автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Разработка системы управления качеством инфокоммуникационных услуг оператора связи

На правах рукописи

Мочалов Дмитрий Валерьевич

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫХ УСЛУГ ОПЕРАТОРА СВЯЗИ

Специальность 05.13.01 — Системный анализ, управление и обработка информации (в технике и технолог иях)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ио5531115

Ставрополь - 2013

005531115

Работа выполнена на кафедре «Информационной безопасности автоматизированных систем» в Федеральном государственном автономном образовательном учреждение высшего профессионального образования «СевероКавказский федеральный университет» (ФГАОУ ВПО СКФУ), г. Ставрополь

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Слюсарев Геннадий Васильевич

доктор технических наук, профессор Червяков Николай Иванович, профессор кафедры высшей алгебры и геометрии ФГАОУ ВПО «СевероКавказский федеральный университет»

доктор технических наук, профессор Маслов Олег Николаевич, зав. кафедрой экономических и информационных систем ФГОБУ ВПО «Поволжский государственный университет Телекоммуникаций и Информатики»

ФГАОУ ВПО «Южный федеральный университег», г. Ростов-на-Дону

Защита состоится 17 мая 2013 г. в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 212.245.09 при Северо-Кавказском федеральном университете по адресу: 355009, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1, корпус 1, ауд. 416.

Тел.: (8-8652) 95-69-97, (8-8652) 95-68-01

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СевероКавказского федерального университета по адресу: 355029, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2.

Автореферат разослан 12 апреля 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.245.09 кандидат физико-математических наук, доцент

О. С. Мезенцева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Форум управления телекоммуникациями ТМ Forum включил процессы управления качеством обслуживания в схему телекоммуникационных операций eTOM (Enhanced Telecom Operations Map). Качество обслуживания пользователей (Quality of Service, QoS), гарантированное предоставление приложениям высокого уровня сервиса, требуют решения комплекса задач по сопровождению телекоммуникационных сетей, включая мониторинг и управления сетью, разрешение возникающих инцидентов и проблем, управление услугами и их модификацией. Большой вклад в решение этих задач внесли О. И. Авен, H. Н. Гурин, Я. А. Коган, Б. С. Гольдштейн, В. М. Вишневский, Г. П. Башарин, Ю. В. Гайдамака, О. М. Тихоненко, К. Е. Самуйлов, Н. В. Яркина, А. Ю. Гребешков, Е. Г. Ойхман, Э. Н. Гордеев, К. Г. Князев. Акту альность темы диссертационной работы определяется необходимостью разрешения противоречий, вызванных следующими основными группами факторов. Первая группа факторов обусловлена наличием ряда практических противоречий между необходимостью реализации все более сложных комплексных услуг связи с заданным качеством в режиме реального времени и ограниченными возможностями соответствующих систем управления телекоммуникациями. Вторая группа факторов обусловлена недостаточным уровнем развития методов анализа, моделирования, оптимизации, совершенствования проблемно-ориентированных систем управления качеством (СУ) инфокомму-никационных услуг. Известные методы анализа не обеспечивают требуемой точности, или вообще не позволяют проводить оценку ВВХ подобных систем из-за их следующих особенностей:

- приоритет при создании систем управления качеством сместился от управления сетевыми элементами к управлению бизнес-процессами;

- показатели качества систем управления и критерии их оценки формируются исходя из конечного результата предоставления услуг связи;

- необходимости предоставления сложных высокотехнологичных услуг, объединяющих разные технологии;

- применение большого количества оборудования различных производителей и разных систем управления, при территориально-распреде-ленной организационной структуре оператора.

Целью работы является улучшение показателей качества систем операционного управления телекоммуникационными сетями и услугами путем использования процессных методов управления и методологии еТОМ.

Объектом исследования являются системы операционного управления телекоммуникационными сетями ответственные за управление услугами связи и их качеством.

Предметом исследований является научно-методический аппарат разработки и применения методов анализа процессно-ориентированных систем управления качеством инфокоммуникационных услуг.

Научная задача работы заключается в разработке научно-методического аппарата решения многокритериальных задач системного анализа проблемно-ориентированных систем управления качеством услуг оператора связи, базирующихся на технологиях процессного управления.

Научная задача декомпозирована на ряд частных научных задач.

1. Анализ реальных' 'систем управления качеством, построение математических моделей их функционирования.

2. Разработка методологий построения процессно-ориентированных систем управления качеством инфокоммуникационных услуг связи.

3. Разработка системы моделей для анализа процессно-орйентирован-ных систем управления качеством йнфокоммунйкацйонныхуслуг.

4. Разработка математических моделей исследования ВВХ функционального интерфейса системы управления качеством.

5. Обоснование практической значимости предлагаемых решений.

Методы исследования. Системный'' анмиз, теория принятия решений, теория построения моделей сложных систем, теория массового обслуживания, теория телетрафика, теория графов, методы моделирования.

Достоверность полученных результатов подтверждается высоким теоретическим уровнем исследования, логичностью в изложении анализируемого материала, строгостью математических выкладок, совпадением результатов математического и имитационного моделирования.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Методологические основы разработки процессно-ориентированных систем управления качеством инфокоммуникационных услуг.

2. Комплекс функциональных моделей реализованных систем OSS/BSS управления качеством услуг оператора связи.

'3. Научно-методический аппарат разработки процессно-ориентированных систем управления качеством услуг оператора связи.

4. Аналитические и имитационные модели исследования ВВХ функционального интерфейса комплекса технических средств системы управления сетевыми элементами.

5. Методика разработки процессно-ориентированных систем управления качеством инфокоммуникационных услуг оператора связи.

Научная новнзна диссертационной работы заключается в следующем.

1. Сформулирован новый методологический подход к разработке систем управления качеством, позволяющий устранить недостатки существующих систем, связанные с реализацией все более сложных высокотехнологичных услуг связи сетей NGN (New Generation Network).

2. Впервые разработано формализованное описание объекта исследования - системы операционного управления телекоммуникационными сетями, позволяющее исследовать ее модули и их взаимосвязи, осуществлять декомпозицию системы, анализ, оптимизацию, оценивать влияние процессов взаимодействия модулей на характеристики системы в целом.

3. Разработан комплекс функциональных моделей реализованных систем управления качеством, который, в отличии от известных, обеспечивает исследование как отдельных ее модулей, так и системы в целом.

4. Впервые проблема разработки процессно-ориентированных систем управления качеством сведена к решению трех основных задач: оптимального распределения программных компонент (ПК), соответствующих бизнес-компонентам (БК), по процессорным модулям (ПМ) системы, разра-

ботки правил построения расписания минимальной длины, минимизации системных затрат связанных с обменными процессами.

5. Разработаны аналитические и имитационные модели оценки ВВХ функционального интерфейса системы управления качеством, обеспечивающие, в отличии от существующих, исследование процессов взаимодействия с внешними объектами и их влияние на показатели качества системы.

6. На основании проведенных исследований получена методика разработки системы управления качеством инфокоммуникационных услуг, обеспечивающая реализацию операций количественного сравнения вариантов построения системы с целью выбора альтернативы ее реализации.

