Методы повышения эффективности процессов управления в мультисервисных сетях
На правах рукописи
ЛОХТИН Владимир Иванович МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ В МУЛЬТИСЕРВИСНЫХ СЕТЯХ Специальность 05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2006
Работа выполнена в Санкт -Петербургском государственном универси тете телекоммуникаций имени проф. М.А. Бонч-Бруевича Научный руководитель доктор технических наук А.А. Костин
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Г.Г. Яновский кандидат технических наук, доцент Ю.В. Семенов
Ведущая организация: ФГУП ЛОНИИС
Защита диссертации состоится «_»2005 г. в 14 часов на заседа нии диссертационного совета ……… при Санкт-Петербургском го сударственном университете телекоммуникаций имени проф. М.А. Бонч Бруевича по адресу: 191186, Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, 61, ауд. 413.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.
Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью учрежде ния, просим направлять по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.
Автореферат разослан «»_2005 г.
Ученый секретарь диссертационного совета В.Х. Харитонов
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. В настоящее время развитие телекоммуникаций происходит в направлении расширения рынка телекоммуникационных услуг, на фоне внедрения новых телекоммуникационных и информационных техноло гий и их конвергенции. Внедрение новых услуг, как и поддержание сущест вующих, требует соответствующих сетевых ресурсов. При этом современные инфокоммуникационные услуги предоставляются на основе новых телекомму никационных и информационных технологий, являющихся основой создания и построения сетей связи следующего поколения (NGN).
Условия рынка требуют от операторов повышения качества предоставляе мых потребителям услуг, что, в свою очередь, приводит к увеличению затрат на поддержание сетевых ресурсов. С другой стороны, операторы связи заинтере сованы в снижении эксплуатационных расходов и повышении эффективности процессов управления сетями связи и их элементами.
Развитие сетей электросвязи от полностью аналоговых сетей прошлого до существующих синхронных цифровых сетей и мультисервисных сетей бли жайшего будущего определяет применение различных методов эксплуатации, при этом существует различная степень приспособленности оборудования се тей к современным технологиям управления.
Комплексное решение вышеперечисленных задач представляет сложную научную проблему, связанную с разработкой научно-обоснованных методов повышения эффективности процессов управления ресурсами в создаваемых сетях NGN и проектированием соответствующих систем управления, обеспе чивающих поддержание процессов эксплуатации, технического обслуживания, администрирования и управления сетями и услугами.
Объектом исследований в диссертационной работе являются процессы управления в мультисервисных сетях.
С точки зрения процессов управления специфика мультисервисных сетей определяется следующими факторами:
- мультисервисные сети состоят из сравнительно большого числа разно типных компонентов, в то время как существующие сети характеризуются не большим числом крупных и менее разнотипных коммутационных устройств;
- мультисервисные сети поддерживают бльшее число интерфейсов и обес печивают более высокую пропускную способность, чем существующие сети;
- в отличие от существующих сетей, мультисервисные сети обеспечивают универсальный набор решений для поддержки процессов управления в сетях различного назначения (фиксированных и мобильных телефонных сетях, сетях передачи данных, сетях сигнализации и т.д.);
- мультисервисные сети способны предоставлять и поддерживать неограни ченное количество видов услуг (от традиционных до новых инфотелекоммуни кационных) при произвольном порядке наращивания числа приложений;
- мультисервисные сети обеспечивают поддержку процессов управления оборудованием различных производителей;
- Мультмисервисные сети функционируют в условиях значительной геогра фической протяженности: в режиме, близком к режиму реального времени, обеспечивают согласованное выполнение функций управления для оборудова ния, работающего в разных часовых поясах;
- системы управления мультисервисных сетей, предназначенные для об работки и хранения информации управления, обладают соответствующими ре сурсами производительности и необходимыми возможностями для создания нормальной работы обслуживающего лерсонала.
Методы системного проектирования процессов управления в мультисер висных сетях, наряду с влиянием перечисленных факторов, должны учитывать сетевые аспекты проектирования систем управления.
Широко известны работы представителей школ профессоров В.Г. Лазаре ва и Г.П. Захарова, связанные с разработкой методов динамического управле ния и моделированием алгоритмов маршрутизации в различных сетях связи.
В книге известных ученых Я.С. Дымарского, Н.П. Крутяковой и Г.Г. Янов ского “Управление сетями связи: принципы, протоколы, прикладные задачи” (серия изданий «Связь и бизнес», М.: ИТЦ «Мобильные коммуникации», 2003) рассмотрены прикладные вопросы сетевого управления, в частности, методы моделирования алгоритмов маршрутизации в различных типах сетей связи (с коммутацией каналов, с коммутацией пакетов, в сетях с быстрой коммутацией пакетов типа КП-В и КП-Д и др.).
Созданию элементов теории проектирования систем управления сетями и услугами посвящены работы А.А. Костина.
Вместе с тем, необходимы дальнейшие углубленные исследования про цессов управления в создаваемых системах управления сетями следующего поколения, направленные на повышение эффективности процессов управления с учетом специфики мультисервисных сетей.
