во время речевой активности абонента (СЖ-периоды), и не создающее ни одного пакета во время пауз (ОРР-периоды). Такой источник можно рассматривать как процесс рождения и гибели с двумя состояниями с интенсивностью рождения /} и интенсивностью гибели а. Одно состояние соответствует периодам молчапия, а другое - периодам голосовой активности. Предполагается, что ОИ и ОРР-периоды экспоненциально

распределены со средними значениями — и —.

а р

Наложение голосовых источников, т.е. ситуацию, когда в узле установлено одновременно несколько телефонных соединений, можно

рассматривать как процесс рождения и гибели, где состояния отражают число источников, которые находятся в ON-состоянии на данный момент. Здесь состояние i подразумевает, что в текущий момент времени i источников активны. Вероятности нахождения источника в состоянии ON

или OFF, обозначаемые как рш и р„7, определяются как роп = @ — и

poff = ° . Вероятности предельного состояния л-,, что фазовый процесс

находится в состоянии / определяются при помощи биномиального

распределения с параметром роп : л, = . гДе N ~ число

источников, которые накладываются. К тому же матрица интенсивностей фазового процесса выглядит как

Q =

-Nfi Nfi 0 0

а -[аг + (ЛГ-1)£] {JV — 0

0 2а -[la + (N-i\p\ (N-2)fi

(N-l)a -t(W-l)o + ^] /3 0 Na -Na

Обозначив интенсивность генерации пакетов одним источником как L, можно получить интенсивность поступления пакетов от i активных источников Я, -iL. Граф получившегося процесса показан на рис. 1.

Маршрутизатор, обслуживающий поступающие пакеты и передающий их на магистральный уровень СПД, может быть представлен как статистический мультиплексор, имеющий буфер конечного размера. Считается, что на маршрутизаторе все пакеты голосового трафика попадают в одну приоритетаую очередь, в пределах которой обслуживаются по дисциплине FIFO. Так как пакеты имеют одинаковый размер, время обслуживания является детерминированным. Таким образом, мы приходим к модели MMPP/D/1/K, которая дает возможность

оценить задержку Та и вероятность потерь пакетов р,оа в пакетной сети. Эта модель достаточно известна и впервые была предложена Давидом Лукантони в 1986 г.

Пуассоновский процесс генераций пакетов с интенсианостями Л,

Рис. 1. Суперпозиция голосовых источников. Экспоненциально распределённые времена между поступлениями.

Кроме того, во второй главе описывается предлагаемый для разрабатываемого алгоритма критерий принятия вызова на обслуживание — Л-факгор, введенный в рекомендации МСЭ-Т 0.107 и отражающий субъективное восприятие качества связи абонентом, и получаемый на основании результатов расчетов модели ММРР/Б/1/К. Согласно рекомендации МСЭ-Т в.107 расчет Л-фактора производится путем сложения нескольких величин, характеризующих искажепия в тракте передачи речи, лишь два из которых (коэффициенты и 1е) зависят от состояния транспортной пакетной сети, используемой для передачи голоса. Значения этих коэффициентов и определяются после расчета модели ММРР/П/1/К, после чего вычисляется значение Л-фактора.

В третьей главе приводятся результаты эксперимента по сбору и исследованию голосового трафика пакетной мобильной сети, использующей технологию УАГ). Насколько известно автору, подобное исследование трафика в реальной коммерческой пакетной сети было проведено впервые в РФ, поэтому приведенные в данной главе результаты имеют особую ценность.

N/3

(ЛИ)/? 2 р

Р

Перед проведением анализа экспериментальных данных в главе приводится описание типовой процедуры агрегирования исходных последовательностей, а затем предлагается ее модификация, обладающая меньшей погрешностью. Показывается, что типовая процедура является частным случаем предложенной процедуры агрегирования.

Наряду с общим анализом полученных последовательностей, в третьей главе приводятся результаты анализа эффективности статистического мультиплексировашм для голосовых соединений, использующих технологию VAD. Для этого рассматривается т.н. «усредненное соединение», представляющее собой последовательность отсчетов X = {Х(АТ),Х(2АТ),...,Х(пАТ)} , равных мгновенной пропускной способности усредненного соединения во времена {АТ,2АТ,...,пАТ} . При этом Х(кЛТ) г- М(Х,(к&Т)) , где X, - г-ое соединение из исследуемых экспериментальных данных (i -1...N). Переменная N называется уровнем усреднения. В главе показано, что основное падение пропускной способности для усредненного разговора происходит при небольших уровнях усреднения (единицы вызовов), а в дальнейшем она изменяется не сильно. Из этого следует, что основной эффект от использования механизма VAD может быть достигнут даже на относительно низкоскоростных каналах связи, способных пропустить через себя лишь небольшое количество соединений, поэтому использовании технологии VAD на таких каналах является наиболее целесообразным.

Кроме того, в главе проводится исследование распределения длительностей OFF и ON периодов (см. Рис. 2). Эти длительности не являются экспоненциально распределенными, но их ФРВ достаточно хорошо аппроксимируются суммой трех экспонент. Подобная точная аппроксимация, ведущая к разбиению одного состояния модели ММРР на три, может быть использована для точного расчета пропускной способности сети пакетной телефонии при заранее зафиксированных параметрах кодирования речевой информации. Тем не менее, в целях

упрощения разрабатываемого алгоритма, в данной работе было предложено остановиться на использовании экспоненциального распределения длительности ON/OFF периодов с математическим ожиданием, совпадающим с полученным в результате эксперимента.

бремя, сек

Рис. 2. Функция распределения вероятностей длительности ОМ периодов.

