автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.14, диссертация на тему:Исследование и разработка метода оптимизации показателей качества обслуживания вызовов на телефонных сетях



МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ СССР Московский ордена Трудового Красного Знамени институт срязи

На правах рукописи

Залиров Вахид Марипович

УДК 621.395.345

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПТИМИЗАЦИИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ОБСЛУЖИВАНИЯ ВЫЗОВОВ НА ТЕЛЕФОННЫХ СЕТЯХ

Специальность 05.12.14 - Сети, узлы связи и распределение

информации

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1988

Работа выполнена на кафедре автоматической электросвязи Московского ордена Трудового Красного Знамени института связи.

Научный'руководитель - кандидат технических наук, доцент

А.Г.Попова

Официальные оппоненты - доктор технических наук, старший

научный сотрудник Ю.Д.Умрихин - кандидат технических наук, старший научный сотрудник С.Н.Степанов Ведущая организация - Центральный научно-исследовательский институт связи (ЦНИИС).

Защита состоится " А " 02 1988 г. в /5" ч на заседа-

нии специализированного совета К Il6.06.02 в Московском ордена Трудового Красного Знамени институте связи по адресу: Москва, 111024, ул. Авиамоторная, д. 8,а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан " СК /пЛ,^»11988 г.

Ученый секретарь специализированного совета кадд. техн. наук, доцент

' Е.В.Демина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 19861990 годы и на период до 2000 года" перед связистами нашей страды в числе наиболее важных поставлены задачи обеспечения более полного удовлетворения потребностей народного хозяйства и населения в услугах связи, повышения их качества. При этом большое внимание уделяется развитию телефонной связи. В частности, емкость городских телефонных сетей к конпу 1990 г. по сравнению с 1985 г. возрастет в 1,4 раза, а сельских - в 1,33 раза. В четырнадцатой пятилетке в год должно вводиться почти 7 млн номеров, а всего за период с 1985 до 2000 г. предстоит ввести почти 70 млн номеров на городских и сельских сетях.

Высокие темпы развития телефонных сетей в новых условиях хозяйствования вызывают необходимость поиска путей повышения эффективности функционирования телефонных сетей, обеспечивающих высокое качество их работы при минимально возможных затратах общества. Одним из путей эффективного и целесообразного использования материальных трудовых и финансовых ресурсов общества, направляемых на развитие телефонной связи, является оптимизация показателей качества обслуживания вызовов.

Качество функционирования телефонной сети оценивается в значительной мере потребителями. Это обуславливает необходимость рассмотрения эффективности телефонной связи с народнохозяйственной точки зрения на основе взаимодействия абонентов с техническими средствами в составе единой системы. Такое взаимодействие проявляется прежде всего в повторных вызовах, которые, с одной стороны являются естественным способом реализации неудовлетворенных требований абонентов, а с другой стороны - существенно снижают эффективность функционирования телефонных сетей. Однако известные в научно-технической литературе методы проектирования телефонных сетей недостаточно полно учитывают влияние повторных вызовов на показатели качества обслуживания и эффективность функционирования телефонных сетей. Поэтому актуальными являются решаемые в дассертащтсн-ной работе задачи, связанные о повшением эффективности функционирования телефонных сетей путем оптимизации показателей качества обслуживания вызовов на основе народнохозяйственного подхода с учетом влияния повторных вызовов.

Цель работы заключается в разработке метода определения таких значений показателей качества обслуживания вызовов

на отдельных участках телефонной сети, при которых достигается минимум совокупных годовых затрат общества, необходимых для создания и эксплуатации телефонных сетей.

Для разработки такого метода решается ряд взаимосвязанных задач: анализ и выбор наиболее целесообразного показателя качества обслуживания вызовов, используемого в качестве исходного при проектировании сетей; выбор критерия оптимальности значений показателя качества обслуживания вызовов; исследование и развитие метода расчета интенсивности нагрузки, поступающей на отдельные участки телефонной сети, с учетом значений показателя качества обслуживания и потока повторных вызовов; развитие метода расчета числа соединительных устрой--в отдельных участков сети при наличии потока повторных вызовов; исследование взаимосвязи показателя качества обслуживания вызовов с потерянным временем абонентов и величиной потерянных тарифных доходов телефонной сети; разработка алгоритма оптимизации значений показателя качества обслуживания ВЫЗ090В на отдельных участках телефонной сети.

