автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Приоритетные дисциплины обслуживания мультисервисного трафика CAMEL-услуг

На правах рукописи

ФИНСТЕРБУШ Штефан

ПРИОРИТЕТНЫЕ ДИСЦИПЛИНЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ МУЛЬТИСЕРВИСНОГО ТРАФИКА САМЕЬ-УСЛУГ

05.13.13 - Телекоммуникационные системы и компьютерные сети

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 з ^оп —

Санкт-Петербург 2009

003483639

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича на кафедре систем коммутации и распределения информации.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор А.Е. Кучерявый

кандидат технических наук А.А.Зарубин

Ведущая организация: научно-технический центр Протей

диссертационного совета Д 219.004.02 при Санкт-Петербургском Государственном Университете Телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича по адресу: 191186, Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, 61.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан » 2009 г.

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Б.С. Гольдштейн

2009 г. в

часов на заседании

Ученый секретарь диссертационного совета,¿У

к.т.н., доцент ¿г В.Х. Харитонов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. С начала коммерческой эксплуатации сетей подвижной связи наблюдалось постоянное увеличение количества и улучшение качества услуг мобильной связи. В это вносили сбой вклад новые телекоммуникационные технологии и новые методы предоставления услуг.

Первоначальный спектр услуг GSM (Global System for Mobile communications) был аналогичен перечню услуг узкополосной фиксированной связи и отличался только спецификой мобильности поль-зователей. В процессе развития сетей подвижной связи, как, впрочем, и фиксированных сетей, начались разработки сервисных платформ VAS (Value Added Services), повышающих функциональную ценность традиционных услуг и обеспечивающих создание, дополнение и конфигурацию разно-образных новых инфокоммуникационных услуг. Эти платформы явились функциональной частью сетей подвижной связи 2.5G и, в частности, системы GSM, но они не стандартизированы и могут предоставлять услуги исклюю-чительно "своим" абонентам и тогда, когда они находятся в "родной" сети. Именно попытки снять это ограничение в предоставлении VAS породили технологию CAMEL (Customized Application for Mobile Network Enhanced Logic).

Технология CAMEL является частью концепции виртуальной домашней среды VHE (Virtual Home Environment) и гарантирует получение широкого спектра новых (не стандартизованных, уникальных для каждого Оператора связи) инфокоммуникационных услуг за границами той домашней сети, где они организованы. Благодаря CAMEL пользователю в любое время становится доступно множество персонализованных услуг, независимо от выбранного им в это время оконечного устройства или Оператора сети. Далее предоставление этих услуг реализуется с учетом местонахождения участника.

Переход от стандарта GSM к UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) включает в себя новую технологию IP Multimedia Subsystem (IMS), которая дает возможность предлагать клиентам сетей подвижной связи услуги, базирующиеся на приложениях, услугах и протоколах Интернет, а также на WEB-технологиях. В рамках IMS сохраняет свою актуальность и проблема роуминга услуг, решаемая CAMEL.

В процессе предоставлении услуг в сетях связи GSM/UMTS важную роль играет оборудование, называемое Home Location Register / Ноте Subscriber Server (HLR/HSS). В связи с тем, что в будущем продолжится расширение функций этих сетевых элементов, актуально исследование производительности и характеристик HLR/HSS. Более того, разнообразие услуг связи в мультисервисной сети приводит к тому, что алгоритмы обслуживания заявок в HLR/HSS при внедрении CAMEL, переходе к 3G и реализации концепции IMS должны ориентироваться на разнородный трафик с разными допустимыми значениями времени обслуживания разных заявок. Для обслуживания такого трафика требуется применение приоритетных дисциплин обслуживания, так как классические алгоритмы предоставления ресурсов не в полной мере учитывают своеобразие обслуживаемых запросов,

что оказывает отрицательное влияние на использование обслуживающего устройства HLR/HSS и, в конечном итоге, на производительность всей системы.

В связи с этим разработка моделей для исследования вероятностно-временных характеристик (ВВХ) и методов организации обработки мультисервисного трафика CAMEL-услуг в HLR/HSS мобильной связи является актуальной и своевременной.

Цель работы и задачи исследования. Целью работы является исследование ВВХ и разработка методов организации обработки мультисервисного трафика CAMEL-услуг в HLR/HSS сети подвижной связи GSM/UMTS на базе приоритетных дисциплин.

Эта цель определила необходимость решения следующих задач:

1. Анализ трафика разных CAMEL-услуг в сетях подвижной связи.

2. Построение структурно-функциональной модели реализации CAMEL-услуг в регистре HLR на основе приоритетных дисциплин.

3. Разработка математической модели HLR/HSS при организации CAMEL-услуг со статической смешанной абсолютно-относительной приоритетной системой.

4. Исследования ВВХ систем HLR/HSS с использованием смешанных абсолютно-относительных приоритетных дисциплин обработки очередей и оптимизации их характеристик путем выбора числа уровней абсолютного приоритета и размещения среди них значений относительного приоритета при заданных ограничениях длительностей обслуживания.

5. Исследование ВВХ систем HLR/HSS с использованием динамических значений приоритета по методу Earliest Deadline First (EDF), который соблюдает, прежде всего, допустимые сроки обслуживания поступивших в систему заявок.

6. Сравнительный анализ ВВХ классических узлов услуг HLR и систем с использованием динамических приоритетных дисциплин класса EDF.

Состояние исследования. В ряде работ по CAMEL-услугам подробно анализируются спецификации протокола MAP (Mobile Application Part). Но все эти работы носят эмпирический (инженерный) характер и не предполагают оценок ВВХ.

Исследования приоритетных дисциплин с абсолютными и относительными уровнями приоритета выполнены целым рядом авторов в 1980-2000 годах и обобщены в диссертации, но эти исследования не отражают последних достижений компьютерной техники при построении HLR (а затем - HSS), позволяющих в быстродействующих серверах HLR реализовывать динамические назначения приоритета в реальном времени, чему посвящена глава 3. Там же анализируются опубликованные работы по EDF, но эти работы не учитывают специфику сценариев HLR/HSS в мультисервисной сети.

Методы исследования. В процессе исследования использованы методы теории телетрафика, включая приоритетные модели обслуживания.

2

Научная новизна диссертационной работы заключается в предложенной модели систем с приоритетными дисциплинами обработки мультисервисного трафика CAMEL-услуг в регистре HLR/HSS, в новых методах и результатах исследования процесса предоставления CAMEL-услуг и в анализе ВВХ задержек в регистре HLR (и, соответственно, в HSS) при предоставлении CAMEL-услуг в сети GSM/UMTS.

Личный вклад. Все результаты, составляющие содержание диссертационной работы, получены автором самостоятельно.

Практическая ценность и реализация результатов. Полученные формулы, методы, алгоритмы позволяют найти наилучшие параметры и вычисления характеристик, определяющих качество предоставления CAMEL-услуг в регистре HLR с использованием приоритетных дисциплин обслуживания. Результаты работы используются в Научно-техническом центре ПРОТЕЙ при разработке CAMEL-шлюза, в Санкт-Петербургском центре разработки ПО компании ООО «Нокиа Сименс Нетворкс» при разработке алгоритмов обслуживания заявок в узле управления услугами (Service Control Point) в сетях GSM/UMTS.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и были одобрены на 59-й и 60-й научно- технических конференциях студентов, аспирантов и молодых специалистов СПбГУТ, на 59-й, 60-й и 61-й научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава научных сотрудников и аспирантов СПбГУТ, на конференции «Joint Advanced Student School: The Turbo Principle in Communications», на конференции IEEE EUROCON2009, а также на заседаниях кафедры Систем коммутации и распределения информации в 2005,2006,2007,2008 и 2009 годах.

Публикации. Материалы, отражающие основное содержание и результаты диссертационной работы, опубликованы в изданиях научно-технических конференций и в журналах отрасли - всего в 7 работах.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает в себя содержание, список сокращений, список обозначений, введение, четыре главы, заключение и список литературы. Объем пояснительной записки - 110 страниц, 43 иллюстрации, 5 таблиц, 4 приложения. Список использованной литературы насчитывает 116 наименований.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Функциональная модель HLR/HSS, отражающая принципы реализации услуг связи при использовании дисциплины обработки очередей с динамическим назначением приоритета.