Другим важным результатом, полученным в третьей главе, явились средние значения ОРР (0.047 сек) и (Ж (0.16 сек) периодов, а также то, что ОМ периоды занимали 77.3% времени разговора. Эти значения отличаются от приведенных в литературе, где длительность ОЫ периодов примерно равна длительности ОРТ периодов и колеблется в районе 0.2 ~ 0.3 сек. в зависимости от типа используемого детектора тишины, а время нахождения вызовов в ОЫ состоянии составляет —40%. Такой результат может быть объяснен тем, что объектом исследования в дапном случае являлась мобильная сеть, вызовы в которой производятся из мест с высоким уровнем фонового шума (из автомобиля, на улице и т.п.). Такой шум присутствовал при воспроизведении записанных в ходе эксперимента разговоров, перекрывая в некоторые моменты голос говорившего. Очевидно, что в данных условиях механизм УМ) определяет наличие пауз

в разговоре значительно реже, а длительность самих пауз оказывается гораздо короче, чем в случае для фиксированных сетей телефонии. Обнаруженные особенности функционирования механизма VAD в фиксированных и мобильных сетях были использованы в разрабатываемом алгоритме контроля доступа вызовов для учета специфики сети связи.

В четвертой главе описываются дополнительные упрощения, вносимые в математическую модель для обеспечения возможности выполнения разрабатываемого алгоритма в режиме реального времени. В частности, предлагается снизить количество состояний ММРР процесса до двух. Назовем состояния {м + 1,...,jV} состояниями перегрузки (OL — Overload), а оставшиеся состояния {0,...,Л/} состояниями недогруженное™ (UL - Underload). Величину М можно получить из неравенства: С С

— -1<М<—, Л/ е Z, где С - пропускная способность канала связи, L -

интенсивность поступления пакетов от одного ММРР источника в состоянии ON, a D - длина пакета. Сгруппировав OL и UL состояния вместе, можно получить новый ММРР процесс всего с двумя состояниями, аппроксимирующий исходный процесс поступлений. В новом процессе состояние OL будет соответствовать состояниям перегрузки, а другое состояние UL будет соответствовать состояниям недогружепности. Для нового процесса определяются выражения для четырёх характеризующих его параметров: rgi и гщ - средней интенсивности выхода из состояния OL и UL, а также X0L и Лщ - интенсивности пуассоновского процесса поступлений пакетов в состоянии OL и UL. Величину rOL можно вычислить, вычисляя максимальное собственное значение матрицы Qm, где Qд/— матрица интенсивностей размера (N-M)x(N-M) относящаяся к состояниям {Л/ + 1,...,ЛГ}. Т.к. матрица интенсивностей QM является трехдиагональной, а ее элементы qn+i Чк+i.k > 0, a qkk < 0, то ее собственные значения являются действительными и отрицательным

числами. Обозначим максимальное собственное значение матрицы как -77, 77 >0. Аппроксимируем гоь при помощи 7, т.е. положим г01=т]. В результате проблема определения значения г01 решается классическими численными методами: вычислением собственных значений матрицы и нахождением максимального из них.

Параметры лоь и Аиь можно получить, вычислив среднюю скорость генерации пакетов в состоянии ОЬ и 11Ь фазового процесса., Тогда получим:

" к-'■01. = 2 ~ /=М+1 пОЬ

Лж —~

Ш.

где щ01 = и ' Когда значения и Лш

получены, необходимо правильно подобрать значение гщ чтобы общая средняя интенсивность Я была равна средней скорости генерации пакетов фазовым процессом, т.е. Шроп. Помня что:

Г01+Г1Л

>

и используя выражение Л = ЬКроп, получим:

ГШ - г0£ * г ,г

'-01 -■ 1Лрт .

Отметим, что величина гщ всегда положительна, так как

Лд; < ^,Роп < ^01, Вычисление собственного значения матрицы является самым ресурсоемким шагом в работе всего предлагаемого адаптивного алгоритма контроля доступа вызовов. Тем не менее, предложенных упрощений оказывается достаточно для использования алгоритма в сети пакетной телефонии в режиме реального времени.

количество одновременных соединений

Рис. 3. Изменение И-фактора при увеличении числа одновременных соединений в сети фиксированной связи

После этого в четвертой главе в окончательном виде формулируется разработанный алгоритм контроля доступа вызовов и приводится его блок-схема. Затем приводятся результаты имитационного моделирования работы данного алгоритма в сетях мобильной и фиксированной связи, показывающие, что пропускная способность по вызовам в фиксированных сетях в рассмотренных случаях увеличивается до 7-ми раз (в предельном случае, показанном на Рис. 3, с 25 до 176 Эрлапг), а в мобильных сетях до 2-ух раз. В других случаях, использование алгоритма позволяет улучшить качество обслуживания, измеряемое согласно рекомендации С.107 МСЭ-Т, с уровня «некоторые пользователи не удовлетворены» до уровня «очень удовлетворены» в сетях фиксированной связи (на Рис. 3 показано соответствующее увеличение Л-фактора на 15 пунктов) и с уровня «многие пользователи не удовлетворены» до «некоторые пользователи не удовлетворены» в сетях мобильной связи.

В завершении четвертой главы был исследован наиболее важный вопрос производительности предложенного алгоритма. На Рис. 4 показано время выполнения алгоритма на тестовом переносном ПК с процессором

Pentium M 1.5 Ггц для различного количества одновременно установленных соединений. Периодические всплески времени работы алгоритма вызваны параллельно работающими на тестовом ПК приложениями.

количество одновременных соединений

Рис. 4. Измепеппе врсмсяи работы алгоритма при росте количества одновременных вызовов

Увеличение количества одновременных соединений ведет к росту времени работы алгоритма (увеличивается размерность матрицы интенсивностей). Однако нужно учитывать, что подобный алгоритм будет применяться для участков сети с дефицитом пропускной способности, на которых не может быть установлено большое количество соединений. Например, при использовании одного из самых низкоскоростных кодеков AMR 4750 с алгоритмом VAD через канал Е1 может быть установлено не более 240 одновременных соединений, а время работы алгоритма для такого количества вызовов составляет порядка 3 мсек. Таким образом, производительность алгоритма соответствует области его предлагаемого применения. Согласно приведенным в четвертой главе оценкам, можно

ожидать применения предложенного алгоритма в системах с каналами, эквивалентными по пропускной способности сотням потоков El. -

В заключении сформулированы основные результаты работы. ... Наиболее важным результатом проведенных в, работе теоретических и экспериментальных исследований является новый адаптивный алгоритм, , контроля доступа ^вызовов, позволяющий не только, контролировать, перегрузки в сети связи, но и служащий .-.-для- повышения ее пропускной способности по вызовам или увеличения качества обслуживания; При этом пропускная способность по вызовам в фиксированных сетях в рассмотренных случаях увеличивается более чем в 7 раз, а в мобильных сетях более чем в 2 раза. В другом случае, использование алгоритма позволяет значительно улучшить качество обслуживания абонентов.