Цель работы. Целью диссертационной работы является решение задач, связанных с исследованием процессов управления в мультисервисных сетях, разработкой методов повышения эффективности процессов управления и мето дов проектирования собственно систем управления.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие зада чи:
• анализ мирового опыта и задачи операторов связи по созданию и внедрению систем управления телекоммуникационными сетями и услугами;
• анализ существующих методов проектирования процессов управ ления и систем управления телекоммуникационными сетями и услугами;
• разработка моделей отдельных процессов управления ресурсами мультисервисной сети;
• разработка метода исследования характеристик процессов управ ления ресурсами и метода проектирования систем управления мультисервис ной сети;
моделирование и исследование эффективности процессов управле • ния устранением неисправностей в системах управления сетями связи;
• разработка прикладных программных средств с целью проведения расчетов и исследования характеристик процессов и систем управления;
• разработка практических рекомендаций по использованию полу ченных теоретических результатов.
Методы исследования. В основу проведенных исследований положены методы теории массового обслуживания, теории телетрафика, исследования сложных иерархических систем.
Научная новизна работы в целом состоит в разработке моделей отдель ных процессов управления в мультисервисных сетях, методов повышения эф фективности процессов управления и методов проектирования систем управле ния мультисервисными сетями.
Конкретно это выражается в следующем.
1. Разработана модель процессов управления неисправностями в мультисер висных сетях.
2. Разработан метод исследования характеристик процессов управления ре сурсами мультисервисных сетей.
3. Разработан метод проектирования систем управления мультисервисными сетями.
4. Проведено математическое моделирование и исследована эффективность процессов управления устранением неисправностей в системах управления се тями связи.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Обоснование необходимости разработки новых методов, обеспечивающих повышение эффективности процессов управления в мультисервисных сетях.
2. Модель процессов управления неисправностями в мультисервисных сетях.
3. Методы проектирования процессов управления и систем управления в мультисервисных сетях.
4. Задачи исследования отдельных характеристик процессов управления се тями нового поколения и способы их решения.
5. Оценка параметров систем управления, поступающих на рынок телеком муникаций.
6. Модель процессов восстановления в системах управления сетями связи следующего поколения и методика их проектирования.
Личный вклад автора. Основные научные положения, теоретические вы воды и рекомендации, содержащиеся в диссертационной работе, получены ав тором самостоятельно.
Практическая ценность. Практическая ценность работы заключается в применении разработанных моделей, методов и методик для инженерного про ектирования процессов управления и систем управления мультисервисными се тями. Кроме того, разработанный инженерный метод позволяет провести быст рую оценку параметров процессов управления и соответствующих систем управления в продуктах, поступающих на телекоммуникационный рынок. Ме тод проектирования процессов восстановления может быть использован для оценки качества проведения ремонтно-восстановительных работ, а также при разработке организационно- штатных структур различных центров управления сетями связи.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы использованы в ОАО «Связьинвест» при разработке “Концепции системы управления сетями связи МРК” и “ Требований к системе управления сетями связи межрегиональной компании”. Выводы и рекомендации диссертации ис пользованы в НИР и ОКР, проводимых в ЦПУ ТС СПб ГУТ в процессе проек тирования различных систем управления сетями связи.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: 7-я и 8-я международные конференции «Развитие телекоммуникаций в России» (Сочи, 2004 и 2005);
научная сессия НТОРЭС им. А.С. Попова, посвященная дню радио (Москва, 2004);
4-ая международная конференция « Системно сетевые решения и оборудование для построения сетей связи на основе техно логий NGN» (Нижний Новгород, 2004);
V международный научный семинар «Информационные сети, системы и технологии» (Москва, 2004);
международ ная конференция «Задачи управления сетями электросвязи» (Суздаль, 2004);
_международная конференция «Проблемы и системы эксплуатационного управления и информационной безопасности сетей связи» (Санкт-Петербург, 2004);
юбилейная научно-техническая конференция профессорско-преподава тельского состава научных сотрудников и аспирантов СПб ГУТ имени проф.
М.А. Бонч-Бруевича (Санкт-Петербург, 2005);
V международная научная кон ференция «Информационные сети, системы и технологии» (Москва, 2005).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликова ны в 13 печатных трудах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, … приложений. Работа содержит … страниц машинописного текста, …. рисунков, список литературы из….. наименований.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснован выбор темы диссертации, ее актуальность, научная новизна, сформулированы цели и задачи исследования.
В первой главе излагаются результаты проведенного анализа существую щих подходов, моделей и методов описания процессов и систем управления се тями связи. Выявлены специфические факторы в сетях связи следующего поко ления NGN, которые необходимо учитывать при разработке процессов управ ления этими сетями, а также при проектировании систем управления ресурсами сети и услугами.
Анализ мирового опыта по внедрению систем управления позволил изу чить влияние телекоммуникационных технологий на развитие методов экс плуатации сетей связи. На втором этапе анализа удалось оценить влияние те лекоммуникационных технологий на развитие технологий управления, в част ности, на автоматизацию различных процессов управления телекоммуникаци онными ресурсами и услугами.
