автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Исследование и разработка метода организации корпоративной сети

На правах рукописи

УДК 621.295

ФАМВАНХОНГ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОРГАНИЗАЦИИ КОРПОРАТИВНОЙ СЕТИ

Специальность 05.12.13. - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005

Работа выполнена на кафедре систем управления городских телефонных сетей Московского технического университета связи и информатики

Научный руководитель - кандидат технических наук,

профессор А. Г. Полова

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор В.И.Нейман,

- кандидат технических наук, доцент О. П. Иевлев

Ведущая организация - Открытое акционерное общество

«Центральная телекоммуникационная компания»

Защита диссертации состоится о 9 200^года в

часов на заседании диссертацйЬнного со'вета К219 001.03 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Московском техническом университете связи и информатики.

Отзывы, заверенные печатью, просим направлять по адресу. 111024, Москва, Авиамоторная ул., д. 8-а, МТУСИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан «

Ученый секретарь диссертационного совета К219.001.03 кандидат технических наук, доцент ^/"¡У^С а Е Поборчая

200GZ£

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы обусловлена высокими темпами - развития корпоративных сетей связи Российской Федерации путем интегрального использования современных информационных технологий. За последние годы корпоративные сети России превратились в мощные современные инфокоммуникационные системы, охватывающие всю территорию страны. Новое название корпоративных сетей - «технологические сети» определено в федеральном законе «О связи» (январь 2004 года) Там же определена возможность присоединения корпоративных сетей к сетям связи общего пользования для предоставления пользователям широкого спектра услуг. Опыт развития корпоративных сетей связи России, перспективные подходы к выбору сетевой структуры и организации взаимодействия оборудования разного технологического уровня представляет практический интерес для связистов других стран.

Эффективное использование возможностей корпоративной (технологической) сети - залог упрочения положения корпорации на рынке в условиях усиливающейся конкуренции. В перечень услуг пользователя корпоративной сети входят услуги фиксированной и мобильной телефонной связи, доступ к различным базам данных и сети Internet, возможности использования различных типов переадресации, услуги справочных служб информационных центров (Call-центров) Основным средством доступа пользователей к услугам корпоративной сети выступают цифровые учрежденческо-производственные автоматические телефонные станции (УПАТС), возможности которых в последнее время существенно расширены за счет применения современных информационных технологий и систем сигнализации по общему каналу. Состав и количество пользователей УПАТС, а также характеристики трафика могут изменяться в широких пределах. Актуальной научно-практической проблемой является обоснование пропускной способности стыка «УПАТС - транспортная сеть» в сочетании с разработкой рекомендаций по включению пользователей разного вида для эффективного использования имеющейся пропускной способности.

Новые технические решения изменяют традиционные подходы к обслуживанию вызовов в корпоративной сети. Например, интерактивное информирование абонентов о предполагаемом времени ожидания в очереди на обслуживание позволяет реализовать для входящих вызовов обслуживание с ожиданием. Опыт эксплуатации интерактивных информационно-справочных систем IVR (Interactive Voice Response) в составе Call-центров показывает, что использование систем IVR позволяет автоматизировать обслуживание вызовов в 50-70% случаев, что позволяет разгрузить операторов и специалистов компании для более интеллектуальной работы. Организация системы IVR на участке сопряжения с телефонной сетью общего пользования

позволяет сочетать гибкий режим обслуживания поступающих вызовов с элементами защиты от несанкционированного доступа в корпоративную сеть.

Наиболее критичными по качеству обслуживания становятся места сопряжения технологической сети с действующими сетями общего пользования, поскольку правила обслуживания вызовов на участках сопряжения сетей определяются особенностями организации обслуживания в сети общего пользования, сложившейся структурой этой сети и принципами организации сопряжения.

С точки зрения теории телетрафика участок сопряжения «корпоративная сеть -телефонная сеть общего пользования» является так называемым «узким местом», поскольку для входящих вызовов в системе 1\/Я вводится обслуживание с ожиданием и возможна асимметрия по входящей и исходящей нагрузке. В качестве эффективного средства защиты от асимметрии по входящей и исходящей нагрузке может использоваться организация пучков каналов двустороннего занятия как на участке сопряжения сетей, так и на участках сопряжения УПАТС корпоративной сети между собой.

Применительно к исследованию обслуживания вызовов в корпоративных сетях и на участках сопряжения с телефонными сетями общего пользования актуально использование методов теории массового обслуживания, разработанных для аналитического описания систем массового обслуживания с отказами, с ожиданием и со смешанной дисциплиной обслуживания. Научный интерес представляет исследование влияния смешанной дисциплины обслуживания телефонных вызовов на пропускную способность участка сопряжения сетей связи и на участках сопряжения УПАТС корпоративной сети между собой с целью эффективного использования ресурса каналов и повышения устойчивости к асимметрии входящей и исходящей нагрузки.

Целью диссертации является разработка и исследование метода организации корпоративной сети, учитывающего реальные и перспективные потребности в услугах связи и информатики, направления развития информационных технологий и техническое состояние существующих телекоммуникационных сетей. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

анализ перспективных подходов и выбор концепции построения корпоративной сети связи с использованием современных информационных технологий;

разработка математической модели обслуживания телефонных вызовов в корпоративной сети с учетом смешанной дисциплиной обслуживания;

разработка метода расчета пропускной способности корпоративной сети, учитывающего особенности пакетной передачи речи, перераспределение потоков нагрузки при организации интерактивных информационно-справочных систем 1\/Я на

отдельных участках корпоративной сети и возможности повышения их пропускной способности путем образования лучков каналов двустороннего занятия;

разработка рекомендаций по гибкому регулированию пропускной способности участка сопряжения корпоративной сети с телефонной сетью общего пользования;

разработка имитационной модели обслуживания вызовов для участка сопряжения корпоративной сети с телефонной сетью общего пользования, учитывающей особенности перераспределения потоков нагрузки при организации интерактивных информационно-справочных систем IVR и смешанную дисциплину обслуживания вызовов.

Методы исследования. В основу проводимых исследований положены методы теории массового обслуживания, вычислительной математики и программирования. Научная новизна работы заключается в следующем:

предложены варианты организации корпоративных сетей в соответствии с требованиями заказчиков и с учетом возможностей информационных технологий ATM (Asynchronous Transfer Mode), IP (Internet Protocol), Gigabit Ethernet (GE);

разработана математическая модель обслуживания телефонных вызовов в корпоративной сети связи, позволяющая получать аналитическую оценку качества обслуживания телефонных вызовов с привлечением методов теории телетрафика;

разработан метод организации обслуживания телефонных вызовов в корпоративных сетях и рекомендации по гибкому регулированию пропускной способности участков сети, позволяющие учитывать следующие факторы влияния:

возможность существенного перераспределения потоков трафика по мере развития сетевых структур, образования Call-центров и изменения подходов к объединению потоков трафика разного вида;

введение предварительной обработки вызовов, поступающих в корпоративную сеть и на вход Са11-центра, с привлечением возможностей системы IVR,

организация пучков линий двухстороннего занятия с привлечением возможностей системы сигнализации вида EDSS1 между УПАТС корпоративной . пи и для сопряжения УПАТС с телефонной сетью общего пользования. Основные положения, выносимые на защиту:

разработанные подходы к выбору структуры корпоративных сетей с учетом направлений перспективного развития и новых разработок цифровых УПАТС;

формализованное представление обслуживания смешанного потока вызовов на участке сопряжения корпоративной сети и телефонной сети общего пользования с учетом влияния системы IVR и особенностей обслуживания вызовов в пучках двустороннего занятия;

разработанный метод расчета пропускной способности, позволяющей определять потери по вызовам с учетом значительной асимметрии потоков нагрузки и

с смешанной дисциплины обслуживания, как на отдельных участках корпоративной сети, так' и на участке сопряжения корпоративной сети с сетью связи общего пользования,

статистическое моделирование дало подтверждение хорошего соответствия между процессом обслуживания вызовов и аналитическими выражениями для его описания.

Личный вклад. Теоретические и практические исследования получены автором лично, расчеты и проведенное моделирование на ЭВМ, а также полученные из них выводы и рекомендации.

Практическая ценность. Разработанные в диссертации математическая модель обслуживания смешанного потока и метод расчета пропускной способности участков корпоративной сети позволяют учесть влияние системы 1\/П на вероятностные показатели обслуживания вызовов. Исследование эффективности использования системы сигнализации Е0Б81 в качестве средства защиты от асимметрии по входящей и исходящей нагрузке, позволило разработать рекомендации по гибкому регулированию пропускной способности участков корпоративной сети связи.

