автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Исследование методов анализа параметров трафика и разработка алгоритма развития мультисервисной сети связи на примере Республики Таджикистан

На правах рукописи

Кайюмов Сухроб Тухтабоевич

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ АНАЛИЗА ПАРАМЕТРОВ ТРАФИКА И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА РАЗВИТИЯ МУЛЬТИСЕРВИСНОЙ СЕТИ СВЯЗИ НА ПРИМЕРЕ РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН

Специальность 05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005006827

12 Я Н В Ш1

Москва-2011

005006827

Работа выполнена на кафедре Инфокоммуникаций Института повышения квалификации Федерального государственного образовательного бюджетного учреждения высшего профессионального образования Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ).

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Данилов Алексей Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Степанов Сергей Николаевич

кандидат технических наук, доцент Тимин Игорь Алексеевич

Ведущая организация: Центральный научно- исследовательский

институт связи (ФГУП ЦНИИС)

Защита состоится «09» февраля 2012 г. в 17.00 часов на заседании диссертационного совета Д 219.001.03 при Московском техническом университете связи и информатики по адресу: 111024, Москва, Авиамоторная ул., д. 8а, МТУСИ, ауд.455

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МТУСИ.

Автореферат разослан «Х^Ь» 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д.219.001.03

к. т. н., доцент

//

Общая характеристика работы Актуальность темы. Стремительные темпы развития новых способов обработки и передачи информации создали условия для конвергенции информационных и телекоммуникационных технологий, средств и услуг связи, созданию мультисервисных сетей и последующему переходу к сетям связи следующего поколения (NGN). Интенсивное развитие сетей пакетной коммутации в большинстве стран приводит к смене технологии коммутации каналов на технологию коммутации пакетов.

Мировая тенденция смены технологий делает необходимым техническое развитие магистральных и местных сетей связи Республики Таджикистан в рамках концепции NGN. При решении этой сложной технической проблемы приходится сталкиваться с определенными трудностями, что выражается в низкой телефонной плотности и горном рельефе местности Республики Таджикистан. В то же время, необходимо отметить достаточно активный рост числа пользователей Интернета и сетей сотовой подвижной связи.

В последние годы стала активно создаваться инфраструктура мультисервисной сети связи Республики Таджикистан с применением волоконно-оптических линий и спутниковых каналов -хвязи на основе современных транспортных технологий (IP, SDH, глобальный Ethernet и др.). Однако остаются серьёзные проблемы при создании современных мультисервисных сетей доступа с учетом характера нагрузки, создаваемой пользователями новых услуг. Вышеприведенные факторы определяют актуальность и своевременность диссертационной работы, посвященной анализу состояния и развитию перспективной мультисервисной сети связи Республики Таджикистан.

Цель работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является исследование методов анализа параметров трафика и разработка алгоритма развития мультисервисной сети связи на примере Республики Таджикистан. Для достижения этой цели в диссертации решены следующие задачи:

- проведен комплексный анализ современного состояния сетей связи Республики Таджикистан;

- разработан аналитический прогноз развития перспективных сетей связи Республики Таджикистан до 2015 года;

- проведено исследование методов анализа с выбором наиболее эффективного метода оценки статистических параметров трафика на мультисервисной сети связи;

проведен анализ свойств самоподобия потоков трафика на мультисервисной сети доступа в г. Душанбе;

- предложен алгоритм поэтапного развития мультисервисной сети связи для повышения качества функционирования сетей доступа Республики Таджикистан.

Методы исследования. Для решения поставленной в работе задачи использовались методы теории телетрафика, математической статистики и теории сетей связи.

Научная новизна работы.

1. В результате проведенного комплексного аналитического прогноза развития сетей связи Республики Таджикистан до 2015 г. показано, что для междугородной сети, пользователей телематических служб, сетей передачи данных и 1Р-телефонии необходимо осуществлять развитие на основе технологий мультисервисных сетей связи.