Концепцией проектирования целостной системы управления сетями элек тросвязи явился проект TMN, разработанный МСЭ-Т в 1986 году. Система управления сетями электросвязи (TMN) концептуально представляет собой от дельную инфраструктуру, которая взаимодействует с сетью электросвязи в не скольких различных точках с помощью сети передачи данных и допускает ис пользование части сети электросвязи для обеспечения своих связей.
Организационная структура TMN обеспечивает согласованное взаимодей ствие между различными типами систем управления и/или оборудованием сети электросвязи. TMN – многофункциональная система управления, предназна ченная для централизации и интеграции определенного вида функций.
Проект TMN обусловил плавный переход от этапа автоматизации к этапу интеграции.
Один из недостатков TMN на базе OSI/ONP состоит в том, что специфика ции услуг управления, ресурсов и интерфейсов испытывают сильную зависи мость от протоколов, которые базируются на CMIP/SNMP.
На этапе автоматизации бизнес-процессов операторов связи выявлены факторы, которые влияют на процесс разработки методов проектирования про цессов управления для заданных бизнес-процессов операторов связи, а также систем управления телекоммуникационными ресурсами.
Рассмотренные выше технологии управления, используемые для реализа ции TMN, предполагают на современном этапе развития телекоммуникаций в мире широкое внедрение систем поддержки эксплуатации (OSS).
Система NGOSS – это система управления, позволяющая реализовывать сквозное управление заказчиками, услугами и сетью NGN при помощи автома тизированного конфигурирования, мониторинга и наблюдения за работоспо собностью услуг в ходе реализации функций: Fulfillment (F) (выполнение), As surance(A) (поддержание) и Billing (B) (биллинг). Одним из основополагающих документов, разработанных TMF, является схема телекоммуникационных опе раций (Telecom Operations Map – TOM), которая служит для описания направ ления процессов и является отправной точкой для разработки и интеграции систем поддержки бизнеса и эксплуатации (OSS/BSS).
Схема ТОМ базируется на многоуровневой архитектуре управления TMN (Рекомендация МСЭ-Т M.3050) и функциях управления услугами, однако, в от личие от классической TMN (Рекмендация МСЭ-Т M.3010), где наиболее де тально проработаны вопросы управления на уровнях управления сетевыми элементами и сетью, ТОМ бльшее внимание уделяет уровням управления ус лугами и бизнесом.
Проведенный анализ различных технологий управления ресурсами теле коммуникационных сетей позволил сделать вывод о том, что для проектиро вания процессов и систем управления современными сетями, создаваемыми на основе концепции NGN, необходима разработка методов, позволяющих проек тировать процессы управления для автоматизации заданных бизнес-процессов оператора. Проектирование процессов управления позволит в дальнейшем пе рейти к проектированию и созданию систем управления мультисервисными се тями.
Кроме того, в первой главе проведен анализ существующих методов про ектирования процессов и систем управления. Основываясь на методологии сис темного проектирования систем управления, разработанной в докторской дис сертации А.А.Костина, поставлены задачи дальнейших исследований.
Вторая глава посвящена разработке модели процессов управления неис правностями в мультисервисной сети.
Концептуальная модель процессов управления сетью электросвязи (СУЭ), представляющая собою четырехфазовую систему массового обслуживания (СМО), была предложена в трудах А.А. Костина. Особенности реализации про цессов управления в мультисервисных сетях определяют необходимость раз работки соответствующих моделей, описывающих эти процессы для различных категорий управления.
Основываясь на методологии системного проектирования процессов и сис тем управления, в диссертации разработана модель процессов управления не исправностями для мультисервисной сети. Важность решения задачи наблю дения (аварийного надзора) за состоянием ресурсов мультисервисной сети вы текает из необходимости обеспечения процессов поддержки услуг, предостав ляемых мультисервисой сетью.
Структура разработанной модели четырехфазовой СМО представлена на рис.1.
Обработка поступающей информации в СМО 0 заключается в определе нии серьёзности аварии, а также в возможности её локализации внутри сетевого элемента (NE) автономными средствами. В случае невозможности локализации и устранения аварии в самом сетевом элементе, заявка передаётся на следую щий уровень управления для её последующей обработки.
Система управления сетевыми элементами EMS состоит из двух частей:
первая, описываемая как СМО 1, является индивидуальной для каждого сетево го элемента;
вторая – СМО 2 представляет собой групповое устройство, обслу живающее все поддерживаемые NE.
На вход СМО 2 поступают заявки с выходов всех N СМО 1, а также поток заявок с интенсивностью УН непосредственно от сетевых элементов, который (2) характеризует обобщённые аварийные сигналы от всех NE.
На вход СМО 3 поступает поток заявок с интенсивностью УН (система (3) управления сетью NMS), где осуществляется общесетевая обработка информа ции от предыдущих уровней, а также обработка потоков заявок об общесетевых неисправностях.