Методы исследования. В основу проведенных теоретических исследований положены методы теории вероятностей, теории телетрафика, автоматичерких систем коммутации и теории сетей связи. Экспериментальные исследования осуществлялись на основе метода имитационного моделирования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

предложен и обоснован принцип оптимизации показателей качества обслуживания вызовов на телефонных сетях, базирующийся на народнохозяйственном подходе к оценке эффективности качества обслуживания вызовов. Этот принцип позволяет определить такое значение вероятности потерь на каждом участке сети, при котором, во-первых, обеспечиваются минимум совокупных годовых затрат общества, а во-вторых, значение вероятности потерь от абонента до абонента не превышает допустимое;

развит метод расчета интенсивности телефонной нагрузки, поступающей на отдельные участки сети, который в отличив от известных методов учитывает значения показателей качества обслуживания вызовов на отдельных участках сети и настойчивость абонентов при пользовании средствами телефонной связи;

развит метод расчета числа соединительных устройств, основанный на эквивалентной замене многоэтапной системы с повторными вызовами одноэтапной с явными потерями, что позволяет использовать

расчетные формулы, полученные для одноэтапных систем с потерями;

развит метод расчета годовой стоимости потерянного времени абонентов и времени замедления производственных процессов при наличии потерь на отдельных-участках сети. Метод учитывает настойчивость абонентов при пользовании средствами телефонной связи, длительность установления соединений и показатели качества обслуживания вызовов на отдельных участках сети. Это позволяет установить взаимосвязь между качеством обслуживания вызовов на отдельных участках сети и потерянным временем абонентов;

установлена количественная зависимость мезду качеством обслуживания вызовов и тарифным доходом предприятий связи за состоявшиеся телефонные разговоры.

Личный вклад. Основные научные положения, теоретические выводы и рекомендации получены автором лично.

Практическая ценность. Теоретические исследования, выполненные в диссертационной работе, доведены до инженерных решений. Полученные методы, формулы, алгоритмы и программы позволяют решить задачу оптимизации показателей качества обслуживания вызовов на телефонных сетях с учетом интересов администрации сетей и ее пользователей, повысить эффективность использования материальных, трудовых и финансовых ресурсов общества на построение телефонных сетей. Использование разработанной программы дает возможность проектным организациям автоматизировать процесс проектирования телефонных сетей и позволяет оперативно реагировать на изменение параметров телефонной сети и их стоимостных характеристик.

Самостоятельную практическую ценность имеет также метод расчета интенсивности телефонной нагрузки и объема оборудования отдельных участков телефонных сетей с учетом потока повторных вызовов и многоэтапноети их обслуживания, так как они позволяют исследовать влияние повторных вызовов, производимых абонентами, на показатели качества функционирования телефонных сетей.

Результаты работы могут быть использованы проектными л научно-исследовательскими организациями Министерства связи СССР при проектировании и исследовании телефонных сетей.

Внедрение результатов работы. Разработанная в диссертации программа, реализующая предложенный принцип оптимизации показателей качества обслуживания вызовов, внедрена в институте ГСПИ-2. Внедрение программы позволило автоматизировать процесс расчета оборудования проектируемых станций и сократить затраты на проектирование одной станции на" 0,2-0,3 тыс.

руб., то-есть на 4-5$.

Кроме того, предложенный метод оптимизации показателей качества обслуживания вызовов и метод расчета интенсивности телефонной нагрузки и числа соединительных устройств телефонных сетей с учетом повторных вызовов, а также разработанная программа расчета оптимального числа соединительных устройств использованы в научно-исследовательских работах ЦНИИС Министерства связи СССР.

Результаты диссертационной работы используются также в учебном процессе кафедры "Автоматическая электросвязь" Ташкентского электротехнического института связи (в курсе- 'Теория распределения информации", в курсовом и дипломном проектировании).

Документы, подтверждающие внедрение и использование результат тов диссертационной работы, приведены в приложениях к диссертации.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы обсуждались и получили одобрение на У Всесоюзной научно-технической конференции по повышению качества функционирования и надежности информационных сетей и их элементов (Новосибирск, 1985 г.), на XLШ' Всесоюзной научной сессии, посвященной Дню радио (Москва, 1988 г.), на XI и ХШ научно-технических конференциях НТОРЭС имени А.С.Попова (Москва, 1985 и 1987 г.), на республиканских научно-технических конференциях "Совершенствование эксплуатации и дальнейшее развитие сельских сетей связи в свете решений майского (1982 г.) Пленума ЦК КПСС" (Ташкент, 1983 г.), "Автоматизированный контроль и повышение эффективности сетей связи" (Ташкент, 1985 г.), "Методы управления технической диагностикой и восстановлением работоспособности элементов сетей связи" (Ташкент, 1988 г. ), на научно-техническом семинаре "Проблемы внедрения программно-управляемых средств коммутации" (Вильнюс, 1986 г.), на научно-технической квнференции профессорско-преподавательского состава, сотрудников и аспирантов ЮИС (Москва, 1987 г.).