2. Математическая модель системы организация услуг, учитывающая свойства поступающей нагрузки.

3. Алгоритм вычисления характеристик статической приоритетной системы с фиксированными значениями приоритета (метод Rate Monotonie Scheduling, RMS) и результаты расчета с использованием метода EDF.

4. Сравнительный анализ характеристик двух методов приоритетного обслуживания заявок.

5. Инженерный алгоритм назначения приоритета в CAMEL-шлюзе.

СОДЕРЖАНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

Во введении обосновывается актуальность темы, рассматривается состояние исследуемой проблемы, формулируется цель работы, перечисляются основные научные результаты диссертации и её краткое содержание. Приводятся основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава работы посвящена обзору эволюции услуг связи в сетях GSM/UMTS и методам их исследования с использованием теории телетрафика.

Как показано в этой главе, в сетях подвижной связи постоянно растет объем административных данных, которые требуются для поддержки новых инфокоммуникационных услуг и которыми сетевые элементы HLR/HSS должны управлять, сохранять их, рассматривать во время реализации услуг и передавать в соответствующие объекты. В связи с постоянным ростом количества пользователей нагрузка обслуживающего устройства увеличивается так, что обработка заявок в допустимом диапазоне времени может быть не гарантирована. Более того, взаимосвязь HLR/HSS с относительно большим количеством сетевых элементов, в том числе вследствие подключения ряда разных контент-провайдеров, ведет к непредсказуемому потоку разнородных заявок на HLR/HSS, что и обуславливает важность и актуальность выполненных исследований.

В настоящее время мощная вычислительная технология допускает применение сложных алгоритмов для составления такого плана обработки разнородных задач (разной значимости), чтобы оптимально воспользоваться ограниченными системными ресурсами.

Вводится математический аппарат для моделирования систем с приоритетным обслуживанием по широко используемому в операционных системах реального времени методу Rate-monotonic Scheduling (RMS). Проведенный обзор известных результатов для систем М/G/l позволяет использовать их в главах 2 и 3 при разработке оригинальных моделей времени пребывания запросов в очереди к HLR/HSS, чему и посвящена данная диссертация.

В соответствии с проведенными исследованиями формулируются цель и задачи диссертационной работы.

Во второй главе вводится функциональная модель HLR/HSS. Согласно спецификации 3GPP TS 29.02 для всех объектов в сети подвижной связи стандарта GSM, пользующихся протоколом MAP, в частности, для регистра HLR, применяется следующий метод работы при перегрузке: если обнаружена перегрузка объекта MAP, то перегруженному отвечающему объекту, например, регистру HLR, разрешено игнорировать запросы определенных операций MAP. Решение, какие именно запросы можно игнорировать, принимает Оператор сети (MAP service provider).

Далее в спецификации 3GPP TS 29.02 предлагается назначение уровня приоритета по прикладному контексту (Application Context) МАР-сообщений для регистра HLR, который выступает в качестве отвечающего устройства На

рис. 1 представлена идея связи источников запросов с регистром ШЛ и обслуживания разнородных запросов в порядке значимости запроса.

Г'

HLR/HSS

;ровщик| ^задачу

накопитель запросов

.'обслужи-; \ \ вающее г"^ \ Л устрой- М-;/ v ство ' "

Рис. I. Функциональная схема организации взаимодействия источников запросов с регистром НЬШНББ

При этом уровни приоритета, как правило, определяются по виду вызова, породившего запрос, а иногда и по тому, через какой интерфейс этот запрос поступает. В НЬК/ИББ запросы поступают через интерфейсы, как представлено на рис. 2. Разумеется, количество потоков запросов с разными уровнями приоритета может не совпадать с количеством интерфейсов, т.к. запросы одного и того же вида могут поступать в систему через множество входов или интерфейсов. Но определенная корреляция имеется; что же касается общего числа уровней приоритета для разных потоков запросов, то оно определяется из математической модели в этой главе.

ИСТОЧНИКИ запросов

«вреди запросов

GMSCnJjJ MSC-tJjJ SCP / gsmSCF ->J]J GGSNnJJJ SGSN-»JU VLRH}H

MMSC-JJH

GMLC -*jj[

GLR^n

Сервер лтт приложений SIP

OSA-SCS WLAN-шлюз -»Щ IM-SSF

CSCF-^П

ПК

ПН

ПЬ

ш-

пи

ПН

mi

пн

пн

ПН

DH

пн

HLR/HSS

Управление мобильностью

Формирование информации для поддержки конфиденциальности

Обеспечение конфиденциальности

Обеспечение инициирования услуг

Обеспечение установления соединения /сессии

Операции идентификации

Обеспечение авторизации услуг

Авторизация доступа

Поддержи приложений

Псддерж*а CAMEL-услуг

Рис. 2. Функциональная модель НЬИ/ДОБ и связанных с ним сетевых элементов

Рис. 2 еще раз иллюстрирует центральное положение ШЛ/НвБ в сети сигнализации. Разумеется, Оператору сети целесообразно оптимально эксплуатировать ресурсы и именно сервера НЬН/НББ. Привилегированное обслуживание запросов определенных сетевых элементов или всеобщего интерфейса могло бы входить в намерения Оператора сети, чтобы иметь возможность предоставить определенной услуге некие гарантии использования ресурса НЬН/ИББ.

На основе функциональной модели и анализа методов исследования предоставления САМЕЬ-услуг в регистре НЬИ/ШБ, проведенного в первой главе, определяется математическая модель, позволяющая исследовать ВВХ НЬИ/НЗБ с использованием дисциплин обслуживания со статическими значениями приоритета.

Для описания дисциплины обслуживания со смешанными абсолютно-относительными уровнями/значениями приоритета представим значения приоритета в виде пары чисел (к,т). Например, имеется N потоков запросов, которым поставлены в соответствие Означений приоритета.

Пусть эти N значений распределены каким-то образом по К уровням абсолютного приоритета. Обслуживание запроса любого приоритета уровня к (к=2,3,...,К) прерывается при появлении другого запроса, приоритет которого соответствует меньшему к (к~1,2,...,К-1). На каждом уровне предусмотрено Мк статических значений приоритета, и запросы с одним и тем же его значением не прерывают друг друга, а обслуживаются по принципу Б1РО. Тогда каждое значение приоритета можно описывать в виде пары чисел (к,т). На уровне А: таких пар будет (АД), (к,2).....(к,Мк)-

К

Очевидно, что = N. (1)

м

Разбиение вида Ф = {л/,,Л/2,...,Мд.} однозначно определяет приоритетную организацию обслуживания запросов. Приоритетная организация обслуживания в НЬК/НББ может зависеть, например, от типа вызовов, порождающих запросы, и/или от интерфейсов с источниками запросов и поступающего потока.

На рис. 3 показана организация приоритетного обслуживания запросов в НЫ1Л-В5. Здесь а - потоки запросов, прерывающих обслуживание запросов с приоритетом (к,т), б - потоки запросов, не прерывающих обслуживание запросов с приоритетом (к,т), в - потоки запросов, обслуживание которых не прерывается при появлении запроса с приоритетом (к,т), г - потоки запросов, обслуживание которых прерывается при появлении запроса с приоритетом (к,т).

ниг/нзэ

вио

Вкф

Рис. 3. Организация обслуживания запросов в НЬК/ИББ со смешанными абсолютно-относительными уровнями/значениями приоритета

Очевидно, что математическое ожидание времени т(к,т) пребывания запросов с приоритетом (к,т) в НЬК/ШБ складывается из среднего времени IV (к, т) ожидания начала обслуживания запроса с приоритетом (к,т) и среднего времени обслуживания У(к,т) запросов с приоритетом (к,т), что выражается следующим образом:

Т(к,т)=№(к,т) + У(к,т). (2)

Потоки запросов являются независимыми пуассоновскими потоками с параметрами 1(к,т). Время обслуживания запросов приоритета (к,т) -независимая величина с функцией распределения В1т (/), математическим ожиданием ь{к,т) и вторым начальным моментом Ь12)(к,т). Размеры очередей запросов выбираются таким образом, чтобы исключить возможность потери запросов из-за отсутствия мест для ожидания. Прерывание обслуживания запроса не приводит к потере уже полученных при его обслуживании результатов и данных.