СМО (4)УН SMS Выход СМО (3)УН NMS Выход СМО (2)УН EMS Выход Выход СМО 1 (1) СМО 1 (N) Выход Выход NE СМО 0 (1) СМО 0 (N) (1) (1) УН (1) (N) УН Рис. 1. Модель процессов управления неисправностями в мультисервисной сети.
Система управления услугами SMS (СУУ) описывается при помощи СМО 4, в которой обрабатывается поток заявок с интенсивностью УН, посту (4) пающих от уровня NMS в случае невозможности оказания той или иной услу ги.
На каждой из рассмотренных фаз (СМО 0 – СМО 4) обслуженные заявки либо покидают систему, либо возвращаются на дообслуживание на предыду щую фазу. Исходные данные для описания работы системы:
- N – число сетевых элементов;
УН (1), УН (2),..., УН (N), УН, УН, УН – интенсивности входящих по (1) (1) (1) (2) (3) (4) токов заявок;
, k =0,1;
j=1,2,...,N, – среднее время обслуживания за bk, УН (j) = (1) (1) µ ( j) k, УН явки потока УН (j) в фазах СМО 0(j) и СМО 1(j), составляющих j-й блок;
(1), i=1,2,3,4;
k =2,3,4, k i – среднее время обслуживания за bk, УН = (i) (i) µ k, УН явки потока УН в фазе СМО k ;
(i) p1, УН ( j ) – вероятность для заявки потока УН (j) вернуться на повторное (1) (1) обслуживание (дообслуживание) в j-м блоке, j=1, 2,..., N;
q k(1)УН ( j ) – вероятность для заявки потока УН (j) выйти из системы по (1), сле обслуживания в СМО k(j), k=0,1, j=1, 2,..., N;
p k(i), УН – вероятность для заявки потока УН вернуться на повторное (1) обслуживание ( дообслуживание) в СМО k, i=1,2, 3;
k=2, 3;
(ki);
обслуживание ( дообслуживание) в СМО k, i=1,2, 3;
k=2, 3;
(ki);
q k(i)УН – вероятность для заявки потока УН выйти из системы после об (1), служивания в СМО k, i=1,2,3,4, k=2,3,4, причем p3,УН + q 4,УН =1;
p3,УН + q 4,УН =1;
(1) (1) (3) (3) (2) (4) q 4, УН = q 4, УН =1.
В работе получены основные характеристики разработанной модели про цессов управления неисправностями: времена пребывания заявок различных потоков в отдельных фазах системы, в блоках, допускающих возвращение на дообслуживание, а также в системе в целом.
В третьей главе диссертации проводится разработка метода исследования характеристик и проектирования процессов управления в мультисервисных се тях.
В работах А.А. Костина предложены различные модели систем управле ния сетями управления электросвязью СУЭ. Физическая архитектура СУЭ реализована либо на классической модели TMN, либо на модели СУЭ, учиты вающей концепцию NGOSS форума TMF. При этом СУЭ является многоуров невой системой, как показано в главе 2. В данной главе проводится анализ ха рактеристик процессов управления в СУЭ для классической идеологии TMN и для интегрированной модели управления сетями ИСУТ применительно к мультисервисной сети. Исследована возможность использования вместо ИСУТ более простой модели СМО для TMN (рис.2). Структура ИСУТ приведена на рис. 3.
В интегрированной модели СМО 01 соответствует уровню EMS, СМО_ – NMS, а блок СМО 1 + СМО 2 – уровню SMS. В модели СМО для TMN уров ню SMS(СУУ) соответствует СМО 4, уровню NMS – СМО 3, а уровню EMS – СМО 2.
Очевидно, что СМО 01 в ИСУТ будет соответствовать СМО 2 модели СМО для TMN (назовем это первой фазой), СМО 02 – СМО 3 (вторая фаза), СМО 1+СМО 2 – СМО 4 (третья фаза).
Рассмотрим общие параметры и характеристики моделей. Для сравнения разработанных моделей в простейшем случае предположим, что на вход посту пает только три потока заявок. Обозначим их следующим образом:
• интенсивность потока неисправностей: 0 (СУУ) или (2 ) (СУЭ);
• интенсивность потока сообщений на предоставление услуги:
11 (СУУ) или (3) (СУЭ);
• интенсивность потока сообщений на поддержание услуг:
12 (СУУ) или (4 ) (СУЭ).
Рассмотрим соответствие между другими параметрами моделей. Поток характеризуется вероятностью q0 выхода заявок после первой фазы, а также средним временем обслуживания заявок в первой и второй фазах – соответст венно b001) и b002 ). Для потока (2 ) определены следующие параметры: вероят ( ( ность выхода заявок после первой фазы q22 ) ;
вероятность выхода заявок после ( второй фазы q32 ) ;
вероятность возвращения на дообслуживание в первую фазу ( p 22 ) ;
средние времена обслуживания заявок на первой, второй и третьей фазах – ( b22 ), b32 ) и b42 ).