Публикации. По материалам выполненных в диссертации исследований опубликовано 10 печатных работ, из которых 4 - в соавторстве.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и трех приложений. Работа содержит 123 страницы машинописного текста, 38 рисунков и 13 таблиц. Список литературы включает 92 наименования.

Основные положения, выносимые на защиту.

I. Наиболее целесообразным критерием оптимальности принятых значений показателей качества обслуживания вызовов на отдельных участках телефонной сети являются совокупные годовые затраты об-

щества, необходимые для организации телефонной связи и состоящие из годовых приведенных затрат на оборудование телефонной сети, годовой стоимости замедления производственных процессов и потерянного времени абонентов телефонной сети и годовой величины потерянных тарифных доходов предприятий телефонной сети.

2. Интенсивность телефонной нагрузки, поступающей на отдельный участок сети, следует определять не только по величине интенсивности поступления первичных вызовов, длительности установления соединения и продолжительноети разговора, но и с учетом качества обслуживания вызовов на всех участках сети и параметров, характеризующих настойчивость абонентов.

3. Ддя расчета многоэтапных систем с повторными вызовами с достаточной дня проектирования точностью (погрешность при расчете вероятности потерь составляет 8$) применимы расчетные формулы, полученные для одноэталных систем с явными потерями, если интенсивность поступающей нагрузки определять с учетом многоэтапности обслуживания и потока повторных вызовов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулирована цель работы, перечислены основные научные результаты диссертации, приведены основные положения, выносимые на защиту, определены практическая ценность и область применения результатов исследования, приведены сведения об апробации работы и кратко изложено ее содержание.

В первой главе анализируются методы оптимизации значений показателей качества обслуживания вызовов (КОВ) на телефонных сетях, формулируются основные научные задачи диссертационной работы.

Ввиду большой теоретической и практической значимости вопросу оптимизации показателя КОВ на телефонных сетях посвящены работы С.Л.Дюфура, М.Ш.Захидова, Ю.Н.Корнышева, Е.В.Мархая, Ы.А.Щнепса и многие другие. Задача оптимизации показателей КОВ тесно связана с выбором наиболее целесообразного из них> используемого в качестве исходного при проектировании телефонных сетей. Телефонные сети без обходов и дисциплиной обслуживания вызовов с отказами, которые являются объектом исследования, лучше описываются с помощью модели с повторными вызовами (ПВ). Модели с ПВ характеризуются несколькими основными показателями и в принципе в качестве исходного при проектировании сетей возможно использование любого из них. Для выбора

«з 7

;

наиболее целесообразного показателя сформулированы основные требования, которые обобщают и дополняют известные в моделях систем с ПВ. Анализ показывает, что этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяет вероятность потерь первичных вызовов.

В работах, посвященных вопросу оптимизации показателей КОВ, утверждается, что интересы пользователей (абонентов) телефонных сетей и администрации в какой-то степени противоречивы: администрации в ряде случаев желательно принять большие (до определенного предела) значения вероятности потерь; пользователям желательно их снпение. Поэтому считается, что оптимальное значение КОБ необходимо выбрать на основе компромисса мезду пользователем и администрацией. Основной особенностью этих работ является предположение о том, что с ростом вероятности потерь капитальные затраты на оборудование сети уменьшайся. Это предположение справедливо только в случае отсутствия потока ПВ (модель с явными потерями). Учет ПВ радикально изменяет положение. Высокое значение вероятности потерь невыгодно не только абонентам, терящим время на дополнительные ПВ Для завершения передачи сообщения, но и администрации сети, вынужденной увеличивать объем оборудования дам обслуживания нагрузки,, создаваемой ПВ. Следовательно, интересы пользователей и администрации телефонных сетей, строго говоря, не являются противоречивыми.

С целью, определения факторов, зависящих от значений показателя КОВ, анализируется процесс взаимодействия пользователей и теле-, фонной сети. Установлено, что от величины показателя КОВ зависят, о одной стороны, затраты на построение и эксплуатацию телефонной сети, а также величины потерянных доходов от основной деятельности предприятий связи (тарифные доходы), с другой, - непроизводительные затраты времени абонентов и замедление процессов управления производством из-за неидеальной работы телефонной сети. Эти затраты в совокупности и в зависимости от показателя КОВ составляют совокупные затраты общества, необходимые на построение, эксплуатацию и использование телефонной сети. Следовательно, наиболее полным критерием оптимальности показателя КОВ являются совокупные годовые затраты общества ¿(Р), определяемые как

(I)

где - годовые приведенные затраты на оборудование сети;

^(Р) - годовая стоимость потерянного времени абонентов сети и времени замедления процессов управления производством;

¿¿(р) - годовая величина потерянных тарифных доходов пред-

пркятий связи;

, Р^, ..., Рн., Яи-у} - множество значений вероятности потерь;

Р[ - вероятность потерь'на ¿-ом участке сети, причем Рп+1г - вероятность потерь из-за занятости и неответа вызываемого абонента.