Реализация результатов работы. Основные теоретические и практические результаты, полученные в работе, использованы в учебном процессе кафедры СУ ГТС МТУСИ, а также в научно-производственной работе ОАО «Центральная телекоммуникационная компания», что подтверждено соответствующими актами

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены и обсуждались на Международных форумах информатизации МФИ-2001 и МФИ-2004, на научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава МТУСИ 2002 года, на заседаниях кафедры систем управления городских телефонных сетей МТУСИ.

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 8 опубликованных работах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Она включает 95 страниц машинописного текста, 53 рисунка, 34 таблицы, 3 приложения. Список литературы включает 103 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснован выбор темы диссертации, ее актуальность, новизна, сформулированы цель и задачи исследования, определены структура и объем диссертации, коротко изложено ее содержание.

В первой главе проанализированы тенденции развития корпоративных сетей связи и систематизированы подходы к расчету их пропускной способности с учетом возможностей и особенностей современных информационных технологий. Анализ факторов, определяющих развитие отрасли связи показал, что взаимосвязь между производительностью труда и требуемой скоростью передачи информации определяет не только количественные соотношения в области спроса на услуги, но и показатели качества средств связи. Успешная работа компаний намного зависит от средств коммуникаций. Предприятия, отделения и административные офисы, входящие в корпорацию, как правило, расположены на достаточном удалении друг от друга. Для централизованного управления таким объединением предприятий используется корпоративная (технологическая) сеть, ориентированная на обслуживание широкого круга пользователей в рамках корпорации для предоставления им телефонной связи, широкого круга дополнительных и информационных услуг.

Анализ тенденций развития оборудования связи, показал, что «точкой интеграции» локальной вычислительной и телефонной сетей корпорации становятся современные УПАТС, функциональные возможности которых многообразны, а их интеграция с корпоративными информационными системами стала настолько глубокой, что от характера использования этих станций напрямую зависит эффективность бизнеса в целом. Прямое назначение цифровых УПАТС - создание диспетчерских, оперативных, сервисных и справочных служб, а также обеспечение беспроводного доступа абонента с привлечением перспективных технологий. Современный рынок средств связи предлагает цифровые УПАТС коммутации каналов, а также конвергентные УПАТС с использованием технологических решений IP и Ethernet. Прослеживаются тенденции: внедрения в существующее оборудование УПАТС функциональности, обеспечиваемой применением протокола IP или Ethernet; расширения пользовательских возможностей путем создания телефонных систем с принципиально новой архитектурой.

Основополагающим принципом в деятельности операторов корпоративных сетей России становится «целесообразность - эффективность - стоимость». Безвозвратно уходят времена, когда каждое ведомство, каждое акционерное общество считало необходимым мощную первичную сеть связи, спутниковые системы, междугородные АТС и системы абонентского доступа. При рассмотрении генеральных схем и системных проектов развития корпоративных сетей выбирается оптимальный,

экономически оправданный вариант, в том числе предусматриваются варианты использования ресурсов транспортных сетей других операторов.

Во второй главе определены системно-сетевые подходы к выбору концепции построения корпоративных сетей связи, которые представляют собой сложные многоярусные структуры, предусматривающие применение оборудования существующих телекоммуникационных сетей и новейшие технические решения разных информационных технологий Разработка перспективного варианта построения корпоративной сети показала, что эта сеть включает в себя- транспортный уровень технологии SDH; уровень доступа, на котором

мультиплексируются/демультиплексируются потоки трафика разного вида, уровень конкретной службы, для реализации которой необходимо выделение сетевых ресурсов. Пропускная способность корпоративной сети будет определяться ее узкими местами и особенностями технологических решений, .которые использованы при ее построении и, в частности, при организации транспортной структуры, структур доступа и структур сопряжения с действующими сетями общего пользования.

На транспортном уровне технологии синхронной цифровой иерархии SDH в виде полезной нагрузки передается трафик с использованием протоколов таких технологий как: плезиохронная цифровая иерархия (PDH); технология асинхронной передачи данных (ATM, Asynchronous Transfer Mode); технология IP (Internet Protocol); технология передачи кадров (FR, Frame Relay); технология локальных вычислительных сетей (GE, Ethernet / Fast Ethernet / Gigabit Ethernet) и протокол X 25 сети передачи данных. Высокие скорости передачи в транспортных сетях позволяют выделять полосу пропускания, необходимую для успешной передачи речи, данных и видеоизображений в объединенном цифровом потоке Актуальной научной задачей является обоснованный выбор ресурса пропускной способности на каждом из уровней технологической сети, а также на участках сопряжения с сетями общего пользования с учетом возможности ее дальнейшего развития и изменения состава услуг.

Анализ направлений развития справочно-информационных служб и приложений компьютерной телефонии показал, что во всем мире наметилась тенденция широкого внедрения информационных центров обслуживания вызовов, позволяющих обеспечить режим диалога «оператор - абонент» при практически безотказном обслуживании, и ориентированных на широкий круг пользователей с телефонными аппаратами и персональными компьютерами. Организация интерактивных информационно-справочных систем IVR позволяет строить законченные решения самообслуживания клиентов, автоматизировать выдачу часто запрашиваемой информации, снизить нагрузку на операторов Call-центров.

Новые технические решения и возможности технологических сетей изменяют традиционные подходы к обслуживанию вызовов на участке сопряжения

«корпоративная сеть -телефонная сеть общего пользования» В качестве эффективного средства защиты от асимметрии по входящей и исходящей нагрузке предлагается использовать двухсторонние пучки каналов с привлечением систем сигнализации EOSS1.

Таким образом, выбор стратегии развития корпоративной сети связи должен учитывать реальные и перспективные потребности корпорации в услугах связи и информатики, возможность изменения структуры сети и возможность совместного использования ресурсов корпоративной сети и сетей связи общего пользования.

В третьей главе систематизированы факторы влияния на обслуживание * телефонных вызовов в корпоративных сетях связи и представлены результаты

разработки математической модели обслуживания телефонных вызовов в корпоративной сети, актуальность разработки которой обусловлена тем, что телефонный трафик составляет значительную долю в пропущенном трафике корпоративной сети и является наиболее критичным по качеству обслуживания

Следствием конвергенции технологий и подходов к проектированию сетей связи является объединение в составе корпоративных сетей связи оборудования и сетевых структур, обеспечивающих различные услуги с коммутацией каналов и пакетов Интегральным показателем работы сети коммутации пакетов является общая задержка передачи пакетов по сети. Минимизировать которую позволяют' обоснованный выбор пропускной способности канала, связывающего между собой два узла связи; уменьшение задержек на отдельных участках сети; оптимизация алгоритма выбора пути прохождения пакетов; обоснованный выбор емкости памяти каждого узла и минимизации общей стоимости сети. Телефонный трафик наиболее чувствителен к задержкам и требует приоритетного обслуживания.

Распределение запросов пользователей и предпочтений обладают сильными флюктуациями. Существуют различные механизмы управления трафиком пользователей Например, в технологии ATM существуют несколько классов услуг, каедый из которых имеет свой механизм управления интенсивностью выходного трафика в зависимости от состояния сети. Применительно к сетям IP (Internet Protocol) можно сослаться на эффективность использования технологии «конструирования трафика» Traffic Engineering (ТЕ), объединяющей методы и механизмы для ( достижения сбалансированности загрузки ресурсов сети за счет рационального

выбора путей прохождения трафика через сеть.

Рассмотрены различные подходы к аналитическому описанию обслуживания вызовов методами теории массового обслуживания, разработанными датским математиком А К Эрлангом и получившими развитие в работах таких известных ученых как А Колмогоров, А. Хинчин, К Пальм, К. Якобеус, Р. Вилкинсон, Г Башарин, В. Нейман, М. Шнепс, А. Харкевич, С. Степанов. Теория массового обслуживания

позволяет рассматривать корпоративную сеть в виде многофазной системы обслуживания, универсальным показателем работы которой является пропускная способность всей сети и отдельных ее участков. Пропускной способностью участка корпоративной сети с коммутацией каналов называется интенсивность нагрузки, которая может быть обслужена с заданной вероятностью потерь. Пропускную способность канала корпоративной сети с коммутации пакетов характеризует скорость передачи информации по этому каналу при соблюдении требований к качеству передачи речи или данных. Особенностью многофазных систем массового обслуживания является требование оптимизации пропускной способности каждой фазы в соответствии с интенсивностью поступающего на эту фазу потока вызовов. Пропускная способность многофазной системы массового обслуживания определяется ее узкими местами. Если производительность одной из фаз обслуживания ниже производительности других фаз, то она определяет, пропускную способность всей системы.