( ( ( Рис. 2.Преобразованная модель СМО TMN Рис. 3. Преобразованная интегрированная для мультисервисной сети модель процессов управления мультисервисной сети Анализ характеристик процессов обслуживания заявок в рассматриваемых моделях позволяет сделать следующее предположение: параметр q0 соответ ствует q22 ), параметр b001) соответствует b22 ), а параметр b002 ) соответствует ( ( ( ( b32 ).
( Поток 11 (рис. 3.) характеризуется следующими параметрами:
- q11) и q11 ) - вероятности выхода заявок из системы после СМО_1 и (1 ( СМО_2;
- p11) и p11 ) - вероятности возвращения заявок на дообслуживание в (1 ( СМО_1 и СМО_2;
- b11 ) и b11 ) - средние времена обслуживания заявок в первой и второй фа (01 ( зах;
- b11) + b11 ) - среднее время обслуживания заявок в третьей фазе.
(1 ( Поток (3) (рис. 2.) характеризуется следующими параметрами:
- q33) - вероятность выхода после второй фазы;
( - p33) - вероятность возвращения на дообслуживание во вторую фазу;
( - q43 ) = 1 p33) - вероятность выхода после третьей фазы;
( ( - b33) и b43) - средние времена обслуживания во второй и третьей фазах со ( ( ответственно.
Из дальнейшего сопоставления моделей видно, что p33) соответствует ( (p ( ) + p ( ) ) 2, q ( ) соответствует (q ( ) + q ( ) ) 2, b ( ) соответствует (b ( ) + b ( ) ) 2, 1 2 3 1 2 3 1 11 11 4 11 11 4 11 b33) ( соответствует b11 ).
( а Для потока 12 определены те же параметры, что и для потока 11. Поток (4 ) характеризуется только средним временем обслуживания заявок в третьей фазе b44 ). Времени b44 ) соответствует (b12) + b12 ) ) 2.
( ( (1 ( Заметим, что для некоторых параметров модели ИСУТ и модели СМО для TMN соответствие не найдено. Такие параметры являются индивидуальными.
Далее рассмотрим выходные данные, которыми являются средние времена пребывания заявок различных потоков в различных фазах, а также во всей сис теме. Для потока 0 можно рассчитать средние времена пребывания заявок в первой и второй фазах 001) и 002 ), а для потока (2 ) средние времена пребыва ( ( ния заявок в первой, второй и третьей фазах 22 ), 32 ) и 42 ) соответственно.
( ( ( Для потоков 11 и 12 рассчитываются средние времена пребывания заявок во всех СМО модели ИСУТ: 11 ), 11 ), 11) и 11 ) для 11 ;
12 ), 12 ), 12) и 12 ) (01 (02 (1 (2 (01 (02 (1 ( для 12. Для потока (3) можно найти средние времена пребывания заявок во второй и третьей фазах 33) и 43), а для потока (4 ) – среднее время пребывания ( ( в третьей фазе 44 ).
( Также все потоки характеризуются полными средними временами пребы вания в системе.
Получены формулы для преобразованной модели ИСУТ.
Условия стационарности:
11) + 12) (1 ( (2 ) (2 ) 11 + 12 (01) (1) (01) (01) 0 + 11 + 12 (02 ) + (02 ) + (02 ) 1, 0 11 11b11) ( 12 b12) ( (1) (1) где 11 =, 12 =, 1 p11) ( 1 p12) ( 11 (1 p11) q11) )b11 ) 12 (1 p12) q12) )b12 ) (1 (1 ( 2 (1 (1 ( (2 ) (2 ) 11 = ;
12 = ;
(2) 1 p11) ( 1 p12) ( 11 (1 p11) q11) ) p11 )b11 ) 12 (1 p12) q12) ) p12 )b12 ) (1 (1 (2 (01 (1 (1 ( 2 ( 001) = 0b0(01) ;
11 ) = ( ;
12 ) = ( ( ;
1 p11) ( 1 p12) ( 12 p12)b12 ) (1 ( 11 p11)b11 ) (1 ( 002 ) = 0 (1 q0 )b002 ) ;
11 ) = ;
12 ) = ( ( ( (.
1 p12) ( 1 p11) ( Средние времена пребывания в различных фазах системы:
() b11) + b11) 11) (1 (1 ( 11) = ( (1, ( )( ) 1 11) 1 p11) ( (1) 11) b11) + 12) b12) (1 (1 (1 ( 12) = (1 b12 +, (1 )(1 p ) (1) 1 11) ( (1) (1) 11 12 b11 ) + 11 ) b11 ) ( 1 (2 ) 11 )b11 ) + 12 )b12 ) (2 (2 ( 2 ( (2 ( 11 ) = ( ;
122 ) = ( b12 +, 1 R12 ) ( 1 R11 ) ( 1 11 ) ( 1 (01) 11 )b11 ) + 001)b001) (01 (01 ( ( 11 ) = ( b11 +, (3) 1 R11 ) ( 1 R001) ( 1 (01) 12 )b12 ) + 11 )b11 ) + 001)b001) (01 (01 (01 (01 ( ( 12 ) = ( b12 +, 1 R12 ) ( 1 R11 ) ( 1 (02 ) 11 )b11 ) + 002 )b002 ) p11) (02 (02 ( ( ( 11 ) = ( b11 + 1 p (1), 1 R11 ) ( 1 R002 ) ( 1 (02 ) 12 )b12 ) + 11 )b11 ) + 002 )b002 ) p12) (02 (02 (02 (02 ( ( ( 12 ) = (02 b12 + 1 p (1), 1 R12 ) ( 1 R11 ) ( b001) ( b (02 ) 001) = (, 0(02 ) = 0 (02 ), 1 001) ( 1 R12 ) = 11 ) + 12 ) ;
R11 ) = 11 ) ;
(2 (2 (2 (2 ( где R001) = 001) ;
R11 ) = 11 ) + 001) ;
( ( (01 (01 ( R12 ) = 12 ) + 11 ) + 001) ;
(01 (01 (01 ( (4) R002 ) = 002 ) ;
R11 ) = 11 ) + 002 ) ;
( ( (02 (02 ( R12 ) = 12 ) + 11 ) + 002 ).