Рассматривается только стационарный режим работы системы, т.е. суммарная интенсивность нагрузки обслуживающего устройства НЬК/НББ

КМ, КМ,

< 1. (з)

Ы 7=1 ¡-1 у-1

Для этих условий получено выражение, позволяющее оценить среднее время ожидания начала обслуживания запроса с приоритетом (к,т):

¡-1 /=1 ¡ы /=1 ;=«+1

1-1 ЕЛи) (-1 о(и)

где у(Аг,у) - математическое ожидание времени обслуживания запроса с приоритетом (*,/) при наличии в НЬК/НБ5 запроса с приоритетом (к,т). <р{к,т) - множество потоков от 1(1,1) до 1(к,т) включительно.

Выражения (2) и (4) позволяют производить оценку характеристик функционирования НЛ/ШБ. Следует заметить, что полученные формулы справедливы и для систем с "чистыми" абсолютными или относительными значениями приоритета. Действительно, при К = N и М,= 1, V;, имеет место обслуживание с абсолютными, а при К = 1 и М, = N - с относительными значениями приоритета. Таким образом, изучаемые традиционно системы только с абсолютными и только с относительными значениями приоритета являются частными случаями рассмотренной системы.

На рис. 4 приведены графики зависимости математического ожидания времени Т пребывания в системе запроса с приоритетом г для приоритетной стратегии Ф = {3,2,5,6,4} при разных значениях суммарной нагрузки р и при

Рис. 4. Зависимость среднего времени Т пребывания запроса в системе от значения г его приоритета

Основным преимуществом такой организации приоритетности является сохранение почти неизменным среднего времени пребывания в HLR/HSS запросов с высшими уровнями приоритета (в данном примере: г<3) при увеличении суммарной нагрузки HLR/HSS.

Результатом анализа в главе 2 является получение формул для расчета среднего времени пребывания запроса в системе со смешанными абсолютно-относительными уровнями/значениями приоритета.

В третьей главе исследуется метод управления выбором запросов из очереди Earliest Deadline First (EDF), который оперирует динамическими значениями приоритета и соблюдает, прежде всего, допустимые сроки обслуживания поступивших в систему заявок.

EDF присваивает наибольший уровень приоритета запросу, у которого осталось наименьшее время до срока завершения обслуживания. Для этого необходимо определить директивный срок d, до истечения которого запрос обязательно должен быть обслужен. В дальнейшем, этот срок допустимой задержки будем называть "дедлайн". После любого события в системе, изменяющего набор не обслуженных запросов, планировщик задач назначает высший уровень приоритета задаче с ближайшим окончанием срока ее исполнения (англ.: earliest deadline).

Представлен математический подход к вычислению времени пребывания заявок в системе HLR/HSS с дисциплиной обслуживания EDF, базирующийся на анализе среднего значения. Этот математический аппарат позволяет быстро оценить поведение системы, в которую поступает произвольное количество потоков с ограничением по дедлайну. Для этого сначала исходим из предположения, что в систему поступает всего два потока запросов с разным дедлайном. На основе найденных правил формулируется общий вышеназванный математический аппарат.

Предполагаем, что классы запросов расположены по уровню приоритета г е {1,2,...,/?}, причем г = 1 - это самый высокий уровень приоритета и, соответственно, r=R - самый низкий. Если запросы относятся к одному и тому же классу, или, иными словами, к одному уровню приоритета, то внутри класса порядок обслуживания запросов - по принципу FIFO.

Среднее время Wr обслуживания запросов класса г состоит из трех компонентов:

Wr=W0+fÑ,r-+fM,r-^W0+WN^Wu (5)

ы V, ы М,

a) среднее оставшееся время W„ обслуживания запроса, находящегося в обслуживающем устройстве;

b) среднее время WN обслуживания запросов из очереди, которые обслуживаются до рассматриваемого запроса. Это запросы того же или более высокого приоритета относительно приоритета г рассматриваемого запроса;

с) среднее время Шм обслуживания запросов более высокого приоритета, которые поступают в систему во время ожидания обслуживания рассматриваемым запросом.

Эта формула справедлива также при методе ЕБР, так как она действительна в одноканальных системах массового обслуживания (СМО) для всех дисциплин обслуживания, не зависящих от времени обслуживания запросов. В связи со спецификой метода обслуживания ЕБР необходимо определить как среднее число А',,г запросов приоритета /, которые уже находятся в очереди при поступлении рассматриваемого запроса приоритета г, так и среднее число М-,,, запросов приоритета г, которые поступают в систему во время ожидания обслуживания рассматриваемым запросом приоритета г. Символ и, обозначает интенсивность обслуживания запросов приоритета г.

В качестве примера использования алгоритма для определения переменных Ли- и Ми представим систему с двумя потоками запросов (Я = 2). Предполагаем, что запросы потока г = 1 имеют меньше, чем запросы второго потока, допустимого времени для обслуживания запроса или, вернее в этом контексте, до начала обслуживания запроса: <с12, так как не предполагается прерывания обслуживания запросов. При методе ЕБР время обслуживания запросов не должно влиять на определение динамического значения приоритета каждого запроса в очереди (и в обслуживающем устройстве).

Поступающий запрос потока г - 1 должен ждать окончательного обслуживания всех запросов того самого потока г = 1, уже находящихся в системе:

^1.1=^1. (6)

где, в общем виде, Дг - интенсивность поступления запросов потока г и, сравнивая с формулой (1), IV, - среднее время обслуживания запросов потока г.

Соответственно, запросы, поступающие после рассматриваемого запроса потока г = 1, обслуживаются только тогда, когда этот запрос будет обслужен.

Ми = 0, Мг,\ =0. (7)

Из всех запросов потока г = 2, находящихся в системе (число их, в среднем, равно Л^), обслуживаются только те, которые поступили раньше рассматриваемого поступающего запроса потока г = 1 и у которых абсолютный дедлайн меньше или равен дедлайну рассматриваемого запроса:

N2,1 = Л2 ■ тах(о, Щ - 021). (8)

В этом случае запросы потока должны были бы ожидать своего (окончательного) обслуживания не менее времени £>г1 =с1г Вероятность того, присутствуют ли вообще запросы потока г = 2 в системе после промежутка Огл, зависит в значительной степени от среднего времени пребывания запросов этого потока в очереди 1¥г.

Рассмотрим теперь тот случай, когда поступает запрос потока г = 2. В соответствии с условием, что dl<d2, поступающий запрос потока г = 2 должен ждать окончательного обслуживания всех запросов потока г = 1, уже находящихся в системе:

Nu =l}f\. (9)

Кроме того, запросы потока г = 1, которые поступают в систему не позже, чем в промежутке Du и до среднего времени 1¥г, обслуживаются до этого запроса потока г = 2:

Mu = ^-mm{w2,D2l). (10)

Аналогично с предыдущим случаем, получим:

(11)

Для N,.r и Mi.r формируется общее выражение в зависимости от класса г рассматриваемого запроса:

- _f<W> 1 s I < г

^•'"{л-тах^^-дД r<i<R ' (12)

- JXrmm{wr,DrJ\

[0, г <i<R v

Интенсивность нагрузки рг обслуживающего устройства при обработке запросов потока г составляет pr=XJpr. Применяя вышеизложенные результаты к формуле (5), получим, что среднее время пребывания запросов потоков г=1иг = 2в очереди при R - 2:

Щ = W0 + pfö + рг • max(o,iF2 - Du),

W2=W0+\p,W, + P2W2]+Pi -mintfV2,D2l). Общее выражение для среднего времени пребывания запросов каждого потока г в очереди:

Wr = Wü+ r) +^/j,min(rr,£)r i) (14)

L i-i >="i ' J ¡.1

С учетом закономерности min(a,6) = a-max(0, a-b) среднее время пребывания запросов потока г в очереди выражается таким образом:

wr = w0 + = +

.1 SiüR r<isfi J r<isR 1 £i<r

pw0

о -

1 -p

-max(<Wf -D, J+- пмп^.О,,)

■<HR l~,'<r (15)

= 1 ~~ min{Wr,Drj)

[_' P r<i<A J 1 s/<r

Таким образом, формула (14) стала приемлемой для итеративного вычисления. В предположении, что все Wk известны для L<k<R, выражение в квадратных скобках последней строки формулы (15) становится постоянной величиной С, а величины ак и Ьк определяются решением уравнения вида:

X=C+Y,aira^{X,bi) при Я £ £ > 1. (16)

Уравнение (16) имеет единственное решение 2 = \[тХ„, где ряд {лг„}теК определяется через Хв = 0, и

ЛГ^=С+2«,пш|(Г.Л). (17)

причем учитывается закон сохранения для СМО типа МЛЗ/1:

Р< 1

Р , (18)

[со, р> 1

где р - интенсивность суммарной нагрузки, составленной всеми рг. Для любой системы М/С/1 и любой, сохраняющей результаты работы до ее прерывания, дисциплины обслуживания должно выполняться равенство (18). Иными словами, формула (17) служит для последовательного расчета IV,, начиная с до IV,, по итерационному методу. После этого, с помощью равенства (18), вычисляется последний элемент ^ вектора решения {№,}„1Я-

Вместо длинного математического доказательства того, что элементы ряда {х„} являются как положительными, так и стабильно возрастающими с увеличением индекса п и стремятся к верхнему порогу, здесь приводится график (рис. 5) итерационного процесса по выражению (17).