При разработке математической модели обслуживания телефонных вызовов в корпоративной сети учитывались следующие факторы влияния:

возможность существенного перераспределения потоков трафика по мере развития сетевых структур, образования Call-центров и изменения подходов к объединению потоков трафика разного вида;

возможность гибкого управления качеством обслуживания с учетом характера потоков трафика и текущего состояния сети;

введение предварительной обработки вызовов, поступающих в корпоративную сеть и на вход Са11-центра, с привлечением возможностей системы IVR;

организация пучков линий двухстороннего занятия с привлечением возможностей системы сигнализации вида EDSS1 между УПАТС технологической сети и для сопряжения УПАТС с телефонной сетью общего пользования.

По классификации Башарина-Кендалла обозначение M/M/V показывает, что на вход СМО поступает пуассоновский поток, продолжительность занятия линии распределена по показательному закону, а общее число линий в полнодоступном пучке равно величине V. Если на УПАТС корпоративной сети используется традиционное разделение на входящий пучок с числом линий Vex и исходящий пучок с числом линий \/исх, то следует рассматривать участок сопряжения сетей как совокупность двух СМО с отказами вида М/МЛ/вх и М/МЛ/исх, на вход которых будут поступать поток входящих вызовов с интенсивностью квх и поток исходящих вызовов с интенсивностью \исх (предполагается Хвх = Хисх).

В корпоративных сетях перспективно образование распределенных Call-центров, поэтому как на участках сети УПАТС-УПАТС, так и на участке сопряжения с сетью связи общего пользования вызовы могут обслуживаться с разной дисциплиной - с

ю

отказами и с ожиданием. Выбор специальных режимов взаимодействия абонентов корпоративной сети с абонентами сети общего пользования (например, разрешение доступа в корпоративную сеть только по специальному коду), а также перспективность использования ресурсов УПАТС для образования СаИ-цейтров могут стать причиной значительной асимметрии нагрузки. Например, существенное превышение входящего трафика относительно исходящего Хвх » Хисх может стать причиной отказов в обслуживании входящих вызовов, хотя в пучке исходящей связи могут быть свободные каналы. Изменение профиля работы СаП-центра (переход от режима предоставления справок к обзаону потенциальных клиентов) может вызывать асимметрию нафузки вида Л.вх « Хисх.

В качестве средства повышения устойчивости к перераспределению входящей и исходящей нагрузок перспективно образование общего пучка линий двухстороннего занятия, которое возможно при использовании систем сигнализации по общему каналу сигнализации типа №7 или EDSS1. Общий пучок линий двухстороннего занятия емкостью V линий на входе интерактивной системы IVR как на участке сопряжения сетей связи, так и на участке УПАТС-УПАТС может рассматриваться как СМО со смешанной дисциплиной обслуживания вида M/M/V (рис.1). Особенностью этой СМО является то, что: вызовы потока первого типа с интенсивностью >-i могут ожидать своей очереди; вызовы потока второго типа с интенсивностью Хг, застав все приборы занятыми обслуживанием, уходят из системы и теряются. Предполагается, что заявки первого и второго типа обслуживаются с одинаковой интенсивностью ц. Допущение об экспоненциальном распределении продолжительности обслуживания позволяет описать работу СМО в виде системы уравнений:

Po'(t) = -(>n+>.2)po(t) + np,(t), (1)

Pk'(t) = - Ри+Хг + кц) рk(t) + Рч+Х2)р k-i(t) + P k*i(t) (k+1) цпри 0<ksV,

Pv'(t) = - (*.,+ Vn) p v(t) +(X,+X2) p v.,(t) + Уц p Vt1(t),

Pk'(t) = - (Xi+ V(i) p k(t) + h p k-,(t) + Vn p kt1(t), при k >V,

где p k-1 (t), p k(t), p n(t) - вероятности наличия в СМО (к-1), к и (к+1) вызовов.

Для представленной выше системы уравнений известно решение для определения вероятность потери заявки второго типа V Ev (ои+ az) Ротк= -----------------------------

it

V - сц+сн Еу («1+ «г),

(2)

Еу (а1+ а2) - первая формула Эрланга,

(а(+ аг) = (Х.1+Х.г)/ц - суммарная интенсивность нагрузки;

а,= \-ilp. - интенсивность нагрузки заявок первого типа,

а вероятность того, что время ожидания заявки первого типа больше времени I определяется выражением.

Р(>1) = Роткхе'(у",|)м . (3)

Рис.1. Математическая модель обслуживания смешанного потока вызовов на участке сопряжения корпоративной сети и телефонной сети общего пользования

\г

Изменение настроек системы позволяет регулировать интенсивности потоков вызовов X] и \г. Введем обозначение:

ы = >ч /к, (4)

где ш - коэффициент, характеризующий долю вызовов, обслуживаемых с ожиданием. Если предположить, что интенсивность обслуживания вызовов первого и второго типа одинакова, то со = (си / а).

Преобразуем формулу (2) к следующему виду:

V Еу (а)

Р отк = ----------------------------,

V - оио + аш Еу (а) (5)

где а = (а,+ а2);

V - число каналов, доступных для обслуживания поступающих вызовов;

V = 30 х пе„ (6)

где пЕ1 - число потоков Е1, связывающих между собой центральную УПАТС корпоративной сети и цифровую систему коммутации телефонной сети (число потоков Е1 на участке УПАТС-УПАТС).

Предлагается использовать в качестве общего показателя обслуживания вызовов на участке сопряжения сетей величину Робщ

Робщ = 1 - {(1 -ю) х (1 -Ротк)} + {(0 х [1 - РИдоп)]}, (7)

где 1доп - рекомендуемая величина времени ожидания начала обслуживания.

Исследование характера и степени влияния смешанной дисциплины на качество обслуживания телефонных вызовов показало, что она существенно влияет на вероятность отказов в обслуживания Р отк Изменение коэффициента ш от ш = 0 (все вызовы обслуживаются с отказами) до ш = 1 (все вызовы обслуживаются с ожиданием) вызывает рост вероятности Ротк в 7 раз при пе, = 1 поток Е1 и в 12 раз при Пе1 = 4 потока Е1 Наиболее проблематичной становится область ш > 0,7, соответствующая ожидаемым значениям на основе данных статистики по 1\Ж. Относительно Ротк первая формула Эрланга дает занижение потерь в 2-4 раза, существенное отклонение дает также вторая формула Эрланга Значительный нелинейный рост величины Ротк наблюдается в зависимости от интенсивности нагрузки а (рис.2).

■з

Рис.2. Зависимость величин Ротк и Робщ от интенсивности нагрузки а

Характер этой зависимости сохраняется при изменении числа потоков Е1. Анализ полученных результатов показывает, что величина Р(:Идоп) существенно возрастает с увеличением доли вызовов, обслуживаемых с ожиданием. Однако влияние величины со на Р(>1доп) больше сказывается только в тех случаях, когда сети связаны между собой по одному-двум потокам Е1. Чем больше емкость пучка каналов между корпоративной сетью и сетью общего пользования, тем меньше сказывается влияние величины ш на величину Р(>1доп). Проанализируя полученные результаты, можно сделать вывод о том, что в качестве основных характеристик обслуживания вызовов на участке сопряжения сетей могут быть использованы вероятность отказов в обслуживании Ротк вызовов второго типа и вероятность Робщ.

В четвертой главе представлен метод расчета пропускной способности участка сопряжения корпоративной сети с сетью связи общего пользования, методика расчета и рекомендации по регулированию пропускной способности корпоративной сети связи.

Администрация корпоративной (технологической) сети может гибко регулировать пропускную способность различных участков сети:

перераспределяя число каналов между исходящим и входящим пучками связи; увеличивая число линий связи с городской телефонной сетью или увеличивая скорость передачи информации методом коммутации пакетов между корпоративной сетью и сетью связи общего пользования;

ограничивая число оконечных абонентских устройств с правом внешней связи; вводя обслуживание с ожиданием для входящих телефонных вызовов путем использования возможностей интерактивных голосовых меню;

образуя пучки линий двустороннего занятия между УПАТС корпоративной сети и центральной УПАТС, между центральной УПАТС и АТС или АМТС телефонной сети;

используя гибкую систему приоритетов и, в частности, присваивая телефонному трафику наивысший приоритет.

Использование разработанной математической модели обслуживания смешанного потока вызовов позволяет более полно и точно отображать процессы обслуживания вызовов с учетом наличия систем 1\/И в корпоративной сети. В качестве примера на рис.3 представлены результаты расчетов вероятности потерь по вызовам Ротк и Робщ, выполненные при фиксированной величине со, а также результаты расчета вероятности Рео881, проведенные по первой формуле Эрланга.