(02 (02 (02 ( Средние времена пребывания в системе:
11 = 11) + p11) 11 ) + (1 p11) q11) ) 11 ) + (1 p11) q11) ) p11 ) 11 ) ;
(1 (1 (02 (1 (1 ( 2 (1 (1 ( 2 ( 12 = 12) + p12) 12 ) + (1 p12) q12) ) 12 ) + (1 p12) q12) ) p12 ) 12 ) ;
(1 (1 (02 (1 (1 (2 (1 (1 ( 2 ( (5) 0 = 001) + (1 q0 ) 002 ).
( ( Аналогично получены формулы преобразованной модели СМО для TMN.
Условия стационарности:
22 ) ( (2 ) (3 ) 3 + 3 1 (6) (2 ) (3 ) (4 ) 4 + 4 + 4 1, (2 )b22 ) ( 22 ) = ( где );
( 1 p22 ) 1 q22 ) ( ( (2 )b3(2 ) (1 q22 ) ) ( (3)b3(3) (2 ) (3 ) 3 = ) ;
= 1 p ( ) (1 q ( ) ) ;
(7) ( 1 p22 ) 1 q22 ) ( ( 3 3 3 ( ) b ( q )( p q ) ( )b ( ) (1 q ( ) ) () () 1 () 1 () () 2 2 2 2 2 3 3 () () = ( )b ( ).
= ;
= () ;
2 3 4 4 4 2 2 3 4 1 p (1 q ) 1 p (1 q ) () () () 4 4 4 2 2 3 2 2 3 Средние времена пребывания в различных фазах:
b22 ) ( (2 ) 2 = (1 p 2(2 ) (1 q 2(2 ) ))(1 2(2 ) ), (8) b3(2 ) (1 q 22 ) ) ( (2 ) 3 = (1 p 2(2 ) (1 q 2(2 ) ))(1 3(2 ) ), (9) b42 ) ( (2 ) 4 = ;
(10) 1 42 ) ( b33) 3 2) b3( 2) + 3(3) b3( 3) ( (, = 1 R ( 2 ) + 1 R ( 2 ) 1 R ( 3) ( 3) ( 3) (11) ( )( ) 3 3 3 ( ) 1 q 22 ) (2 ) ( 33) = (, R3(2 ) = 3(2 ), (32 ) = где, ( ) ( ) 1 p33 ) 1 q 33) ( ( 1 p 22 ) 1 q 22 ) ( ( (3 ) (33) =, R3(3) = 3(2 ) + 3(3). (12) ( ) (3 ) (3 ) 1 p 3 1 q b43 ) ( ( 2 ) b ( 2 ) + 43) b4(3) ( 43) = 43) ( (, + 4 4 (2 ) (13) ( )( ) (2 ) 1 R4 1 R43) ( 1 R4 (1 q ( ) ), R ( ) = ( ), ( ) = (1 q ( ) )(1 p ( ) q ( ) )( ), 3 2 2 2 (3 ) где 4 = 2 3 2 2 1 p ( ) (1 q ( ) ) 1 p ( ) (1 q ( ) ) 4 4 3 3 2 3 3 2 (1 q ( ) )( ), R ( ) = ( ) + ( ).
3 () = 3 3 2 (14) 1 p ( ) (1 q ( ) ) 4 4 4 3 3 b44 ) ( 42 ) b4( 2 ) + 43) b4(3) + 44 ) b4( 4 ) ( ( ( (4 ) 4 = (+, (15) ( )( ) 1 R43) 1 R43) 1 R44 ) ( ( R44 ) = 42 ) + 43 ) + 44 ), (44 ) = (4 ).
( ( ( ( где (16) Полные средние времена пребывания в системе:
(2 ) = 22 ) + (1 q 22 ) ) 32 ) + (1 q32 ) p 22 ) ) 42 ) ;
( ( ( ( ( ( (3) = 33) + (1 q33) ) 43 ) ;
( ( ( (18) (4 ) (4 ) =4.
Проведены расчеты и анализ характеристик процессов управления в разра ботанных моделях. Параметры потоков информации при проведении расчетов выбраны на основе обработки статистической информации о неисправностях в телекоммуникационном оборудовании, находящемся в эксплуатации.
