автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Управление качеством услуг в сетях мобильной связи

На правах рукописи

Устюжанин Виктор Иванович

Управление качеством услуг в сетях мобильной связи

Специальность 05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□ОЗ1ТЗ1Б6

САНКТ- ПЕТЕРБУРГ 2007

003173166

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им проф М А Бонч-Бруевича

Научный доктор технических наук, профессор

руководитель Валерий Юрьевич Бабков

доктор технических наук, доцент СПбГМТУ Официальные Сергей Михайлович Одоевский оппоненты: кандидат технических наук СТЕЛТ Телеком (Москва) Валерий Олегович Тихвинский

Ведущее предприятие

ФГУП ЛОНИИР (Санкт-Петербург)

Защита состоится « •/ » AbtfjjCéc О 2007 г в часов на заседании диссертационного ¿овета Д 219 004 01 при Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им проф МА Бонч-Бруевича по адресу 191186 Санкт-Петербург, наб р Мойки, 61

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета Автореферат разослан «_ 7 » 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профб

В.Ю. Волков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Процессы глобализации инфокоммуникационных сетей и международная интеграция требуют определения возможных путей становления и развития национальной системы оценки и управления качеством услуг связи Новые радиотехнологии связи и вещания, позволяющие внедрять на телекоммуникационный рынок все большее количество услуг связи, заставляют мировое телекоммуникационное сообщество взглянуть на вопросы оценки качества услуг связи и систему управления качеством как на один из важнейших факторов эффективного развития рынка услуг связи

В настоящее время во всем мире требования потребителей к качеству услуг связи стали более дифференцированными и жесткими, что является важным с точки зрения обеспечения эффективной экономической деятельности операторов связи В настоящее время и в России тема качества мобильной связи является достаточно актуальной Продолжающееся развитие телекоммуникационного рынка, обострение конкуренции между операторами связи на территории России, переход этой конкуренции из ценовой плоскости в плоскость услуг - все эти факторы обусловливают увеличение внимания, которое уделяется вопросам качества услуг связи Заинтересованными лицами здесь являются и пользователи, и операторы, и регулирующие и контролирующие органы Создание единой системы показателей качества и нормирования является важнейшей задачей на пути формирования целостной системы взаимодействия операторов сетей мобильной связи, абонентов и контролирующих организаций Таким образом, абонент может оценить услуги, предоставляемые разными компаниями по единой шкале норм на показатели качества, а предприятие -сформировать интегральный подход к контролю качества и оптимизации функционирования сети Следует отметить, что реализация этой задачи является сложной и трудоемкой, поскольку мобильная связь является новой для отрасли, и поэтому вся нормативно-правовая документация и стандарты находятся в стадии разработки Гармонизация национальной и международной системы позволит российским операторам мобильной связи повысить конкурентоспособность услуг с учетом последних требований мирового телекоммуникационного рынка, а внедрение единых норм на показатели качества создаст условия, при которых и контролирующие организации и абонент сети смогут оценить услуги, предоставляемые разными компаниями.

Развитие национальной системы управления качеством должно базироваться на совершенной нормативно-правовой базе, учитывающей достигнутый уровень качества услуг связи и нормативные требования сопредельных стран, входящих в ЕС Надо отметить, что международные требования к <ЗоБ, как непременное условие развития услуг новых технологий мобильной связи, учтены рабочей группой Ассоциации ЗО при разработке концептуального документа по формированию и развитию рынка услуг ЗС в России. Стандартизация системы управления качеством и разработка требований к качеству услуг связи

должны стать определяющими направлениями исследований в отрасли на период до 2010 г

Объектом исследования является мультисервисная система мобильной связи третьего поколения.

Предметом исследования является процесс управления качеством услуг в сети мобильной связи третьего поколения.

Целью работы является повышения эффективности и конкурентноспособности систем мобильной связи при переходе к сетям третьего поколения

Научная задача заключается в разработке алгоритмов и методик управления качеством услуг в сетях мобильной связи при обслуживании мультимедийного трафика

Методы исследований. В работе использовался математический аппарат теории вероятностей, теории массового обслуживания, статистической теории распространения радиоволн, методы математического моделирования, математической статистики, имитационного моделирования

Достоверность полученных результатов обеспечена адекватным применением математических методов, корректностью постановок задач, вводимых допущений, ограничений и формулировок выводов, адекватностью применяемых моделей физическим процессам в системах связи с подвижными объектами. Достоверность научных положений подтверждается непротиворечивостью полученных результатов результатам предшествующих исследований и техническим характеристикам оборудования сети

Научные положения, выносимые на защиту. К основным научным положениям, которые получены лично автором и выносятся на защиту, относятся

1 Система критериев и методик оценки качества обслуживания абонентов в сетях мобильной связи третьего поколения при передаче мультимедийного трафика,

2 Алгоритмы и методики управления качеством услуг при передаче мультимедийного трафика,

3 Предложения по реализации управления качеством услуг связи в сетях мобильной связи третьего поколения

Научная новизна результатов работы

1 Разработана система критериев и методик оценки показателей качества обслуживания абонентов при передаче мультимедийного трафика, которая связывает систему требований к техническими показателями сети подвижной связи третьего поколения с индикаторами работы сети, определяющих качество предоставления услуг

2 Разработаны вопросы организации управления качеством услуг посредством мониторинга сети

3 На основе функциональной модели передачи мультимедийного трафика разработаны алгоритмы и методики управления качеством услуг в системах СОМА2000 1хЕУ-00

4 Решены задачи оптимизации алгоритмов работы планировщиков по дифференциальному показателю качества обслуживания

5 Разработаны предложения по организационной структуре управления качеством услуг компании-оператора, использующей технологию мобильной связи третьего поколения

Практическая ценность работы. Результаты работы могут быть использованы при принятии решений по развитию действующих сетей подвижной радиосвязи стандартов 1МТ-МС и в учебных курсах вузоов связи

Апробация результатов работы и публикации. Материалы диссертации опубликованы в монографии, в тематических сборниках и отраслевых журналах- всего в 4 работах Основные результаты исследований были доложены на 58-й НТК профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов СПбГУТ (СПб, 2006) и получили положительную оценку

Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены в ЗАО «Дельта Телеком», и в учебном процессе СПбГУТ им проф М А Бонч-Бруевича, что подтверждено соответствующими актами

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 83 литературных источника Работа изложена на 215 страницах машинописного текста и содержит 39 рисунков и 32 таблицы

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, приведена общая структура работы

В первой главе рассмотрена система стандартизации и контроля качества услуг мобильной связи, под которым понимается суммарный эффект от параметров обслуживания, определяющий степень удовлетворения пользователя услугами связи Поскольку качество услуг мобильной связи определяется не только нормативной базой, но и действующим правовым регулированием, то рассмотрена правовая база РФ, регламентирующая вопросы регулирования общих и технических требований к качеству услуг связи Правовые отношения на рынке мобильной связи определяются из бизнес-моделей

Проанализирован характер взаимоотношений между участниками рынка, обеспечивающими качество услуг мобильной связи Рассмотрены вопросы стандартизации систем управления качеством услуг связи, которые необходимы для контроля над качеством технологических процессов их предоставления и согласования возможностей сетей общего пользования, принадлежащих, как правило, разным операторам Отмечается, что система управления качеством обслуживания представляет систему мер, которые обеспечивают соответствие качества услуг связи установленным требованиям Стандарты систем управления качеством базируются на принципах индивидуальной ответственности поставщика услуг, фиксировании данных о качестве услуг и разработки эффективных административных процедур

Рассмотрены принципы оценки, контроля и управления качеством услуг в сетях мобильной связи Показано, что создание единой системы и нормирование показателей качества является важнейшей задачей на пути формирования целостной системы взаимодействия операторов сетей мобильной связи, абонентов и контролирующих организаций Необходима систематизация, обобщение подходов к оценке показателей качества и управлению услугами и разработка применительно к перспективным сетям мобильной связи критериев и методик оценки показателей качества, алгоритмов и методик управления качеством обслуживания, предложений по их реализации В заключении произведена постановка задач исследования

Во второй главе разработана система критериев и методик оценки показателей качества обслуживания абонентов при передаче мультимедийного трафика Отмечено, что качество обслуживание абонентов в сети мобильной связи должно быть определено в виде характеристик, поддающихся наблюдению и оценке потребителем, что в сетях мобильной связи целесообразно иметь независимые показатели качества обслуживания для каждой услуги, которые основываются на запросах пользователя (абонента) к С^оБ и качестве услуг, предлагаемом оператором или определяемом видом услуги связи

Введены понятие критерия и показателя качества предоставления услуг, где каждый критерий качества характеризуется определенными показателями качества предоставляемой услуги, а показатели качества, в свою очередь, рассчитываются через параметры качества, полученные в результате проведения оценочных испытаний Показатели качества обслуживания абонента отражают все основные аспекты взаимодействия конечного пользователя с сетью связи и услугой, как товаром, приобретаемым у оператора соответствующей сети Этапы использования услуги с точки зрения пользователя включают доступ к сети и необходимой услуге, с учетом непрерывности и полноты оказания услуги

Показатели качества классифицированы на технические и организационные Определена взаимосвязь показателей качества и параметров для их расчета Каждый технический показатель качества характеризуется одним или несколькими показателями качества работы сети (индикаторами) Эти индикаторы являются показателями внутреннего применения и используются оператором связи для анализа качества работы сети и определения причин ухудшения качества услуг (табл 1)

Технические показатели С^оБ составляют основу для выбора комплекса параметров, определяющих качество предоставления услуг в сетях мобильной связи Выбранные показатели позволяют использовать методы измерения (^оБ, не зависящие от какой-либо конкретной инфраструктуры сети Зв

Таблица 1

Технические показатели качества

Критерии качества (потребительские свойства) Показатели качества, формулы (1}-(4) Параметры для расчета показателей качества

Доступность связи Доля «неуспешных» вызовов (Call Drop) от общего числа вызовов Р0, в том числе При установлении соединения с мобильным абонентом сети При установлении соединения с абонентом фиксированной сети Число безуспешных попыток вызовов <5

Общее число вызовов за период испытаний

Непрерывность связи Доля вызовов, окончившихся разъединением установленного соединения не по инициативе абонента Р0 Число соединений с преждевременным разъединением К

Общее число соединений, последовательно установленных за период испытаний

Качество передачи речи Доля вызовов, не удовлетворяющих нормативам по качеству передачи речи Rn Число вызовов, не удовлетворяющих нормативам по качеству передачи речи МПр

Общее число контрольных вызовов

Скорость установления соединения от абонента до абонента Доля вызовов, не удовлетворяющих нормативам по величине времени задержки сигнала ответаQ зсо Задержка сигнала ответа Число вызовов, не удовлетворяющих нормативам по величине времени за- N держки сигнала ответа 38

Р0=£ 100%(1),р 100%(2)ДП = 100%(3),дзсо=^ юо%(4) N 1 N N N

Модель, используемая для расчета параметров качества предоставляемых услуг сетей подвижной связи, имеет три уровня взаимодействия конечного пользователя с сетью связи

Первый уровень определяет качество услуг на этапе доступа к сети конечного пользователя, что является основным требованием при рассмотрении всех прочих аспектов и параметров С^оБ Параметром, используемым на этом уровне модели, является параметр <Зо8, называемый доступностью сети

Второй уровень модели определяет доступ к услуге, целостность и непрерывность услуги На третьем уровне находится совокупность конкретных услуг, предоставляемых оператором сети мобильной связи Они определяют соответствующие параметры оценки С^оЯ с точки зрения конечного пользователя

Взаимоотношения абонентов в этой модели выражены сценарием - абонент А вызывает абонента В. Критерий, характеризующий качество предоставления услуг, связанный с обеспечением доступа к сети мобильной связи, определяется специальными показателями, которые согласно используемой модели должны быть индивидуальными в зависимости от используемого принципа коммутации в базовой сети