Анализируя полученные зависимости можно сделать выводы о том, что реализация режима обслуживания с ожиданием для части вызовов существенно улудшаетхарактеристики обслуживания при использовании перспективных пучков двустороннего занятия. Оценки вероятности Реозз1 дают заниженный результат относительно вероятности отказов Ротк. В то же время величина Рбов81 существенно больше величины усредненного показателя качества обслуживания Робщ И то и другое - недопустимо, поскольку не дает реальной оценки обслуживания исходящих и входящих вызовов. Практически входящие вызовы будут обслуживаться без потерь (режим ожидания), а исходящие вызовы - с недопустимо высокими потерями. Предлагается использовать в качестве основного показателя оценки качества обслуживания телефонных вызовов на участках сети с 1\/Н вероятность Ротк, которая характеризует вероятность потерь тех вызовов, которые обслуживаются с отказами.

При передаче речи предполагаемое число одновременных разговоров является базовым показателем для расчета пропускной способности сетей с коммутацией каналов и с коммутацией пакетов. Оно может быть использовано как для расчета необходимого числа цифровых потоков Е1 .так и для расчета необходимой скорости информационного потока на различных участках корпоративной сети, а также на участке сопряжения корпоративной сети с телефонной сетью общего пользования. Разработана методика расчета и предложены рекомендации по регулированию пропускной способности корпоративной сети связи.

и

Рис.3 Зависимости вероятности потери Ротк = f (а) при ц> = varios

При проведении расчета пропускной способности участка сопряжения корпоративной сети с телефонной сетью общего пользования предлагается-

предусматривать возможность объединения всех каналов в единый пучок двухстороннего занятия в условиях использования системы сигнализации EDSS1 или системы сигнализации ОКС №7 по общему каналу;

проводить расчеты характеристики качества обслуживания Ротк для пучка двухстороннего занятия с использованием разработанной аналитической модели для ожидаемых значений:

Y = Уисх +Ybx, (8)

где Уисх, Увх - ожидаемая интенсивность исходящей и входящей нагрузки в час наибольшей нагрузки;

предполагая, что Xi = A«,, = Х«* и принимая значения: ш - 0,5 приХ„= Ъс,;

0,5 <ш «1,0 с учетом возможной асимметрии по входящей нагрузке (ш =(Кх 1Ц\ использовать для определения а = Yp, сц = Ybx р и а2 = Уисх расчетную интенсивность нагрузки

Ур =Учнн + 0,6742 \/Учнн;

(9)

производить контрольный расчет для традиционного варианта образования раздельных исходящего и входящего пучков каналов с учетом показателей качества обслуживания вызовов при возможной асимметрии нагрузки:

для исходящих вызовов определять потери по вызовам Рисх по первой формуле Эрланга (обслуживание с отказами) для интенсивности исходящей нагрузки Уисх=(1-ш)У;

для входящих вызовов определять вероятность ожидания начала обслуживания Рвх(>Ц по второй формуле Эрланга для интенсивности входящей нагрузки Увх=шУ.

Принимать решение о переходе на пучок линий двустороннего занятия на участке сопряжения корпоративной сети с сетью связи, общего пользования следует с учетом таких факторов, как технический уровень цифровых систем коммутации, предполагаемое соотношение между исходящими и входящими вызовами, характер изменения интенсивности исходящей и входящей нагрузки во времени. Предполагается, что дополнительные затраты на оборудование сигнализации №7 или ОЗЭ1 должны окупаться повышением пропускной способности, снижением влияния асимметрии исходящей и водящей нагрузки на качество обслуживания вызовов и исключением необходимости ведения постоянного контроля за интенсивностью исходящей и входящей нагрузки.

Для подтверждения соответствия аналитических выражений математической модели реальным процессам обслуживания вызовов в корпоративной сети проводилось статистическое моделирование процессов обслуживания вызовов при смешанной дисциплине обслуживания. Было установлено, что результаты аналитических расчетов Ротк попадают в доверительный интервал моделирования, расчетные значения хорошо согласуются с результатами эксперимента, их отклонения друг от друга не превышают 10% с доверительной вероятностью 0,95. Таким образом, экспериментальные исследования подтвердили справедливость полученных автором аналитических соотношений для описания обслуживания вызовов в корпоративной сети.

Заключение

Диссертация посвящена исследованию перспективных подходов к выбору структуры корпоративных сетей, реализации их сопряжения с сетями общего пользования и разработке метода организации корпоративной сети, позволяющего рассчитывать характеристики качества обслуживания телефонных вызовов и гибко регулировать пропускную способность отдельных участков сети.

1. Особенностью построения корпоративных сетей связи является комбинированное использование различных технологий коммутации и передачи информации. Выбор той или иной технологии должен быть основан на том, какие ресурсы может себе позволить организация, занимающаяся проектированием и созданием сетей связи, и какие услуги она хочет предоставлять своим пользователям. Корпоративные сети имеют выходы на телефонные сети общего пользования, к сети Интернет, к сетям технологий Gigabit Ethernet и Frame Relay. Анализ возможностей и направлений развития современных информационных технологий позволил систематизировать подходы к их применению в корпоративных сетях.

2. Корпоративная сеть связи представляет собой многофазную систему обслуживания, интегральным показателем работы которой является пропускная способность всей сети и отдельных ее участков. Для корпоративных сетей справедливо общее требование к многофазным системам массового обслуживания: необходимо оптимизировать пропускную способность каждой фазы в соответствии с интенсивностью поступающего на эту фазу потока вызовов.

3. Наиболее критичными по качеству обслуживания становятся места сопряжения корпоративной сети с действующими сетями общего пользования, поскольку правила обслуживания вызовов на участках сопряжения корпоративной сети с сетями общего попьзования определяются особенностями организации обслуживания в соответствующей сети общего пользования, сложившейся структурой этой сети и принципами организации сопряжения. Актуальность разработки математической модели обслуживания телефонных вызовов на участке сопряжения корпоративной сети и телефонной сети общего пользования обусловлена тем, что телефонный трафик составляет значительную долю в трафике корпоративной сети, и подтверждается новым законом «О связи», в котором предусматривается использование свободных ресурсов корпоративных сетей Российской Федерации для развития сетей связи общего пользования.

4. В качестве эффективного инструмента регулирования, реализации элементов защиты от несанкционированного доступа и предварительной обработки потоков трафика, поступающих в корпоративную сеть, может использоваться интерактивная информационно-справочная система IVR (Interactive Voice Response). Перспективно совместное использование системы IVR и системы унифицированной обработки

м

сообщений, которая объединяет функции обработки e-mail, голосовой почты и факсимильных сообщений в едином универсальном почтовом ящике. Создание такой службы актуально для корпоративных сетей, поскольку позволяет работать со "всеми перечисленными видами сообщений любым способом - посредством персонального компьютера, телефона в тональном режиме набора номера или через Интернет.

5. Использование интерактивной информационно-справочной системы IVR на участке сопряжения корпоративной сети с телефонной сетью общего пользования изменяет подход к аналитическому описанию процесса обслуживания телефонных вызовов в корпоративной сети. Влияние IVR будет сказываться на дисциплине обслуживания (часть поступающих вызовов или все вызовы могут обслуживаться с ожиданием), на интенсивности обслуживания вызовов и на общем числе вызовов (часть вызовов будет обслуживаться системой 1VR или системой унифицированной обработки сообщений). Разработана математическая, модель обслуживания вызовов на участке сопряжения сетей связи, который предлагается рассматривать как СМО вида M/M/V со смешанной дисциплиной обслуживания.

6. Основными характеристиками обслуживания вызовов телефонии как на отдельных участках корпоративной сети, так и на участке сопряжения корпоративной сети с телефонной сетью связи общего пользования являются общая вероятность потери вызовов Робщ и вероятность отказов в обслуживании вызовов Ротк, учитывающая наличие относительного приоритета в обслуживании вызовов с ожиданием. Возможность существенного роста вероятности отказов Ротк при увеличении доли вызовов, обслуживаемых с ожиданием должна учитываться при проектировании корпоративных сетей и при организации их сопряжения с телефонными сетями общего пользования.

7. В корпоративных сетях перспективно внедрение распределенных Call-центров,при это возможно возникновение асимметрии по входящей и исходящей нагрузке. Проведенное исследование показало, что эффективным средством защиты от асимметрии по входящей и исходящей нагрузке является организация пучков каналов двустороннего занятия как на участке сопряжения сетей, так и на участках сопряжения УПАТС корпоративной сети между собой, которое возможно в условиях использования систем сигнализации по общему каналу типа ОКС №7 или EDSS1 .

8. Разработан метод аналитического расчета и рекомендации по гибкому регулированию пропускной способности участка сопряжения корпоративной сети с телефонной сетью общего пользования с учетом смешанной дисциплины обслуживания вызовов и перспективности образования пучков линий двустороннего занятия.

9. Статистическое моделирование подтвердило справедливость полученных аналитических соотношений для описания обслуживания телефонных вызовов в

121 861

9. Статистическое моделирование -подтвердило справедливость полученных аналитических соотношений для описания обслуживания телефонных вызовов в корпоративной сети, а также подтвердило эффективность организации пучков каналов двухстороннего занятия в целях защиты от асимметрии нагрузки. Расчетные значения хорошо согласуются с результатами эксперимента, их отклонения явугот друга не превышают 10% с доверительной вероятностью 0,95.