Абоненты телефонной сети требуют определенного качества обслуживания, определяемого их психологическими особенностями. Требуемое качество обслуживания вызовов с точки зрения абонентов назовем допустимым и обозначим через Рц. . Оно представляет собой такой пороговый уровень суммарной вероятности потерь от абонента до абонента, при котором абоненты считают связь удовлетворительной. Дальнейшее ухудшение КОВ приводит к нареканиям со стороны абонентов и неудобствам при пользовании телефонной связью.

С учетом вышеизложенного сформулирован следующий принцип оптимизации показателя КОВ на телефонных сетях: в качестве оптимальных значений показателя КОВ на телефонных сетях следует выбирать такие вероятности потерь на отдельных участках сети, при которых, во-первых, обеспечивается минимум совокупных годовых затрат, а во-вторых, - суммарное значение вероятности потерь от абонента до абонента не превышает допустимое с точки зрения абонентов значение: то-есть

$(р)2(Ропт), Рапт 6 /> . (2)

Для решения поставленной задачи необходимо иметь метод расчета значений

в зависимости от величины элементов множества Р= I % , . - • » Рп+1 $ •

Вторая глава посвящена исследовании влияния показателей КОВ на приведенные затраты На оборудование (стоимбсть) телефонных сетей. Обосновано, что при данном исследовании целесообразно стоимостные расходы на оборудование сети и .их техническую эксплуатацию разделить на постоянную часть, которая не зависит от КОВ, и переменную, существенно зависящую от КОВ и подлежащую исследованию.

Годоеэя приведенная стоимость второй части оборудования сети складывается из стоимости оборудования отдельных ее участков Если-через обозначить капитальные затраты второй части обо-

рудования £ -го участка сети, то ^О3) можно определить из выражения

&,(р)=£ <;„• (р)=1 [к,(р)-е„ +эс(р)\, о)

где ^¿(Р) - часть эксплуатационных расходов на оборудование, объ-* ем которого зависит от КОВ; п. - общее число участков на сети. Значение Э^(Р) приближенно можно определить через

Эс(Р)-^-К1(Р), (4)

где - норма амортизационных отчислений в процентах;

- процент амортизационных отчислений от годовых эксплуатационных расходов. В общем случае зависимость капитальных затрат I -го участка от его объема можно представить в виде

/ью-дкъср)], (5)

где Ц(Р) - число соединительных устройств с -го участка сети при суммарной вероятности потерь от абонента до абонента Р .

Для расчета годовой стоимости оборудования сети необходимо иметь метод расчета интенсивности телефонной нагрузки %(Р) и числа соединительных устройств У[(Р) отдельных участков сети с учетом . потока ПВ и множества значений вероятности потерь ••-,^+¿1.

С целью учета КОВ на отдельных участках сети и потока ПВ был развит метод расчета интенсивности поступающей нагрузки. Путем ввода понятий "обслуженная нагрузка при одной попытке" и "обслуженная нагрузка при одном вызове" в диссертации для расчета интенсивности поступающей нагрузки на ¿-& участок сети подучено

лс f-pci > се)

где - интенсивность потока первичных вызовов, направляемых на I -й участок сети; N(P) - среднее число попыток, порождаемых одним первичным вызовом; t'L - среднее время занятия выхода L -го участка при одной похштве, представляющее собой величину обслуженной нагрузки на этом участке при каждой попытке установления соединения; Pci - вероятность окончательной потери вызова (сообщения) на входе L -го участка сети.

Величина N(P) определяется как

где ~РК )' - вероятность потеря попытки на одном из участ-

ков сети; ) - параметры настойчивости абонентов, которые

показывают соответственно вероятность повторения вызовов абонентами после первой и последующих безуспешных попыток; Л/ - вероятность того, что рассматриваемый вызов порождает ^ попыток установления соединения. '

-гп

. Величина с/ зависит от величины вероятности потерь г Р^ , Р2 -, Рп.*1 } , длительности установления соединения на отдельных участках сети ,и+± ) , причем ¿н+4=Тр~ - средняя длительность разговора. При определении следует учесть, что если попытка теряется на выходах предыдущих (1 ? ¿-1) участков, то она не занимает устройство С -го участка. Попытка, потерянная на выходе I -го участка, занимает соединительное устройство этого участка на время . Попытка, потерянная на выходе ( Ь +1)-го участка, занимает соединительное устройство I -го участка на время и так далее. Вероятности появления указанных событий соответственно 1 'П^С'-Рк),Ц(1~Рк)' 1-рх)'Рс*г

?п

и так далее. Поэтому для ч получено:

- м-1 Г п т.