Организационные показатели качества характеризуют скорость ремонта, правильность тарификации и удовлетворенность абонентов обслуживанием, оцениваются на основе статистической информации за отчетный период, которую предоставляет группа качества отдела маркетинга оператора мобильной связи, и рассчитываются через параметры качества, полученные в результате проведения оценочных испытаний. При оценке учитывается количество письменных обращений абонентов с претензиями к работе технических средств сети связи компании и с претензиями к работе группы абонентского обслуживания (табл. 2)

Таблица 2

Организационные показатели качества_

Критерии качества Показатели качества, по формулам (5)-(8) Параметры для расчета показателей качества

Скорость ремонта Коэффициент времени восстановления связи Рве Время восстановления связи (нормативное)

Общее количество заявок на восстановление связи за отчетный период

Количество восстановлений связи, для которых время восстановления больше нормативного

Правильность тарификации Доля неправильно тарифицированных соединений Рнт Общее количество счетов за установленные соединения за отчетный период

Количество неправильно начисленных счетов

Показатели удовлетворенности абонентов обслуживанием Показатель удовлетворенности организационными аспектами обслуживания Отношение количества обоснованных жалоб на организационные аспекты обслуживания, поступивших в абонентскую службу оператора за период равный 12 мес, к общему количеству абонентов, зарегистрированных к моменту произведения расчета

Показатель удовлетворенности техническими аспектами обслуживания Отношение количества обоснованных жалоб на технические аспекты обслуживания, поступивших в абонентскую службу оператора за период равный 12 мес к общему количеству абонентов, зарегистрированных к моменту произведения расчета

Рве =Тр(5), рнт 100%(6)' Рорг жалоб = (Н,рг жалоб/Иаб 100%(7),

N3

Р тех_жалоб ~~ О^тех_жалоб/^аб_сети) 1 00%(8)

Рассмотрены вопросы контроля качества обслуживания в сетях IMT-MC, которые являются одним из членов семейства систем третьего поколения (3G) Показано, что в системах IMT-MC, как это обычно принято в сетях на базе IP, принято выделять 3 основных уровня или типа QoS .

1 Сервис с максимальными усилиями или лучшее из возможного (best effort,

2 Сервис с предпочтениями (приоритетами) - «мягкий» сервис QoS В этом случае некоторые типы трафика обслуживаются лучше, чем другие Обеспечивается статистическое предпочтение, но без численных гарантий параметров (non-guarantee),

3 Гарантированный сервис (guarantee) - жесткий или истинный сервис QoS дает статистические численные гарантии качества обслуживания различным потокам трафика

Для мультимедийных услуг необходима дифференциация QoS, что достигается устранением однозначного соответствия между РРР сессией и единственной RLP и GRE сессиями

В третьей главе рассмотрены система управления качеством обслуживания, в частности, система внутреннего мониторинга, менеджмента качества, добровольной сертификации и комплексного управления качеством

Концепция обеспечения и управления качеством услуг в сетях 3G является гибкой и основана на службах обмена данными сети, которые осуществляют транспортировку данных на соответствующем уровне и поддерживают различные внутрисистемные функции, включая управление качеством предоставления услуг Службы обмена данными играют ведущую роль в обеспечении качества предоставляемых услуг в цепочке «конечный пользователь-конечный пользователь» Эти службы позволяют обеспечивать обмен данными на основе определенных протоколов и внедрять любые появляющиеся в перспективе новые услуги 3G При этом обеспечивается разделение потоков данных разных пользователей на транспортных уровнях (интерфейс Iu) и поддержка разнообразных требований QoS, а также эффективное использование радиоресурсов сети за счет контроля и управления ими

Рассмотрены внутрисистемные функции управления качеством предоставляемых услуг, в частности, функции управления QoS в плоскости управления и функции управления QoS в плоскости абонента

Функции управления QoS в плоскости управления поддерживают установление и модификацию обмена информацией служб обмена данными для обеспечения сигнализации и согласования с внешним потоком данных о параметрах качества услуг других сетей и установления и преобразования всех внутренних процедур обмена, в соответствии с запрашиваемыми характеристиками и профилями качества обслуживания QoS Функции управления QoS, выполняемые службами обмена данных в плоскости управления сети включают функции преобразования, контроля доступа, администрирования и абонентского контроля

Функции управления QoS в плоскости абонента поддерживают характеристики преобразования данных Функции плоскости пользователя по управлению QoS представлены соответствующими характеристиками (атрибутами) функций контроля управления QoS В системе предусмотрены функции управления транспортными службами в плоскости абонента администратора ресурсов, классификации QoS, восстановителя трафика и отображения

Юридическое оформление отношений между поставщиками услуг связи и пользователями выражается в виде соглашения об уровне обслуживания SLA (Service Level Agreement)

Управление сетью представляет собой циклический процесс, осуществляющий адаптацию управляющих воздействий в соответствии с текущими условиями предоставления услуг. Важную роль в обеспечении управления сети играет процесс сетевою мониторинга, обеспечивающего предоставление информации о состоянии сети в интересах системы управления (рис 1) Система управления радиосетью решает задачи обеспечения заданного уровня обслуживания, поддержания запланированной зоны охвата и требуемой пропускной способности сети.

Рис 1 Модель управления сетью мобильной связи

Мониторинг выполняется средствами контроля, позволяющими получать численные значения показателей качества Полученные значения показателей качества могут иметь градацию обязательного и конкурентного уровней Система мониторинга рассматривается как иерархия сервисов и подразделяется на уровни сбора первичных данных , доставки и аналитической обработки представления информации Последний уровень, в свою очередь, подразделяется на подуровни информационной поддержки, в котором концентрируются основные информационно-аналитические сервисы системы мониторинга и ситуаци-

онный центр Такое разделение позволяет сбалансированно распределить сервисы системы мониторинга по уровням, выделить их наиболее существенные особенности и оптимизировать их реализацию в виде системно увязанных базовых программно-информационных компонент В работе рассмотрены отдельные приложения, которые реализованы в сети «Скай Линк», в частности, автоматический контроль состояния сети в реальном времени, трассировка вызовов, статистика и тд Приложение статистической обработки сигнальной информации (данных, полученных от датчиков) обеспечивает возможность оценки показателей качества функционирования сети связи