Опубликованные работы по теме диссертации 19168

1. Попова А.Г., Фам Ван Хонг Компьютерно-телефонная интеграция на корпоративных сетях. - Тезисы доклада на Международном форуме информатизации, М., 2001.

2. Попова А.Г., Фам Ван Хонг. Анализ возможностей альтернативных АТС -Тезисы доклада на Международном форуме информатизации, М, 2001.

3. Попова А.Г., Фам Ван Хонг. Тенденции развития корпоративных сетей связи на базе новых информационных технологий. - Тезисы доклада на НТК профессорско-преподавательского состава МТУСИ, М.,2002, с. 255 - 256.

4. Фам Ван Хонг. Анализ базовой структуры корпоративной сети - Тезисы доклада на НТК профессорско-преподавательского состава МТУСИ, М.,2002, с. 256 -258.

5. Попова А.Г., Фам Ван Хонг. Систематизация перспективных подходов к организации связи в технологических сетях. - Депонировано в ЦНТИ «Информсвязь», №2247 ев 2004 от 04.07.2004, с. 34 - 36.

6. Фам Ван Хонг. Метод расчета пропускной способности участка сопряжения технлогической сети с телефонной сетью общего пользования (ТС-ТФОП). - Тезисы доклада на Международном форуме информатизации, М., 2004.

7.Попова А.Г., Фам Ван Хонг. Разработка математической модели обслуживания вызовов на участке сопряжения технологической сети с телефонной сетью общего пользования. - Тезисы доклада на Международном форуме информатизации, М„ 2004.

8. Фам Ван Хонг. Методика расчета пропускной способности технологической сети. - Тезисы доклада на НТК профессорско-преподавательского состава МТУСИ, М.,2005, с. 152-153..

Подписано в печать 01.11.2005 г. Формат 60x84/16. Объем 1,3 усл.п.л.

Тираж 100 экз. Заказ 312._

ООО «Инсвязьиздат». Москва, ул. Авиамоторная, 8.

Введение.

1 .Исследование тенденций развития корпоративных сетей связи и систематизация подходов к расчету их пропускной способности.

1.1.Анализ факторов, определяющих развитие связи.

1.2.Анализ перспективности использования современных технологий передачи информации в корпоративных сетях.

1.2.1. Анализ возможностей транспортных сетей технологии SDH для внедрения новых технологий переноса информации.

1.2.2. Технология ATM.

1.2.3. Сети технологии Frame Relay.

1.2.4. Анализ возможностей и направлений развития протоколов IP.

1.2.5. Интегрированная технология Ethernet

1.2.6. Сравнение современных технологий способов передачи голоса по сетям передачи данных.

1.3.Анализ направлений эволюции сервисных услуг, предоставляемых абонентам корпоративных сетей.

1 ^.Классификация сервисных возможностей современных УАТС.

1.5.Анализ возможностей и подходов компьютерно-телефонной интеграции (КТИ).

1.6. Анализ перспектив использования технологии IP в РВХ.

1.7. Особенности архитектуры LAN РВХ.

1.8.Выбор методов описания функционирования корпоративных сетей.

1.9.Постановка задачи исследования.

1.10.Вывод ы.

2.Систематизация различных конфигураций и выбор системно-сетевой концепции построения корпоративной сети связи.

2.1. Выбор концепции построения и разработка перспективного варианта корпоративной сети связи с использованием современных информационных технологий.

2.2. Перспективные системно-сетевые концепции включения цифровых УАТС на местных телефонных сетях.

2.3. Анализ перспективных разработок конвергентных УАТС.

2.4. Анализ возможностей системы бизнес телефонии 3Com NBX 100.

2.5.Систематизация различных конфигураций построения информационных центров обслуживания вызовов в рамках корпоративной сетей.

2.6. Выводы.

3. Разработка математической модели обслуживания телефонных вызовов в технологической сети связи.

3.1. Систематизация факторов влияния на обслуживание телефонных вызовов в корпоративных сетях связи.

3.2. Анализ подходов к описанию обслуживания вызовов в корпоративных (технологических) сетях связи с привлечением методов теории массового обслуживания

3.2.1. Использование методов теории массового обслуживания для представления сети с коммутацией каналов в виде многофазной структуры.

3.2.2. Использование метода декомпозиции при описании обслуживания вызовов в сети с коммутацией пакетов.

3.2.3. Определение перспективных подходов к оценке эффективности использования пути (канала) передачи пакетов при передаче речи.

3.2.4. Определение перспективных подходов к оценке эффективности передачи видеоизображений по сетям с коммутацией пакетов.

3.3. Разработка математической модели обслуживания вызовов на участке сопряжения корпоративной (технологической сети) с телефонной сетью общего пользования.

3.4. Исследование характера и степени влияния смешанной дисциплины на качество обслуживания телефонных вызовов.

3.5. Выводы.

4.Аналитическое и экспериментальное исследование функционирования корпоративной сети при обслуживании телефонных вызовов.

4.1. Разработка методики расчета пропускной способности корпоративной сети.

4.1.1. Аналитическая оценка пропускной способности участка корпоративной сети с коммутацией каналов.

4.1.2. Разработка требований к скорости передачи информации при обслуживании телефонных вызовов на участках сети с коммутацией пакетов.

4.2. Разработка метода расчета пропускной способности участков технологической сети.

4.2.1. Исследование перераспределения потоков нагрузки при организации IVR на отдельных участках корпоративной сети.

4.2.2. Разработка рекомендаций по регулированию пропускной способности корпоративной сети связи.

4.2.3. Разработка метода расчета пропускной способности участка сопряжения корпоративной сети с телефонной сетью общего пользования.

4.3. Результаты экспериментального исследования процесса обслуживания вызовов на участке сопряжения корпоративной сети с телефонной сетью общего пользования.

4.4.Вывод ы.

Актуальность проблемы обусловлена высокими темпами развития корпоративных (технологических) сетей связи Российской Федерации путем интегрального использования современных информационных технологий. За последние годы корпоративные сети России превратились в мощные, современные инфокоммуникаци-онные системы, охватывающие всю территориюны. Возможность присоединения корпоративных сетей к сетям связи общего пользования для предоставления пользователям широкого спектра услуг предусмотрена в федеральном законе «О связи» (январь 2004 года). Опыт развития корпоративных сетей связи России, перспективные подходы к выбору сетевойктуры и организации взаимодействия оборудования разного технологического уровня представляет практический интерес для связистов другихн.

Эффективное использование возможностей сети - залог упрочения положения корпорации на рынке в условиях усиливающейся конкуренции. В перечень услуг пользователя корпоративной сети входят услуги фиксированной и мобильной телефонной связи, доступ к различным базам данных и сети Internet, возможности использования различных типов переадресации, услуги справочных служб информационных центров (Call-центров). Основным средством доступа пользователей к услугам корпоративной сети выступают цифровые учрежденческо-производственные автоматические телефонные станции (УПАТС), возможности которых в последнее время существенно расширены за счет применения технологических решений IP (Internet Protocol), FR (Frame Relay) и Gigabit Ethernet (GE) и использования систем сигнализации по общему каналу. Состав и количество пользователей УПАТС, а также характеристики трафика могут изменяться в широких пределах. Актуальной научно-практической проблемой является обоснование пропускной способности стыка «УПАТС - транспортная сеть» в сочетании с разработкой рекомендаций по включению пользователей разного вида для эффективного использования имеющейся пропускной способности.

Новые технические решения изменяют традиционные подходы к обслуживанию вызовов в корпоративной сети. Например, интерактивное информирование абонентов о предполагаемом времени ожидания в очереди на обслуживание позволяет реализовать для входящих вызовов обслуживание с ожиданием. Опыт эксплуатации интерактивных информационно-справочных систем IVR (Interactive Voice

Response) в составе Call-центров показывает, что использование систем IVR позволяет автоматизировать обслуживание вызовов в 50-70% случаев, что позволяет разгрузить операторов и специалистов компании для более интеллектуальной работы. Организация системы IVR на участке сопряжения с телефонной сетью общего пользования (ТФОП) позволяет сочетать гибкий режим обслуживания поступающих вызовов с элементами защиты от несанкционированного доступа в корпоративную сеть.

Наиболее критичными по качеству обслуживания становятся места сопряжения технологической сети (ТС) с действующими сетями общего пользования, поскольку правила обслуживания вызовов на участках сопряжения сетей определяются особенностями организации обслуживания в сети общего пользования, сложившейся структурой этой сети и принципами организации сопряжения.