'й (1-Р«] . (8)

Вероятность потери сообщения на I -м участке равна

где М1(Р)=^<^.т(1~р ) - среднее число повторных попыток, породненных одним первичным вызовом из-за потерь на участках (с, п+1) ; =1~1Т (1 - Рк ) - вероятность потери попытки на одном из участков' (I , П.+1). \

Кроме того, в работе для расчета У'С(Р) получено выражение, учитывающее различное число участков и их временные параметры в зависимости от структуры сети СС и вида устаиавливаембго соелетания. _ _ ,

Таким образом, интенсивность поступающей нагрузки любого участка сети представляет функционал 1

Ус ,/в,РпЛ, (ЬА*,..СС, пв).

Для расчета вероятностных характеристик телефонных систем при наличии потока ПВ используются численные методы. Проведенный анализ показал нецелесообразность применения трудоемких в вычислительном отношении численных методов при оптимизации показателей КОВ. Вследствие этого был развит приближенный метод расчета. При этом многоэтапная система с ПВ заменяется эквивалентной по пропускной способности одноэтапной системой с явными потерями с поступающей нагрузкой У/ С Р)

У'(Р)=А\-Ц, (10)

где и ~Ь I - соответственно интенсивность потока вызовов и средняя длительность обслуживания вызовов, поступающих на £ -й участок сети в эквивалентной системе.

Показано, что вероятностные характеристики многоэтапной системы обслуживания вызовов с ПВ изменяются по сравнению с одноэтапной с,явными потерями из-за изменения средней длительности занятия, параметра и характера поступающего потока вызовов. В работе получены следупцие выражения для расчета параметров эквивалентной системы:

у.= Я. 1 +

1-Рс1 СИ)

ъ-а+гур,.

ПС

где Рпс - вероятность потерь на ¿ -м участке, рассчитанная в предположении пуассоновского характера поступающего потока вызовов; 2 - коэффициент, учитывающий изменение характера поступающего потока вызовов относительно простейшего.

Путем аппроксимации результатов моделирования двухэтапной полнодоступной системы для 2. получено выражение в зависимости от

(Р) , I , Рпи и (¿1 , где - интенсивность повторения ПВ. В работе показана возможность применения данного метода для расчета блокируемых полнодоступных и неполнодоступных коммутационных схем. Также показано, что средняя погрешность при расчете вероятности потерь составляет а максимальная - не превышает 15$. Произведен аналитический и численный анализ влияния показателей КОВ на отдельных участках сети и ПВ, производимых абонентами, на интенсивность поступающей нагрузки, объем оборудования и приведенные затраты на оборудование телефонных сетей. Результаты чис-

ленных расчетов представлены в диссертации на траншах и сведены в таблицы. Они выражают зависимости % (Р) =/ТР^ ) , (Р) ~У(Р}) и ^(Р^'УСР^) . . Анализ полученных результатов поз-

воляет установить, что поступающая нагрузка на любой участок сети имеет составляющие: производительную и непроизводительную, создаваемые соответственно успешными и неуспешными попытками. Величина непроизводительной нагрузки зависит не только от суммарной величины потерь от абонента до абонента, но и от распределения суммарной величины потерь по участкам сети. Показано, что наибольшее снижение непроизводительной нагрузки имеет место, если выбор значения вероятности потерь производить при условии Р^ ^^ >Р^ > • • • >Рп.

В случае, если абоненты являются абсолютно настойчивыми, то по мере роста вероятности потерь на. с -ом участке сети увеличивается нагрузка и потребное число соединительных устройств на всех предыдущих участках, на I -ом участке требуемое число соединительных устройств уменьшается, а на всех последующих участках нагрузка и число соединительных устройств не изменяются. Уменьшение приведенных затрат на оборудование сети происходит^ при ■ ухудшении КОВ на любом участке до определенного значения Ропт- Дальнейшее увеличение потерь приводит не к уменьшению приведенных затрат, а к их увеличению за счет обслуживания дополнительной нагрузки, .создаваемой ПВ. Значение Ропт зависит от стоимости, длительности установления соединения и показателей КОВ на отдельных участках сети, а также параметров, характеризующих настойчивость абонентов.