Разработана функциональная модель передачи мультимедийного трафика в системах мобильной связи третьего поколения Планировщики, распределяющие ТБ между пользователями, реализуют потенциальные возможности увеличения пропускной способности за счет отслеживания колебаний параметров радиоканалов путем предоставления некоторых форм приоритетного обслуживания для пользователей, радиоканалы которых на коротком интервале времени имеют более хорошие параметры и задерживают обслуживание пользователей с худшими условиями Выигрыш в пропускной способности (в средней суммарной скорости ПД на сектор), который достигается при этом, называют выигрышем от многопользовательского разнесения Механизм распределения ТБ в системах СБМА2000 иллюстрирует рис 2

Рис 2 Работа планировщика на линии «вниз», учитывающего состояние радиоканалов

Проведен анализ показателей эффективности работы существующих планировщиков на линии «вниз» (рис 3), при использовании планировщиков с разными алгоритмами работы 1 - Equal Latency Method, 2 — Round Robin Method, 3-a - Relative Fairness Method при Lmax/Lmin=4, 3-6 - Relative Fairness Method при Lmax/Lmin=l 6, 3-в - Relative Fairness Method при Lmax/Lmin=500

Анализ показывает, что пропускная способность системы возрастает upa увеличении потерь на трассе в независимости от алгоритма работы планировщика. Это объясняется тем, что при возрастании потерь на трассе помеховая обстановка улучшается, так как сигналы от соседних сот испытываю} более сильное затухание Показано, что выбор типа планировщика существенно влияет на эффективность системы и параметры QoS. Например, для максимизации секторной пропускной способности очевидным является применений планировщика, в котором выбор пользователя для обслуживания осуществляется по максимуму отношения сигнал/(шум+помеха) на входе приемника абонентского терминала (АТ). Но при этом обслуживание пользователей с «плохим» состоянием каналов может приостановиться, пока не повысится отношение сиг-нзлД'шум+домеха) на входе приемника АТ.

Следовательно, такой механизм планирования не способен поддерживать строгие временные соотношения при предоставлении услуг, критичных к задержкам (например, Voi Р), поскольку выбор параметров задержек при обслуживании пользователей и максимизация секторной ПС является компромиссным. Невозможно получить максимальную пропускную способность и при этом поддерживать равные задержки для всех пользователей.

R , кбит ! с

Рис. 3. Зависимость пропускной способности от показателя потерь на трассе

Разработаны алгоритмы работы планировщиков пакетов, оптимизированных по дифференциальному показателю качества обслуживания. Для трафика реальною времени задержки должны быть ниже предельно допустимого уровня. В этом случае требования по Оо8 для ьго пользователя задаются в виде > У]}-$, где Wi - задержка в очереди при передаче пакета ьго пользователя; Т, —предельная задержка пакета г'-го пользователя в очереди;д. - про«

дельно допустимая вероятность превышения величины Т,. Если воспользоваться моделью очередей, изображенной на рис 4, то можно для всех пользователей заменить в алгоритме планировщика задержку И7, (() на длину очереди Это позволяет упростить реализацию планировщика При этом решение об обслуживании ^го пользователя принимается по двум параметрам длине очереди £?,(0 и состоянии канала (реализуемой скорости) Однако управление приоритетами потоков не гарантирует выполнения требований по (^оБ для всех пользователей Уменьшение задержки для одних пользователей приводит к ее росту для других Решение проблемы заключается в выборе «соответствую-

щей» величины параметра

л ■

где ц, — средняя ско-

рость 1-го пользователя, Т1 — предельная задержка пакета г-го пользователя в очереди, д, - предельно допустимая вероятность превышения Щ величины

Потоки донных

Задержка в очереди

«V« ,

1 I

д Длина очереди

, огю *

буффер

Очередь 2 Очередь 1 * 1

/

r,(t> Скорость \ 1 передачи в 2 V радиоканале *

Рис 4 Модель очередей в соте с двумя пользователями

Рис 5 Использование планировщика

совместно с механизмом «маркерного ведра»

Задача поддержания гарантированной пропускной способности г, для каждого пользователя по QoS может быть решена в рамках M-LWDF алгоритмом, если его использовать совместно с механизмом «маркерного ведра», который поясняется рис 5 Предположим, что с каждой г-й очередью сопоставляется виртуальное «маркерное ведро», в которое с постоянной скоростью rt (const) поступают разрешения на ПД. Обслуживание очереди возможно, если полученное число разрешений, достаточно для передачи данных

Решение о том, какая очередь обслуживается первой, принимается по правилам M-LWDF алгоритма При этом, если даже задержка fV,(t) пакета в буфере относительно мала, но число разрешений на ПД в «маркерном ведре» боль-

ше, чем В других, то этой очереди присваивается наибольший приоритет. После того, как произошло обслуживание соответствующей г-й очереди в г «ведре» количество разрешений уменьшается. Приоритет падает и очередь будет обслужена, если накопится необходимое число запросов.

В четвертой главе разработаны предложения по реализации вопросов управления качеством обслуживания в сети «Скай Л инк». Проблема обеспечения качества услуг, предоставляемых абонентам в сети «Скай Линк».

Опирается на положения, разработанные выше, но имеет особенности и представляет собой непрерывный цикл проектирования сети, ее строительства и эксплуатации.

Мониторинг сети осуществляется в режиме реального времени диспетчером Центра эксплуатации и контроля. Источниками исходных данных для контроля качества сети являются мониторинг и анализ основных параметров качества сети; драйв-тесты; анализ жалоб абонентов; исследование работы различных моделей абонентского оборудования.

Анализ качества работы сети осуществляется на основе обработки первичных данных и включает в себя их статистическую обработку и генерацию ряда отчетов в виде сводных матриц параметров; карт параметров с привязкой к местности (локализация параметров); графиков параметров, позволяющие отследить их динамику.