График на рис. 5 - результат расчета конкретного числового примера для метода ЕББ с 5-ю потоками разного приоритета. В каждом случае расчет содержит 9 итерационных циклов. Конечный результат итерационного цикла приблизительно представляет собой значение среднего времени пребывания запросов потока г в очереди при определенной нагрузке обслуживающего устройства. В виде примера, среднее время пребывания запросов высшего приоритета в очереди составляет приблизительно 0,9 единиц времени, а низшего - около 7,7 единиц времени.

Рис. 5. Результат итерационного процесса для определения среднего времени пребывания в очереди запросов пяти потоков

Проведено сравнение двух фундаментальных методов обслуживания со статическими и с динамическими значениями приоритета: метод Rate

Monotonie Scheduling (RMS), проведен в параграфах 1.3 и 1.4, и метод Earliest Deadline First (EDF). Сравнение включает в себя признаки: способность к планированию задач, сложность технической реализации, стабильность при кратковременной и постоянной перегрузке.

В четвертой главе на основании формул, полученных в третьей главе, обсуждаются эффективность метода EDF, результаты научного эксперимента и вопросы практической реализации CAMEL-услуг.

С этой целью рассмотрено развитие функциональной структуры CAMEL по фазам и, в связи с этим, повышение нагрузки HLR. В процессах обслуживания запроса, при отправке SMS, при сессиях GPRS или при других специфических для CAMEL функциях используются необходимые функциональные единицы и описывается их взаимодействие (на высоком уровне). Названные функциональные единицы показаны на рис. 6.

дпмашияя сети

САР

^gsrosrf^) ( smsc

домашняя сегъ \ cm шшшшроииння вызова \ i un свая сеть

Рис. 6. Общая схема взаимодействия функциональных объектов CAMEL Phase 3

CAMEL Subscription Information (CSI) - это часть данных об абонентах, которая указывает, может ли абонент пользоваться услугами CAMEL, и если да, то какими. При перемещении абонента или при модификации данных CSI сетевой элемент HLR пересылает абонентские данные CSI к VLR гостевой сети, a GPRS-CSI и SMS-CSI - к SGSN. Непосредственно логика услуги сосредоточена в узле gsmSCF, имеющем интерфейсы с узлами gsmSSF, HLR, MSC (гостевой сети) и gsmSRF.

Один абонент может получать несколько CSI, например: O-CSI, T-CSI, GPRS-CSI, SS-CS1 и до 20 U-CSI. Все CS1 поддерживаются и администрируются Оператором домашней сети.

CSI содержат параметры: Trigger Detection Point gsmSCF address • Service Key

Default Call Handling/Default GPRS Handling/Default SMS Handling gsmSCFaddress - это адрес E.l 64 для доступа к gsmSCF (Global Title of the SCP). Логика Service Key (в SCP) идентифицирует услугу gsmSCF. Default Call Handling устанавливает, должна ли продолжаться или прерываться связь в случае сбоя, распознанного в gsmSSF или gsmSCF. То же самое действует для сессий GPRS, контекста PDP, SMS-передачи, Default GPRS Handling и Default SMS Handling.

CSI сохранены в HLR, кроме N-CSI, находящегося в GMSC и, соответственно, в VMSC. На рисунке 7 представлено, какие CSI при определении местонахождения абонента или при общем обновлении данных посылаются в GMSC, VLR и SGSN.

дочлшняя сеть

o-csi, T-CSIt

D-CSI. VT-CSI SS-CSI. TIF-CSI

........ Ü-CSI, UO-CSI

M-CSI, SMS-CSI GPRS-CSI

tJ-csly<

■ I ~~

| сеть ишшиировяиия вызова

Рис. 7. Схематическое представление взаимодействия баз данных для

хранения CSI и передача CSI между функциональными объектами CAMEL

Phase 3

В спецификации 3GPP TS 29.02 представлено назначение уровней приоритета согласно прикладному контексту (Application Context) МАР-сообщений для регистра HLR, который выступает в качестве отвечающего устройства. Видно, что регистры учитывают операции MAP в зависимости от важности или приоритета прикладного МАР-контекста.

Как следует из назначения уровней приоритета МАР-сообщений, эти уровни определяются не по источнику запросов (в данном случае в качестве источников запросов выступают интерфейсы), а по виду запроса, независимо от того, через какой интерфейс этот запрос поступает. Иными словами, запрос одного и того же вида может поступать в систему через множество входов.

В названной спецификации выделяются пять функциональных категорий МАР-сообщений с разным приоритетным значением. На основе этого определения в дальнейшем исходим из пятиприоритетной классификации заявок, поступающих в систему или, соответственно, в HLR/HSS, для расчетного анализа характеристик моделей RMS и EDF приоритетного обслуживания.

Автором диссертационной работы с помощью компьютерной программы MATLAB создана программа для имитационного моделирования и сравнения различных методов с приоритетным обслуживанием запросов. Исходные данные для имитационного моделирования представлены в формате MATLAB и кратко описаны в табл. 1: N = 5;

lampda_rel_r = [.5 .3 .1 .075 .025]; X_mean_r = [2 1 .5 1.5 3];

d_r = [1 1.5 3 5 10];

no_tasks = 20000;

roh = [.2:. 2:. 6 .65:.05:.9 .92:.02:1];

Var rel mu = .15;

Таблица 1: Описание исходных данных для имитационного моделирования

Величина Описание

N lampda rel г X_mean_r d_r no_tasks roh Var rel mu количество штоков или уровней приоритета отношение значений интенсивности поступления запросов среднее время обслуживания n разных запросов дэдлайны количество запросов для моделирования разрешение оси фактор дисперсии относительно х mean г

5 элементов векторов (iampda_rel_r, x_mean_r, d_r) отображают значения параметра соответствующих 5 потоков. При этом первым стоит элемент со значением, соответствующим потоку с наивысшим приоритетом {г = 1) и так далее.

На рис. 8 видно, что при методе EDF (сплошные кривые) запросы потоков г={2,3,4,5} быстрее обрабатываются и покидают системы раньше, чем при методов RMS (пунктирные кривые), но за счет характеристики потока с наивысшим приоритетом г - 1.

Рис. 8. Среднее время пребывания в очереди запросов разного приоритета или, для БОБ, запросов разных потоков

При большой нагрузке системы (/>>0,8) метод ЕО¥ не исключает запросы низких приоритетов из обслуживания, как при методах со

статическими уровнями приоритета (RMS), потому что достигнутые дедлайны низкоприоритетных запросов требуют их обработку до обслуживания недавно поступивших запросов более высокой категории.

Из этого следует, что появление новых запросов в системе при большой нагрузке не приводит (или реже приводит) к приоритетному прерыванию текущего обслуживания. В противоположность этому у метода RMS количество приоритетных прерываний растет линейно с ростом нагрузки. Это видно на рис. 9, где иллюстрировано количество приоритетных прерываний запросов разной значимости г = {2,3,4,5} в зависимости от нагрузки обслуживающего устройства по сравнению с суммарным количеством приоритетных прерываний всех запросов (пунктирные линии).