С точки зрения теории телетрафика участок сопряжения ТС-ТФОП является так называемым «узким местом», поскольку для входящих вызовов в системе IVR вводится обслуживание с ожиданием и возможна асимметрия по входящей и исходящей нагрузке. В качестве эффективного средства защиты от асимметрии по входящей и исходящей нагрузке может использоваться организация пучков каналов двустороннего занятия как на участке сопряжения ТС-ТФОП, так и на участках сопряжения УПАТС корпоративной сети между собой.

Применительно к исследованию обслуживания вызовов в корпоративных сетях и на участках сопряжения с телефонными сетями общего пользования актуально использование методов теории массового обслуживания, разработанных для аналитического описания систем массового обслуживания с отказами, с ожиданием и со смешанной дисциплиной обслуживания. Научный интерес представляет исследование влияния смешанной дисциплины обслуживания телефонных вызовов на пропускную способность участка сопряжения ТС-ТФОП и на участках сопряжения УПАТС технологической сети между собой с целью эффективного использования ресурса каналов и повышения устойчивости к асимметрии потоков входящей и исходящей нагрузки.

Целью диссертации является исследование и разработка метода организации корпоративной сети, учитывающего реальные и перспективные потребности в услугах связи и информатики, направления развития информационных технологий и техническое состояние существующих телекоммуникационных сетей.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: анализ перспективных подходов и выбор концепции построения корпоративной сети связи с использованием современных информационных технологий; разработка математической модели обслуживания телефонных вызовов в корпоративной сети с учетом смешанной дисциплиной обслуживания; разработка метода расчета пропускной способности корпоративной сети, учитывающего особенности пакетной передачи речи, перераспределение потоков нагрузки при организации интерактивных информационно-справочных систем IVR на отдельных участках корпоративной сети и возможности повышения их пропускной способности путем образования пучков каналов двустороннего занятия; разработка рекомендаций по гибкому регулированию пропускной способности участка сопряжения корпоративной (технологической) сети с телефонной сетью общего пользования; разработка имитационной модели обслуживания вызовов для участка сопряжения корпоративной сети с телефонной сетью общего пользования, учитывающей особенности перераспределение потоков нагрузки при организации интерактивных информационно-справочных систем IVR и смешанную дисциплину обслуживания вызовов.

Методы исследования. В основу проводимых исследований положены методы теории массового обслуживания, вычислительной математики и программирования.

Научная новизна работы заключается в следующем: предложены варианты организации корпоративной (технологических) сетей в соответствии с требованиями заказчиков и с учетом возможностей технологий ATM (Asynchronous Transfer Mode), IP (Internet Protocol), Gigabit Ethernet (GE); разработана математическая модель обслуживания телефонных вызовов в корпоративной сети связи, позволяющая получать аналитическую оценку качества обслуживания телефонных вызовов с привлечением методов теории телетрафика; разработан метод организации обслуживания телефонных вызовов в корпоративной сети и рекомендации по гибкому регулированию пропускной способности участков сети, позволяющие учитывать следующие факторы влияния: возможность существенного перераспределения потоков трафика по мере развития сетевых структур, образования Call-центров и изменения подходов к объединению потоков трафика разного вида; введение предварительной обработки вызовов, поступающих в корпоративную сеть и на вход Са11-центра, с привлечением возможностей системы IVR; организацию пучков линий двухстороннего занятия с привлечением возможностей системы сигнализации вида EDSS1 между УПАТС корпоративной сети и для сопряжения УПАТС с телефонной сетью общего пользования. Основные положения, выносимые на защиту: разработанные подходы к выбору структуры корпоративных сетей с учетом направлений перспективного развития и новых разработок цифровых УПАТС; формализованное представление обслуживания смешанного потока вызовов на участке сопряжения корпоративной сети и телефонной сети общего пользования позволяет учесть влияние системы IVR и особенности обслуживания вызовов в пучках двустороннего занятия; разработанный метод расчета пропускной способности позволяет определять потери по вызовам с учетом значительной асимметрии потоков нагрузки и с учетом смешанной дисциплины обслуживания, как на отдельных участках корпоративной (технологической) сети, так и на участке сопряжения ТС-ТФОП; статистическое моделирование показало хорошее соответствие между процессом обслуживания вызовов на участке ТС-ТФОП и аналитическими выражениями для его описания.

Личный вклад. Теоретические и практические исследования, расчеты и проведенное моделирование на ЭВМ, а также полученные из них выводы и рекомендации получены автором лично.

Практическая ценность. Разработанные в диссертации математическая модель обслуживания смешанного потока и метод расчета пропускной способности участков корпоративной сети позволяют учесть влияние системы IVR на вероятностные показатели обслуживания вызовов. Исследование эффективности использования системы сигнализации EDSS1 в качестве средства защиты от асимметрии по входящей и исходящей нагрузке как на участке сопряжения ТС-ТФОП, так и на участках сопряжения учрежденческих автоматических телефонных станций корпоративной (технологической) сети между собой, позволило разработать рекомендации по гибкому регулированию пропускной способности участков корпоративной сети связи.

Реализация результатов работы. Основные теоретические и практические результаты, полученные в работе, использованы в учебном процессе кафедры СУ

ГТС МТУСИ, а также в научно-производственной работе ОАО «Центральная телекоммуникационная компания», что подтверждено соответствующими актами.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены и обсуждались на Международных форумах информатизации МФИ-2001 и МФИ-2004, на научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава МТУСИ 2002 года, на заседаниях кафедры систем управления городских телефонных сетей МТУСИ.

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 8 опубликованных работах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Она включает 95 страниц машинописного текста, 53 рисунка, 34 таблицы, 3 приложения. Список литературы включает 103 наименования.

4.4.Выводы

1. В соответствии с одним из основных толкований понятия «нагрузка», интенсивность нагрузки - это среднее число одновременно занятых каналов (одновременных разговоров). Предлагается использовать расчетную нагрузку, которая характеризует среднее число одновременно занятых каналов с учетом возможных колебаний нагрузки в ЧНН, в качестве исходного параметра проектирования для обоснования числа цифровых потоков Е1 и для расчета необходимой скорости информационного потока на различных участках технологической сети, а также на участке сопряжения технологической сети с ТФОП.

2. Разработанный метод расчета пропускной способности участков корпоративной (технологической) сети учитывает влияние на качество обслуживания вызовов сочетания различных факторов, из которых основными являются: перспективность организации пучков двустороннего занятия; значительной асимметрии потоков нагрузки и смешанной дисциплины обслуживания при организации систем IVR на отдельных участках корпоративной сети.

3. В результате статистического моделирования было получено подтверждение хорошего соответствия между процессом обслуживания вызовов на участке ТС-ТФОП и аналитическими выражениями для его описания.

Заключение

Диссертация посвящена исследованию перспективных подходов к выбору структуры корпоративных (технологических) сетей, реализации их сопряжения с сетями общего пользования и разработке метода организации корпоративной сети, позволяющего рассчитывать характеристики качества обслуживания телефонных вызовов и гибко регулировать пропускную способность отдельных участков сети.

1.Особенностью построения корпоративных сетей связи является комбинированное использование различных технологий коммутации и передачи информации. Выбор той или иной технологии должен быть основан на том, какие ресурсы может себе позволить себе организация, занимающаяся проектированием и созданием сетей связи, и какие услуги она хочет предоставлять своим пользователям. Технологические сети имеют выходы на телефонные сети общего пользования, к сети Интернет, к сетям технологий Gigabit Ethernet и Frame Relay. Анализ возможностей и направлений развития современных информационных технологий позволил систематизировать подходы к их применению в технологических сетях.

2. Корпоративная (технологическая) сеть связи представляет собой многофазную систему обслуживания, универсальным показателем работы которой является пропускная способность всей сети и отдельных ее участков. Для корпоративных сетей справедливо общее требование к многофазным системам массового обслуживания: необходимо оптимизировать пропускную способность каждой фазы в соответствии с интенсивностью поступающего на эту фазу потока вызовов.

3.Наиболее критичными по качеству обслуживания становятся места сопряжения корпоративной (технологической) сети с действующими сетями общего пользования, поскольку правила обслуживания вызовов на участках сопряжения транспортной сети с сетями общего пользования определяются особенностями организации обслуживания в соответствующей сети общего пользования, сложившейся структурой этой сети и принципами организации сопряжения. Актуальность разработки математической модели обслуживания телефонных вызовов на участке сопряжения корпоративной (технологической) сети и телефонной сети общего пользования обусловлена тем, что телефонный трафик составляет значительную долю в трафике технологической сети, и подтверждается новым законом «О связи», в котором предусматривается использование свободных ресурсов технологических сетей Российской Федерации для развития ТФОП.