Третья глава посвящена исследованию взаимосвязи показателей КОВ с потерянным временем абонентов и величиной потерянных тарифных доходов телефонной сети.

В процессе функционирования телефонных сетей часть поступающих вызовов получает отказ в немедленном обслуживании. Абоненты, получившие отказ, вынуждены производить серию повторных попыток с целью установления соединения. В результате этого при больших значениях вероятности потерь на отдельных участках телефонной сети абоненты затрачивают значительное время на получение соединения и происходит задержка в передаче информации. Увеличение времени доставки (задержка в передаче) информации приводит к снижению ее ценности. Потери рабочего времени приводят к снижению общественной эффективности труда в стране, а потери личного времени ведут к ухудшению восстановления рабочей силы. Следовательно, во всех случаях снижается эффективность общественного производства и страна; несет определенные убытки. \

В работе дяя расчета годовой стоимости потерянного времени

абонентов и времени замедления производственных процессов получено следующее выражение

4(Р)=Кин -Кн-Л-Ьп М(Р)-(¿1 -а.Р+Ьг-аНР), да)

где Кщн - коэффициент концентрации потерянного времени абонентов относительно суток; ки - коэффициент неравномерности, учитывающий увеличение потерянного времени абонентов за счет колебания нагрузки в ЧНН; М(Р) ~М(Р)~1 - среднее число повторных попыток, порождаемых одним первичным вызовом; £л - среднее время, теряемое абонентами при неудачной попытке; и ¡-¡2_ - соответственно число рабочих и нерабочих дней в году; Ир и Ицр ~ соответствен- . но средняя стоимость одного часа времени абонентов, пользующихся телефонной связью в рабочее и нерабочее время.

Время, теряемое абонентами при каждой неудачной попытке, складывается из двух составляющих ^ + £ о т. . где -среднее Бремя занятия абонентской линии вызывающего абонента (нулевого участка сети) при неудачной попытке; ¿ож - среднее время от момента окончания предыдущей неудачной попытки до начала следующей. Значение ¿д определяется аналогично (при = 0), а можно определить путем сбора статистических данных о поведении абонентов. •

Полученное выражение даш расчета годовой стоимости потерянного времени абонентов и замедления производственных процессов, в отличие от существующих методов, учитывает время установления соединения и значения показателя КОВ на отдельных участках телефонной сети, что позволяет исследовать влияние на потерянное время абонентов и время замедления производственных процессов не только суммарной вероятности потерь от абонента до абонента; но и потерь на каждом участке сети.

Известно, что при поразговорво-временном способе оплаты одним из показателей эффективности функционирования телефонных сетей является величина доходов предприятий связи от оплаты абонентов оети за состоявшиеся разговоры. Очевидно, что максимальная величина дохода достигается при отсутствии потерь на всех участках сети. При наличии потерь на отдельных участках сети часть вызовов может быть окончательно лотеряна из-за ненастойчивости абонентов. Разница между максимальной и реальной величиной доходов составляет потерянные доходы сети при заданных значениях вероятности потерь на отдельных ее участках. В работе получено следующее выражение для расчета годовой величины потерянных доходов предприятий связи

я

Ъ(р>Сн, аз)

где Кчнн - коэффициент концентрации потерянных тарифных доходов предприятий связи в ЧНН относительно суток; К» - коэффициент неравномерности, учитывающий увеличение потерянных доходов за счет колебания нагрузки в ЧНН; Рек - вероятность окончательной потери для вызовов К -го вида; Оц - средняя стоимость одного состоявшегося разговора /Г -го Еида; tц - доля вызовов К -го вида от общего числа; /И - общее число видов связи.

Разработанный метод расчета годовой величины потерянных тарифных доходов телефонной сети позволяет установить количественную взаимосвязь между поведением абонентов и показателями КОВ на отдельных участках сети и сети в целом, с одной стороны, и получаемым доходом телефонной сети за предоставление связи пользователю, с другой.