2. На основе проведенного исследования методов анализа сетей связи сделан вывод, что для получения наиболее точных оценок статистических параметров трафика на мультисервисной сети связи целесообразно использовать теорию самоподобных процессов с использованием вейвлет-функций.

3. Проведен анализ агрегированных потоков и потоков трафика по каналам индивидуальных пользователей мультисервисной сети доступа выбранным методом с использованием вейвлет-функций, который подтвердил высокую степень самоподобия исследованных потоков, что необходимо обязательно

учитывать при дальнейшем проектировании перспективной мультисервисной сети связи Республики Таджикистан.

4. Разработан алгоритм поэтапного развития мультисервисной сети связи, обеспечивающий максимальное повышение качества функционирования сети с учетом пропускной способности элементов для заданного качества обслуживания при распределении ограниченных по стоимости ресурсов.

Личный вклад. Все результаты, приведенные в диссертации, получены автором лично.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Практическая ценность диссертации заключается в том, что на основе проведенного анализа параметра трафика на мультисервисной сети связи г. Душанбе с использованием теории самоподобных процессов были выработаны практические рекомендации по дальнейшему развитию мультисервисной сети связи ОАО «Таджиктелеком». Разработанный в диссертации алгоритм поэтапного развития сети связи использовался для модернизации мультисервисной сети доступа в г. Душанбе, что подтверждено соответствующими актами.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции профессорско-преподавательского, научного и инженерно- технического состава МТУСИ (Москва, 2006 г.), на Московской отраслевой научно- технической конференции «Технологии информационного общества» в МТУСИ (Москва, 2008-2010 гг.), на кафедре Инфокоммуникаций ИПК МТУСИ.

Публикации. По материалом диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. При прогнозе перспективного состояния сетей связи в Республике Таджикистан методом наименьших квадратов для 95%-ного доверительного интервала необходимо использовать для аппроксимации степенные функции на основе данных МСЭ-Т. Результаты прогноза сетей связи в Республике Таджикистан показали, что количественный рост числа пользователей

5

современных услуг связи в будущем приводит к реальной практической потребности дальнейшего развития существующей мультисервисной сети Республики Таджикистан в рамках концепции NGN.

2. Исследование различных методов анализа сетей связи с целью получения оценок статистических параметров трафика показало, что необходимо использовать теорию самоподобных процессов с применением вейвлет-функций для получения более точных оценок исследуемых параметров.

3. Анализ параметров потоков трафика на мультисервисной сети доступа г. Душанбе Республики Таджикистан показал, что при проектировании мультисервисных сетей доступа в качестве расчетных следует принимать значения оценок статистических параметров исходящего трафика ввиду его превышения над входящим трафиком примерно в 2,7 раза.

4. Разработанный алгоритм поэтапного развития мультисервисной сети связи обеспечивает максимальное повышение качества функционирования сети с учетом пропускной способности элементов для заданного качества обслуживания при распределении ограниченных по стоимости ресурсов для сетей доступа Республики Таджикистан.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и двух приложений. Работа изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 22 рисунка, 32 таблицы, список литературы состоит из 89 наименований.

Краткое содержание работы.

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель и задачи работы, перечислены основные научные результаты диссертации, определены практическая ценность и область применения результатов, приведены сведения об апробации работы, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ состояния и перспектив развития сетей связи в Республике Таджикистан (РТ).

В целом по стране цифровизация абонентской емкости АТС достигла 84%. Имеет место существенный рост числа пользователей 1Р-телефонии, передачи данных и телематических служб с использованием Интернета (в среднем от 170% до 870%), а также плотности подвижных абонентов на 100 жителей для сотовых сетей связи (за период с 2003-го по 2007-й годы в 7 раз) и средств абонентского радиодоступа по технологии (за период с 2003-го по 2007-й годы в 4 раза).