4. В качестве эффективного инструмента регулирования, реализации элементов защиты от несанкционированного доступа и предварительной обработки потоков трафика, поступающих в корпоративную сеть, может использоваться интерактивная информационно-справочная система IVR (Interactive Voice Response). Перспективно совместное использование системы IVR и системы унифицированной обработки сообщений, которая объединяет функции обработки e-mail, голосовой почты и факсимильных сообщений в едином универсальном почтовом ящике. Создание такой службы актуально для корпоративных сетей, поскольку позволяет работать со всеми перечисленными видами сообщений любым способом - посредством персонального компьютера, телефона в тональном режиме набора номера или через Интернет.

5. Использование интерактивной информационно-справочной системы IVR на участке сопряжения корпоративной сети с телефонной сетью общего пользования изменяет подход к аналитическому описанию процесса обслуживания телефонных вызовов в корпоративной сети. Влияние IVR будет сказываться на дисциплине обслуживания (часть поступающих вызовов или все вызовы могут обслуживаться с ожиданием), на интенсивности обслуживания вызовов и на общем числе вызовов (часть вызовов будет обслуживаться системой IVR или системой унифицированной обработки сообщений). Разработана математическая модель обслуживания вызовов на участке сопряжения ТС-ТФОП, который предлагается рассматривать как СМО вида M/M/V со смешанной дисциплиной обслуживания.

6. Основными характеристиками обслуживания вызовов телефонии, как на отдельных участках корпоративной (технологической) сети, так и на участке сопряжения ТС и ТФОП являются общая вероятность потери вызовов Робщ и вероятность отказов в обслуживании вызовов Ротк, учитывающая наличие относительного приоритета в обслуживании вызовов с ожиданием. Возможность существенного роста вероятности отказов Ротк при изменении доли вызовов, обслуживаемых с ожиданием, от со = 0 (практически все вызовы обслуживаются с отказами) до со = 1 (практически все вызовы обслуживаются с ожиданием) должна учитываться при проектировании корпоративных сетей и при организации их сопряжения с телефонными сетями общего пользования.

7.В корпоративных сетях перспективно образование распределенных Call-центров, возможна асимметрия по входящей и исходящей нагрузке. Проведенное исследование показало, что эффективным средством защиты от асимметрии по входящей и исходящей нагрузке является организация пучков каналов двустороннего занятия как на участке сопряжения ТС-ТФОП, так и на участках сопряжения УПАТС корпоративной (технологической) сети между собой, которое возможно в условиях использования систем сигнализации по общему каналу типа EDSS1 или ОКС №7.

8. Разработан метод аналитического расчета и рекомендации по гибкому регулированию пропускной способности участка сопряжения корпоративной сети с телефонной сетью общего пользования с учетом смешанной дисциплины обслуживания вызовов и перспективности образования пучков линий двустороннего занятия.

9. Статистическое моделирование подтвердило справедливость полученных аналитических соотношений для описания обслуживания телефонных вызовов в корпоративной (технологической) сети, а также подтвердило эффективность организации пучков каналов двухстороннего занятия в целях защиты от асимметрии нагрузки. Расчетные значения хорошо согласуются с результатами эксперимента, их отклонения друг от друга не превышают 10% с доверительной вероятностью 0,95.

1.Л. Д. Рейман. Россия на пути к информационному обществу. - Технологии и средства связи, 2001, №3, с.8-10.

2. Т. И. Иванова. Корпоративные сети связи. М.: Эко-Трендз, 2001, 282 с.

3. А. Е. Кучерявый. Новые технологии телекоммуникации на сетях связи Российской Федерации. Вестник связи, N4, 2000, с.83 -87.

4. А. В. Шмалько. Планирование и построение современных цифровых корпоративных сетей связи. Вестник связи, №4,2000, с.58-64.

5. А. В. Шмалько. Цифровые сети связи: основы планирования и построения М.: Эко-Трендз, 2001. - 282с.

6. Э. Танненбаум. Компьютерные сети. 3-е изд. Спб.: Питер,2002. 848 с.

7. Н. А. Соколов. Эволюция местных телефонных сетей. Пермь, Книга, 1994 , 375 с.

8. Костров В.О., Попова А.Г., Степанова И.В. Интеграция информационных технологий. М.: «Радио и связь», 2003, 69 с.

9. Система бизнес-телефонии NBXe100 Communications System R4.0 НТЦ «Электрон-сервис», 2003.e-mail: lan@elserv.ru «Услуги по направлению системной интеграции».

10. Милиар Смит С.М. Телекоммуникации в 2010 году. Электросвязь, N9,1994, с.2-5.

11. Варакин Л.Е. Экономика, связь, развитие общества: макроэкономические закономерности развития связи. Электросвязь, N1,1994,с. 3-7.

12. Универсальный центр обработки вызовов Call-o-call. Техническое описание,2003,36 с. COMTEK, http:://www.comtek.ru

13. Т. И. Иванова. Абонентские терминалы и компьютерная телефония. М.: Эко-Трендз, 1999, 236 с.

14. Е. Н. Шильников. Национальные особенности Call центра. - Технологии и средства связи,2001,№1,с.74-78.

15. Правила присоединения ведомственных и выделенных сетей электросвязи к сети связи общего пользования. «Технология и средства связи», N1, 1997,с.23-35.

16. В.В.Рудаков. На пороге нового закона. ИКС, №11,2003, с.27-29.

17. Три стихии ведомственной связи. ИКС, №11,2003, с.30-39.

18. Ю. В. Иванов. Технология Ethernet для операторов. Часть 1. Обзор современных технологий построения мультисервисных сетей. Технология и средства связи, 2001, №3, с.14-20.

19. И. Шаповалов Предоставление комплексных услуг IP -телефонии в регионах. -Мобильные системы, 2001,№1,с.32-34.

20. Блэк Ю. Сети ЭВМ: протоколы, стандарты, интерфейсы. М.: МИР, 1990, 510 с.

21. Нормы технологического проектирования. Городские и сельские сети. НТП-112-2000 РД 45.120 2000, М., 2000.

22. CCITT. Integrated Services Digital Network. Blue Book, Vol. Ill - Fascicle Ш.8, Geneva, 1989, 282 p.

23. А. Полунин. Alcatel представляет новый продукт.- «Сети», №10, 2001,с.20-25.

24. А. Полунин. Офисная станция Alcatel.- «Сети», №12, 2001,с.27-30.

25. И. Фиошкин. Большие возможности маленького ящика.- «Сети», №2, 2002,с.12-20. 26/Alcatel OmniPCX Office. Техническое описание системы. Материал фирмы Alcatel, 2003, 16 с.

26. На гребне информационных потоков. Производственный коммуникационный сервер Definity ECS. Материал фирмы Lucent Technologies,2003, c14.

27. Кочнев В.Ф., Сташин В.В. О выборе парадигмы математического моделирования крупномасштабных компьютерных сетей. ИНФОРМОСТ, "Радиоэлектроника и Телекоммуникации" - № 5 (23), 2002.

28. B.C. Лагутин, А.Г. Попова, И.В. Степанова. Сети телекоммуникаций в условиях эволюции оконечных устройств. М.: Радио и связь,1998.-78 с.

29. Башарин Г. П., Харкевич А. Д., Шнепс М. А. Массовое обслуживание в телефонии. М.: Наука, 1968.-244с.

30. Ионии Г. Л. Теория телетрафика. Рига: РПИ, 1975. — 182 с.

31. Клейнрок Л. Вычислительные системы с очередями.- М.: Мир, 1979.- 600 с.

32. Голубев В.А. Начальные сведения по телефонной сигнализации ISDN ETSI. М.2001, с.12.

33. Лагутин B.C. Цифровая сеть общего пользования г. Москва. «Электросвязь», N6, 1995, с.7-9.

34. Лагутин B.C., Попова А.Г., Степанова И.В. Реализация современных услуг связи на цифровых системах коммутации. М.: МГТС, 1997.- 82 с.

35. В. Олифер, Н. Олифер. Искусство оптимизации трафика. LAN, №12, 2001, 14с. Изд. «Открытые системы», http://www.osp.ru/lan/ 2001/12/059.htm

36. В. О. Шварцман. Качество услуг интегральный показатель деятельности служб электросвязи. - Век качества, № 4,2001,с.16-21.

37. CCITT. COM XVIII-R 72-E (COM Xl-R 108-E). «Part II of the report New Draft Recommendations on Intelligent Network Architecture» - Geneva, 1991, 55 p.

38. Техническая документация no цифровой системе коммутации DX 220. NOKIA, 1998, 455 с.

39. Техническая документация системы коммутации Meridian.- Nortel Networks, 2001, 58 с.

40. Руководство по технологиям объединенных сетей, 3-е издание. : Пер. с англ. — М.: Издательский дом "Вильяме", 2002. — 1040 с.: ил.