Проведено исследование (в численной форме) зависимостей ¿¿(Р)=/СР) и ¿%(Р)=¥СР) при различных значениях параметра настойчивости аббнентов. Как показали результаты исследования, значения величин и &(Р) существенно зависят от вероятности потерь Р . Кроме того, величина ^зСР) зависит не только от суммарной Вероятности потерь, но и от распределения этой вероятности по участкам сети. Это объясняется влиянием величины потерь на . Показано, что значение З^СР) будет минимальным при распределении суммарной вероятности потерь так, чтобы Рх >- • •>Рр-

Четвертая глава посвящена вопросам практического применения и экспериментального исследования разработанного метода оптимизации показателей КОВ на телефонных сетях. В работе для определения минимума функции Б(Р) предлагается использовать метод последовательного направленного перебора (метод покоординатного спуска с одномерной оптимизацией), являющийся более простым и точным, легко реализуемым на ЭВМ. Кроме того, данный метод обес-лэчивает высокую точность также при дискретном изменении функции 3±(Р) (число обслуживающих устройств может изменяться по группам), приводящем к появлению локальных минимумов &(Р) . На основе данного метода был разработан алгоритм и составлена программа оптимизации показателей КОЗ на отдельных участках телефонных сетей. Программа выполнена на алптатмическом языке ПЛ/1 и после экспертизы на новизну, проведенной в РИЗЦ Литовской ССР, помещена в Государственный фонд алгоритмов и проа. ра>м СССР (инвентарный номер 50880000151). Следует отметить, что оптимизация показателей КОВ на

ггз

15

отдельных участках сети является неотъемлемой частью процесса проектирования сетей. Поэтому разработанная программа позволяет решать задачу автоматизации проектирования отдельных участков телефонных сетей. Расчеты, проведенные в институте ГС1Ш-2, показывают, что применение данной программы позволяет сэкономить затраты при проектировании одной АТС на 0,2-0,3 тыс.руб., т.е. 4-5/«.

На основа разработанного алгоритма выполнен численный расчет оптимальных значений показателей КОВ на отдельных участках районированных теледюнных сетей, оборудованных существующим и перспективными типами АТС. Результаты расчетов в диссертации представлены на графиках и сведены в таблицы. Анализ результатов показывает, что использование оптимальных значений показателей КОВ при проектировании телефонных сетей позволяет получить экономический эффект около одного рубля на номер. Проведено исследование влияния на оптимальные значения показателей КОБ интенсивности поступающей нагрузки, стоимости единицы абонентского времени, окончательно потерянного вызова и соединительного устройства, параметров коммутационных схем и настойчивости абонентов.

С целью опенки точности разработанного метода оптимизации показателей КОВ проведено имитационное моделирование трехэталной системы обслуживания вызовов с ПВ. Сравнение аналитических результатов с результатами имитационного моделирования показывает хорошую согласованность теоретических и экспериментальных исследований.

В приложениях приведены исходные данные для расчета оптимальных значений КОВ; листинг программы определения оптимальных значений КОБ и имитационного моделирования; акты об использовании и Енедрении результатов работы.

Заключение. Основные результаты выполненной работы заключаются в следующем.

1. Сформулированы требования для выбора целесообразного показателя качества обслуживания вызовов, используемого в качестве исходного при проектировании телефонных сетей. В качестве такого показателя следует считать вероятность потерь первичных вызовов. Предложенные требования обобщают и дополняют известные в моделях систем с ПВ.

2. Обосновано, что в качестве оптимального значения показателя качества обслуживания вызовов каждого участка сети следует выбрать такое значение вероятности потерь, при котором достигается минимум суммарных годовых затрат общества, необходимых на создание и эксплуатацию телефонной сети. При этом суммарное значение вероятности потерь от абонента до абонента не должно превышать допус-

тимое. Установлено, что совокупные годовые затраты общества включают: годовые приведенные затраты на оборудование сети; годовую стоимость замедления производственных процессов и потерянного времени абонентов сети; годовую величину потерянных тарифных доходов предприятий связи. Этот пр^нпип базируется на народнохозяйственном .подходе .опенки эффективности качества обслуживания еызовов и в-отличие от ранее известных учитывает интересы предприятий телефонной связи и ее пользователей. Использование оптимальных значений показателей качества обслуживания ■ вызовов на телефонных сетях позволяет обеспечить эффективное и целенаправленное использование материальных, трудовых и финансовых ресурсов страны, направляемых на развитие телефонной связи.

. 3. Развит метод расчета интенсивности поступающей телефонной нагрузки, учитывающий значения показателя качества обслуживания вызовов на отдельных участках сети, структуру сети и параметры, характеризующие настойчивость абонентов при пользовании средствами телефонной связи, и позволяющий исследовать влияние качества обслуживания вызовов и настойчивости абонентов на поступающую нагрузку на отдельных участках сети.

4. Развит метод расчета числа соединительных устройств при наличии потока повторных вызовов и многоэтапное™ процесса установления соединения. Метод основан на эквивалентной замене многоэтапной системы с повторными вызовами одноэтадной с явными потерями. Получены выражения для расчета параметров эквивалентной системы. Средняя относительная погрешность метода при определении величины потерь составляет 8%, а максимальная - не превышает 15%.