Практическая значимость результатов диссертационной работы заключается в том, что теоретические исследования, выполненные в работе, доведены до инженерных решений в виде набора модулей для разработки систем управления качеством инфокоммуникационных услуг. Представленная в работе методика разработки системы управления качеством может быть использована в научно-исследовательских, проектных, производственных и эксплуатационных организациях. Полученные в диссертации результаты используются в учебном процессе СКФУ, включены в учебное пособие «Современные и перспективные технологии передачи данных».

Реализация и внедрение результатов исследования. Представленная работа является частью научных исследований проводимых СКФУ,получила поддержку РФФИ (решение конкурсной комиссии №13-07-00130 от 19.03.2013 г.),ее результаты применены на следующих предприятиях.

1. ОАО «Концерн Созвездие»,г.Воронеж, при оценке ВВХ Центров управления.

2. ЗАО «ВИМ», г. Москва, при анализе ВВХ системы управления.

3. ООО «РР-Х», г. Ставрополь, при разработке системы управления.

4. ОАО «ВЕГА», г. Воронеж, при анализе различных вариантов построения систем технической эксплуатации.

5. ЗАО « ИЛЕКТА»,г.Ставрополь, при разработке системы управления.

Апробация работы. Основные положеши диссертационной работы были представлены и обсуждались в материалах Всероссийской межвузовской НТК (Москва, 2007г.), VI Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Томск, 2008г), XXI Всероссийской научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов (Рязань, 2008г.), IV Всероссийской научной конференций молодых ученых, аспирантов и студентов (Таганрог, 2008г.), международной научной конференции (Ставрополь, 2009г.), международной научно-практической конференции (Одесса, 2009г.), четвертой международной научно-технической конференции (Ставрополь, 2010г.), VII Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Томск, 2010г.), XI Всероссийского симпозиума по прикладной и промышленной математике (Сочи-Дагомыс, 2010г.), международной конференции (Санкт-Петербург, 2011г.).

Публикации. Основные результаты по теме диссертации опубликованы в 34 научных работах, в том числе 11 публикаций в изданиях, рекомендуемых ВАК,7 официально зарегистрированных программ для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, 2 приложений. Общий объем работы

190 страниц, содержащий 77 рисунков, 25 таблиц, 12 страниц литературы из 150 наименований. Приложение к диссертации содержит 25 страниц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируются цель и задачи исследования, указываются научная новизна и практическая значимость полученных результатов, приводится краткое изложение основных результатов.

В первой главе проведен анализ системных связей и закономерностей функционирования объекта исследования. Показано, что совершенствований систем управления (СУ) осуществляется сегодня в двух направлениях:

- создаются новые платформы управления, инструментальные средства построения СУ, необходимые интерфейсы для сетевых объектов;

- ведется работа по созданию и совершенствованию стандартов.

Наряду с продуктами фирм, специализирующихся в области производства платформ управления (HP Open View, Telecom DM, Digital M IP, ISR, Global Orbit, Vertel Manager Platform), практически все крупнейшие производители оборудования (Nortel, Lucent, Alcatel, Newbridge, Ericson, Nokia) предлагают собственные решения в области систем управления. Громоздкость архитектуры, значительные усилия по внедрению, сложности с настройкой под бизнес-процейсьг предприятия, необходимость программирования интерфейсов для интеграции с внешними модулями — только некоторые недостатки современных СУ. Показано, что в настоящее время нет универсальных технологий поддержки качества услуг в телекоммуникациях. Предлагается при оценке качества инфокоммуникацион-ных услуг использовать основные принципы системного подхода, обеспечивающего полноту оценки качества как с позиций потребителя так и провайдера. Решение многокритериальной задачи выбора варианта разрабатываемой системы предложено осуществлять методом последовательных уступок, или методом отыскания условных максимумов. Разработаны методика и инструментарий оценки эффективности процессов управления качеством инфокоммуникационных услуг входящих в библиотеку инфраструктуры информационных технологий (Information Technology Infrastructure Library - ITIL), включающие формализацию процесса управления уровнем обслуживания, разработку диаграммы поддержки уровня обслуживания, формальное представление взаимосвязи процессов. Проанализированы ограничения и недостатки существующих подходов к обеспечению процессов управления уровнем обслуживания (Service Level Management) входящих в ITIL. Показано, что устранение недостатков существующих систем возможно путем реализации универсальной объектно-ориентированной инфраструктуры с множеством программных компонент и интерфейсов, что дает возможность перейти от монолитной к компо-нентпо-ориентированной архитектуре. При этом, в качестве основы объединения ПК используются сквозные бизнес-процессы предприятия, т. е. каркасом для построения системы управления может быть модель еТОМ, представленная в виде совокупности аппаратно-программных модулей

реализации бизнес-процессов. При таком подходе структура системы управления и алгоритм ее работы становятся подобны структуре объекта автоматизации, а функции управления оказываются распределенными среди множества процессорных модулей взаимодействующих с помощью сообщений и находящихся между собой в отношениях, определяемых бизнес-процессами. Показано, что выбор альтернативного варианта СУ сводится к решению многокритериальной задачи. В соответствии с рекомендациями TMF критерий оценки эффективности СУ имеет вид

ф = £Pktk(0,S,Q)—> min, где Рк - приоритет к-го требования, tk - момент

завершения обслуживания, 0 - способ распределения ПК по ПМ, S - расписание обслуживания запросов, Q - способ интеграции ПК. Способ распределения ПК по ПМ определяет частоту возникновения конфликтов за ресурс ПМ. Распределение L ПК по N ПМ задается разбиением множеств

L на d групп F = {F„F1,...,FJ} так, что (jF^ijL,, r«e

.При

суммарная частота возникновения конфликтов . min ,где Р,/ - стационарная частота поступления на

этом с/ а

¿=1 k=\iJ ПМ соседних запросов.

Определение контрольных сроков реализации требований включает в себя задание таких правил построения расписания их обработки 5, которые обеспечат минимальное число задержанных требований Гпй„(х)= тт'«,^)}, где ¡¡(Б) - момент завершения обслуживания г'-го требования. При

этом необходимо выполнить условие Ур+Х -11р >21ь +/Д, где р-е требование г'-го типа, (р+1)-е требованиеу'-го типа, 2[, - временные затраты на обслуживание требований г'-го и /-го типов, ^ - время обслуживания у'-го требования /,-ым ПМ.

Минимизация системных затрат на реализацию обменных процессов между модулями системы оценивается критерием

т п п

I

Мсугу/ :и - яопо лн* т е пи

Билл''ИГ УП{ДЙВЛОНіАЄ gxr/ltxr.i*0 Управление УН^ЙВПЄН^«? Упрдялгн^в (jtTiJ 'el>tJL; по

Рисунок 1 - Функциональная модель системы обслуживания заказов

Р= I И^РуПк

1*=1«=1у=1 \ где п - число ПК, Г Не — идентификатор учета ПК входящих в к-й сегмент, т — число непересекающихся фрагментов, и — среднее число обращений к ПМ. Проведенный анализ показал несовершенство протокольных стеков и информационных процессов лежащих в основе существующих сис-

тем бизнес управления, управления услугами и взаимодействия с клиентами. Определены задачи диссертационного исследования, показатели качества разрабатываемой системы и критерии их оценки.