Число пользователей среди населения РТ, охваченных телевизионным и звуковым радиовещанием достигло 97% и 77% соответственно за счет роста в 2 раза числа приемных станций спутникового вещания и систем кабельного телевидения в крупных городах и Душанбе.

При разработке прогнозов развития сетей связи в РТ показана динамика изменения с 2008 г. по 2015 г.: 1) протяженности междугородных каналов связи; 2) числа пользователей телематических служб и передачи данных с использованием Интернета; 3) числа терминалов службы 1Р-телефонии.

Для аналитического прогноза развития сетей связи по вышеприведенным показателям методом наименьших квадратов с 95%-ным доверительном интервалом, использовался метод прогнозирования, предложенный МСЭ-Т. Душевой валовой национальный продукт (ДВНП) принят по данным Всемирного банка. Метод прогнозирования давал оценки следующих параметров (на 100 жителей страны):

1) телефонной плотности стационарных телефонов (ТП);

2) плотности пользователей Интернета (ИП);

3) плотности пользователей персональных компьютеров (ПКП).

Для определения протяженности междугородных каналов связи учитывалась как длина линий связи, так и число каналов ИКМ по направлениям (см. рис. 1).

Длина междугородных линий связи РТ аппроксимировалась по следующей формуле

у= 6697,1-х1'7, (1)

где у - длина междугородных линий связи, х - ДВНП.

Протяженность междугородных каналов связи аппроксимировалась следующим образом

у=Ммгк-6,6971-х1'7, (2)

где Ммгк- число междугородных каналов.

Число терминалов 1Р-телефонии рассчитывалось исходя из числа ПКП с учетом того, что не все пользователи ПК пользуются 1Р-телефонией (см. рис. 2). Число пользователей 1Р-телефонии изменяется от 0,7% до 2,3% от общего числа ПКП.

125000

25000

1000

200

Ьмгк, тыс. кан-

км

пг-тг г""" г

--„ -Г*""1

„—. .. -

к*— —■*-

Л У«*** г*

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 20151

Годы

- реальные

- аппроксимация

- нижняя граница доверительного

- верхняя граница доверительного

Рис. 1. Протяженность междугородных каналов связи

Для аппроксимации числа терминалов ГР-телефонии использовалась следующая формула

у=К1Р^т-1,6-хи014, (3)

где К1Р — доля числа терминалов 1Р-телефонии от общего числа пользователей ПК, МРТ - число жителей РТ.

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

•-• - реальные данные

- -# - аппроксимация «— -» - нижняя граница доверительного интервала

•--• - верхняя граница доверительного интервала

Рис. 2. Число пользователей телематических служб и передачи данных с использованием Интернета

Аппроксимационное уравнение для плотности ИП МСЭ-Т не подходит ввиду большого значения среднеквадратического отклонения фактических наблюдений от расчетных значений Sy (Sy>l), что приводит к недопустимо большому значению границ 95%-го доверительного интервала. Ввиду этого, предлагаем другое уравнение для аппроксимации, используя данные МСЭ-Т, при которых Sy<l (см. рис. 3)

y=NPT-0,9-x''92. (4)

12500

2500

500

100

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015Годь|

•-• - реальные данные

*- • - аппроксимация

&—■ -ф - нижняя граница доверительного интервала

в--• - верхняя граница доверительного интервала

Рис. 3. Число терминалов служб IP-телефонии в РТ

Во второй главе проведено исследование методов анализа с выбором наиболее эффективного метода оценки статистических параметров трафика на мультисервисной сети связи РТ.

Первым шагом на пути к решению задачи разработки эффективного алгоритма развития мультисервисных сетей связи (МСС) является исследование статистических свойств действующих на такой сети потоков трафика.

Для реальных потоков мультисервисных сетей связи пульсирующий («пачечный») характер трафика наблюдается на большем количестве масштабов измерения - от миллисекунд до десятков минут и имеет место сильная корреляционная связь между скоростью передачи в различные моменты времени.