Р

Рис. 9. Количество приоритетных прерываний обработки запросов

Метод EDF при увеличении нагрузки требует значительно меньше приоритетных прерываний обслуживания, чем метод RMS. Именно такое прерывание и сохранение состояния прерванного запроса для последующего продолжения обслуживания являются административными накладными расходами, которые тоже занимают ресурсы HLR/HSS и потому отрицательно влияют на производительность системы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе проведенных в диссертационной работе исследований получены следующие основные результаты:

1. Произведен анализ трафика разных CAMEL-услуг в сетях подвижной связи.

2. Разработана структурно-функциональная модель реализации CAMEL-услуг в регистре HLR на основе приоритетных дисциплин.

3. Разработана математическая модель HLR/HSS при организации CAMEL-услуг со статической смешанной абсолютно-относительной приоритетной системой.

4. Проведено исследование ВВХ систем HLR/HSS, использующих смешанные абсолютно-относительные приоритетные дисциплины

16

обслуживания, и оптимизации их характеристик путем выбора числа уровней абсолютного приоритета и размещения на них значений относительного приоритета при заданных ограничениях длительностей обслуживания.

5. Проведено исследование ВВХ систем HLR/HSS с использованием динамических значений EDF-приоритета.

6. Проведен сравнительный анализ ВВХ классических узлов услуг HLR и систем с использованием динамических приоритетных дисциплин класса EDF.

7. Разработана программа имитационного моделирования алгоритмов RMS и EDF для сравнительного анализа их характеристик.

8. Проведенные исследования доказывают, что применение приоритетного алгоритма обслуживания запросов с дедлайнами в HLR/HSS является обоснованным подходом к оптимизации обслуживания запросов.

1. Финстербуш Ш. Имитационное моделирование систем очередей САМЕЬ-ориентированных услуг с помощью компьютерной программы ЗипЕуепй (МАТЪАВ) // 59-я Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава научных сотрудников и аспирантов: Тез. докл. -СПбГУТ. СПб, 2007. - с. 19.

2. Финстербуш Ш. Модель НЬЯ в мультисервисной САМЕЬ-сети // 60-я Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава научных сотрудников и аспирантов: Тез. докл. - СПбГУТ. СПб, 2008.

3. Финстербуш Ш. Модели СМО с приоритетной дисциплиной обслуживания // 60-я Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава научных сотрудников и аспирантов: Тез. докл. -СПбГУТ. СПб, 2008. - с. 22-23.

4. Финстербуш Ш., Потапов Д.А., Ньянг Б.Д. 2-я попытка для организации услуг 3-й стороны // Вестник связи, М., 2008. - №4. (из перечня ВАК РФ)

5. Финстербуш Ш. Приоритетные варианты стратегии обслуживания заявок в HLR/HSS // Мобильные телекоммуникации, М., 2008. - №9.

6. Финстербуш Ш. Сравнение двух приоритетных дисциплин для CAMEL-услуг // 61-я Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава научных сотрудников и аспирантов: Материалы -СПбГУТ. СПб, 2009. - с. 27-28.

7. Finsterbusch S., Mathematical analysis of priority model EDF for HLR / HSS // EUROCON 2009, International IEEE Conference, СПб, 2009.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

- с. 22.

Подписано к печати 30.10.2009 Тираж 80 экз. Объем 1 печ. л. Заказ № 34

Тип. СПбГУТ, 191186 СПб, наб. р. Мойки, 61

Список сокращений.

Список обозначений.

Введение.

Глава 1. Новые инфокоммуникационные услуги в сетях мобильной связи

1.1. Эволюция услуг в сетях подвижной связи.

1.2. Услуги в сетях мобильной связи с использованием HLR.

1.3. Математические методы анализа приоритетных систем.

1.4. Приоритетные дисциплины обработки запросов.

1.5. Проблематика диссертационной работы.

1.6. Выводы по главе 1.

Глава 2. Математическая модель HLR в CAMEL-сети

2.1 Функциональная модель HLR с приоритетной обработкой заявок. 47 2.2. Структура системы приоритетного обслуживания запросов.

2.3 Математическая модель со смешанной абсолютно-относительной приоритетной системой.

2.4 Расчет среднего времени пребывания запроса в системе.

2.5 Оптимизация структуры со статическими значениями приоритета. 62 2.6. Выводы по главе 2.

Глава 3. Аналитическая и имитационная модель управляемых значений приоритета в HLR/HSS

3.1 Принцип EDF.

3.2 Модель EDF.

3.3 Математическое обоснование модели EDF.

3.4 Сравнительная оценка методов приоритетного обслуживания

RMS и EDF.

3.5 Интерфейсы HLR/HSS с приоритетной обработкой запросов.

3.6. Выводы по главе 3.

Глава 4. Экспериментальные оценки и инженерные методы обработки запросов1 в HLR/HSS

4.1 Роуминг.

4.2 Уточнение предметных моделей.

4.3 Исходные данные для имитационного моделирования.

4.4 Анализ расчетных данных для обеих моделей приоритетной обработки запросов в HLR/HSS.

4.5 Выводы по главе 4.

Актуальность темы.

С начала коммерческой эксплуатации сетей сотовой связи наблюдалось постоянное увеличение количества и улучшение качества услуг мобильной связи. В это развитие вносили свой вклад новые телекоммуникационные технологии и методы предоставления услуг связи. о

Первоначальный спектр услуг GSM (Global System for Mobile communications) был аналогичен перечню услуг узкополосной фиксированной связи и отличался только спецификой мобильности пользователей. В процессе развития сетей подвижной связи, как, впрочем, и фиксированных сетей, начались разработки сервисных платформ VAS (Value Added Services), повышающих функциональную ценность традиционных услуг и обеспечивающих создание, дополнение и конфигурацию разнообразных новых инфокоммуникационных г услуг. Эти платформы явились функциональной частью сетей подвижной связи 2.5G и, в частности, системы GSM, но они не стандартизированы и могут предоставлять услуги исключительно "своим" абонентам и тогда, когда они находятся в "родной" сети. Именно попытки снять это ограничение в предоставлении VAS с породили технологию CAMEL (Customized Application for Mobile Network Enhanced Logic).

Технология CAMEL является частью концепции виртуальной домашней среды VHE (Virtual Home Environment) и гарантирует получение широкого спектра новых (не стандартизованных, уникальных для каждого Оператора связи) инфокоммуникационных услуг за границами той домашней сети, где они организованы. Благодаря CAMEL пользователю в любое время становится доступно множество персонализованных услуг, независимо от выбранного им в это время оконечного устройства или Оператора сети. Далее предоставление этих услуг реализуется с учетом местонахождения участника.

Переход от стандарта GSM к UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) включает в-себя новую технологию IPMultimedia Subsystem (IMS), которая дает возможность предлагать клиентам сетей подвижной связи услуги, базирующиеся на приложениях, услугах и протоколах Интернет, а также на WEB-технологиях. В рамках IMS сохраняет свою актуальность и проблема роуминга услуг, решаемая CAMEL.

В процессе предоставлении услуг в сетях связи GSM/UMTS важную роль играет оборудование, называемое Ноше Location Register / Home Subscriber Server (HLR/HSS). В связи с тем, что в будущем продолжится расширение функций этих сетевых элементов, актуально исследование производительности и характеристик HLR/HSS. Более того, разнообразие услуг связи в мультисервисной сети приводит к тому, что алгоритмы обслуживания заявок в HLR/HSS при внедрении CAMEL, переходе к 3G и реализации концепции IMS должны ориентироваться на разнородный трафик с разными допустимыми значениями времени обслуживания разных заявок. Для обслуживания такого трафика требуется применение приоритетных дисциплин обслуживания, так как классические алгоритмы предоставления ресурсов не в полной мере учитывают своеобразие обслуживаемых запросов, что оказывает отрицательное влияние на использование обслуживающего устройства HLR/HSS и, в конечном итоге, на производительность всей системы.

В связи с этим разработка моделей для исследования вероятностно-временных характеристик (ВВХ) и методов организации обработки мультисервисного трафика CAMEL-услуг в HLR/HSS мобильной связи является актуальной и своевременной. 0

Целью работы является исследование ВВХ и разработка методов организации обработки мультисервисного трафика CAMEL-услуг в HLR/HSS сети мобильной связи GSM/UMTS на базе приоритетных дисциплин.