Во второй главе проведен анализ системы операционного управления телекоммуникационными сетями и услугами связи.

Функциональная модель системы обслуживания заказов (рисунок 1) представлена СМО М | С \ 11 °о с групповым поступлением требований.

Основными СВ, характеризирующими данную систему, являются:

- период занятости Пф;

- время ожидания и время обработки IV„ и V,, требований в системе.

Используя метод введения дополнительного события, получены выражения для вычисления преобразования Лапласа-Стилтьеса ПЛС ФР СВ ПО)

*(</) ■ /Кч | «-"»('/))• (О

где а - параметр Годного потока, ж(ц) - ПЛС СВ П; ых, ,9, - момента времени ожидания и обслуживания требований.

о $

Найдены моменты СВ П яч = -—!—; яч = ——=—.

1-р 2 (I-рГ

(2)

Для анализируемой СМО ФР времени обслуживания У(!) = а + {\-а1\-е~а')_

ПЛС времени обслуживания ¿>{д) = ——.

а + д

Первый момент времени обслуживания = -——.

а

ПЛС времени ожидания о){ц)= ——+ ^.

q+ay 1 - а)

' Первый момент времени ожидания соI = - °

(3)

(4)

ФР. стационарного времени ожидания

_q{q + a(l-a)) TOeReSe/(z)=lim(z-a)/(r).

Z->£J

Объем требования представляет собой СВ y{t), a(t) - полная сумма объемов требований; Распределение времени обслуживания знака в требовании 0 задано ФР E(t), s(i) - ПЛС ФР E(t), sx = -е(6) - первый момент времени обслуживания знака.

ПФ СВ a{t)

имеет вид

«(-) = Eza = ^^^, Q(z) - ПФ числа знаков в требовании. (5)

Дтительность обслуживания запроса зависит не только от его содержания,,™ и от загруженности модуля исполнителя. Число запросов, поступивших на интервале (0, t) если модуль свободен Vu(t), если модуль занят другим запросом Vi2(t), если образовалась очередь на обслуживание Vi3(t).

В работе получено Vr (t)+ Vr{l) = Я, ZS ,

(6)

j=і

Уп1}) = ^ОуМ-1,)> при условии 1-ЕЕКу(/Ку>0, (7)

Л <=i у=1 1-1 1 .

где — длина запроса,

1ч =\f.jit)e';'dt' Л - плот-

(ХЁРВИС ИНТЕГРАЦИИ ПРОГРАММНЫХ КОМПОНЕНТ )

| Упріле». »»оЯЇГЛ f^»™,,« обменом удапеьд*>и методой J у

_______Л_____г_

у Уграаленяе обисружениеи і г ^ _рас пределе шьи обьекгов ПК J \__

сооб^Г) £

Управление мэнитори*-ом

Управление потоком

Г*

Упр SB Г\е«ие COer^HaHWWlj

ЛІ

^ СЖС №7 ^

Рисунок 2 - Система интеграции ПК

ность распределения длительности обслуживания запроса. Таким образом, для определения Уу получена система из ЗК линейных

уравнений с ЗК неизвестными. Показано, что основное влияние на показатели сервиса интеграции оказывает брокер объектных запросов и его элементы — управление вызовами удаленных методов и управление обнаружением распределенных объектов. Процесс управления вызовами удаленных методов описан как многофазная СМО, рисунок 3.

1 „ Фаза приема 1 , Фаза обработки 1 , Фаза управления 1 , Фаза задержки 1

2 „ 2

m | CMOl [ ш 1 СМ02 | m ^ | СМОЗ | N > | СМ04 | N

M|G|1|oo GI|G|l|oo G|G|l|oo G|ß'|n('X

Рисунок 3 — Модель системы управления вызовами

Для фазы приема запросов получены моменты стационарного времени ожидания и обработки требований в системе

„ aPi • „ - аРъ , iaßif . m

б?;, =-; со7 =--1--г-; (8)

2(1 —p) 3(1 -p) 2(1 -pf

3X= (ox+ ßx-, 32= со2 + Рг + 2ü»|/J,, а также моменты периода занятости

тг^{ц-аГ\ж2=2р(ц-аГъ. (9)

Для фазы обработки запросов полу чены ФР стационарного времени ожидания и обработки

Щ0 = (1 : (10)

j = О ß {ff(i-tQ),eCMti>iO

моменты стационарного времени ожидания

= ———; й)2 = (11) 1 2(1-р) 2 6(1 -р)

а также ФР периода занятости П(/)= —ё~кр.

к=1

Для фазы управления получены моменты стационарного времени ожидания и обработки требований в системе

Яп 1 „"-2_Яп

а - п Р Р0 • - 1 I " Р Р0 (13)

М1-/>)2(»-1)! М р(1-р)2(п-1)' Для фазы задержки получены соотношения для первых двух моментов суммарного времени обслуживания требований

Р(2~к) • =2р г(1 — к) 2 кг2

к2 +2(1 -к) (1-к)(2-ац)

(14)

(1 -к)2 к(\-ац)

Известно, что математические ожидания суммы СВ равно сумме математических ожиданий этих СВ, а дисперсия равна сумме дисперсий СВ по каждой из фаз. ФР СВ были аппроксимированы ФР у{р^х):

г(Х) = Ро+(1-Ро): где У(р,&) = А{р) г. у{р,ъ),

Ар) о

(15)

Ро — стационарная вероятность отсутствия требований,

(1 -р^-б2' {\-Ро)5г-^' Процесс управления обнаружением распределенных объектов можно описать СМО О/ | М 111 оо, т. е. ФР времени ожидания имеет вид

IV(/)=1-' «-параметр входного потока, (Х - параметр

времени обслуживания, К = + —+

2ц

Стационарные вероятности як, к=0,1,..., п наличия к требований в системе як = Д , ^—; Щ = —, , ч .

1 -к-а(р) \-ai\jj)

«ЩЬ-аМ. = ФРпро-

межутков времени между моментами поступления требований.

При использовании полученных выражений и пакета программ МаЛсас! получены зависимости стационарного времени ожидания и пребывания требований в системе, вероятности отказа в предоставлении услуги от интенсивности поступления запросов X и объема запросов.

В третьей главе показано, что наибольшую сложность при разработке СУ представляют вопросы взаимодействия ПК, которые сводятся к задачам их рационального распределения по процессорным модулям системы, построению расписания выполнения бизнес-процессов минимальной длины, минимизации системных затрат интеграции ПК.

Алгоритм распределения ПК по ПМ состоит из последовательности одинаково построенных шагов. Изменение частоты конфликтов при переносе ПК; из группы Г, в группу [•] лодсчитывается по формуле

дс= х(/'0,у)+ Р(]Л))~ £(р(и)+ РОЛ Н6)

1ег1м{ |'ег1м $

где Р(г,у) - частота запросов.