Разработка предложений по организационной структуре управлении качеством услуг комиании-оиерагора, использующей технологию мобильной связи третьего поколения базируется на цикл управления качеством услуг (рис. 6), являющийся непрерывным процессом воздействия на производство путем последовательной реализации логически взаимосвязанных функций с целью обеспечения качества

В состав этих функций входят: взаимодействие с внешней средой, политика и планирование качества, обучение и мотивация персонала, организация работы по качеству, контроль качества, информация о качестве, разработка меро-

П

О

т р

Е Б И

т в л И

Рис. 6. Цикл управления качеством услуг

приятий, принятие решений и реализация мероприятий Подход, реализующий требования ISO 9000, позволяет разработать и внедрить на предприятии процессы управления персоналом и производством, учитывая их реальное взаимодействие Основываясь на всех вышеперечисленных методах и способах создания организационной структуры, выбрана структуру, отвечающая особенностям работы сотового оператора узкая сфера деятельности, централизованное управление, постоянство линейных подразделений, гибкость предоставляемых услуг, линейная структура управления, приближенность центра управления подразделениями и др (линейно-штабная структура рис 7)

В заключении сформулированы основные результаты теоретических и экспериментальных исследований, проведенных в работе

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Разработана система критериев и методик оценки показателей качества обслуживания абонентов при передаче мультимедийного трафика, которая связывает систему требований к техническими показателями сети третьего поколения с индикаторами работы сети, определяющих качество предоставления услуг

2 Систематизированы методы оценки технических и организационных показателей качества при проведении оценочных испытаний

3 Систематизированы методики оценки качества речи и данных при передаче мультимедийных сообщений

4 Рассмотрены стандартные системы управления качеством обслуживания в рамках концепции QoS

5 Проведен анализ возможностей стандартных систем контроля качества обслуживания в системах IMT-MC

6 Разработаны вопросы организации управления качеством услуг посредством мониторинга сети

7 На основе функциональной модели передачи мультимедийного трафика разработаны алгоритмы и методики управления качеством услуг в системах CDMA2000 lxEV-DO

8 Исследованы алгоритмы работы стандартных планировщиков пакетов прямых каналов и разработаны модифицированные алгоритмы работы планировщиков

9 Исследованы показатели эффективности планировщиков пакетов прямых каналов

10 Решены задачи оптимизации алгоритмов работы планировщиков по дифференциальному показателю качества обслуживания

11 Представлены результаты реализации задач обеспечения требуемого качества обслуживания абонентов в сетях мобильной связи третьего поколения на примере сети «Скай Линк»

12 Разработаны предложения по организационной структуре управления качеством услуг компании-оператора, использующей технологию мобильной связи третьего поколения

Генеральный директор

Рис 7 Организационная структура управления качеством (вариант)

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

] Устюжанин, В И Качество услуг мобильной связи оценка, контроль и управление / Подред А А Гоголя -М Горячая линия-Телеком, 2005 - 160с

2 Устюжанин, В И Обеспечение качества обслуживания в сетях мобильной связи CDMA2000 // Будущее мобильной связи / Под ред Р Лампрехта и А А Гоголя - СПб ИА «Энергомашиностроение», 2005 -С 212-223

3 Устюжанин, В И Организация управления качеством обслуживания посредством мониторинга сети // Сети мобильной связи планирование, оптимизация, управление / Под ред В Ю Бабкова и В А Степанца. - СПб ИА «Энергомашиностроение», 2007 - С 56-72

4 Устюжанин, В И Управление качеством услуг в сетях CDMA 2000 lxEV-DO

/ В Бабков, А Русаков, В Устюжанин // Мобильные телекоммуникации - 2006 - № 5 - С 52-59

5 Устюжанин, В И Методы статистического мультиплексирования при передаче данных в сетях CDMA 2000 // 58-я НТК / СПбГУТ - СПб, 2006

Подписано к печати 28 09 2007 Объем 1 печ л Тираж 80 экз

Тип СПбГУТ 191186 СПб, наб р Мойки, 61

Введение.

Глава 1. Система стандартизации и контроля качества услуг.

1.1 Правовые основы обеспечения качества услуг мобильной связи.

1.2 Стандартизация качества услуг.

1.3 Принципы оценки, контроля и управления качеством услуг в сетях мобильной связи.

1.4. Система управления качеством обслуживания.

1.4.1 Система внутреннего мониторинга.

1.4.2 Система менеджмента качества.

1.4.3 Комплексное управление качествйм.

1.4.4 Добровольная сертификация качества обслуживания в системе «Связь-Качество».

1.4.5 Договорные отношения об уровне обслуживания на основе показателей QoS.

1.5 Сети мобильной связи третьего поколения.

1.6.Постановка задач исследования.

Глава 2. Система критериев и методик оценки показателей качества обслуживания абонентов при передаче мультимедийного трафика.

2.1 Постановка задачи.

2.2 Система показателей качества мобильной связи.

2.3 Основные требования к параметрам сетей UMTS, определяющим качество предоставления услуг.

2.4 Методы оценки показателей качества.

2.5 Методики оценки качества передачи речи.

2.6 Методики оценки качества передачи данных.

2.7 Контроль качества обслуживания в сетях IMT-MC.

Выводы.

Глава 3. Алгоритмы и методики управление качеством услуг в сетях мобильной связи при передаче мультимедийного трафика.

3.1 Постановка задачи.

3.2 Управления качеством обслуживания в рамках концепции QoS.

3.2.1 Функции управления QoS в плоскости управления.

3.2.2 Функции управления QoS в плоскости абонента.

3.3 Организация управления качеством обслуживания посредством мониторинга сети.

3.4.Функциональная модель передачи мультимедийного трафика в системах мобильной связи с КРК.

3.5 Типы планировщиков пакетов прямых каналов, алгоритмы их работы и показатели эффективности.

3.6 Оптимизация алгоритмов работы планировщиков пакетов по дифференциальному показателю качества обслуживания.

Выводы.

Глава 4. Предложения по реализации управления качеством услуг связи в сетях мобильной связи третьего поколения

4.1. Постановка задачи.

4.2. Обеспечение качества услуг в сети «Скай Линк».