Для достижения этих результатов в работе было сделано следующее:

1. Подробно рассмотрена структура . сетей связи . следующего поколения, а также, особенности передачи рсчевой.информации через сети коммутации пакетов, являющиеся основами сетей NGN. Рассмотрена,^ технология VAD, использование которой с одной стороны позволяет сократить требуемую соединениям пропускную способность сети, а с другой стороны существенно меняет профиль голосового трафика, делая невозможным использование традиционных моделей теории телетрафика для расчета таких сетей.

2. Сформулирована задача разработки динамического адаптивного алгоритма контроля доступа вызовов для случая использования кодеков с фиксированной интенсивностью передачи информации (механизм VAD выключен), а также сформулированы основные подзадачи, которые необходимо решить для достижения этой цели.

3. Предложена точная математическая модель суперпозиции N голосовых соединений, использующих кодеки с переменной интенсивностью передачи информации, а также предложена ее аппроксимация для использования в разрабатываемом алгоритме. В

>'" общем виде приведено решение этой модели."

4. В качестве критерия принятия вызова на обслуживание предложено использовать математически рассчитываемую величину R-фактора. Показано, что может быть осуществлено преобразование значения R-фактора в субъективную оценку качества связи MOS и обратно.

5. Подготовлен и выполнен эксперимент по сбору и исследованию голосового трафика пакетной мобильной сети, использующей кодеки с переменной интенсивностью передачи информации. Насколько нам известно, подобное исследование трафика в реальной коммерческой пакетной сети было проведено впервые в РФ.

6. Представлены результаты статистического анализа экспериментальных данных, основными из которых являются следующие:

a. Основной эффект от статистического мультиплексирования голосовых соединений, использующих механизм VAD, наблюдается при объединении их небольшого количества (1020 шт.), поэтому применение механизма VAD оправдано даже для низкоскоростных каналов.

b. Распределение длительностей ON и OFF периодов аппроксимируется суммой трех экспонент, что может быть использовано при проведении более точных расчетов на стадии проектирования сетей пакетной телефонии/

c. В исследуемой мобильной сети ON периоды занимали 77% времени разговора, что отличается от результатов, приведенных в литературе для фиксированных сетей, указывающих на цифру -40%. Такие результаты объясняются более высоким уровнем фонового шума при вызовах с мобильных телефонов, и могут считаться особенностью, присущей всем мобильным сетям.

; 7. На основании проведенного исследования влияния параметров

кодирования голосовых соединений на требуемую ими пропускную способность и воспринимаемое абонентами качество передачи речи сформулированы рекомендации по очередности изменения параметров кодирования соединений в случае необходимости сокращения занимаемой ими пропускной способности.

8. Для обеспечения возможности функционирования разрабатываемого алгоритма в режиме реального времени предложена дополнительная оптимизация математической модели суперпозиции N голосовых соединений, использующих кодеки с переменной интенсивностью передачи информации.

9. В окончательном виде сформулирован динамический алгоритм контроля доступа вызовов в сетях пакетной телефонии и составлена его блок-схема. Создана программная реализация предложенного алгоритма на языке Java.

10. Экспериментально с помощью имитационного моделирования показано, что применение разработанного алгоритма позволяет избежать перегрузок в сети пакетной телефонии, а также в несколько раз увеличить ее пропускную способность, выраженную в Эрлангах. Применение этого алгоритма также позволяет значительно увеличить качество связи в моменты недогрузки сети.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1. Никольский H.H. Исследование степени самоподобия сигнального трафика в узкополосных мобильных сетях // Труды конференции «Телекоммуникационные и вычислительные системы» - 2004. М.: МТУСИ - 2004. - С. 70-71.

2. Никольский H.H. Исследование характеристик функционирования IP-звена ОКС№7 при различных параметрах поступающего сигнального трафика//Труды 60-й научной сессии, посвященной Дню радио. РНТОРЭС имени A.C. Попова. Том 1. М.: 2005. - С. 62-64.

3. Никольский H.H. Передача ОКС№7 через IP // Сети и системы связи -2005.-№7(127).-С.76-79.

4. Никольский H.H. Двухступенчатый алгоритм контроля установления соединений в сетях пакетной телефонии // Труды конференции «Телекоммуникационные и вычислительные системы» - 2005. М.: МТУСИ-2005.-С. 38-39.

5. Никольский H.H. VoIP операторского класса // Сети и системы связи —

2005.-№13. (133)-С. 74-78.

6. Никольский H.H. Оценка эффективности универсального алгоритма контроля установления соединений в сетях пакетной телефонии // Тезисы докладов. Научная конференция профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава - 2006. М.: МТУСИ -

2006. - С. 156.

7. Никольский H.H. Исследование статистических характеристик трафика сети пакетной телефонии. // Труды конференции «Телекоммуникационные и вычислительные системы» - 2006. М.: МТУСИ - 2006. - С. 52-54.

8. Никольский H.H. Оптимизация пропускной полосы для голосовых вызовов в сети IMS//Мобильные системы-2007.-№1. -С. 17-21.

9. Никольский H.H. Адаптивный алгоритм контроля доступа вызовов в сети пакетной телефонии // Электросвязь - 2007. - №2. - С. 45-48.

22

Никольский Николай Николаевич

Адаптивный алгоритм контроля доступа вызовов в сетях пакетной телефонии для кодеков с переменной интенсивностью передачи информации

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ЛИЦЕНЗИЯ ПД 00608

Формат 60x84/16 1,4 усл. пл. Бумага офсетная 80 гр. Тираж 100 экз. Заказ 58

Отпечатано с готовых о/м в типографии ООО «Медина-Принт» ул. Новослободская д. 14/19 стр. 5

Список сокращений.