Данное выражение позволяет реализовать рекуррентный способ вычисления Д/( (рисунок 4).

Обозначим через &'Ц(ф) приращение величин Д/Дф) при переходе к новому разбиению Иц (ф), где Я, - оператор переноса.

А^(ф) = Ай(ллф)-Ай(ф)1Тогда дДллф) = Дв(ф)+Д#(ф);''

а* (ф)=[р{и у)+р(], /)] ■ (д1ч+з,и - ^)

где 5, и - номера групп, в которых находились ПК У/ и /у при разбиении; <7 - номера групп, в которые перенесены эти ПК. В основу математической модели реализации контрольных сроков обработки параллельно выполняемых бизнес-процессов положен метод своевременной принудительной блокировки процессов Е. И. Пийля. При этом определяется минимальное число процессов, которое необходимо заблокировать и минимальное число состояний, в которых эти блокировки должны сохраняться. Метод позволяет построить расписание параллельных процессов минимальной длины. Рассматриваемое множество асинхронных параллельных процессов задается совокупностью

сетей Петри. Для устране-Рисунок 4-Схема алгоритма ния опасных состояний

субоптимального распределения осуществляется преобра-

ПК по ПМ

С

зовапие графа достижимых маркировок СП путем исключения из него всех ребер соединяющих опасные состояния. На рисунке 5 представлена модель выполнения двух параллельных процессов в состоянии блокировки. На рисунке 6 изображена преобразованная сеть Петри.

шт 111 Снижение системных

затрат интеграции обеспечивается разбиением всей совокупности ПК на отдельные фрагменты. Разбиение множества ПК на фрагменты описывается матрицами

" т и1 = ||/, ""

«||;=1Д=1 где

Рисунок 5 — Состояние блокировки

у, =

1, если БКІ є Фк,

Рисунок 6 — Бесконфликтное состояние

Модели процессов обслуживания заказов на услуги связи

О, в противном случае ; ^ (1, если БК„ БК1еФ,; '' [0, в противном случае . Алгоритм минимизации системных затрат интеграции.

1. Построение матрицы переходных вероятностей ЦМ между п ПК

/ )

где g,J — среднее число передач управления между 1-м и ]-м ПК, Рч — вероятность передачи управления ]-му ПК.

2. Описание разбиения ПК на сегменты Ф

I Модели управляющего | алгоритма СУ на основр і ] метода композиции сетей і і . Петри, СрМО__

где уік =

| IVФункциональною . | ин-ерфейса системы I управления ус лугами

1 ! I

1, если ПК і єФь О, в противном случае;

Ограничения < В, где Л', - объем памяти

7=1

для ¡-го ПК. Определение среднего числа пере-

КОМПЛСКС ИЛИИТОЦИОННЫУ | д ц

ходов из к-го сегмента С = ]>]

_і моделей оценки качества

I сиелі-'Мьі уприьлепин

услугами

Рисунок 7-Иерархическая система моделей

/=1у=1

нимизация числа переходов

С = I ££ пЦРуУ1кУ]к = I ¿¿Уу • (17)

А=1/=1у=1 /=1у=1

3. Решение задачи минимизации числа межсегментных переходов стандартными методами целочисленного линейного программирования.

После проведения фрагментации процесса проведено измерение времени его выполнения. При среднем количестве переходов между фрагментами равным 300, время реализации уменьшилось на 23% и составило 3.68, вместо 4.53 при использовании полного перебора.

В четвертой главе представлена методика разработки системы управления качеством. Иерархическая система моделей анализа СУ приведена на рисунке 7. Обобщенный алгоритм анализа ВВХ СУ включает решение следующих задач.

1. Формирование в соответствии с моделью еТОМ комплекса услуг связи.

2. Реализация модели процесса обслуживания заказов на услуги связи.

3. Реализация алгоритма субоптимального распределения ПК.

4. Реализация модели минимизации времени обработки задания.

5. Минимизация системных затрат на обменные процессы между ПМ.

6. Реализация управляющего алгоритма СУ на основе модели СеМО.

7. Исследование процесса функционирования средств управления сетевыми элементами.

8. Проверка соответствия полученных показателей разработанной системы, заданным показателям качества.

Детальное описание и анализ процессов предоставления услуг дают модели, представленные на рисунке 8 и таблице 1.

,-.Р7

.......

128-4-

Р8

СЭХ0Р13/О0 "і "

і ) / Л./ '.....*

і ЛОР14А.ср,5 і»?І Р11 |<2» иоГ

ЇЗЗ РР13

т

/

-... /-/

тріо

Л

ЧЛ.МЗ

145 І...........

б)

Рисунок 8 - Модель ПОВ на входящей (а) и исходящей (б) сторонах

Таблица 1 - Временные характеристики ПОВ

1 Разрешение соединения 24 Свободное состояние

2 Разрешение приема адресной информации 27 Получение разрешения отправки сообщения

3 Отказ абонента 28 Выбор необходимых ресурсов

4 Окончание приема адреса 29 Получение сигнала занятости

5 Контроль ошибок в адреса 30 Фиксация ответа

6 Анализ данных 31 Формирование сигнала оповещения

8 Окончание анализа данных 32 Завершение связи

9 Идентификация ошибок 33 Освобождение канала передачи данных

10 Формирование маршрута передачи 34 Задержка освобождения канала

11 Отказ формирования адреса 35 Отсутствие ответа адресата

13 Фиксация ответа адресата 40 Инициирование сети связи

14 Сигнал занятости вызываемого абонента 42 Формирование статуса разъединения

15 Отсутствие реакция вызываемого абонента 43 Вызов абонента

16 Освобождение канала 45 Завершение обслуживания

17 Состояние обмена

21 Формирование услуг

23 Завершение формирования услуг

Методология построения системы управления реализована путем решения трех основных задач - распределения ПК по ПМ, минимизации контрольных сроков обработки заданий, минимизации системных затрат на обменные процессы. Результаты эксперимента по первой задаче представлены в таблицах 2, 3.

Таблица 2 - Произвольное распределение ПК по ПМ

№ПМ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Твып сек

№Г1К 1,2 3,4 5,6 7,8 9,10 11,12 13,14 15,16 17,18 19,20 5,46

№ПМ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Твып сек

№ПК 4,13 5,6,14 11,12 10,19,20 1,9 7,8 15 18 2,3 16,17 3,71

Результаты эксперимента по второй задаче приведены в таблице 4.

N испытания I 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Твып сек. 9,7 6 10,1 2 11,0 3 9,8 7 9,0 6 11,2 3 10,1 7 10,8 3 11,5 0 10,3 3

Результаты эксперимента по третьей задаче приведены в таблице 5.

Й'Г

~КМГ

Результаты экспериментов с моделями системы свидетельствуют о их работоспособности и улучшении ВВХ при использовании разработанных методов.