41. Нейман В.И. Самоподобные процессы и их применение в теории телетрафика. -Труды MAC, 1999, № 1(9), с.11-15.

42. О. И. Шелухин, А. М. Тенякшев, А. В. Осин. Фрактальные процессы в телекоммуникациях. Монография. М.: Радиотехник, 2003. 480 с

43. D. Clark. ISDN РАВХ Applications. Communications International, May 1993, Vol. 27, p. 26 - 26.

44. Цифровая коммутационная система 5ESS. AT&T Network Systems International BV, Hilversum, Netherlands,1996.

45. Цифровая коммутационная система AXE-10. Ericsson Training Center, Moscow, 1998.47.lntroduction to System 12. Alcatel Bell, Lenbell, 1987.

46. Нейман В.И. Новое направление в теории телетрафика.- Электросвязь, 1988, №7, с.27-30

47. Денисов А.А., Колесников Д.Н. Теория больших систем управления. Л.: Энерго-издат, 1982. -288 с.

48. Шустер Г. Детерминированный хаос. М.: Мир, 1988. - 242с.

49. Арнольд В.И. Теория катастроф. М.: Наука, 1990. -128 с.

50. Корнышев Ю. Н., Фань Г. Л. Теория распределения информации.- М.: 1986.

51. Лившиц Б. С., Пшеничников А. П., Харкевич А. Д. Теория телетрафика.- М.: Связь, 1979.-224 с.

52. Саати Т. Л. Элементы теории массового обслуживания и ее приложения.- М.: Советское радио, 1971. 515 с.

53. Шнепс М.А. Системы распределения информации. Методы расчета. М.: Связь, 1979.-344 с.

54. Эллдин А., Линд Г. Основы теории телетрафика.- М.: Связь, 1972.- 200 с.

55. Новиков О. А., Петухов С. И. Прикладные вопросы теории массового обслуживания. М.: Советское радио, 1969.

56. Шнепс М. А. Численные методы теории телетрафика. М.: Связь, 1974.

57. Лившиц Б. С., Фидлин Л. В. Системы массового обслуживания с конечным числом источников.— М.: Связь, 1968.-167 с.

58. IP-телефония в корпоративных сетях: новые решения и хорошие перспективы. -Технологии и средства связи, №5, ноябрь,2003,с.94-95.

59. Попова А.Г., Фам Ван Хонг. Компьютерно-телефонная интеграция на корпоративных сетях. Тезисы доклада на Международном форуме информатизации, М., 2001.

60. Попова А.Г., Фам Ван Хонг. Анализ возможностей альтернативных АТС Тезисы доклада на Международном форуме информатизации, М., 2001.

61. Попова А.Г., Фам Ван Хонг. Тенденции развития корпоративных сетей связи на базе новых информационных технологий. Тезисы доклада на НТК профессорско-преподавательского состава МТУСИ, М.,2002.

62. Фам Ван Хонг. Анализ базовой структуры корпоративной сети. Тезисы доклада на НТК профессорско-преподавательского состава МТУСИ, М.,2002.

63. Попова А.Г., Фам Ван Хонг. Систематизация перспективных подходов к организации связи в технологических сетях. Депонированная статья в ЦНТИ «Информ-связь», 2004

64. Росляков А.В., Самсонов М.Ю., Шибаев И.В. Центры обслуживания вызовов (Call Centre). М.: Эко-Трендз, 2002. - 270 с.

65. В.О.Шварцман. Сравнение стандартов МСЭ и lnternet.-«BecTHHK связи», N 4, 1999, с. 118-122.

66. Техническая документация системы коммутации Meridian.- Nortel Networks, 2001, 58 с.

67. Шринивас Вегешна. Качество обслуживания в сетях IP. Основополагающие принципы реализации функций качества обслуживания в сетях Cisco.: Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. - 368 с.

68. Теория телетрафика: Пер. с нем. / Под ред. Г. П. Башарина. М.: Связь, 1971. -400 с.

69. М. Шварц. Сети связи. Протоколы, моделирование и анализ: в 2-х частях,-М.:Наука,1992, 336с.

70. Нормы технологического проектирования. Городские и сельские сети. НТП-112-2000 РД 45.120 2000, М., 2000.

71. Б. С. Лившиц, Я. В. Филин, А. Д. Харкевич. Теория телефонных и телеграфных сообщений М.: Связь,1971 .- 304 с.

72. Ю. Н. Корнышев, А. П. Пшеничников, А. Д. Харкевич. Теория телетрафика. М.: Радио и связь, 1996.-272 с.

73. Беллами Дж. Цифровая телефония. Пер. с англ.- М.: Радио и связь,1986. 544 с.

74. Ионин Г. Л., Седол Я.Я. Статистическое моделирование систем телетрафика. -М.: Радио и связь, 1982.-182 с.

75. Матвеев В. Ф., Ушаков В.Г. Системы массового обслуживания. М.: МГУ,1984 -240 с.

76. Нейман В.И. Структуры систем распределения информации. 2-ое изд. М.: Радио и связь,1983. -217 с.

77. Берлин А. Н. Алгоритмическое обеспечение АТС.- М.: Радио и связь, 1986.-128 с.

78. CTI серверы, или еще раз о компьютерных АТС.- Технологии и средства связи, 2001,№4, с.68-70.

79. В. Городецкий. Приложения компьютерной телефонии. Connect! Мир связи, Выпуск «Приложения компьютерной телефонии» 2000, с.77-83.

80. Долотов Д.В. Тенденции рынка оборудования для корпоративных сетей. Отраслевой каталог «Технологии и средства связи», Groteck, 2002, с.88-94.

81. Панов А.Е. Метод обеспечения устойчивости функционирования мультисервис-ной сети с коммутацией пакетов при фрактальном характере входного трафика. Тезисы докладов на школе-семинаре «Сети и системы связи», Минск, 2002.

82. Панов А.Е. Анализ свойств смесей самоподобного трафика. Тезисы докладов на школе-семинаре «Сети и системы связи», Минск, 2002.

83. Боэм Б.И. Характеристики качества программного обеспечения. Пер. с англ.- М.: Мир, 1981 .-208 с.

84. Бенеш В.Э. Математические основы теории телефонных сообщений. Пер. с англ./ Под ред. И. Н. Коваленко. - М.: Связь,1086.- 291 с.

85. Ермаков С. М., Михайлов Г.А. Курс статистического моделирования. М.: Наука, 1976.

86. Обзор продуктов и решений компании Cisco Systems. М.: 2002, 84 с.

87. Поляк Д.Г. Оценка точности статистического моделирования систем массового обслуживания. Техническая кибернетика, 1970,N1,c.80-88.

88. ЭО.Лазарев В.Г., Пийль Е.И., Турута Е.Н. Построение программируемых управляющих устройств. М.: Энергоатомиздат, 1984 -192 с.

89. Шварц М. Сети связи. Протоколы, моделирование и анализ. Пер. с англ./ Под ред. Неймана В.И.- М.:Наука,1992.

90. Культин Н. Б. Программирование в Turbo Pascal 7.0 и Delphi.- Спб.: BHV -Санкт-Петербург, 1998 240с.,ил.

91. Прайс Д. Программирование на языке Паскаль: Практическое руководство. Пер. с англ. М.: Мир,1987.- 232 е.,ил.

92. Фокс Дж. Программное обеспечение и его разработка: пер. с англ. М.: Мир,1985. -368 е.,ил.95.3елковиц М., Шоу А., Гэннон Дж. Принципы разработки программного обеспечения: пер. с англ. М.: Мир,1982.-232 е., ил.

93. Немнюгин С.А. Turbo Pascal. СПб: Издательство «Питер», 2000. - 496 е., ил.

94. Вебер Р. Конфигурирование ПК на процессорах Pentium, ММХ, AMD: пер. с нем. -М.: Мир,1998 416 е., ил.

95. Андердал Б. Самоучитель Windows 98. СПб: Издательство «Питер», 1998. -368 е., ил.

96. Попова А.Г., Фам Ван Хонг. Разработка математической модели обслуживания вызовов на участке сопряжения технологической сети с телефонной сетью общего пользования. Тезисы доклада на Международном форуме информатизации, М., 2004.

97. Фам Ван Хонг. Метод расчета пропускной способности участка сопряжения технлогической сети с телефонной сетью общего пользования (ТС-ТФОП). Тезисы доклада на Международном форуме информатизации, М., 2004.

98. Фам Ван Хонг. Методика расчета пропускной способности технологической сети. Тезисы доклада на НТК профессорско-преподавательского состава МТУСИ, М.,2005.102. UPGRADE - новый уровень ваших компьютеров. Выпуск 7. -«ПИРИТ», 1999.-176с.-www, pirit. ru.

99. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. Изд. 7-е. М.: ИНФРА-М,1997. -640 е., ил.