Эта цель определила необходимость решения следующих задач:

1. Анализ трафика разных CAMEL-услуг в сетях подвижной связи.

2. Построение структурно-функциональной модели реализации CAMEL-услуг в регистре HLR на основе приоритетных дисциплин.

I ! V

3. Разработка математической модели HLR/HSS при организации CAMEL-услуг со статической смешанной абсолютно-относительной приоритетной системой.

4. Исследования ВВХ систем HLR/HSS с использованием смешанных абсолютно-относительных приоритетных дисциплин обработки очередей и оптимизации их характеристик путем выбора числа уровней абсолютного приоритета и размещения среди них значений относительного приоритета при заданных ограничениях длительностей обслуживания.

5. Исследование ВВХ систем HLR/HSS с использованием динамических значений приоритета по методу Earliest Deadline First (EDF), который соблюдает, прежде всего, допустимые сроки обслуживания поступивших в систему заявок.

6. Сравнительный анализ ВВХ классических узлов услуг HLR и систем с использованием динамических приоритетных дисциплин класса EDF.

Состояние исследования. В ряде работ по CAMEL-услугам [12, 54, 63, 113, 77] R. Noldus, В.А. Фрейнкман, группа 3GPP подробно анализируют спецификации [80-97, 107] протокола MAP (Mobile Application Part) [114, 112]. Но все эти работы носят эмпирический (инженерный) характер и не предполагают оценок ВВХ.

Исследования приоритетных дисциплин с абсолютными и относительными уровнями приоритета выполнены целым рядом авторов в 1980-2000 годах [3, 4, 65, 68, 116] (Л. Клейнрок, Б.С. Лившиц, А.П. Пшеничников, А.Д. Харкевич, Б.С. Гольдштейн) и обобщены В'диссертации, но эти исследования не отражают последних достижений компьютерной техники при построении HLR (а затем - HSS), позволяющих в быстродействующих серверах HLR реализовывать динамические назначения приоритета в реальном времени, чему посвящена глава 3.

Там же анализируются опубликованные работы по методу обработки запросов Earliest Deadline First (EDF) [70, 71, 72, 74, 75, 76], но эти работы не учитывают специфику сценариев HLR/HSS в мультисервисной сети.

Методы исследования. В процессе исследования использованы методы теории телетрафика, приоритетные модели обслуживания.

Научная новизна диссертационной работы заключается в предложенной модели систем с приоритетными дисциплинами обработки мультисервисного трафика CAMEL-услуг в регистре HLR/HSS, в новых методах и результатах исследования процесса предоставления CAMEL-услуг и в анализе ВВХ задержек в регистре HLR/HSS при предоставлении CAMEL-услуг в сети GSM/UMTS.

Практическая ценность и реализация результатов. Полученные формулы, методы, алгоритмы позволяют найти наилучшие параметры и вычисления характеристик, определяющих качество предоставления CAMEL-услуг в регистре HLR с использованием приоритетных дисциплин обслуживания. Результаты работы используются в Научно-техническом

К J центре ПРОТЕИ при разработке CAMEL-шлюза, в Санкт-Петербургском центре разработки ПО компании ООО «Нокиа Сименс Нетворкс» при разработке алгоритмов обслуживания заявок в узле управления услугами (Service Control Point) в сетях GSM/UMTS.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и были одобрены на 59-й и 60-й научно- технических конференциях студентов, аспирантов и молодых специалистов СПбГУТ, на 59-й, 60-й и 61-й научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава научных сотрудников и аспирантов СПбГУТ, на конференции «Joint Advanced Student School: The Turbo Principle in Communications», на конференции IEEE EUROCON2009, а также на заседаниях кафедры Систем коммутации и распределения информации в 2005, 2006, 2007, 2008 и 2009 годах.

Публикации. Материалы, отражающие основное содержание и результаты диссертационной работы, опубликованы в 7 печатных работах.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Функциональная модель HLR/HSS, отражающая принципы реализации услуг связи при использовании дисциплины обработки очередей с динамическим назначением приоритета.

2. Математическая модель системы организация услуг, учитывающая свойства поступающей нагрузки.

3. Алгоритм вычисления характеристик статической приоритетной системы с фиксированными значениями приоритета (метод Rate Monotonic Scheduling, RMS) и результаты расчета с использованием метода EDF.

4. Сравнительный анализ характеристик двух методов приоритетного обслуживания заявок.

5. Инженерный алгоритм назначения приоритета в CAMEL-шлюзе.

Структура работы. Первая глава посвящена обзору эволюции услуг связи в сетях GSM/UMTS и методам их исследования с использованием теории телетрафика. Вводится математический аппарат для моделирования систем с приоритетным обслуживанием по широко используемому в операционных системах реального времени методу Rate-monotonic Scheduling (RMS). Проведенный обзор известных результатов для систем M/G/1 позволяет использовать их в главах 2 и 3 при разработке оригинальных моделей времени пребывания запросов в очереди к HLR/HSS, чему и посвящена данная диссертация. В соответствии с проведенными исследованиями формулируется цель и задачи диссертационной работы.

Во второй главе вводится функциональная модель HLR/HSS. На основе функциональной модели и анализа методов исследования предоставления CAMEL-услуг в регистре HLR/HSS, проведенном в первой главе, определяется математическая модель, позволяющая исследовать ВВХ HLR/HSS с использованием дисциплин обслуживания со статическими значениями приоритета. Результатом анализа главы 2 являются формулы для расчета среднего времени пребывания запроса в схеме со смешанной абсолютно-относительной приоритетной системой.

В третьей главе исследуется метод планирования очереди Earliest Deadline First (EDF), который оперирует динамическими значениями приоритета и соблюдает, прежде всего, допустимые сроки обработки поступающих в систему запросов. Далее предлагается подход к математическому описанию метода EDF без приоритетного прерывания такой обработки.

В четвертой главе на основании формул, полученных в третьей главе, обсуждается эффективность метода EDF, результаты научного эксперимента и вопросы практической реализации CAMEL-услуг.

В заключении приводятся основные результаты, полученные в диссертационной работе.

4.5. Выводы по главе 4

На основе полученных во второй и третьей главах моделей произведен расчет характеристик алгоритмов EDF и RMS.

1. Проведенные исследования доказывают, что применение приоритетного алгоритма обслуживания запросов с дедлайнами в HLR/HSS является с обоснованным подходом для оптимизации обслуживания запросов.

2. При большой нагрузке метод EDF имеет значительные преимущества по сравнению с методом RMS: количество запросов, обработанных до дедлайна, больше; меньше приоритетных прерываний обработки запросов и, таким образом, меньше административных накладных расходов.

3. Практическое внедрение алгоритма EDF в современные системы реального времени при определенных обстоятельствах может быть более сложным, чем другого алгоритма, не базирующегося на прнципе динамического приоритета.

4. Представлено, что методы со статическим приоритетом или метод FIFO являются особенными случаями метода EDF. Вследствие этого их характеристики по среднему времени ожидания обработки могут быть произведены методом EDF, что позволяет более гибкое и эффективное управление обработкой требований, поступающих в систему.

5. В дополнение к предыдущим пунктам сделан вывод, что если мощность программного обеспечения и ресурсы процессора HLR/HSS позволяют применять метод EDF, то следует выбрать метод EDF. В противном случае предлагается оптимизировать обработку запросов разного значения и дедлайна со смешанным абсолютным и относительным приоритетом в соответствии с алгоритмом, приведенном в разделе 2.5.

115

ЗАКЛЮЧЕНИЕ о

В процессе проведенных в диссертационной работе исследований получены следующие основные результаты:

1. Произведен анализ трафика разных CAMEL-услуг в сетях подвижной связи.

2. Разработана структурно-функциональная модель реализации CAMEL-услуг в регистре HLR на основе приоритетных дисциплин.

3. Разработана математическая модель HLR/HSS при организации CAMEL-услуг со статической смешанной абсолютно-относительной приоритетной системой.

4. Проведено исследование ВВХ систем HLR/HSS, использующих смешанные абсолютно-относительные приоритетные дисциплины обслуживания, и оптимизации их характеристик путем выбора числа уровней абсолютного приоритета и размещения на них значений относительного приоритета при заданных ограничениях длительностей обслуживания.

5. Проведено исследование ВВХ систем HLR/HSS с использованием динамических значений EDF-приоритета.