Полученные аналитические соотношения являются основой при проекти ровании систем управления как мультисервисными сетями, так и существую щими цифровыми сетями для конкретных данных заказчика. Кроме того, они могут использоваться при проведении сравнительного анализа продуктов - сис тем управления, поступающих на рынок для конкретных данных заказчика, а также при проведении дальнейших исследований в диссертации.
Четвертая глава диссертации посвящена моделированию и исследованию эффективности процессов управления устранением неисправностей в системах управления сетями связи.
Процесс устранения неисправностей (восстановления) неразрывен с дру гими циклами процесса управления. Реализация фазы 6 технического обслу живания сетей связи и их элементов в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Т М.20 предполагает проведение ремонтно-восстановительных работ. Поскольку эти работы по устранению неисправностей проводятся централизованным спо собом восстановительными бригадами, возникает задача управления процессом централизованного устранения неисправностей от М объектов технического обслуживания (ОТО) N восстановительными бригадами (NМ).
В диссертации предложен подход к решению задачи оценки эффективно сти рассматриваемых процессов восстановления.
Выделим три состояния ОТО в зависимости от текущего значения показа теля качества его функционирования:
А: ОТО функционирует с удовлетворительным качеством, его техническое обслуживание (ТО) нецелесообразно;
В: ОТО функционирует с удовлетворительным качеством, но целесообразно приступить к его ТО;
С: ОТО функционирует с неудовлетворительным качеством, необходимо приступить к его ТО.
Введение трех состояний ОТО дает возможность реализации различных алгоритмов ТО, определяющих необходимость, приоритетность и полноту тех нического обслуживания. Результаты анализа различных факторов, влияющих на процессы восстановления, позволяют сформулировать четыре алгоритма процесса централизованного устранения неисправностей: полного восстанов ления с относительными и абсолютными приоритетами заявок;
частичного восстановления с относительными и абсолютными приоритетами заявок.
В качестве показателей эффективности рассматриваемого процесса управ ления примем следующие величины, характеризующие функционирование объектов в состоянии С с неудовлетворительным качеством:
Тс – среднее время ожидания восстановления объектом в состоянии С;
Lс – среднее число объектов, ожидающих восстановления в состоянии С.
На рис. 4. представлен граф состояний одного ОТО, а моделью описанного процесса может служить замкнутая сеть массового обслуживания, представ ленная на рис. 5.
Рис. 4. Граф состояний ОТО Рис. 5. Замкнутая сеть массового обслуживания Для предложенной модели процессов управления устранением неисправ ностей, представляющей собой замкнутую сеть массового обслуживания, про ведена оценка выбранных показателей эффективности процессов управления устранением неисправностей в мультисервисной сети:
Т С = (M, N,, µ,, ), LС = f ( M, N,, µ,, ), (19) где -интенсивность перехода ОТО из состояния А в состояние С под воздействием потока отказов;
µ - интенсивность технического обслуживания ОТО при его восстановлении из состояния С в состояние А;
и - параметры, характеризующие процессы управления.
Для оценки выбранных показателей Тc и Lc в предложенной модели исполь зован агрегативный подход.
Составлены и решены уравнения, описывающие вероятности состояний.
Разработанный метод расчета показателей эффективности является прибли женным. Однако погрешность данного метода при определении показателей Тc и Lc не превышает 5 - 10% по сравнению с точным, но более трудоемким точ ным методом расчета.
На рис.6 приведена зависимость показателя Lc (среднего числа ОТО, ожи дающих ТО) от числа k 30-канальных ЦСП, образующих одно направление свя зи. Зависимость показана при числе восстановительных бригах N=1 и различ ных значениях времени восстановления одной ЦСП ТВ1. На рис.7 приведена за висимость показателя ТС от числа восстановительных бригад N при k=10 и раз личных значениях ТВ1. Из графиков видно, что при заданных исходных данных практически не требуется более двух восстановительных бригад.
Рис. 6. Зависимость Lc=f(k) Рис. 7. Зависимость Tc=f(N) Пятая глава диссертации посвящена практическим вопросам реализации разработанных моделей и методов проектирования процессов управления в се тях связи, в том числе и сетях, построенных на основе концепции NGN и NGOSS форума TMF.
Разработанные во второй и третьей главах диссертационной работы мето ды проектирования процессов управления и систем управления были положе ны в основу создания Концепции системы управления сетями связи Межрегио нальной компании (МРК). С точки зрения оператора, предоставляющего услу ги, МРК может рассматриваться как многопрофильный оператор связи (МОС), предоставляющий разнообразные инфотелекоммуникационные услуги, в том числе и услуги создаваемых сетей NGN.
Таким образом, речь идет о Концепции создания системы управления сетя ми связи многопрофильного оператора связи (СУСС МОС).
Указанная Концепция включает в себя решение следующих задач:
• цели и задачи создания СУСС МОС;
• функции СУСС МОС;
• общие требования к СУСС МОС;
• организационная структура СУСС МОС;
• функциональная архитектура СУСС МОС;
• методы проектирования СУСС МОС;
• внедрение СУСС МОС.