Основными причинами наличия свойства самоподобия у потоков трафика

на МСС является статистическая структура и объем передаваемого

трафика информационных приложений. Ввиду вышеперечисленного, с учетом

недостатков традиционных моделей телетрафика (при моделировании

поступлений заявок они должны быть строго независимы друг от друга),

ю

целесообразно, чтобы метод оценки статистических параметров трафика МСС базировался на теории самоподобных процессов.

На сегодняшний день наиболее известны несколько методов оценки самоподобия во временных рядах: анализ И/Б-статистики; метод периодограмм (оценка Витгла); анализ, основанный на вейвлет-функциях.

Отсутствие каких-либо результатов для предельных законов соответствующих статистических характеристик делает метод И/Б-статистики непригодным, когда требуется более тонкий анализ данных (например, доверительные интервалы для степени самоподобия параметра Херста, критерий выбора модели или критерии согласия).

Совмещение приблизительного метода максимального правдоподобия (ОМП) и подхода Виттла даёт процедуру для получения доверительных интервалов показателя самоподобия параметра Херста.

Асимптотически несмещённые оценки, получаемые методом максимального правдоподобия, показывают в целом хорошую статистическую эффективность, но они являются параметрическими оценками, для получения которых необходимо, чтобы аналитическая форма спектральной плотности была известна заранее. Из-за этого оценка Виттла на практике даёт не всегда устойчивые результаты.

Метод, основанный на вейвлет-функциях для временной последовательности, связан с изменением дисперсии и учитывает анализ и во временной, и в частотной областях. Вейвлет-оценка основывается на дискретном вейвлет-преобразовании (ДВП).

Метод анализа, основанный на вейвлет-функциях позволяет получать наиболее точную оценку параметра Херста, по сравнению с такими методами оценки, как Я/Б-статистика и метод периодограмм и не имеет их недостатков.

В качестве основных параметров потоков трафика на мультисервисной сети связи, характеризующих их количественные и качественные свойства, в работе используются:

1) параметр Херста - Н;

2) средняя скорость передачи — V, бит/с

У = ¡=1Д (5)

где V) - выборочная средняя скорость передачи для каждого ¡-го дня наблюдения за потоком трафика в период наибольшей нагрузки (ПНН)

^ - ¿Щ Жш), п = ол^Т, (6)

где N - объем выборки, соответствующий ПНН, - значение скорости передачи по каналу в момент времени Ш (элемент временного ряда У]00);

3) коэффициент вариации - КУ

кУ = уЕ[=1КУ1( 1 = 17Т, (7)

где - оценка выборочного коэффициента вариации случайной величины У^) для каждого ¡-го дня наблюдения за потоком трафика в ПНН

Щ = М (нес„)/Ч (8)

где 5цнесм) — несмещенная оценка выборочной дисперсии случайной величины для каждого 1-го дня наблюдения за потоком трафика в ПНН;

4) коэффициент пачечности - КЬ

кь = ^цкь,,(несм), ¡ = 1Д (9)

где КЬ,,(несм) ■ несмещенная оценка коэффициента пачечности для ¡-го дня наблюдений

КЬцне^-^+^т), (10)

где Ур1я - пиковая скорость передачи.

В третьей главе проведено исследование параметров трафика для различных категорий потока на мультисервисной сети доступа, принадлежащей коммерческому оператору в г. Душанбе РТ.

Измерения проводились на мультисервисной цифровой сети связи г. Душанбе, далее именуемой Оператором, в течении трех месяцев. В течение всего периода измерений сеть Оператора находилась в состоянии низкой

загруженности. Результаты измерений потоков трафика допустимо рассматривать как соответствующие поступающим потокам трафика.

Схему измерений потоков трафика на мультисервисной сети связи представлена на рис. 4.

Измерения скорости передачи потоков трафика в направлении от IP-провайдера через сеть Оператора к пользователям (исходящий трафик) и в обратном направлении от пользователей к IP-провайдеру (входящий трафик) проводились одновременно.