4.3 Разработка предложений по организационной структуре управления качеством услуг компании-оператора, использующей технологию мобильной связи третьего поколения.

Выводы.

Процессы глобализации инфокоммуникационных сетей и международная интеграция требуют определения возможных путей становления и развития национальной системы оценки и управления качеством услуг связи.

Новые радиотехнологии связи и вещания, позволяющие внедрять на телекоммуникационный рынок все большее количество услуг связи, заставляют мировое телекоммуникационное сообщество взглянуть на вопросы оценки качества услуг связи и систему управления качеством как на один из важнейших факторов эффективного развития рынка услуг связи. В настоящее время во всем мире требования потребителей к качеству услуг связи стали более дифференцированными и жесткими, что является важным с точки зрения обеспечения эффективной экономической деятельности операторов связи.

В настоящее время и в России тема качества мобильной связи является достаточно актуальной. Продолжающееся развитие телекоммуникационного рынка, обострение конкуренции между операторами связи на территории Российской Федерации, переход этой конкуренции из ценовой плоскости в плоскость услуг — все эти факторы обусловливают увеличение внимания, которое уделяется вопросам качества услуг связи. Заинтересованными лицами здесь являются и пользователи, и операторы, и регулирующие и контролирующие органы.

Создание единой системы показателей качества и нормирования является важнейшей задачей на пути формирования целостной системы взаимодействия операторов сетей мобильной связи, абонентов и контролирующих организаций. Таким образом, абонент может оценить услуги, предоставляемые разными компаниями по единой шкале норм на показатели качества, а предприятие - сформировать интегральный подход к контролю качества и оптимизации функционирования сети. Следует отметить, что реализация этой задачи является сложной и трудоемкой, поскольку мобильная связь является новой для отрасли, и поэтому вся нормативно-правовая документация и стандарты находятся в стадии разработки. Гармонизация национальной и международной системы позволит российским операторам мобильной связи повысить конкурентоспособность услуг с учетом последних требований мирового телекоммуникационного рынка, а внедрение единых норм на показатели качества создаст условия, при которых и контролирующие организации и абонент сети смогут оценить услуги, предоставляемые разными компаниями. Развитие национальной системы управления качеством должно базироваться на совершенной нормативно-правовой базе, учитывающей достигнутый уровень качества услуг связи и нормативные требования сопредельных стран, входящих в ЕС. Надо отметить, что международные требования к (ДО, как непременное условие развития услуг новых технологий мобильной связи, учтены рабочей группой Ассоциации 30 при разработке концептуального документа по формированию и развитию рынка услуг 30 в России.

Стандартизация системы управления качеством и разработка требований к качеству услуг связи должны стать определяющими направлениями исследований в отрасли на период до 2010 г.

Целью диссертационной работы является повышения эффективности и конкурентноспособности систем мобильной связи при переходе к сетям третьего поколения.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих основных задач:

1. анализ и систематизация правовых основ и принципов оценки, контроля и управления качеством услуг связи;

2. систематизация критериев и методик оценки качества обслуживания абонентов при передаче речи и данных;

3. разработка алгоритмов и методик управления качеством услуг в сетях мобильной связи;

4. рассмотрение вопросов организации управления качеством обслуживания посредством мониторинга сети;

5. разработка алгоритмов и методик управления качеством услуг при передаче высокоскоростных данных в сетях мобильной связи третьего поколения;

6. рассмотрение вопросов реализации управления качеством услуг связи в сети 1МТ-МС.

Научной задачей диссертационной работы является разработка алгоритмов и методик управления качеством услуг в сетях мобильной связи при обслуживании мультимедийного трафика.

Диссертация включает введение, четыре раздела основного текста, заключение, список используемых источников, включающий 83 наименований.

Выводы.

В данной главе разработаны предложения по контролю и управлению качеством услуг в сетях 1МТ-МС, в частности:

1. Рассмотрена реализация контроля и управления качеством услуг в сети «Скай Линк».

2. Разработаны предложения по организационной структуре управления качеством услуг компании-оператора, использующей технологию мобильной связи третьего поколения

3. Разработанная система позволит улучшить работу сотовой компании по управлению качеством мобильной связи, повысить скорость принятия решений, уменьшить вертикальные и горизонтальные потоки информации, что благоприятно скажется на работе сети сотовой связи.

4. Учитывая тот факт, что у сотовых операторов в структуре компании имеется большинство подразделений, описанных в работе, внедрение системы управления качеством будет проходить намного проще, но в каждом конкретном случае потребует разработки алгоритма внедрения .

Заключение.

В диссертации разработаны в полном объеме все положения, выносимые на защиту. В частности:

1. Разработана система критериев и методик оценки показателей качества обслуживания абонентов при передаче мультимедийного трафика, которая связывает систему требований к техническими показателями сети третьего поколения с индикаторами работы сети, определяющих качество предоставления услуг.

2. Систематизированы методы оценки технических и организационных показателей качества при проведении оценочных испытаний.

3. Систематизированы методики оценки качества речи и данных при передаче мультимедийных сообщений.

4. Рассмотрены стандартные системы управления качеством обслуживания в рамках концепции (^оЗ.

5. Проведен анализ возможностей стандартных систем контроля качества обслуживания в системах 1МТ-МС.

6. Разработаны вопросы организации управления качеством услуг посредством мониторинга сети.

7. На основе функциональной модели передачи мультимедийного трафика разработаны алгоритмы и методики управления качеством услуг в системах СБМА2000 1хЕУ-БО.

8. Исследованы алгоритмы работы стандартных планировщиков пакетов прямых каналов и разработаны модифицированные алгоритмы работы планировщиков.

9. Исследованы показатели эффективности планировщиков пакетов прямых каналов.

Ю.Решены задачи оптимизации алгоритмов работы планировщиков по дифференциальному показателю качества обслуживания.

11 .Представлены результаты реализации задач обеспечения требуемого качества обслуживания абонентов в сетях мобильной связи третьего поколения на примере сети «Скай Линк».