После проведения структурных преобразований получена бесконфликтная система реализации услуг Рисунок 9 — Схема взаимодействия связи, которая может быть представ-узловСУ лена как СеМО, рисунок 9.

Учитывая, что Л'(/) = {«, (/), «2(г),..., пм (/)} - многомерный случайный процесс СеМО, в работе получено выражение для вероятности отказа представления услуги Рп-

чЯ - N

П7 '

Ро

»,1 Иа^ЬХП^Д

Л л е, (У(ЛГ-1,Л/) ) Ж „

1

1+ £ д1 — 1, М) -к-Л- (Л/ -к) |

к=11=0

(18)

у М)-І-(М-к)

(п1) = . , N< К< К ¡V, - время обработки запроса.

/и)

Группировки зависимостей времени обработки запросов на услуги связи от числа ПМ N и загрузки системы р при проведении множества прогонов модели приведены на рисунке 10.

300 250 200 150 100 50 0

1 У Л =--0,75 Уровень

У •элементами ссти Уровень элементов N

лу

<ф

/у

Рисунок 10 - Зависимости задержки обработки услуги от N

Рисунок 11 - Модель функционального интерфейса

Модель функционального интерфейса, приведенную на рисунке 11, можно представить в виде двухфазной СМО, первая фаза которой описывает поступление потока сообщений от устройств сопряжения с объектом, вторая фаза представляет собой систему реализующую распределительный алгоритм кругового опроса. Для СМОІ получено:

}у(\)-£---. 7^'' = —^—¡гт, где И7^ - среднее время ожидания, 'Ґ0 -

1 -р{Ц 1~Р[\

среднее время пребывания, х1' - среднее время обслуживания

Для СМ02 получено 1 Р 1 р

г0) г(2) г(0 т = т® + :ГР)= * =_* + -г (19)

Алгоритм обмена, реализованный в КТС, можно представить в виде

четырехфазной СМО, изображенной

^см'оГ -смо;'. V Р на рисунке 12.

;___і !___- Среднее время однократного

-р)д-1 Вы пребывания в СМО 1,СМ02:

х.

,-• ,-; . 1-Ц

-ШОЗ:---------СМ04'—+ •• •

Рисунок 12 - Алгоритм - _— __ 1 | /?, ___

обмена КТС + ' - ^+ ^(1-р,) ~ //,(1-^'

Среднее время пребывание в блоке, состоящем из СМОЗ и СМ04:

— U.+T, 111 1 __ ______j__—-__j_____

34 q <?/'з(> - Ру) ЯР^-РА) ЧР^-^-РЪ) Среднее время полного пребывания в СМО:

1 = /—L_+—L_)+(i - р/-\--- +-\--Д (20)

^-Л цг-Х) - — /ъ) Ра))

Передача данных может быть организована тремя способами, изображенными на рисунке 13.

(т^тттти^} - A ixl

(+.}-.....Ц j і ,

V J----і \ .. ,

rs < * > УСТПОЙГ.ТО*!

У"ройс:1;^У"4ІЇІІЗ.......{ Xv,,

а) с постоянном фиксированным в) с предоставлением п пользователям о

пр^дос.ти»члеи«йМ канала 'каждому устройству ксллектионог использеианке одного

(Mi .-„, % л

<г ; ("+'}..............-41 і і її-

УСГРОИСТИ« • -----------'

ЧЫСОКОСКО ¿ОС «НОГО 1"иЭМЭЛ-3

б) с п$едосташї<?нисм по л ь зо ва тел я м в ког-пеніивное неполно ванн» m ниэкоскс-ростлых наналоя спязи

•і С/п)------

Рисунок 13 — Способы передачи данных

При этом рассматриваются потоки данных критичные к задержкам, некритичные к задержкам и допускающие регламентированные задержки передачи.

Среднее время задержки соединения для распределений а), б), в), представленных на рисунке 13, составляет

V*

а) г3 =--в, б) г3 =-;---—в, в) г3 =

{пХв)"

1-Х0

т - пХв

_пЛ0)

И!-^-] Ро

где Г\) =

п^}{плО)к | {пХО)

к\ ті Ут-плд

в — среднее время обслуживания требований. Результаты расчетов приведены на рисункеМ.

Для передачи, некритичной к \ а задержкам, для распределений а), б),

^ С в) получено соответственно

• - - „у

_ а) г3

Ю

9Д ' 0.01 0.Є0І'

•ОЦ-в —-

Рисунок 14-Результаты расчетов

С-пХУ

V (тпХ/С)"

о) тт, = — от н-----—

-3 С

от!| 1 -

где V объем пакета бит,

пХУ/С

т

> в) гъ =

^0 =

С-пХУ

^}{тпХУ/С)к (тпХУ/С)( С ^ к\ + ті {(С-пХУ)

(21)

Разработанные модели и методы обеспечивают реализацию операций количественного сравнения вариантов построения системы с целью выбора альтернативы ее реализации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Впервые разработано формализованное описание объекта исследования — системы операционного управления телекоммуникационными сетями и услугами, позволяющее исследовать модули системы и их взаимосвязи, осуществлять их декомпозицию, анализ, оптимизацию.

2. Разработан комплекс функциональных моделей реализованных систем управления качеством услуг связи, который, в отличии от известных, обеспечивает исследование отдельных ее модулей и системы в целом.

3. Показано, что реализованные системы управления услугами оператора связи, в том числе системы OSSIBSS, имеют существенные ограничения, сложно интегрируется с фрагментами сетей и не в полной мере соответствуют требованиям, предъявляемым к управлению качеством услуг.

4. Проведенная декомпозиция и анализ основных подсистем OSS/BSS показали практически экспоненциальное возрастание времени ожидания, времени обработки требований в системе и вероятности отказа в обслуживании от загрузки таких ее элементов как ORB, подсистем обнаружения и управления удаленными вызовами, что неприемлемо для NGN сетей.

5. Сформулирован новый методологический подход к разработке систем управления качеством, позволяющий устранить недостатки существующих систем, связанные с реализацией все более сложных высокотехнологичных услуг связи сетей NGN.

6. Впервые проблема разработки процессно-ориентированных систем управления качеством сведена к решению трех основных задач: оптимального распределения программных компонент по процессорным модулям системы, разработки правил построения расписания минимальной длины, минимизации системных затрат связанных с обменными процессами.

7. Предложен комплекс моделей и алгоритмов разработки процессно-ориентированных систем управления, позволяющий проводить исследование системных связей и закономерностей функционирования ее элементов, оценивать влияние процессов их взаимодействия на характеристики системы.

8. Разработаны аналитические и имитационные модели оценки ВВХ функционального интерфейса системы управления качеством, обеспечивающие, в отличии от существующих, исследование процессов взаимодействия с внешними объектами и их влияние на показатели качества системы.

9. На основании проведенных исследований сформирована методика разработки системы управления качеством инфокоммуникационных услуг, обеспечивающая реализацию операций количественного сравнения вариантов ее построения с целью выбора альтернативы реализации.