В процессе анализа потоки трафика были разделены на 2 класса:

I - потоки трафика по каналам индивидуальных пользователей;

II - агрегированные потоки трафика, в которых происходит мультиплексирование каналов индивидуальных пользователей.

Первый класс потоков трафика по каналам индивидуальных пользователей включал в себя потоки трафика по каналам ADSL - доступа.

Второй класс агрегированных потоков трафика был разделен на следующие группы: 1. Потоки трафика, обслуживаемые общими звеньями данных Frame Relay, используемыми для подключения к IP - провайдерам каналов индивидуальных пользователей; 2. Потоки трафика через порт Е1 пограничного маршрутизатора MPLS, в котором происходило мультиплексирование нескольких каналов сети доступа ADSL; 3. Трафик по цифровому потоку STM-1.

В качестве единой оценки параметра Херста для потоков исходящего трафика двух IP-провайдеров можно принять значение Нисх = 0,92 + 0,02 (здесь и далее оценки параметров трафика в виде Е + Д^ выполнены с доверительной вероятностью 95%).

Различия в оценках параметра Херста для потоков входящего трафика для Провайдеров №1 и №2 следует признать несущественными.

Единой оценкой параметра Херста для потоков входящего трафика двух IP-провайдеров можно принять значение Нвх = 0,95 + 0,02.

В целом, рассматриваемые два звена данных характеризируются высокой степенью самоподобия потоков трафика в обоих направлениях передачи. Так, в

13

75% случаях наблюдений значение параметра Херста в ПНН (с 10 до 17 часов) превысило величину 0,9.

Рис. 4. Схема измерений трафика на мультисервисной сети связи

Каналы ADSL разделены на три группы: низкого использования - каналы № 1,2, 3, Среднего использования - № 4, 5 и высокого использования - каналы № 6,7.

В целом, для рассматриваемых каналов имело место высокое значение параметра Херста, которое для 75% наблюдений превысило величину 0,79, а в 50% - 0,84. Наибольшие значения оценок параметра Херста (от 0,9 до 0,94) соответствуют потокам трафика каналов высокого использования № 6 и 7. Минимальные значения параметра Херста (от 0,57 до 0,84) наблюдались для потоков трафика группы каналов низкого использования.

Цифровой поток STM-1 обеспечивает доступ к Интернет и IP-сети Провайдера № 3 для пользователей, подключенных к сети Оператора с помощью каналов Frame Relay и каналов доступа ADSL.

Полученные оценки параметра Херста являются достаточно устойчивыми. В качестве единой оценки параметра Херста для исходящего и входящего трафика потока STM-1 получено значение Н=0,954±0,0011. В целом, для

рассматриваемого цифрового потока STM-1 можно отметить постоянно высокое

значение параметра Херста, которое для 75% наблюдений превысило величину

0,93. Максимальное значение параметра Херста

Нисх = 0,982 отмечено для потока исходящего трафика.

По результатам тестов Краскера-Уолиса проверки гипотезы о близости к общему среднему коэффициентов вариации и пачечности для каждой из категорий потоков, однозначно можно сделать вывод о существенном различии в оценках данных параметров трафика в ПНН. Это утверждение справедливо как для исходящего, так и для входящего трафика.

В четвертой главе решена задача разработки алгоритма поэтапного развития мультисервисной сети связи для Республики Таджикистан, обеспечивающего максимальное повышение качества функционирования сети с учетом пропускной способности элементов для заданного качества обслуживания при распределении ограниченных по стоимости ресурсов.

При решении задачи разработки эффективного алгоритма развития сети вполне естественно стремление к наиболее экономичному расходованию средств, выделенных на данную цель и поэтому, на этапе проектирования модернизируемой сети, целесообразна постановка задачи повышения качества функционирования сети при оптимальном распределении ограниченных ресурсов.