12.Разработаны предложения по организационной структуре управления качеством услуг компании-оператора, использующей технологию мобильной связи третьего поколения

1. Руководящий документ Министерства РФ по связи и информатизации РД 45.254-2002. «Нормы на показатели качества услуг связи и методики проведения их оценочных испытаний».

2. Руководящий документ Министерства РФ по связи и информатизации (РД 45.004-2000) «Генеральная схема создания и развития федеральной сети подвижной радиотелефонной связи общего пользования России стандарта GSM».

3. ETSI TS 102 250-1. Speech processing, Transmission and Quality Aspects (STQ); QoS aspects for popular services in GSM and 3G networks; Part 1: Identification of Quality of Services aspects.

4. ETSI TS 102 250-2. Speech processing, Transmission and Quality Aspects (STQ); QoS aspects for popular services in GSM and 3G networks; Part 2: Definition of Quality of Services parameters and their computation.

5. ETSI TS 123 107: "Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); Quality of Service (QoS) concept and architecture (3GPP TS 123.107 Release5)

6. ETSI TS 102 250-3. Speech processing, Transmission and Quality Aspects (STQ); QoS aspects for popular services in GSM and 3G networks; Part 3: Typical procedures of Quality of Service measurement equipment.

7. ETSI TS 102 250-5. Speech processing, Transmission and Quality Aspects (STQ); QoS aspects for popular services in GSM and 3G networks; Part 5: Post processing and statistical methods.

8. ETSI TS 129 208: "Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); End to end Quality of Service (QoS) signaling flows (3GPP TS 29.208 Release5)

9. ITU-T H.323 Packet-based Multimedia Communications Systems, 2000.11 .ITU-T H.324 Terminal for Low Bit Rate Multimedia Communication 1998.

10. ITU-R Recommendation E.800 (08.94) Terms and definitions, related to Quality of Services and network performance including dependability

11. ITU-T Recommendation P.862: "Perceptual evaluation of Speech Quality (PESQ), an objective method for End to end speech quality assessment of narrowband telephone networks and speech codecs".

12. ETSI: ETR 003: Network Aspect (NA). General aspects of quality of services (Qos) and Network Perfomance (NP).-1994

13. ETSI: ETR 138: Quality of service indicators for Open Network Provision (ONP) of voice telephone and Integrated Services Digital Network (1SDN).-1999.

14. ISO 9000:2000 Система менеджмента качества. Основные принципы и словарь.

15. ISO 9001:2000 Система менеджмента качества. Основные требования.

16. ISO 9004:2000 Система менеджмента качества. Руководящие положения по улучшению качества.

17. ГОСТ-Р ИСО 10011-1-93 "Руководящие указания по проверке систем качества. Часть 1. Проверка";

18. ГОСТ-Р ИСО 10011-2-93 "Руководящие указания по проверке систем качества. Часть 2. Квалификационные критерии для экспертов-аудиторов";

19. ГОСТ-Р ИСО 10011-3-93 "Руководящие указания по проверке систем качества. Часть 3. Руководство «программой проверок».

20. ГОСТ-Р 51.061-97 Системы низкоскоростной передачи речи по цифровым каналам связи. Параметры качества и методы измерений.

21. В.В. Афанасьев, В.О. Тихвинский, Е.Е. Володина, В.Г. Скрынников Системно-сетевые аспекты управления качеством услуг в сетях подвижной связи/ НИИР, Ассоциация Российских операторов GSM. М., -2004.

22. Жданов А.Г., Рассказов Д.А., Смирнов Д.А., Шипилов М.М. Передача речи по сетям с коммутацией пакетов // СП6ГУТ.-2001.

23. Муравьев В.Е. Оценка качества передачи речи в современных сетях связи // Мобильные системы.-2003.-№8.-с.43-46.

24. Калинцев A.A. Качество обслуживания в системах IMT-MC-1X // Мобильные системы.-2003.-№7.-с.7-9.

25. Кудин A.B., Максименко В.Н. Оценка качества услуг пакетной передачи данных в сетях сотовой подвижной связи // Мобильные системы.-2003,-№5.-с.24-29.

26. Рерле Р.Д., Ехриель И.М., Данилов И.В. Протоколы GPRS и их тестирование // Мобильные системы.-2002.-№10.-с.44-50.

27. Цыбулин М.К., Бокуняев К.А. Интегральная оценка качества передачи речевой информации по каналам мобильной связи // Вестник связи.-2003.-№9.-с.83-85.

28. Громаков Ю.А., Поповский A.B. Факторы, влияющие на время доставки коротких сообщений в сетях GSM // Мобильные системы.-2003.-№10.-с.17-21.

29. Тихвинский В., Яснова И. Международная стандартизация требований к качеству предоставления услуг связи // Мобильные телекоммуникации.-2003.-№5.-с.26-29.

30. Безруков A.B. Контроль характеристик в системах сотовой связи стандарта CDMA // Технологии и средства связи.-1999.-№4.-с.54-56.

31. Володина Е.Е., Тихвинский В.О. Управление качеством услуг подвижной связи третьего поколения // Мобильные системы.-2004.-№2.-с.24-29.

32. Тихвинский В.О., Юшков C.B. Правовые основы обеспечения качества услуг связи в сетях подвижной связи России // Мобильные системы.-2003.-№12.-с.59-64.

33. Интервью с техническим директором ОАО «Вымпелком» Ульяновым В.H // Мобильные системы.-2003.-№12.-с. 12-28.

34. Володина Е.Е., Тихвинский В.О. Конкуренция и качество услуг на рынке подвижной связи//Мобильные системы.-2003.-№8.-с.31

35. Цыбулин М.К., Бокуняев К.А. Особенности оценки качества передачи речевой информации по каналам мобильной связи // Электросвязь.-2003.-№10.-с. 18-20.

36. Кудин A.B. Оценка качества услуг сетей сотовой подвижной связи // Вестник связи.-2003.-№2.-с.39-42.