6. Проведен сравнительный анализ ВВХ классических узлов услуг HLR и систем с использованием динамических приоритетных дисциплин класса EDF.

7. Разработана программа имитационного моделирования алгоритмов RMS и EDF для сравнительного анализа их характеристик.

8. Проведенные исследования доказывают, что применение приоритетного алгоритма обслуживания запросов с дедлайнами в HLR/HSS является обоснованным подходом к оптимизации обслуживания запросов.

1. Б.С. Гольдштейн, Услуги операторского класса при конвергенции мобильной и фиксированной связи, журнал «Мобильные телекоммуникации», № 9, 2003

2. Б.С. Гольдштейн, Интеллектуальные сети и сетевой интеллект: подход ТфоП, http://www.alcatel.ru/news/publications/, 2005

3. JI. Клейнрок, Вычислителные системы с очередями, Перевод на русский язык, Мир, 1979

4. Л. Клейнрок, Теория массового обслуживания, Перевод на русский язык, Москва, Машиностроение, 1979

5. Ю.Ф. Кожанов, Протоколы и интерфейсы в цифровой сети с коммутацией каналов, 2002, ISBN 5-900786-62-5

6. Р. Кох, Г.Г. Яновский, Эволюция и конвергенция в электросвязи, Москва, Радио и связ, 2001, ISBN 5-256-01591-5.

7. A.Ю. Криштофович, P.P. Сейфетдинов, Прогнозирование трафика ОКС-7 в сотовых сетях стандарта GSM, Труды учебных заведений связи, СПБГУТ, СПб, № 170, 2004, ISBN 5-8960-034-Х

8. Б.Я. Лихтциндер, М.А. Кузякин, А.В. Росляков, С.М. Фомичев, Интеллектуальные сети связи, Москва, Эко-Трендз, 2002, ISBN 588405-039-9

9. Жэн Цзи (Ren Jie), У Сяо-у (Wu Xiaowu), Региение компании Huawei для сети WCDMA: плавная эволюция, Mobile Communications International/RE, Мобильные Коммуникации -Russian Edition, № 7, 2001

10. Д.А. Потапов, Предоставление услуг с помощью открытых интерфейсов, журнал «Вестник связи», № 1, 2005

11. Развитие технологии мобильных интеллектуальных сетей GSM, Mobile Communications International/RE, Мобильные Коммуникации — Russian Edition, № 8-9, 2001

12. B. Фрейнкман, CAMEL Gateway: Эффективный инструмент для предоставления новых услуг, журнал "Мобилные телекоммуникации", № 2, 2004

13. Д.В. Чурбанов, М.А. Кузякин, А.В. Росляков, С.М. Фомичев, Интеллектуальная сеть связи TELLIN, ИКС № 4, 2002

14. S. Alekseev, Dienste Intelligenter Netze: GrapHentheoretische Methoden in der Kontrollflussanalyse, Berichte aus dem Department fur Informatik, № 2, Oldenburg, 2004, ISSN 0946-2910

15. H. Aparicio, Vergleich unterschiedlicher digitaler Mobilfunkstandards aus dem asiatischen und amerikanischen Raam mit den ETSI Standards DECT und GSM, Universitat Hannover, 1997

16. Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus AG, 2001

17. F. Bullingen, P. Stamm, Entwicklungstrends im Telekommunikationssektor bis 2010, Wissenschaftliches Institutflir Kommunikationsdienste GmbH, Bad Honnef, 2001

18. CCITT Recommendation 1.312 / Q. 1201, Principles of Intelligent Network Architecture, ITU, 1992

19. G. Christensen, R. Duncan, P. Florack, Wireless Intelligent Networking, Artech House, 2000, ISBN 1580530842

20. M. Cookson, D. Smith, 3G service control, ВТ Technology Journal, Volume 19 № 1,2001

21. Ericsson GmbH, Die Infrastruktur von Mobilfunhietzen: Funktion und Elemente, Diisseldorf, 2001

22. I. Faynberg et al., The Intelligent network standards: Their applications to service, McGraw-Hill, 1997, ISBN 0-07-021422-0

23. R. Foster, Wireless intelligent networks: The flexible future, Ericsson Review, 78-82, 1998

24. H. Frohlich, Mehnvertdienste intelligenter Netze zur Realisierung der universellen, personlichen Mobilitat, Technische Hochschule Aachen, 1997

25. E. Geulen, J. Hartmann, Open Service Provisioning in GSM— What do we gain with CAMEL, Ericsson Eurolab Deutschland GmbH, 1997

26. Gi Moo Choi, Dong-Ho Cho, Performance analysis of cache strategy for Signalling traffic management in a wireless ATM network, журнал "Wireless Networks", Volume 6, № 5, 2000

27. A. Gibmeier, Intelligente Dienste fur intelligente Nutzer, NET, № 5, 1999

28. A. Giesen, Ubang „Entwicklung unternehmenstibergreifender IT-Standards RWTH Aachen, Aachen, 2004с.

29. J. Grabowski, Mobilkommimikation II, Universitat zu Ltibeck Institut fur Telematik, Luebeck, 2002

30. J. Hartmann, The Alignment of IN and GSM, 5th International Conference on Intelligence in Networks, 1998

31. D. Hillenbrand, Seminarausarbeitung „ UMTS und Mobilfanksysteme der dritten Generation ", Universitat Kaiserslautern, Kaiserslautern, 2002

32. J. Jormakka, H. Jormakka, State ofArt of Service Creation Technologies in IP and Mobile Environments, Communication Systems: The State of the Art (IFIP World Computer Congress): 147-166, 2002

33. W. Kellerer, Dienstarchitekturen in der Telekommunikation Evolution, Methoden und Vergleich, Technical Report, Technische Universitat Munchen, 1998

34. M. Krieger, Virtual Home Enviroment, MONITOR, Ausgabe 1/2001 -Netz & Telekom, 2001

35. Leon-Garcia, Widjaja: Communication Networks: Fundamental Concepts and Key Architectures, 2nd Edition, McGraw Hill, 2004

36. K.K. Leung,Y. Levy, Global Mobility Management by Replicated Databases in Personal Communication Networks, AT&T Laboratories, 1997

37. Chung-Hsin Liu, Yung-Chih Hhang, Nen-Fu Huang, Yu-Lun Ling, Hom-Jey Jan, CAMEL evolution and PPS evaluation, Intelligent Network Workshop 6-9 May 2001, IEEE, 2001

38. Lucent Technologies, UMTS новые возможности и новые проблемы сетевых операторов, с http://www.lucent.ru/products/solutions/umtssolution, 2005

39. Т. Luszczynksi, Management mobiler Gerate, Funkschau, № 2, 2002

40. MobilMedia, HyNet, http://www.mobilmedia.de/ de/proj ekteHyNet.htm,

41. L. Nikkari, The EDGE Component ofSGSM, GPRS Congress London (May 28-29), 2002

42. S. Ollikainen, CAMEL Phase 3 in UMTS, Nokia Networks, 2002

43. P809-GI, Mobility in the broadband environment based on IN evolution, Volume 1 of 2, EURESCOM P809, 1999

44. P920-GI, UMTS Network Aspects: VHE concept description, scenarios and protocols, EURESCOM P920, 2000

45. L. Schrix, Toolkit fur die dritte Generationl: MexE — ein Entwicklungswerkzeugfiir 2,5G- and 3G-Systeme, NET, № 10, 2001

46. T. Shimoe, T. Sano, IMT-2000 Network Architecture, FUJITSU Scientific Technical Journal, Volume 38 № 2, 2002

47. R. Sietmann, Intelligente Netze im GSM-Mobilfunk, Funkschau 1/2, 1998

48. T. Thews, P. Ritzmann, Festnetz mit Intelligenz, NET, № 1, 2003

49. Third Generation Partnership Project (3GPP), http://www.3gpp.org

50. M. Uljas, C. Liu, J. Rajani, UMTS- Third Generation Telecommunications System, Helsinki University of Tehnology, 2000

51. J. Zuidweg, Next Generation Intelligent Networks, Artech House, 2002, ISBN 1-58053-263-2

52. Ian F. Akyildiz, Jiang Xie, Shantidev Mohanty, A survey of mobility management in Next-generation all-IP-based wireless systems, Mobility and resource management, Georgia institute of technology, IEEE Wireless Communication, August 2004, p. 16-28