Анализ параметров трафика в мультисервисной сети доступа, проведенный в 3-й главе диссертации, показал его самоподобный характер. В связи с этим будем производить оценку пропускной способности Ска„л для сетей с коммутацией пакетов по параметру требуемой интенсивности обслуживания г; в системе массового обслуживания (СМО) вида ФДЛ/Б/1, удовлетворяющую критерию С^оБ (качества обслуживания). Для решения задачи развития мультисервисной сети доступа целесообразно проводить оценку эффективности функционирования элемента сети Е( по параметру требуемой интенсивности обслуживания г в системе массового обслуживания (СМО) вида ФДЛЛЭ/1, удовлетворяющая критерию (ЗоБ (качества обслуживания), т.е. Е;= г; (£ = 1,п).

Таким образом

Е; Сканл

где Ска„ ; = г, - для сетей с коммутацией пакетов, Скан; = - для цифровых сетей с коммутацией каналов (скорость передачи в цифровых каналах или трактах).

Интенсивность обслуживания г; определяется следующим образом

П = Щ + (^)адат1аЬ1<1, (¿ = Гп) (Мбит/с) (11)

Ш(>0 - средняя интенсивность входного трафика, ае(1,2] -показатель устойчивости распределения, влияющий на его весомость, Н - параметр Херста, а - среднеквадратическое отклонение интенсивности входного трафика, Ь, - вероятность переполнения буфера в соответствии с (^оБ. Определяется с помощью интенсивности обслуживания г и в нашем случае задается как константа

[-&) СГяШ(а

£ - асимптотическая нижняя граница для вероятности переполнения буфера (для практических расчетов £ как правило задается).

Алгоритм построения оптимального плана развития сети связи можно представить в виде некоторого многошагового процесса (см. рис. 5). На очередном шаге отыскивается элемент сети, модернизация которого дает наибольший прирост значения показателя функционирования сети АЕ в расчете на единицу стоимости.

Рассматриваются только целесообразные варианты реконструкции, когда большим затратам соответствует более существенное повышение пропускной способности элемента сети.

На первом шаге при определении элемента, для которого повышение надежности дает наибольший эффект с точки зрения сети в целом, вычисляются коэффициенты

где AEj1-1 = Ej1^ — E(0) - удельный выигрыш в улучшении показателя эффективности системы; (Мбит/с)

средний показатель эффективности функционирования сети для ее исходного (существующего) варианта. Определяется Е^ для элементов сети, обслуживающих информационную нагрузку следующим образом:

1. Для сетей с коммутацией пакетов - Е^ = гшах (максимальная требуемая интенсивность обслуживания элемента существующей сети доступа, удовлетворяющая критерию QoS);

2. Для цифровых сетей с коммутацией каналов - Е^ = Vmax (Vmax - максимальная скорость передачи в цифровых каналах или трактах для элемента существующей сети доступа). Для элементов сети, не обслуживающих информационную нагрузку (биллинг, сигнальный шлюз, голосовая почта и др.)

определяется следующим образом: Е(0) = CKaui (CKa„j - пропускная способность i-ro элемента, не обслуживающего информационную нагрузку); Ej1-'- значение величины эффективности на первом шаге оптимального процесса

при условии, что для пропускной способности вариант io для i-ro элемента

заменяется вариантом i1(i=lJn); CÎ1^ = q(ix) - денежные затраты на

модернизацию для iroro варианта.

Рис. 5. Алгоритм поэтапного развития мультисервисной сети связи Далее необходимо найти номер элемента (к), соответствующий условию

у™ = тах;(у[^)- Именно у этого элемента вариант к0 заменяется на кх и в результате первого шага имеем Е^ = С^ =

На каждом следующем g-м шаге аналогичным образом вычисляются коэффициенты целесообразности для разных вариантов замены у® и определяется номер элемента (к), соответствующий условию

у® = тах(у1®) . (14)

Алгоритм работает до тех пор, пока либо соблюдаются условия С« + С® -I- —1- С® < С", либо число шагов алгоритма g < п.