Введение.

1. Передача голоса по сетям коммутации пакетов.

1.1. Анализ принципов построения сетей NGN.

1.1.1. Анализ архитектуры сетей связи следующего поколения.

1.1.2. Изменение структуры сетей связи при внедрении сетей следующего поколения.

1.1.3. Анализ физической структуры сетей связи следующего поколения.

1.2. Особенности передачи речи в сетях NGN.

1.2.1. Передача речи по сетям коммутации пакетов.

1.2.2. Методы кодирования речи.

1.2.3. Анализ функционирования механизма VAD.

1.3. Качество речи, передаваемой по сетям NGN.

1.3.1. Показатели качества сетей коммутации пакетов.

1.3.2. Влияние показателей качества сетей коммутации пакетов на наложенный голосовой трафик.

1.3.3. Меры по обеспечению качества передачи голоса через сети коммутации пакетов.

1.4. Постановка задачи.

1.4.1. Задача динамического контроля доступа вызовов в голосовых пакетных сетях.

1.4.2. Алгоритм контроля доступа вызовов для кодеков с фиксированной интенсивностью передачи информации.

1.4.3. Алгоритм контроля доступа вызовов для кодеков с переменной интенсивностью передачи информации.

1.5. Выводы по главе 1.

2. Математическая модель сегмента сети пакетной телефонии.

2.1. Основные понятия и определения.

2.1 Л. Рассматриваемые процессы, основные обозначения.

2.1.2. Индекс дисперсии для интервалов (ИДИ).

2.2. Моделирование процесса поступлений пакетов.

2.2.1. Свойства отдельного источника пакетов.

2.2.2. Наложение независимых голосовых источников.

2.3. Аппроксимация MMRP при помощи ММРР.

2.3.1. ИДИ отдельного источника.

2.3.2. ИДИ суперпозиции голосовых источников.

2.4. Обслуживание поступающего процесса заявок статистическим мультиплексором.

2.4.1. Построение мультиплексора.

2.4.2. Вычисление вероятности потерь для системы MMPP/D/1/K.

2.5. Формирование критерия принятия вызовов на обслуживание.

2.5.1. Оценка качества передачи речи согласно Е-модели.

2.5.2. Взаимосвязь оценки MOS и R-фактора.

2.6. Выводы по главе 2.

3. Анализ статистических характеристик трафика сегмента сети пакетной телефонии.

3.1. Сбор и предварительная обработка экспериментальных данных.

3.1.1. Структурная схема исследуемого сегмента сети пакетной телефонии.

3.1.2. Процедура формирования временных рядов.

3.2. Анализ результатов измерений.

3.2.1. Общий анализ полученных последовательностей.

3.2.2. Анализ статистики на уровне телефонных вызовов.

3.2.3. Анализ статистики на уровне ON/OFF периодов.

3.3. Выводы по главе 3.

4. Адаптивный алгоритм контроля доступа вызовов в сети пакетной телефонии.

4.1. Принцип работы адаптивного алгоритма контроля доступа вызовов в сети пакетной телефонии.

4.1.1. Уменьшение состояний исходного ММРР процесса.

4.1.2. Оптимизация логики работы предлагаемого алгоритма.

4.1.3. Формализация предложенного алгоритма.

4.2. Моделирование сети пакетной телефонии, использующей адаптивный алгоритм контроля доступа вызовов.

4.2.1. Общие замечания и положения.

4.2.2. Моделирование временных процессов.

4.3. Анализ результатов моделирования сети пакетной телефонии, использующей адаптивный алгоритм контроля доступа вызовов.

4.3.1. Применение алгоритма в фиксированной сети связи.

4.3.2. Применение алгоритма в мобильной сети связи.

4.3.3. Результаты исследования производительности предложенного алгоритма.

4.4. Выводы по главе 4.

Актуальность темы. Развитие сетей связи следующего поколения (NGN), основывающихся на технологии коммутации пакетов, уже достигло того уровня, когда можно говорить об их широком использовании операторами связи, уделяющих большое внимание высокому качеству предоставления услуг. Вместе с тем, методики расчета подобных сетей до сих пор остаются недостаточно развитыми, и в большинстве случаев при их проектировании закладывается потребность в гораздо большей пропускной способности, чем оказывается необходимо на самом деле. Зачастую, при таких расчетах используются методы традиционной теории телетрафика, основывающейся на работах А.К. Эрланга, Т. Энгсета, Г. О'Делла, К. Пальма, А.Я. Хинчина и др., предназначавшейся для расчета систем, использующих технологию коммутации каналов.

Использование технологии коммутации пакетов и ряда других сопутствующих технологий (например, технологии подавления пауз - VAD) приводит к принципиально иной структуре трафика, требующей разработки новых методов расчета и новых алгоритмов для таких сетей. Среди работ зарубежных ученых, посвященных данной тематике, можно выделить работы А. Андерсона (A. Anderson), А. Байоччи (A. Baiocchi), В. Виллингера (W. Willinger), К. Линдеманна (С. Lindemann), Д. Лукантони (D. Lucantoni), Д. Тоусли (D. Towsley) и др. Среди исследователей отечественной школы особый интерес представляют работы Г.П. Башарина, В.М. Вишневского, А.Н. Дудина, С.Н. Степанова, О.И. Шелухина и др. Основным направлением работ по данной тематике является разработка методик оценки производительности сетей связи следующего поколения, в то время как вопросу управления параметрами поступающих в сеть потоков трафика уделяется не столь большое внимание.

Применительно к передаче речи через пакетные сети, это означает, что принятые при проектировании сети NGN параметры кодирования речевой информации считаются неизменными в процессе ее эксплуатации, а расчет нагрузки, создаваемый пакетным голосовым трафиком производится исходя из этих фиксированных данных. Такая фиксация параметров кодирования вызовов, используемая на этапе проектирования сети, не позволяет оператору динамически адаптироваться к возникающим в сети перегрузкам, в результате чего или неэффективно используется доступная пропускная способность каналов связи, или снижается качество обслуживания абонентов.