Полученные в диссертационной работе результаты были использованы при подготовке указанных разделов Концепции.
Кроме того, в работе предложена методика сравнительной оценки пара метров характеристик реальных продуктов - систем управления, поступающих на телекоммуникационный рынок.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе получены следующие теоретические и практические результаты.
1. На основе проведенного анализа существующих подходов, моделей и ме тодов описания процессов и систем управления сетями связи выявлены специ фические факторы в сетях связи следующего поколения NGN, которые необхо димо учитывать при разработке процессов управления этими сетями.
Проведен анализ существующих методов проектирования процессов и сис тем управления и поставлены задачи дальнейших исследований.
2. Разработаны модели процессов управления неисправностями в мульти сервисных сетях.
3. Разработан метод исследования характеристик и проектирования процес сов управления в мультисервисных сетях.
4. Проведено моделирование и исследование эффективности процессов управления устранением неисправностей в системах управления сетями связи.
5. Разработаны прикладные программные средства для проведения расчетов и исследования характеристик процессов и систем управления.
6. Разработаны практические рекомендации по использованию полученных теоретических результатов.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Лохтин В.И. Мультисервисные сети связи: реальность и перспективы// Построение интеллектуальной мультисервисной сети связи в составе российской инфотелекоммуникаци онной инфраструктуры»: Тез. докл. II межд. конф. 21-23 августа 2002 г. - «Вестник связи». – Москва. - №9. – 2002. - С.6–8.
2. Лохтин В.И., Костин А.А. Различные стратегии внедрения систем интегрированно го управления и поддержки эксплуатации сетей связи ЕСЭ России// 7-ая международная конференция «Развитие телекоммуникаций в России». Материалы конференции. 27-29 апре ля 2004. – Сочи. – 2004. – С. 25-28.
3. Лохтин В.И., Костин А.А. Анализ существующих методов проектирования систем управления телекоммуникационными сетями// Труды Российского научно-технического об щества радиотехники, электроники и связи имени А.С. Попова. Серия: Научная сессия, по священная дню радио. Выпуск LIX-1. – Москва. – 2004. – С. 24-26.
4. Лохтин В.И. Подходы к стратегии внедрения систем интегрированного управления сетями связи в ОАО «Связьинвест»// Материалы 4-ой международной конференции. Сис темно-сетевые решения и оборудование для построения сетей связи на основе технологий NGN. 24-26 августа 2004. – Нижний Новгород. – 2004. – С. 8-9.
5. Лохтин В.И. Модель системы управления электросвязью для категории управления неисправностями// Труды учебных заведений связи / СПбГУТ. СПб, 2004. № 170. С. 13-19.
6. Лохтин В.И. Проблемы и подходы к эксплуатационному управлению сетями опера торских компаний ОАО «Связьинвест»// V международный научный семинар «Информацион ные сети, системы и технологии». Материалы семинара. 26-27 октября 2004. – Москва. – 2004.
– С. 22-26.
7. Лохтин В.И. Моделирование процессов управления устранением неисправностей в системах управления сетями связи// V международный научный семинар «ИНФОРМАЦИОН НЫЕ СЕТИ, СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ». Материалы семинара. 26-27 октября 2004. – Мо сква. – 2004. – С. 103-108.
8. Лохтин В.И., Костин А.А. Проектирование и внедрение систем управления сетями связи многопрофильного оператора связи// Материалы международной конференции «Задачи управления сетями электросвязи». 23-24 ноября 2004. – г. Суздаль. – 2004. – С. 8-10.
9. Лохтин В.И., Костин А.А. Анализ мирового опыта и задачи операторов связи по вне дрению интегрированных систем управления телекоммуникационными сетями и услугами// Международная конференция «Проблемы и системы эксплуатационного управления и инфор мационной безопасности сетей связи». – Санкт-Петербург. – 2004. – С. 11-16.
10. Лохтин В.И., Яшин В.Н., Костин А.А. Концептуальные положения по интегрирован ному управлению сетями электросвязи межрегиональных компаний ОАО «Связьинвест»// Юбилейная научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава на учных сотрудников и аспирантов СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича. – Санкт-Петербург.
– 24-28 января 2005 года. – С. 1-3.
11. Лохтин В.И., Костин А.А. Концепция системы управления сетями связи МРК ОАО «Связьинвест»// Материалы 8-й международной конференции «Развитие телекоммуникаций в России». – Сочи. – 19-21 апреля 2005 г. – С. 6-9.
12. Лохтин В.И., Костин А.А. Исследование эффективности процессов управления уст ранением неисправностей// Труды учебных заведений связи. – Санкт-Петербург. – 2004. – С.
23-29.
13. Лохтин В.И. Анализ характеристик моделей систем управления телекоммуникаци онными сетями и услугами// V международная научная конференция «Информационные се ти, системы и технологии». Материалы конференции. 27-29 сентября 2005. – Москва. – 2005.
– С. 62-69.