Используя такой алгоритм для развития телекоммуникационной сети, можно зная конечную величину затрат на модернизацию сети (С'),

оптимально распределить выделенные ресурсы на все элементы (к) планируемой

сети, вычисляя коэффициенты у^.

Для иллюстрации работы алгоритма рассмотрим следующий пример.

Необходимо произвести реконструкцию существующей корпоративной сети связи, которую можно рассматривать как сеть доступа по отношению к к телефонной сети общего пользования и глобальной ведомственной сети (см. рис. 6). Сеть состоит из трех объектов (площадок), обслуживаемых своими автономными цифровыми УПАТС, каждая из которых обслуживает свой объект, т.е. замыкает внутренний трафик, предоставляет услуги голосовой почты и осуществляет взаимодействие с другими УПАТС ведомственной сети. Цифровые УПАТС построены на оборудовании типа «Meridian-1» компании Nortel. Можно выделить 6 элементов сети (п=6):

1) УПАТС-1; 2) УПАТС-2; 3) УПАТС-3; 4) Подсистема голосовой почты, подключенная к УПАТС-1; 5) Подсистема голосовой почты, подключенная к УПАТС-2; 6) Подсистемы биллинга сети (подключены к УПАТС-1 и УПАТС-2.

К цифровым УПАТС подключены: аналоговые телефонные аппараты, аппараты ЦСИС, подсистема голосовой почты и подсистема биллинга.

Для элементов сети, обслуживающих информационную нагрузку Е® =6 Мбит/с. Для биллинговой системы Е(0) = 0,005 Мбит/с и для системы голосовой почты Е<0) = 1 Мбит/с.

Результаты реконструкции исходной цифровой сети доступа приведем в табл. 1 и на рис. 8. Анализировалась продукция следующих компаний: Huawei, Avaya, Cisco Systems, Alcatel. Для оборудования сети была выбрана компания Huawei.

Табл. 1. Результаты реконструкции сети доступа

Шаг итер., ё Показатель эффективности функциониров. сети, Е® (Мбит/с) Денежные затраты на модерниз. элемента сети, С(й (тыс. руб.) Коэфф-ты целесообразн. для разных вариантов замены, у® Элемент сети

1 8,77 343 8,07-10"3 Шлюз доступа (транкинговый)

2 21,55 1260,2 6,5-10"3 Шлюз (концентратор) доступа ЯАСУУ!

3 17,1 890 4,5-10"3 Шлюз (концентратор) доступа ЫАС№2

4 3,4 541 4,6-10"4 Шлюз (сервер) голосовой почты УМА1Ь

5 0,27 1385 2,17-Ю'5 Гибкий коммутатор мвс

6 0,021 387 5,2-Ю-6 Биллинговый сервер

Максимальная величина затрат на модернизацию (реконструкцию) сети С*=5500 тыс. руб.

В результате реконструкции сети доступа получаем сеть связи с коммутацией пакетов (см. рис. 7).

Рис. 6. Структурная схема Рис. 7. Структурная схема сети связи

цифровой сети связи с коммутацией пакетов

Рис. 8. Коэффициенты целесообразности на различных этапах модернизации сети

Заключение

1. В результате анализа сделан вывод, что в целом по РТ цифровизация абонентской емкости АТС достигла 84%. Имеет место существенный рост числа пользователей IP-телефонии, передачи данных и телематических служб с использованием Интернета в среднем от 170% до 870%, а также плотности подвижных абонентов на 100 жителей для сотовых сетей связи в 7 раз и средств абонентского радиодоступа по технологии WLL в 4 раза за рассматриваемый период с 2003-го по 2007-й годы.

2. Проведенный анализ агрегированных потоков и потоков трафика по каналам индивидуальных пользователей мультисервисной сети доступа выбранным методом с использованием вейвлет-функций подтвердил высокую степень самоподобия исследованных потоков. Полученные единые оценки параметров Херста для исходящих и входящих потоков по каналам высокого использования, звеньев Frame Relay и потока STM-1 меняются от 0,869 до 0,981.