10. Представленные методы, аналитические и имитационные модели разработки и исследования процессно-ориентированных систем управления позволяют построить интегрированную систему управления на новой распределенной платформе, повысить качество и эффективность предоставляемых операторами услуг связи.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В изданиях, рекомендованных ВАК

1.Мочалов Д. В. Анализ системы управления услугами NGN-мультисервисных сетей / Д. В. Мочалов, Д. В. Владимиров // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. - 2011. -№2. -С. 27-29.

2. Мочалов Д. В. Формализованное описание процесса функционирования системы ОБВ/ВЗЯ оператора связи/Д. В. Мочалов, Д. В. Владимиров, Э. И. Ямбулатов. // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. — 2011. - № 3. — С. 49-53.

3. Мочалов В. П. Формализованное описание системы поддержки бизнес-деятельности оператора связи / В. П. Мочалов, С. В. Яковлев, Д, В. Мочалов // Теория и техника радиосвязи. - 2011.-№4. — С. 108-110.

4. Мочалов В. П. Аналитическая модель для анализа состояния системы поддержки эксплуатации и бизнес-процессов оператора связи/В, П. Мочалов, С. В. Яковлев, Д. В. Мочалов// Теория и техника радиосвязи. - 2012.-№ 1. - С. 45-50. ■ ■

5. Мочалов В. П Метод расчета процессных систем эксплуатационного управления / В. П. Мочалов, С. В. Яковлев, Д. В. Мочалов// Теория и техника радиосвязи. - 2012. - № 3. - С. 94-100.

6. Мочалов Д. В. Приближенный метод расчета процессных систем управления сетями и бизнесом оператора связи / Д. В. Мочалов, Э. И. Ямбулатов. // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. — 2012. -№ 3. — С. 40-45.

7. Слюсарев Г. В. Формализованное представление процесса анализа системы обслуживания заказов оператора связи / Г. В. Слюсарев, С. В. Яковлев, С. В. Жубреев, А. А. Кульпинов, Д. В. Мочалов // Наукоемкие технологии. - 2012. - № 7. - С. 66-71.

8. Слюсарев Г. В. Аналитическая модель обслуживания заказов оператора связи. / Г. В. Слюсарев, В. П. Мочалов, С. В. Яковлев, Д. В. Мочалов // Наукоемкие технологии. — 2012. - № 7. — С. 71-77.

9. Слюсарев Г. В. Метод расчета процессных систем управления ОЗБ/ВББ / Г. В. Слюсарев, В. П. Мочалов, Д. В. Мочалов // Наукоемкие технологии. - 2012. - № 7. - С. 77-84.

Основные публикации в журналах и сборниках научно-техническнх конференций

10. Мочалов Д. В. Информационная технология управления телекоммуникационным бизнесом /Д. В. Мочалов//Материалы Всероссийской межвузовской научно-практической конференции «Актуальные проблемы информатизации. Развитие информационной инфраструктуры». — Москва: МГИЭТ, 2007. - С. 128-129.

11. Мочалов Д. В. Модель функционального интерфейса управляемого физического ресурса системы управления телекоммуникационными сетями и услугами ТМЫ / Д. В. Мочалов // Материалы 6-ой Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Томск: ТПУ, 2008. - С. 47-48.

12. Мочалов Д. В. Метод анализа взаимодействия приложений в распределенных информационных системах / Д. В. Мочалов // Материалы международной научно-практической конференции «Современные проблемы решения в науке и образовании 2009». — Одесса: ОНМУ, 2009. — С. 34-36.

13. Мочалов Д. В. Информационная технология бизнес-управления телекоммуникационным предприятием / Д. В. Мочалов // Материалы международной научной конференции «Актуальные проблемы и инновации в экономике, управлении, образовании, информационных технологиях» Выпуск 5. Том 3. - Ставрополь: СевКавГТИ, 2009. - С. 118-120.

14. Мочалов Д. В. Информационная технология координирования элементов сета управления / Д. В. Мочалов // Материалы международной научной конференции «Актуальные проблемы и инновации в информационных технологиях» - Ставрополь: СевКавГТИ, 2009. - С. 116-118.

15. Мочалов Д. В. Модель системы управления услугами TMN / Д. В. Мочалов, О. Н. Рябко Д. В. Владимиров // Материалы международной научно-практической конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании 2009». — Одесса: ОНМУ, 2009. - С. 36-40.

16. Мочалов Д. В. Модель системы управления качеством услуг в сетях нового поколения NGN оператора связи / Д. В. Мочалов, Д. В. Владимиров // Материалы 4-ой международной научно-практической конференции «Инфокоммуникационные технологии в науке и образовании» - Ставрополь: Сев-Кав ГГУ, 2010. - С. 197-200.

17. Мочалов Д. В. Система управления качеством услуг связи в телекоммуникационных сетях нового поколения NGN / Д. В. Мочалов, Д. В. Владимиров // Материалы 6-ой международной научно-практической конференции — Ставрополь: СтГАУ, 2010. - С. 150-153.

18. Мочалов Д. В. Модели обработки услуг в системе OSS/BSS оператора свзи / Д. В. Мочалов, Э. И. Ямбулатов // Материалы международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы и инновации в управлении, информационных технологиях» Выпуск 6, том 1. -Ставрополь: СевКавГТИ, 2011.-С. 208-209.

19. Мочалов В. П. Формализованное описание функционирования распределенной системы OSS/BSS / Д. В. Мочалов, С. В. Яковлев // Труды между нар. конф. - СПб.: СПбГАСУ, 2011. - с. 31-42

20. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. №2009612345. Имитационная модель планирования объемов предоставляемых услуг связи / С. В. Яковлев, Д. В. Мочалов, правообладатель ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет». -№ 2009610750, зявл. 25.02.2009; опубл. 08.05.2009. - с. 32

21. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. № 2010616535. Сервис интеграции в распределенной системе управления телекоммуникациями оператора связи / В. П. Мочалов, Д. В Владимиров, Д. В. Мочалов; правообладатель ГОУВПО «СевероКавказский государственный технический университет». - № 2010614700, зявл. 04.08.2010; опубл. 01.10.2010. -с.39

Личный вклад. Все результаты, составляющие содержание данной работы, получены автором самостоятельно. В работах, опубликованных в соавторстве, соискателем предложена методология разработки систем управления качеством [19]. Данная проблема сведена к решению трех ос-

новных задач — оптимального распределения программных компонент по процессорным модулям, построения расписания выполнения минимальной длины, минимизации системных затрат на обменные процессы [3, 7]. Разработан комплекс функциональных моделей реализованных систем управления качеством, предложен комплекс моделей разработай процессно-ориентированных систем управления [4, 5, 8, 9]. Разработаны аналитические модели оценки ВВХ функционального интерфейса [11,16]. Предложена методика разработки системы управления качеством инфокоммуни-кационных услуг [6, 20, 21].

Подписано к печати 9.04.2013. Формат 60x84 1/16 Усл. п. л. 1,28 Уч.-изд. л. 0,87

Бумага офсетная. Заказ 36 Тираж 100 экз.