53. Сейфетдинов, Руслан Рашидович; Исследование и разработка методов анализа нагрузки ОКС -7 в сетях мобильной связи второго и третьего поколения, дис. канд. техн. наук, Самара, 2006

54. Ivo Adan, Jacques Resing; Queueing Theory; Eindhoven University of Technology, Netherlands, 2001

55. И.Б. Бурдонов, A.C. Косачев, B.H. Пономаренко; Операционные системы реального времени', Института системного программирования РАН, http://www.citforum.ru, 2006

56. R. Noldus; CAMEL, Intelligent Networks for the GSM, GPRS and UMTS Network-, John Wiley & Sons Ltd, 2006, ISBN-10: 0-470-016949

57. J. Lennox, K. Murakami, M. Karaul, T.F. La Porta, Interworking Internet Telephony and Wireless Telecommunications Networks, ACM Computer Communications Review, vol. 31, no. 5, pp. 25-36, October, 2001

58. Лившиц Б. С., Пшеничников А. П., Харкевич А. Д., Теория телетрафика, Учебник для вузов, М.: Связь, 1979

59. В. Dannehr, М. Wuschke, Method for providing data on Multimedia Messaging Service (MMS), corresponding apparatuses and software programs, European Patent ЕР 1271989,. http://www.freepatentsonline.com/EP 1271989A2.html

60. Б.С. Гольдштейн, Ш. Финстербуш, Д.А. Потапов, Н.Б. Дауда, 2-я попытка для организации услуг третьей стороны,^ Журнал «Вестник связи», №4, 2008

61. Гольдштейн Б.С., Численные методы анализа и проектирования програлшного обеспечения систем коммутации, докт. дисс., СПбГУТ, Санкт-Петербург, 1993

62. B.S. Goldstein, Teletraffic models in advanced switching systems, 13th International Teletraffic Congress, Copenhagen, 1991, pp. 243-384

63. G.C. Butazzo, Efficient EDF Implementation for Small Embedded Systems, 2nd Int. Workshop on Operating Systems Platforms for Embedded Real-Time applications, Germany, 2006

64. G.C. Butazzo, Rate Monotonic vs. EDF: Judgment Day, Real-Time Systems, № 29, 2006

65. F.M. Chiussi, V. Sivaraman, Achieving High Utilization in Guaranteed Services Networks Using Early-Deadline-First Scheduling, International Workshop on QoS, 1998

66. M. Kurth, Teilnehmerdaten im SAN, Funkschau, № 20, 2004

67. K.Chen, L.Decreuesefond, An approximate analysis of waiting time in multiclasses M/G/l-EDF queues, Network Department ENST, Paris, France, 1997

68. C.L. Liu, J.W. Layland, Scheduling Algorithms for Multiprogramming in a Hard-Real-Time Environment, Journal of the Association for Computing Machinery, Vol. 20, No. 1, January 1973, pp. 46-61

69. A. Cervin, J. Eker, B.Bardsson, K.E. Arzen, FeedbackFeedforward Schediding of Control Tasks, Department of Automatic Control, Lund Institute of Technology, 2002, http://www.control.lth.se/~johane/

70. B.A. Фрейнкман, Эволюция технологий предоставления услуг IN в современных и перспективных сетях связи, Журнал «Технологии и средства связи», Специальный выпуск «АТС. Коммутационное оборудование. Buyers' Guide», 2006.

71. М. Finsterbusch, P. Schmidt, Authentifizierung in Netzen mit EAP (Extensible Authentication Protocol), WissenHeute, № 7, 2008

72. EN 301 140-1 version 1.3.4, Intelligent Network Application Protocol (INAP) Capability Set 2, ETSI

73. GSM 02.78 version 5.6.0 Release 1996, Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Customised Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL); Service definition — Stage 1, ETSI, 1999

74. TS 02.78 version 6.6.1 Release 1997, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects;

75. CAMEL); Service definition Stage 1, 3GPP, 2002

76. TS 02.78 version 7.2.0 Release 1998, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; (CAMEL); Service definition Stage 1, 3GPP, 2001

77. GSM 02.78 version 8.0.0 Release 1999, Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Customised Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL); Service definition — Stage 7, ETSI, 1999

78. TS 22.078 version 3.9.0 Release 1999, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; Customised Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL); Service description, Stage 1, 3GPP, 2002

79. TS 22.078 version 4.5.0 Release 4, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; Customised Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL); Service description, Stage 1, 3GPP, 2002

80. TS 22.078 version 5.11.0 Release 5, Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); Customized Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL); Service description; Stage 1, 3GPP, 2003

81. TS 22.078 version 6.6.0 Release 6, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; Customised Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL); Service description; Stage 1, 3GPP, 2004

82. TS 22.078 version 7.2.0 Release 7, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; Customised Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL); Service description; Stage 7, 3GPP, 2005

83. GSM 03.78 version 5.8.0 Release 1996, Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Customized Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL); Stage 2, ETSI, 1999

84. TS 03.78 version 6.11.0 Release 1997, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Core Network; Customised Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL) Phase 2;1. Stage 2, 3GPP, 2002

85. TS 03.78 version 7.8.1 Release 1998, Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Customised Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL) Phase 2, 3GPP, 2002

86. TS 23.078 version 3.18.0 Release 1999, Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); Customised Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL); Stage 2, 3GPP, 2003

87. TS 23 .078 version 4.10.0 Release 4, Digital cellular telecommunicationssystem (Phase 2+); Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); Customised Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL); Stage 2, 3GPP, 2003

88. TS 23.078 version 5.5.0 Release 5, Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); Customised Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL); Stage 2, 3GPP, 2003

89. TS 23.078 version 6.4.0 Release 6, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Core Network; Customised Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL) Phase 4 Stage 2, 3GPP, 2004

90. TS 23.278 version 5.6.0 Release 5, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Core Network; Customised Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL) Phase 4 Stage 2; IM CNInterworking, 3GPP, 2004

91. TS 23.278 version 6.0.0 Release 6, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Core Network; Customised Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL) Phase 4 Stage 2; IM CN Interworking, 3GPP, 2004

92. GSM 09.78 version 5.7.0 Release 1996, Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Customized Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL); CAMEL Application Part (CAP) specification, ETSI, 1999 ■

93. GSM 09.78 version 6.5.0 Release 1997, Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Customised Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL); CAMEL Application Part (CAP) specification; Stage 2, ETSI, 2000

94. GSM 09.78 version 7.1.0 Release 1998, Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Customised Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL); CAMEL Application Part (CAP) specification, ETSI, 2000

95. TS 29.078 version 3.15.0 Release 1999, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Core Network; Customised Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL) Phase 3; CAMEL Application Part (CAP) specification, 3GPP, 2003

96. TS 29.078 version 4.8.0 Release 4, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Core Network; Customised Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL) Phase 3; CAMEL Application Part (CAP) specification, 3GPP, 2003

97. TS 29.078 version 6.4.0 Release 6, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Core Network; Сгг^tomised Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL) PPxc^se 4; CAMEL Application Part (CAP) specification, 3GPP, 200^4

98. TS 29.415 version 4.2.0 Release 4, Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); Customized Applications for Mobile network Enhanced Logic (CAMEL) Phase 3; CAMEL Application Part (CAP) specification, 3GPP, 200 1

99. ITU-T 1.240; ISDN Service Capabilities Definition of Teleservices; ITU-T, 1993

100. ITU-T 1.250; ISDN Service Capabilities Definition of Supplementary Services-, ITU-T, 1993

101. TS 23.002 version 4.8.0 Release 4, Technical Specification Group Services and Systems Aspects, Network architectiu~e; 3GPP, 2003

102. TS 23.234 version 6.10.0 Release 6, Technical Specification Group Services and System Aspects; 3GPP system to Wifeless Local Area Network (WLAN) interworking; System descriptionz, 3 GPP, 2006

103. TS 129.120 version 4.0.0, Universal Mobile Telecommunications

104. TS 29.02 version 4.18.0 Release 4, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Core Network; Mobile Application Part (MAP) specification), 3GPP; 2007

105. TS 23.060 version 4.11.0 Release 4, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; General Packet Radio Service (GPRS); Service description- Stage 2, 3GPP, 2006

106. ITU-D. Teletraffic Engineering Handbook.- Geneva, 2005