3. Доказано, что метод R/S-статистики не подходит при оценке доверительных интервалов для степени самоподобности параметра Херста из-за отсутствия каких-либо результатов для предельных законов соответствующих статистических характеристик и оценка Виттла для метода периодограмм на практике даёт не всегда устойчивые результаты. Ввиду этого, при анализе самоподобных процессов целесообразно использовать метод, основанный на вейвлет-функциях, который позволяет получать наиболее точную оценку параметра Херста.

4. Для большинства рассмотренных потоков трафика отмечено превышение средней скорости передачи исходящего трафика от Провайдера к пользователю над входящим примерно в 3 раза. Следовательно, при проектировании мультисервисных сетей связи в качестве расчетных следует принимать значения оценок статистических параметров исходящего трафика.

5. Разработанный эффективный путь развития мультисервисной сети связи РТ на основе предложенного алгоритма обеспечивает максимальное повышение качества функционирования сети с учетом надежности и пропускной

способности при распределении ограниченных по стоимости ресурсов. При разработке алгоритма развития сети связи использовалась методология реконструкции телекоммуникационной сети связи малой емкости и учитывались оценки параметров трафика мультисервисной сети доступа.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В ведущих рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК

1. Данилов А.Н., Кайюмов С.Т. Анализ параметров трафика на мультиплексированных каналах с ретрансляцией кадров мультисервисной сети доступа// Т-Сошш-Телекоммуникации и Транспорт. - М., №5,2010.

- С. 26-29.

2. Данилов А.Н., Кайюмов С.Т. Прогноз развития сетей связи в Республике Таджикистан // Т-Сошш-Телекоммуникации и Транспорт. - М., №7, 2010. - С. 69-71.

3. Данилов А.Н., Кайюмов С.Т. Беспроводные технологии доступа в мультисервисной сети связи Республики Таджикистан// Естественные и технические науки. - М., №1(51), 2011. - С. 183-184.

4. Данилов А.Н., Кайюмов С.Т. Анализ методов оценки параметров трафика мультисервисной сети доступа // Т-Сотт-Телекоммуникации и Транспорт.

-М., №3,2011. -С. 38-39.

5. Данилов А.Н., Кайюмов С.Т. Анализ перспектив развития мультисервисной сети связи Республики Таджикистан// Т-Сотт-Телекоммуникации и Транспорт. -М., №3,2011.-С. 40-42.

в других изданиях

6. Кайюмов С.Т. Состояние и перспективы развития сетей электросвязи в Республике Таджикистан // В сб.: Тезисы докладов научной конференции профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава МТУСИ, секция «Цифровые телекоммуникационные сети и обслуживание сообщений». Книга №1. - М.: 2006. - С. 161.

7. Кайюмов С.Т. Анализ состояния современных телекоммуникационных сетей в Республике Таджикистан // Труды Московского технического университета связи и информатики. - М.: «ИД Медиа Паблишер», 2008.

- С. 388-395.

8. Кайюмов С.Т. Определение оптимальной структуры сети доступа для мультисервисной сети связи Республики Таджикистан//Т-Сошт-Телекоммуникации и Транспорт. Спецвыпуск «Технологии информационного общества». Часть 1, Июнь. - М.: 2009. - С. 183-185.

9. Данилов А.Н., Кайюмов С.Т. Анализ трафика в цифровом потоке 5ТМ-1

// Международный форум информатизации. Труды конференции «Телекоммуникационные и вычислительные системы». Секция «Телекоммуникационные сети». - М.: МТУ СИ, 2010, - С. 26-27 .

Усл.п.л. - 1.5 Заказ №07052 Тираж: 100экз.

Копицентр «ЧЕРТЕЖ.ру» ИНН 7701723201 107023, Москва, ул.Б.Семеновская 11, стр.12 (495) 542-7389 www.chertez.ru