Таким образом, разработка адаптивного алгоритма контроля доступа вызовов, позволяющего повысить эффективность использования ресурсов сети NGN, является актуальной.

Цель работы и задачи исследования. Целью настоящей диссертационной работы является разработка адаптивного двухступенчатого алгоритма контроля доступа вызовов, решающего описанную проблему. Разработанный алгоритм позволяет программному коммутатору принимать решения о наличии в сети NGN необходимых ресурсов для обслуживания вновь поступившего вызова. В случае отсутствия таковых, алгоритм позволяет модифицировать параметры уже установленных соединений для освобождения части сетевых ресурсов. Для разработки адаптивного алгоритма в работе были решены следующие основные задачи:

1. разработка математической модели сегмента сети пакетной телефонии

2. определение критерия принятия нового вызова на обслуживание при рассчитанных по математической модели характеристиках работы пакетной сети;

3. подготовка и проведение эксперимента по измерению (снятию) трафика сети пакетной телефонии, а также выполнение статистического анализа полученных реализаций трафика для оценки ряда параметров, используемых в математической модели;

4. разработка основных принципов функционирования нового адаптивного алгоритма контроля доступа вызовов в сети пакетной телефонии;

5. формализация предложенного алгоритма контроля доступа вызовов в сети пакетной телефонии, разработка блок-схемы алгоритма;

6. разработка принципов реализации предложенного алгоритма в существующих системах, программная реализация алгоритма;

7. проведение статистического эксперимента (имитационное моделирование на ПК) и оценка эффективности предложенного алгоритма.

Методы исследования. Для решения перечисленных задач в работе использовались методы теории вероятностей, теории марковских процессов, теории телетрафика, методы статистической обработки данных и имитационного моделирования.

Научная новизна. В диссертации получены следующие новые научные и практические результаты:

1. Разработана методика использования субъективной оценки качества связи, воспринимаемой абонентом (R-фактора), в качестве математически рассчитываемого критерия принятия вызова на обслуживание.

2. Проведено измерение и исследование голосового трафика на пакетном ядре GSM сети, использующей кодеки с переменной интенсивностью передачи информации. Насколько известно автору, подобное исследование трафика в коммерческой GSM сети было проведено впервые в РФ. Оценена эффективность внедрения механизма VAD на пакетных голосовых сетях, используемых GSM операторами, а также обнаружены специфические особенности распределения длительностей ON и OFF в них.

3. Сформулированы рекомендации по очередности изменения параметров кодирования вызовов в случае необходимости сокращения занимаемой ими пропускной способности на основании проведенного исследования влияния параметров кодирования голосовых соединений на занимаемую пропускную способность и качество передачи речи.

4. Разработан новый адаптивный алгоритм контроля доступа вызовов в сетях связи следующего поколения. Разработана программная реализация этого алгоритма на языке Java.

5. Разработана имитационная модель сегмента сети связи следующего поколения. При помощи этой модели проведено исследование работы предложенного алгоритма в фиксированной и мобильной сетях связи; оценено улучшение количественных и качественных показателей работы сети при его внедрении.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты статистического анализа трафика пакетной мобильной сети, использующей кодеки с переменной и фиксированной интенсивностью передачи информации.

2. Применение технологии VAD в мобильных сетях менее эффективно, чем в фиксированных. Согласно проведенным исследованиям, в мобильной сети ON периоды занимали 77% времени разговора, что отличается от известных результатов, для фиксированных сетей, опубликованных в литературе, указывающих на цифру около 40%.

3. Предложенный алгоритм позволяет избежать перегрузок на сети, динамически принимая решение об отказе в установлении соединения при отсутствии достаточного количества ресурсов в сети.

4. Предложенный алгоритм контроля доступа вызовов позволяет до 7-ми раз увеличить пропускную способность фиксированной сети пакетной телефонии, выраженную в Эрлангах. В мобильной сети пропускная способность возрастает до 2-ух раз.

5. Предложенный алгоритм позволяет значительно увеличить качество связи в моменты недогрузки сети. В фиксированных сетях увеличение значения R-фактора составляет 15 пунктов, а в мобильных сетях - 12 пунктов.

6. Результаты анализа быстродействия созданной программной реализации предложенного алгоритма, показывающие, что разработанный алгоритм может применяться в режиме реального времени в системах с каналами, эквивалентными по пропускной способности сотням потоков Е1.

Личный вклад. Все эксперименты по снятию сетевого трафика и имитационному моделированию предложенного алгоритма подготовлены и проведены автором самостоятельно. Также самостоятельно разработана программная реализация предложенного алгоритма и получены все остальные результаты диссертационной работы.

Практическая ценность работы и её реализация. Результаты, полученные в данной работе, могут быть использованы при проектировании мобильных и фиксированных сетей связи следующего поколения. Разработанный алгоритм контроля доступа вызовов может использоваться в сетях связи следующего поколения для повышения их пропускной способности по вызовам, а также улучшения качества передачи речи в моменты недогрузки.

Предложенный в работе алгоритм внедрен в эксплуатацию на сети пакетной телефонии ООО «АГ Телеком». Полученные в работе результаты используются в ЗАО «АМТ Труп» при проектировании сетей связи следующего поколения, а также внедрены в учебный процесс на кафедре ИСиС МТУСИ в качестве одного из компонентов в рамках процесса обучения студентов по специальности 200900 «Сети связи и системы коммутации». Использование результатов работы засвидетельствовано в соответствующих актах.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научной сессии РНТОРЭС им. А.С. Попова, посвященной Дню Радио (60 сессия); научных конференциях профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава МТУСИ (2005 - 2006 годы); на конференциях «Телекоммуникационные и вычислительные системы» в рамках Международного форума информатизации (2004 - 2006 годы); на кафедре ИСиС МТУСИ.

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 9 печатных работ (из них 4 - статьи в ведущих научных журналах).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, двух приложений. Работа изложена на 167 страницах машинописного текста, содержит 67 рисунков, 4 таблицы и список литературы из 86 наименований.

4.4. Выводы по главе 4

1. Для упрощения используемой в разрабатываемом алгоритме контроля доступа вызовов математической модели в данной главе предложен переход от ММРР процесса с N состояниями, описывающего процесс поступления пакетов, к ММРР процессу с двумя состояниями.