Отпечатано в Издательско-полиграфическом комплексе ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет»

355028. г. Ставрополь, пр. Кулакова,2._

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение Высшего профессионального образования «Северо-Кавказский федеральный университет» Институт информационных технологий и телекоммуникаций Кафедра информационной безопасности автоматизированных систем

На правах рукописи

Мочалов Дмитрий Валерьевич

04201357272

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫХ УСЛУГ ОПЕРАТОРА СВЯЗИ

Специальность: 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (в технике и технологиях)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор

Слюсарев Г.В.

Ставрополь 2013

Содержание

Список сокращений................................................................................................4

Введение...................................................................................................................5

1. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА

ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫХ УСЛУГ.......................................................17

1.1. Анализ процессов оценки качества инфокоммуникационных услуг.......17

1.2. Метод анализа процессов управления качеством

инфокоммуникационных услуг 1Т1Е...................................................................26

1.3. Анализ процессно-ориентированного подхода к управлению качеством инфокоммуникационных услуг...........................................................................33

1.4. Выбор и обоснование показателей качества и критериев их оценки.......44

Выводы...................................................................................................................51

2. АНАЛИЗ СИСТЕМЫ ОПЕРАЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫМИ СЕТЯМИ И УСЛУГАМИ СВЯЗИ........53

2.1. Аналитическая модель системы обслуживания заказов оператора связи 53

2.2. Анализ протоколов стандарта СОЯВА........................................................60

2.2.1. Исследование процедуры вызова удалённых методов...........................66

2.2.2. Аналитическая модель процедуры управления вызовами удаленных методов...................................................................................................................73

2.2.3. Исследование процедуры управления обнаружением распределенных объектов.................................................................................................................80

2.2.4.Математическая модель процедуры поиска ОСВ....................................83

2.2.5. Математическая модель процедуры публикации РО..............................84.

2.3. Исследование ВВХ системы интеграции программных компонент........86

2.4. Разработка программного модуля системы интеграции ПК.....................91

Выводы...................................................................................................................98

3. МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ РАЗРАБОТКИ ПРОЦЕССНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ УСЛУГ ОПЕРАТОРА СВЯЗИ.........................................................................................100

3.1. Алгоритм субоптимального распределения программных компонент

(ПК) в СУ.............................................................................................................100

3.2. Математическая модель реализации контрольных сроков обработки заданий в РСУ......................................................................................................105

3.2.1. Содержательная постановка задачи........................................................105

3.2.2. Имитационная модель процесса устранения взаимной блокировки параллельных процессов....................................................................................108

3.3. Математическая модель системы интеграции ПК...................................118

3.4. Математическая модель оценки показателей качества процессно-

ориентированных систем управления качеством услуг оператора связи.....123

Выводы.................................................................................................................129

4. МЕТОДИКА РАЗРАБОТКИ И ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫХ УСЛУГ ОПЕРАТОРА СВЯЗИ.........................................................................................131

4.1. Методика анализа ВВХ системы управления качеством инфокоммуникационных услуг оператора связи.............................................133

4.2. Модель системы обслуживания заказов на услуги связи........................134

4.3. Модель управляющего алгоритма СУ.......................................................138

4.4. Исследование модели функционального интерфейса системы управления

услугами...............................................................................................................142

Выводы.................................................................................................................148

Заключение..........................................................................................................150

ЛИТЕРАТУРА.....................................................................................................152

ПРИЛОЖЕНИЕ 1................................................................................................164

ПРИЛОЖЕНИЕ 2................................................................................................182

Список сокращений

NGN - мультисервисные системы связи нового поколения OSS/BSS - система поддержки эксплуатации и бизнес-процессов оператора связи

QoS - качество сервиса

SLA - соглашение об уровне обслуживания

NGOSS - система поддержки операционной деятельности

ПЛС - преобразование Лапласа-Стилтьеса

ПФ - производящая функция

СВ - случайная величина

ФР - функция распределения

ЦМ - цепь Маркова

Е£, - математическое ожидание СВ ^

D^ - дисперсия СВ

ß(q) - ПЛС времени обслуживания

a(q) - ПЛС ФР A(t) СВ £

A(t)=P{zk<t} = l-e-

a(q) = —--ПЛС ФР A(t)

а + q

00

P(z,t)-^Pk(t)zk - производящая функция числа требований,

к=О

поступающих в систему в промежутке [0; t)

к

Р{ч) = 7—~—\Г ~ ПЛС ФР времени обслуживания

(м + я)

ß = -/?'(о) = — - первый момент СВ ß

ß = /gn(o)=^ + 1) _ ВХорой момент СВ £ М

Введение

Актуальность работы. В настоящее время системы телекоммуникаций переживают значительные перемены, проявляющиеся в быстром объемном росте, появлении новых технологий, введении все более сложных и разнообразных услуг. Это вызывает необходимость сокращения издержек и операционных расходов на содержание телекоммуникационной инфраструктуры, поддержку оперативного внедрения новых услуг, а также реализацию требований к гибкости и быстроте их перестройки.

Форум управления телекоммуникациями ТМ Forum (Tele Management Forum) включил процессы управления качеством обслуживания, управления услугами, ресурсами, взаимоотношениями с клиентами и поставщиками-партнерами в схему телекоммуникационных операций eTOM (Enhanced Telecom Opérations Map). Качество обслуживания пользователей (Quality of Service, QoS), гарантированное предоставление приложениям высокого уровня сервиса, требуют решения комплекса задач по сопровождению телекоммуникационных сетей, включая мониторинг и управления сетью, разрешение возникающих инцидентов и проблем, управление услугами и их модификация. Сегодня очевидно, что важнейшим фактором сохранения конкурентоспособности и стабильности экономического успеха предприятия является процессное ориентирование в управлении, основанное на подходах к управлению бизнес-процессами - Business Process Management (ВРМ).

Актуальность темы диссертационной работы определяется необходимостью разрешения противоречий, вызванных следующими основными группами факторов.

Первая группа факторов обусловлена наличием ряда практических противоречий между необходимостью реализации все более сложных комплексных услуг связи с заданным качеством в режиме реального времени

и ограниченными возможностями соответствующих систем управления телекоммуникациями.

Вторая группа факторов обусловлена недостаточным уровнем развития методов анализа, моделирования, оптимизации, совершенствования проблемно-ориентированных систем управления качеством инфокоммуникационных услуг. Известные методы анализа не обеспечивают требуемой точности, или вообще не позволяют проводить оценку вероятностно-временных характеристик подобных систем из-за их следующих особенностей:

- приоритет при создании систем управления качеством сместился от управления сетевыми элементами к управлению бизнес-процессами;

- показатели качества систем управления и критерии их оценки формируются исходя из конечного результата предоставления услуг связи;

- необходимость предоставления сложных высокотехнологичных услуг, основанных как на технологиях пакетной передачи данных, так и конвергентных услуг, объединяющих разные технологии;

применение большого количества оборудования различных производителей и разных систем управления для каждой технологии производителя, при территориально-распределенной организационной структуре оператора;

- использование сервисных показателей качества услуги, что требует взаимодействия как с сетевыми элементами, так и с бизнес-процессами оказания услуг.