37. Кудин A.B., Максименко В.Н., Клопцова А.Н. Методика оценочных испытаний качества услуг пакетной передачи данных в сетях сотовой подвижной связи стандарта GSM // Мобильные системы.-2003.-№8.- с.36-41

38. Сайт компании Юнитест (http://www.unitest.com). Технические характеристики измерительного оборудования официального дистрибьютера фирмы Agilent Technologies.

39. В.Ю. Бабков, П.В. Полынцев, В.И. Устюжанин «Качество услуг мобильной связи. Оценка, контроль и управление»; под ред. проф. А.А.Гоголя.-М. ¡Горячая линия-Телеком,2005.-160с.

40. В.О. Тихвинский, Е.Е. Володина «Подвижная связь третьего поколения. Экономика и качество услуг» Москва, «Радио и Связь», 2005

41. М.А. Шнепс-Шнеппе, Качество обслуживания и соглашение SLA в мобильных сетях 3G. Опыт построения SLA для VoIP //Мобильные системы -2005-№6-с. 33-38

42. Рекомендации ITU-T «Workshop on End-to-End Quality of Service». 2003

43. Руководящий документ министерства РФ по связи и информатизации от 27 июня 2003 г. №63 «О национальных стандартах Российской Федерации».

44. B.H. Максименко, А. П. Даньков, О.И. Фалеева Методология мониторинга услуг сетей подвижной связи//Мобильные системы. 2005 - №12 - с.38-42

45. Нормы на показатели качества услуг связи и методики контрольных испытаний при проведении добровольной сертификации услуг и внутреннем аудите, № П9-4-08-3 от 05.01.200452. http://www.intelcom.ru/pages.php&content=info&name=monitor

46. B.B. Величко, Повышение качества услуг передачи данных на основе планирования и оптимизации сетей 30//Мобильные системы 2005 -№12-с. 44-48

47. A.A. Калинцев, Особенности передачи данных в пакетном режиме в системе 1МТ-МС//Мобильные системы 2004 - специальный выпуск - с. 17-23

48. А.Ф. Гоцуляк, С.Н. Орлов, lxEV-DO стандарт системы мобильной радиосвязи третьего поколения//Мобильные системы - 2004 - специальный выпуск - с. 33 -35

49. В.Ю. Бабков, М.А. Вознюк, П.А. Михайлов «Сети мобильной связи. Частотно территориальное планирование».-2-е изд., испр. - М.: Горячая линия-Телеком, 2007. -224с.57. www.3g.co.uk

50. Иванов П.А. QoS в глобальном измерении // Сети. 2003. № 7. С.29-31.59. www.3gpp2.com

51. Yang. H, Samuel.C. 3G CDMA2000 Wireless System Engineering. Boston: Artech House, 2004.

52. Fenton L. The sum of Iognormal probability distribution in scatter transmission system. IEEE Transaction on Communication Systems. Vol. CS-8. pp. 56, 1980.

53. Schlehe D. Generalized Gram-Charlier Series with application to the sum of Iognormal components. IEEE Transaction on Information Theory, pp. 275-280, 1997.

54. Matthew Andrews. Providing Quality of Service over a Shared Wireless Link. IEEE Communications Magazine. 2001. №5.pp.27-31.

55. A. Bedekar. High efficiency downlink scheduling in CDMA data networks. IEEE Communications Magazine. 1999. №5.pp. 10-26.

56. D. Wu. Providing quality-of-service guarantees in wireless network/ Mellon University, 2003.pp 100.

57. R. Agrawal, A. Bedekar, R. J. La, and V. Subramanian. Class and channel condition based weighted proportional fair scheduler. ITC-17 Teletraffic Engineering in the Internet Era. Amsterdam, 2001. pp. 553-565.

58. D. M. Andrews, K. Kumaran, K. Ramanan, A. L. Stolyar, R.Vijayakumar, and P. A. Whiting. CDMA data QoS scheduling on the forward link with variable channel conditions. Report 10009626-000404-05TM, Bell Laboratories, Lucent Technologies,NJ, 2000.

59. D. M. Andrews, K. Kumaran, K. Ramanan, A. L. Stolyar, R. Vijayakumar and P. A. Whiting. Providing quality of service over a shared wireless link// IEEE Commun. Mag. Feb. 2001. vol. 39.pp. 150-154.

60. A.Bedekar, S. C. Borst, K. Ramanan, P. A. Whiting, and M. Yeh. Downlink scheduling in cdma data networks// IEEE Globecom '99. Dec. 1999. pp. 2653-2657.

61. P. Bender, P. Black, M. Grob, R. Padovani, N. Sindhushayana, and A.Viterbi. CDMA/HDR: A bandwidth efficient high - speed wireless data service for nomadic users// IEEE Commun. Mag. July 2000. pp. 70-77.

62. S. C. Borst and P. A. Whiting. Dynamic rate control algorithms for HDR throughput optimization// Infocom 2001.May 2001. pp. 976-985.

63. A. Jalali, R. Padovani, and R. Pankaj. Data throughput of CDMA-HDR a high efficiency-high data rate personal communication wireless system// 51th IEEE Vehicular Technology Conf. Spring 2000. pp. 1854-1858.

64. В.И.Устюжанин «Обеспечение качества обслуживания в сетях мобильной связи CDMA2000» с.212-223 в сборнике «Будущее мобильной связи» под ред. Р.Лампрехта и А.А. Гоголя-СПб.:ИА «Энергомашиностроение», 2005. 224с.

65. В.Бабков, А.Русаков, В.Устюжанин. Управление качеством услуг в сетях СБМА 2000 1хЕУ-БО //Мобильные телекоммуникации.-2006.-№5.-с.52-59.

66. В.И.Устюжанин. Методы статистического мультиплексирования при передаче данных в сетях СБМА 2000// 58 Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов. 23-27 января 2006 г./ СП6ГУТ,2006.

67. Басовский Л. Е., Протасьев В. Б. Управление качеством: Учебник. М.: ИНФРА - М, 2001. -212 с. - (Серия "Высшее образование") стр. 7.

68. Огвоздин В.Ю. Управление качеством: Основы теории и практики: Учебное пособие. 4-е изд., испр. и доп. - М.: Издательство «Дело и сервис», 2002. - 160с.