2. Проведено исследование влияния параметров кодирования голосовых соединений на занимаемую ими пропускную полосу и воспринимаемое абонентами качество передачи речи. По результатам этого исследования сформулированы рекомендации по очередности изменения параметров кодирования вызовов в случае необходимости сокращения занимаемой ими пропускной способности.

3. На основании двух предыдущих выводов в окончательном виде сформулирован динамический алгоритм контроля доступа вызовов в сетях пакетной телефонии. Составлена блок-схема предложенного алгоритма.

4. Создана программная реализация предложенного алгоритма на языке Java, а также проведено имитационное моделирование работы данного алгоритма в фиксированных и мобильных сетях связи.

5. На основании результатов имитационного моделирования показано, что разработанный алгоритм позволяет избежать перегрузок в сети, динамически принимая решение об отказе в установлении соединения при отсутствии достаточного количества сетевых ресурсов.

6. На основании результатов имитационного моделирования показано, что применение разработанного алгоритма в сети фиксированной связи позволяет в предельных случаях в разы увеличить ее пропускную способность, выраженную в Эрлангах. В частности, в рассматриваемом примере пропускная способность по вызовам увеличилась в 7 раз. Применение разработанного алгоритма в мобильных сетях оказывает меньший эффект: в рассматриваемом примере пропускная способность по вызовам увеличилась в 2.3 раза.

7. На основании результатов имитационного моделирования показано, что применение разработанного алгоритма позволяет увеличить качество обслуживания в моменты недогрузки сети. Так, проведенное моделирование показало увеличение R-фактора до 15-ти пунктов в фиксированных сетях и до 12-ти пунктов в мобильных.

8. Анализ быстродействия созданной программной реализации алгоритма контроля доступа вызовов показал, что можно ожидать применение данного алгоритма в системах с каналами, эквивалентными по пропускной способности сотням потоков Е1. Время выполнения алгоритма даже для тысяч одновременных соединений составляет менее секунды.

Заключение

Настоящая диссертация посвящена разработке динамического адаптивного алгоритма контроля доступа вызовов в сетях пакетной телефонии, учитывающего структуру трафика, создаваемого кодеками с переменной интенсивностью передачи информации.

Основным результатом проведенных в работе теоретических и экспериментальных исследований является новый адаптивный алгоритм контроля доступа вызовов, позволяющий не только контролировать перегрузки в сети связи, но и служащий для повышения ее пропускной способности по вызовам или увеличения качества обслуживания. При этом пропускная способность по вызовам в фиксированных сетях в рассмотренных случаях увеличивается в 7 раз, а в мобильных сетях в 2.3 раза. В другом случае, использование алгоритма позволяет улучшить качество обслуживания, измеряемое согласно рекомендации G.107 МСЭ-Т, с уровня «некоторые пользователи не удовлетворены» до уровня «очень удовлетворены» в сетях фиксированной связи и с «многие пользователи не удовлетворены» до «некоторые пользователи не удовлетворены» в сетях мобильной связи.

Для достижения этих результатов в работе было сделано следующее:

1. Подробно рассмотрена структура сетей связи следующего поколения, а также особенности передачи речевой информации через сети коммутации пакетов, являющиеся основами сетей NGN. Рассмотрена технология VAD, использование которой с одной стороны позволяет сократить занимаемую соединениями пропускную полосу, а с другой стороны существенно меняет профиль голосового трафика, делая невозможным использование традиционных моделей теории телетрафика для расчета таких сетей.

2. Сформулирована задача разработки динамического адаптивного алгоритма контроля доступа вызовов для случая использования кодеков с переменной интенсивностью передачи информации, а также сформулированы основные подзадачи, которые необходимо решить для достижения этой цели.

3. Предложена точная математическая модель суперпозиции N голосовых соединений, использующих кодеки с переменной интенсивностью передачи информации, а также предложена ее аппроксимация для использования в разрабатываемом алгоритме. В общем виде приведено решение этой модели.

4. В качестве критерия принятия вызова на обслуживание предложено использовать математически рассчитываемую величину R-фактора. Показано, что может быть осуществлено преобразование значения R-фактора в субъективную оценку качества связи MOS и обратно.

5. Подготовлен и выполнен эксперимент по сбору и исследованию голосового трафика пакетной мобильной сети, использующей кодеки с переменной интенсивностью передачи информации. Насколько нам известно, подобное исследование трафика в реальной коммерческой пакетной сети было проведено впервые в РФ.

6. Представлены результаты статистического анализа экспериментальных данных, основными из которых являются следующие: a. Основной эффект от статистического мультиплексирования голосовых соединений, использующих механизм VAD, наблюдается при объединении их небольшого количества (10-20 шт.), поэтому применение механизма VAD оправдано даже для низкоскоростных каналов. b. Распределение длительностей ON и OFF периодов аппроксимируется суммой трех экспонент, что может быть использовано при проведении более точных расчетов на стадии проектирования сетей пакетной телефонии. c. В исследуемой мобильной сети ON периоды занимали 77%

153 времени разговора, что отличается от результатов, приведенных в литературе [85] для фиксированных сетей, указывающих на цифру ~40%. Такие результаты объясняются более высоким уровнем фонового шума при вызовах с мобильных телефонов, и могут считаться особенностью, присущей всем мобильным сетям.

7. На основании проведенного исследования влияния параметров кодирования голосовых соединений на занимаемую ими пропускную полосу и воспринимаемое абонентами качество передачи речи сформулированы рекомендации по очередности изменения параметров кодирования соединений в случае необходимости сокращения занимаемой ими пропускной полосы.

8. Для обеспечения возможности функционирования разрабатываемого алгоритма в режиме реального времени предложена дополнительная оптимизация математической модели суперпозиции N голосовых соединений, использующих кодеки с переменной интенсивностью передачи информации.

9. В окончательном виде сформулирован динамический алгоритм контроля доступа вызовов в сетях пакетной телефонии и составлена его блок-схема. Создана программная реализация предложенного алгоритма на языке Java.