5. Развит метод расчета годовой стоимости потерянного времени абонентов и времени замедления производственных процессов с учетом длительности установления соединения и значений показателей качества обслуживания вызовов на отдельных участках сети. Данный метод, в отличие от известных, позволяет исследовать влияние на потерянное время абонентов и время замедления производственных процессов не только суммарной вероятности потерь от абонента до абонента, но и потерь на каждом участке в отдельности, что необходимо при оптимизации показателей качества обслуживания вызовов.

6. Разработан метод расчета годовой величины потерянных тарифных доходов телефонной сети, который позволяет устанавливать взаимосвязь между показателями качества обслуживания вызовов на отдельных участках сети и сети в целом и получаемым тарифным доходом от телефонной сети за предоставление телефонной связи пользователям.

7. Для определения оптимальных значений показателей качества обслуживания вызовов предложен метод последовательного направленного перебора на ЭВМ, на основе которого разработан алгоритм и программа расчета. Проведенные расчеты показывают, что использование оптимальных значений показателей качества обслуживания при проектировании телефонных сетей позволяет получить экономический эффект около одного рубля на номер. Кроме того, разработанная программа позволяет такяе проектным организациям автоматизировать пропесс проектирования телефонных сетей (на 4-5% сокращаются затраты на проектирование) и оперативно реагировать на изменение параметров сети и их стоимостных характеристик.

Публикации по теме диссертации.

1. Лллаев Э.Х., Закиров В.М. К вопросу выбора экономически обоснованных норм потерь для сельских телефонных сетей // Республиканская научно-техническая конференция "Совершенствование эксплуатации и дальнейшее развитие сельских сетей в свете решения майского (1982 г.) Пленума ЦК КПСС". Тезисы докладов. - Ташкент, 1983. - С. II.

2. Закиров В.М. Анализ влияния норм качества обслуживания на интенсивность поступающей нагрузки // Республиканская научно-техническая конференция "Автоматизированный контроль и повышение эффективности систем связи". Тезисы докладов. - Ташкент, 1985. -

С. 14.

3. Аллаев Э.Х., Закиров В.М. К вопросу расчета интенсивности телефонной нагрузки // У Всесоюзная научно-техническая конференция "Надежность и качество функционирования информационных сетей и их элементов". Тезисы докладов. - Новосибирск, 1985. - С. 122-124.

4. Аллаев Э.Х., Закиров В.М. Об одном приближенном методе расчета телефонных сетей с учётом повторных вызовов // У Всесоюзная научно-техническая конференция "Надежность и качество функционирования информационных сетей и их элементов". Тезисы докладов. -Новосибирск, 1985. - С. 3-5.

5. Закиров В.М. К вопросу нормирования качества обслуживания еызобое на телефонных сетях / Моск. электротехн. ин-т связи. -М., 1986. - 14 с. - Деп. в ВДТИ "Информсвязь" 10.05.86, К 860-ов.

6. Закиров В.М. Методика расчета оптимального числа соединительных устройств на телефонных сетях / Моск. электротехн. ин-т связи. - М.. 1987. - 16 с. - Дел. в ЦНТИ "Информсвязь" 16.06.87, й Шб-св.

7. Аллаев Э.Х., Закиров В.М. Программа расчета оптимального числа соединительных устройств (оптимальной нормы потерь) заданно-

го участка /Телефонной сети // Информационный бюллетень Госцонда СССР. Алгоритмы и программы (ГР 50880000151). - 1988. - К Б..

8. Закиров В.М. Некоторые результаты имитационного моделирования многоэтапной системы с повторными вызовами // ХЬй Всесоюзная научная сессия, посвященная Дню радио. Тезисы докладов. - М., 1988. - С. 10-11.

9. Закиров В.М. Методика приближенного расчета экономически оптимальных норм потерь на телефонных сетях // Методы автоматизированного проектирования устройств, систем и сетей связи: Сб. научн. тр. / Моск. электротехн. ин-т связи. - М., 1988. - С. 2127. - Деп. в ЦНТИ "Информсвязь" 06.05.88, № 1304-св.

10. Закиров В.М. О точности методики оптимизации показателей качества обслуживания вызовов на телефонных сетях // Республиканская научно-техническая конференция "Методы управления технической диагностикой и восстановлением работоспособности элементов сетей связи". Тезисы докладов. - Ташкент, 1988. - С. 20-21.

Подписано в печать 14.10.88. Л. 66440. Формат 60x84/16. Печать офсетная. Объем IД п.л. тира« 100 экз. Заказ 523 . Бесплатно.

Типография ШС. Москва, ул. Авиамоторная, 8.