Решение данных задач является сложной научной проблемой, связанной с разработкой методического аппарата решения задач системного анализа, моделирования, оптимизации, совершенствования проблемно-ориентированных систем управления качеством инфокоммуникационных услуг, базирующихся на технологиях процессного управления, а также методов их расчета и исследования.

Целью работы является улучшение показателей качества систем операционного управления телекоммуникационными сетями и услугами путем использования процессных методов управления и методологии еТОМ.

Объектом исследования являются системы операционного управления телекоммуникационными сетями ответственные за управление услугами связи и их качеством.

Предметом исследований является научно-методический аппарат разработки и применения методов анализа процессно-ориентированных систем управления качеством инфокоммуникационных услуг.

Научная задача работы заключается в разработке научно-методического аппарата решения многокритериальных задач системного анализа проблемно-ориентированных систем управления качеством услуг оператора связи, базирующихся на технологиях процессного управления.

Научная задача декомпозирована на ряд частных научных задач.

1. Анализ реальных систем управления качеством, построение математических моделей их функционирования.

2. Разработка методологии построения процессно-ориентированных систем управления качеством инфокоммуникационных услуг связи.

3. Разработка системы моделей для анализа процессно-ориентированных систем управления качеством инфокоммуникационных услуг.

4. Разработка математических модели исследования ВВХ функционального интерфейса системы управления качеством.

5. Обоснование практической значимости предлагаемых решений.

Методы исследования. Теория систем и системный анализ, теория

телетрафика, теория массового обслуживания, теория графов, методы моделирования, сети Петри.

Достоверность изложенных положений работы подтверждается результатами вычислительных экспериментов, высоким теоретическим и практическим уровнем исследования, последовательностью и логичностью

изложения анализируемого материала, строгостью математических выкладок.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Методологические основы построения процессно-ориентированных систем управления качеством инфокоммуникационных услуг.

2. Комплекс функциональных моделей реализованных систем 088/В88 управления качеством услуг оператора связи.

3. Научно-методический аппарат разработки процессно-ориентированных систем управления качеством услуг оператора связи.

4. Аналитические и имитационные модели исследования ВВХ функционального интерфейса комплекса технических средств системы управления сетевыми элементами.

5. Методика разработки процессно-ориентированных систем управления качеством инфокоммуникационных услуг оператора связи.

Личный вклад. Все результаты данной работы получены автором самостоятельно. В работах, опубликованных в соавторстве, соискателем предложен научно-методический аппарат разработки систем управления качеством. Данная проблема сведена к решению трех основных задач -оптимального распределения программных компонент по процессорным модулям, построения расписания выполнения минимальной длины, минимизации системных затрат на обменные процессы. Разработан комплекс функциональных моделей реализованных систем управления качеством, предложен комплекс моделей разработки процессно-ориентированных систем управления. Разработаны аналитические модели оценки ВВХ функционального интерфейса. Предложена методика разработки системы управления качеством инфокоммуникационных услуг.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем.

1. Сформулирован новый методологический подход к разработке систем управления качеством, позволяющий устранять недостатки

существующих систем, связанные с реализацией все более сложных высокотехнологичных услуг связи сетей NGN.

2. Впервые разработано формализованное описание объекта исследования -системы операционного управления телекоммуникационными сетями, позволяющее исследовать ее модули и их взаимосвязи, осуществлять декомпозицию системы, анализ, оптимизацию, оценивать влияние процессов взаимодействия модулей на характеристики системы в целом.

3. Разработан комплекс функциональных моделей реализованных систем управления качеством, который, в отличии от известных, обеспечивает исследование как отдельных ее модулей, так и системы в целом.

4. Впервые проблема разработки процессно-ориентированных систем управления качеством сведена к решению трех основных задач: оптимального распределения программных компонент (ПК), соответствующих бизнес-компонентам (БК), по процессорным модулям (ПМ) системы, разработки правил построения расписания минимальной длины, минимизации системных затрат связанных с обменными процессами.

5. Разработаны аналитические и имитационные модели оценки ВВХ функционального интерфейса системы управления качеством, обеспечивающие, в отличии от существующих исследование процессов взаимодействия с внешними объектами и их влияние на показатели качества системы.

6. На основании проведенных исследований получена методика разработки системы управления качеством инфокоммуникационных услуг, обеспечивающая реализацию операций количественного сравнения вариантов построения системы с целью выбора альтернативы ее реализации.

Практическая значимость результатов данной работы заключается в том, что проведенные исследования доведены до конкретных решений в виде набора приложений для разработки систем управления качеством инфокоммуникационных услуг. Представленная в работе методика

разработки системы управления качеством может быть использована в научно-исследовательских, проектных, производственных организациях. Прикладные результаты исследования используются в учебном процессе СКФУ, включены в учебное пособие «Современные и перспективные технологии передачи данных»

Реализация и внедрение результатов исследования. Диссертационная работа получила поддержку РФФИ, является одним из направлений научных исследований, проводимых СКФУ.

Результаты, полученные в диссертации, нашли практическое применение на предприятиях.

1. ОАО «Концерн Созвездие», г. Воронеж, при оценке ВВХ Центров управления.

2. ЗАО «Илекта», г. Ставрополь, при исследовании вероятностно-временных характеристик системы управления услугами.

3. ОАО НПФ «НЕЙРОН», г. Ставрополь, при экспериментальном исследовании системы интеграции программных компонент.

4. ООО «РР-Х», г. Ставрополь, при разработке системы управления услугами.

5. ООО «ВИМ»,г. Москва, при анализе различных вариантов построения систем технической эксплуатации.

6. Северо-Кавказский федеральный университет, в учебном процессе.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы

были представлены и обсуждались в материалах Всероссийской межвузовской НТК (Москва, 2007г.), VI Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Томск, 2008г), XXI Всероссийской научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов (Рязань, 2008г.), IV Всероссийской научной конференций молодых ученых, аспирантов и студентов (Таганрог, 2008г.), международной научной конференции (Ставрополь, 2009г.), международной научно-практической конференции (Одесса, 2009г.), четвертой

международной научно-технической конференции (Ставрополь, 2010г.), VII Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Томск, 2010г.), XI Всероссийского симпозиума по прикладной и промышленной математике (Сочи-Дагомыс, 2010г.), международной конференции (Санкт-Петербург, 2011г.).

Публикации. Основные результаты по теме диссертации опубликованы в 34 научных работах, в том числе 11 публикаций в изданиях, рекомендуемых ВАК,7 официально зарегистрированных программ для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, 2 приложений. Общий объем работы 190 страниц, содержащий 77 рисунков, 25 таблиц, 12 страниц литературы из 150 наименований. Приложение к диссертации содержит 25 страницу.

В первой главе проведенный анализ системы управления качеством услуг связи показал, что в настоящее время нет универсальных технологий поддержки качества услуг в телекоммуникациях обеспечивающих удовлетворение всех требований корпоративных пользователей мультимедийных сетей. Каче