10. Экспериментально с помощью имитационного моделирования показано, что применение разработанного алгоритма позволяет избежать перегрузок в сети пакетной телефонии, а также в несколько раз увеличить ее пропускную способность, выраженную в Эрлангах. Применение этого алгоритма также позволяет значительно увеличить качество связи в моменты недогрузки сети.

1. Akaiwa Y. 1.troduction to digital mobile communication / John Wiley & Sons, 1997.-456 p.

2. Allan Gut, "An Intermediate Course in Probability" / Springer-Verlag New York, 1995.-349 p.

3. Andrea Baiocchi, Nichola Blefari Melazzi, Aldo Roveri, Buffer dimensioning criteria for an ATM multiplexer loaded with homogeneous ON-OFF sources / ITC 13, Copenhagen, Denmark, pp. 138-144, June 1991.

4. Andrea Baiocchi, Nichola Blefari Melazzi, Marco Listanti, Aldo Roveri, Roberto Winkler Loss Performance Analysis of an ATM Multiplexer Loaded with High-Speed ON-OFF Sources / IEEE J. Selec. Areas Commun. Vol 9. NO. 3, pp. 388-393, April 1991.

5. Anick S., Mitra D., Sondhi M. Stochastic Theory of a Data-Handling System with Multiple Sources / Bell System Tech. J., Vol. 61, NO 8, pp. 292-298, October 1982.

6. Ariff Premji Using MPLS Auto-bandwidth in MPLS Networks Электронный ресурс. / Juniper Networks, 2006 Режим доступа: www.iuniper.net/solutions/literaturc/app note/350080.pdf, свободный

7. Bengt Ahlgren, Anders Andersson, Olof Hagsand and Ian Marsh Dimensioning Links for IP Telephony / 2nd IP Telephony Workshop, 2001

8. Bilmes J. A Gentle Tutorial of the EM Algorithm and its Application to Parameter Estimation for Gaussian Mixture and Hidden Markov Models / U.C. Berkeley April 1998. 18 p.

9. Buchholz P. An EM-Algorithm for MAP Fitting from Real Traffic Data / Springer Berlin Heidelberg, 2003. 25 p.

10. O.Davidson J., Peters J., Gracely B. Voice over IP Fundamentals / CiscoPress, 2004.-563 p.

11. Halabi S., McPherson D. Internet Routing Architectures, Second Edition / Cisco Press, 2000.-497 p.

12. Heffes H., Lucantoni D. A Markov Modulated Characterization of Voice and Data Traffic and Related Statistical Multiplexer Performance / IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 4, issue6, pp. 856-868, September 1986

13. Ho Young Cho, Jae Yong Lee, Byung Chul Kim Multi-path constraint-based routing algorithms for MPLS traffic engineering / Communications, ICC '03. pp. 482-493,2003

14. ITU-T Recommendation G.113, "Transmission impairments due to speech processing"

15. ITU-T Recommendation G.l 14, "One way transmission time", May 2000 19.ITU-T Recommendation G.711 "Pulse Code Modulation (PCM) of voice frequencies"

16. Kotikalapudi Sriram, Ward Whitt Characterizing Superposition Arrival Processes in Packet Multiplexers for Voice and Data / IEEE J. Selec. Areas Commun. Vol. SAC-4, NO. 6, pp. 549-561, September 1986.

17. Li Deng and Jon W. Mark Parameter estimation for Markov modulated Poisson processes via the EM algorithm with time discretization / Telecommunication Systems Volume 1, Number 1, pp. 194-210, December, 1993

18. Pandit C., Meyn S. Robust Measurement-Based Admission Control Using Markov's Theory of Canonical Distributions / ISIT 2003 Yokohama, Japan, pp. 298-313, June 29 July 4,2003

19. PepeInjak I., Guichard J. MPLS and VPN Architectures / CiscoPress, 2000. -p. 482

20. Perros H., Elsayed K. Call admission control schemes: a review / IEEE Communications Magazine, Volume 34, Issue 11, pp. Nov 1996

21. Ramjee R., Towsley D., and Nagarajan R. On Optimal Call Admission Control in Cellular Networks / ACM/Kluwer Wireless Networks, vol. 3, no. l,pp. 29-41, Mar. 1997.

22. RFC 1889 RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications

23. RFC 2509 IP Header Compression over PPP

24. RFC 2674 Definitions of Managed Objects for Bridges with Traffic Classes, Multicast Filtering and Virtual LAN Extensions

25. RFC 3545 Enhanced Compressed RTP (CRTP) for Links with High Delay, Packet Loss and Reordering

26. RFC 3819 Advice for Internet Subnetwork Designers

27. RFC 768 User Datagram Protocol38.RFC 791 Internet Protocol

28. Sally Floyd, Van Jacobson Random Early Detection Gateways for Congestion Avoidance / IEEE/ACM Transactions on Networking, V. 1 N.4, p. 397-413, August 1993

29. Sang H. Kang, Dan К. Sung, Bong D. Choi, An Empirical Real-Time Approximation of Waiting Time Distribution in MMPP(2)/D/1 / IEEE Com. Letters, V. 2, N. 1, pp. 181-197, Jan 98

30. Steele R. Mobile Radio Communications / Pentech Press, 1992. p. 358

31. Tao Yang, Danny H.K. Tsang A Novel Approach to Estimating the Cell Loss Probability in an ATM Multiplexer Loaded with Homogeneous On-Off Sources / Proc. IEEE Globecom *92, vol 2, pp. 391-407

32. Telkamp T. Backbone Traffic Management / Asia Pacific IP Experts Conference 2003, pp. 239-248

33. Telkamp T. Traffic Characteristics and Network Planning / NANOG 2006, pp. 165-176

34. TISPAN NGN Release 1 specifications, December 2005

35. Trang Dinh Dang, Balazs Sonkoly, Sandor Molnar Fractal Analysis and Modeling of VoIP Traffic / Telecommunications Network Strategy and Planning Symposium. NETWORKS 2004, 11th International, pp. 45-54

36. TS 22.228 "Service requirements for the IP Multimedia Core Network Subsystem (Stage 1)" Электронный ресурс. / 3GPP, 2006 Режим доступа: http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/22228.htm, свободный

37. TS 23.228: "IP multimedia subsystem; Stage 2" Электронный ресурс. / 3GPP, 2006 Режим доступа: http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/23228.htm, свободный

38. TS 24.228: "Signalling flows for the IP multimedia call control based on SIP and SDP; Stage 3" Электронный ресурс. / 3GPP, 2006 Режим доступа: http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/24228.htm, свободный

39. TS 26.071 "AMR speech Codec; General description" Электронный ресурс. / 3GPP, 2006 Режим доступа: http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/26071 .htm, свободный

40. TS 26.094 "Mandatory speech codec speech processing functions; Adaptive Multi-Rate (AMR) speech codec; Voice Activity Detector (VAD)"

41. Электронный ресурс. / 3GPP, 2006 Режим доступа: http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/26094.htm, свободный

42. W. Fischer and К. Meier-Hellstern The markov-modulated poisson process MMPP cookbook / Performance Evaluation, vol. 18, no. 2,1992, p. 193

43. Woodard J.P. Digital Speech Coding, mini-thesis / Dept of Electronics & Computer Science, University of Southampton, 1994, p. 67

44. Yu, R.; Lin, X.; Ко, C.C. A multi-stage Levinson-Durbin algorithm / Signals, Systems and Computers, 2002. Conference Record of the Thirty-Sixth Asilomar Conference on Volume 1, pp. 57-73

45. Zheng Sun Capacity Study of Statistical Multiplexing for IP Telephony / Technical report. Department of Mathematics, Linkoping University, Sweden. LiTH-MAT-EX-98-12.

46. Агаян A.A., Винник С.П., Родионов A.B. Интегральные цифровые сети с коммутацией пакетов речи и данных / Итоги науки и техники, сер. «Связь» Т.2. М., ВИНИТИ, 1988

47. Башарин Г.П. Лекции по математической теории телетрафика: Учебное пособие. М.: Изд-во РУДН, 2004. - 189 с.

48. Бусленко В. Н. Автоматизация имитационного моделирования сложных систем / М.: Наука, 1977. 240 с.

49. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения / М., Академия, 2003. 480 с.

50. Гаранин М.В., Журавлев В.И., Кунегин С.В. Системы и сети передачи информации: Учеб. пособие для вузов / М.: Радио и связь, 2001. 317 с.

51. Гольдштейн А.Б., Гольдштейн Б.С. Softswitch.— СПб.: БХВ-Санкт-Петербург, 2006. — 367 с.

52. Гольдштейн Б.С., Пинчук А.В., Суховицкий A.JI. IP-телефония М.: Радио и связь, 2001. - 336 с.

53. Калинцев Ю.К. Разборчивость речи в цифровых вокодерах / М., Радио и связь 1991.-261 с.

54. Канн Р.Э., Гроунмейер С.А. Достижения в области пакетной радиосвязи / ТИИЭР, 1978 Т.66 № 11

55. Корнышев Ю. Н., Пшеничников А. П., Харкевич А. Д. Теория телетрафика / М.: Радио и связь, 1996. 261 с.

56. Кочетков К. SPEC CPU2000. Часть 11. Новые десктопные и мобильные процессоры весны-лета 2003 года Электронный ресурс. / iXBT, 2003 -Режим доступа: http://www.ixbt.eom/cpu/insidespeccpu2000-june2003.shtml, свободный

57. Кучерявый А.Е., Цуприков A.JI. Сети связи следующего поколения / ЦНИИС.— М.: ФГУП ЦНИИС, 2006.— 278 с.

58. Лагутин В. С., Степанов С. Н. Телетрафик мультисервисных сетей связи / М.: Радио и связь, 2000. 320 с.

59. Лазарев Ю. В. Методы анализа систем связи с учетом особенностей структуры коммутационной техники социалистических стран. Учебное пособие / М.: ВЗЭИС, 1987. 35 с.

60. Никольский Н.Н. VoIP операторского класса // Сети и Системы Связи -2005.-№13. (133)-с. 74-78.

61. Никольский Н.Н. Двухступенчатый алгоритм контроля установления соединений в сетях пакетной телефонии / Труды конференции "Телекоммуникационные и вычислительные системы". М., МТУСИ 2005. с. 38-40.

62. Никольский Н.Н. Исследование статистических характеристик трафика сети пакетной телефонии / Труды конференции "Телекоммуникационные и вычислительные системы". М., МТУСИ 2006-с. 156.

63. Никольский Н.Н. Исследование степени самоподобия сигнального трафика в узкополосных мобильных сетях / Труды конференции "Телекоммуникационные и вычислительные системы". М., МТУСИ 2004 с. 70-72.

64. Никольский Н.Н. Исследование характеристик функционирования IP-звена ОКС№7 при различных параметрах поступающего сигнального трафика / 60-я Научная сессия РНТОРЭС им. А.С. Попова: Сборник трудов. Том 1. М., 2005. с. 62-64

65. Перспективы российского рынка мультисервисных транспортных сетей нового поколения (NGN) / М., Современные телекоммуникации, 2006. -156 с.

66. Полляк Ю. Г. Вероятностное моделирование на электронных вычислительных машинах / М.: Советское Радио, 1971.-412 с.

67. Руководящий технический материал. "Принципы построения мультисервисных местных сетей электросвязи". Версия 2.0, 2005 Электронный ресурс.

68. Самуйлов К.Е. Методы анализа и расчета сетей ОКС 7: Монография. -М.: Изд-во РУДН, 2002. 292 с.

69. Тарасевич Ю.Ю. Избранные вопросы математического моделирования и численных методов Электронный ресурс. / Matlab Web Server, 2007 Режим доступа: http://mathmod.aspu.ru/, свободный

70. Шелухин О.И. Цифровая обработка и передача речи / М., Радио и связь 2000.-454 с.

71. Шелухин О.И., Тенякшев A.M., Осин А.В. Фрактальные процессы в телекоммуникациях / М., Радиотехника, 2003. 480 с.