ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Український науково-дослідний інститут зв’язку
Аношков Валерій Михайлович
Індекс УДК 621.391
підвищення показників якості мережі спільноканальної сигналізації №7
05.12.02. – Телекомунікаційні системи та мережі
Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Київ – 2005
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Українському науково-дослідному інституті зв’язку.
Науковий керівник:
доктор технічних наук, професор
Хиленко Володимир Васильович,
Українського науково-дослідного інституту зв’язку, директор
Офіційні опоненти:
доктор технічних наук, професор
Віноградов Микола Анатолійович,
Національний авіаційний університет, професор кафедри комп’ютерних
інформаційних технологій
кандидат технічних наук
Мухін Олександр Михайлович,
Київського коледжу зв’язку, старший викладач
Провідна організація: Відкрите акціонерне товариство, науково-виробниче підприємство “Сатурн” Міністерства промислової політики України (м. Київ)
Захист відбудеться “ 24 ” 06 2005 р. о 14.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради K 26.849.01 при Українському науково-дослідному інституті зв’язку за адресою: 03680, Київ-110, вул. Солом’янська, 13.
З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Українського науково-дослідного інституту зв’язку за адресою: 03680, Київ-110, вул. Солом’янська, 13.
Автореферат розісланий “_20_” травня 2005 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради В.Ф. Михайлов
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми. Стрімкий розвиток телекомунікацій в усьому світі вимагає від операторів забезпечення послуг користувачам на сучасному якісному рівні. Однією з необхідних умов якісної роботи телекомунікаційної мережі є забезпечення ефективної та надійної взаємодії між її складовими елементами. Для передавання керуючої інформації між комутаційними системами в сучасних мережах застосовується стандартизована на міжнародному й національному рівнях система спільноканальної сигналізації №7 (СКС №7). СКС №7 відповідає сучасним вимогам передавання інформації і тому займає і буде в майбутньому займати домінуюче положення як система міжстанційної сигналізації в цифрових телекомунікаційних мережах. Від якості мережі СКС №7 залежить ефективність системи зв’язку і, як наслідок, якість забезпечення послуг користувачам.
На теперішній час досліджені окремі характеристики мережі СКС №7, однак недостатньо досліджено якість мережі СКС №7 як сукупність взаємозв’язаних характеристик. Не в повній мірі проаналізована залежність характеристик надійності мережі СКС №7 від структурної схеми мережі. Хоча і досліджені характеристики надійності пучків сигнальних маршрутів, не визначена методика розрахунку коефіцієнта готовності мережі СКС №7. Існуюча методика розрахунку інтенсивності сигнального навантаження не враховує впливу додаткових послуг, асиметрії інформаційного навантаження, і потребує уточнення. Не визначені ймовірнісні характеристики інтенсивності сигнального навантаження. Недоопрацювання з наукової та науково-практичної точки зору вищеозначених питань погіршує якість роботи та зменшує ефективність використання ресурсів мережі СКС №7.
Отже, тема дисертації, яка присвячена дослідженню характеристик якості мережі СКС №7 і їх поліпшенню, є актуальною в сучасних умовах розвитку телекомунікаційних мереж.
Стан питання. Вирішенню проблеми поліпшення якості сучасних телекомунікаційних мереж присвячено багато робіт українських та іноземних учених, таких як Харкевич А.Д, Рогинський В.М., Стеклов В.К., Хиленко В.В., Беркман Л.Н., Гольдштейн Б.С., Корнишев Ю.Н., Самуйлов К.Е., Жарков М.А., Рассел Т. та інших. У відомій науковій літературі досліджуються різноманітні концепції побудови та оптимізації мереж зв’язку, проблеми керування телекомунікаційними мережами, шляхи забезбечення якості їх роботи. В ряді наукових робіт розв’язується задача поліпшення окремих характеристик мережі СКС №7. Однак, в цілому недостатньо висвітлені методи забезпечення якості мережі СКС №7, а методики розрахунку характеристик надійності та інтенсивності сигнального навантаження потребують подальшого розвитку відповідно до підвищення потреб експлуатації. Потребують аналізу та узагальнення показники якості мережі СКС №7 і фактори, які впливають на ці показники. У відомих наукових роботах досліджуються методи підвищення надійності телекомунікаційних мереж. Згідно існуючих методик надійність мережі СКС №7 характеризується коефіцієнтом готовності пучків маршрутів сигналізації і забезпечується резервуванням сигнальних маршрутів. Однак, недостатньо досліджено вплив структури мережі СКС №7 на її надійність, відсутня методика розрахунку коефіцієнта готовності мережі, внаслідок чого зменшується ефективність використання ресурсів мережі СКС №7. Час передавання сигнальних одиниць, згідно результатів відомих досліджень, залежить від інтенсивності сигнального навантаження. Існуюча методика розрахунку інтенсивності сигнального навантаження недосконала. Відсутні дослідження впливу додаткових послуг і асиметрії інформаційного навантаження на інтенсивність сигнального навантаження, не визначені ймовірнісні характеристики інтенсивності сигнального навантаження, внаслідок чого збільшується час передавання сигнальних повідомлень.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Напрямок дисертаційного дослідження пов’язаний з науково-дослідною роботою, яка проводилась в Українському науково-дослідному інституті зв’язку. Державний реєстраційний № 0101U004848.
Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційного дослідження є поліпшення показників якості мережі СКС №7. Об’єктом дослідження є мережа СКС №7, а предметом дослідження – показники якості мережі СКС №7.
Для досягнення поставленої мети вирішуються такі завдання:
- аналіз та узагальнення показників якості мережі СКС №7 і факторів, які впливають на ці показники;
- розв’язання задачі оцінки впливу структури мережі СКС №7 на характеристики її надійності;
- розробка методики розрахунку коефіцієнта готовності мережі СКС №7;
- удосконалення методики розрахунку інтенсивності сигнального навантаження мережі СКС №7 з урахуванням впливу додаткових послуг і асиметрії інформаційного навантаження;
- визначення імовірнісних характеристик інтенсивності сигнального навантаження;
- вимірювання інтенсивності сигнального навантаження мережі СКС №7 і порівняння результатів вимірювань з результатами теоретичних розрахунків.
Методи дослідження. Дослідження показників якості мережі СКС №7 проводилось методом аналізу із застосуванням системного підходу й загальних методів теорії мереж зв’язку. Для визначення характеристик надійності мережі СКС №7 використовувались методи теорії мереж зв’язку та теорії графів. Для удосконалення методики розрахунку інтенсивності сигнального навантаження застосовувались методи теорії мереж зв’язку та теорії телетрафіку. Імовірнісні характеристики сигнального навантаження визначались методами теорії імовірностей і математичної статистики. Для дослідження інтенсивності навантаження ланки сигналізації застосовувався метод постійних вимірювань інтенсивності сигнального навантаження та порівняння результатів теоретичних розрахунків з результатами вимірювань.
В теоретичній частині дослідження застосовувались спеціалізовані пакети програмного забезпечення “Advanced Grapher, v.2.05” і “3D Grapher”. Експериментальна частина проводилась за допомогою спеціалізованого аналізатора сигналізацій телекомунікаційних систем АСТС виробництва НВП “Інновінн”, Україна.
Наукова новизна одержаних результатів. В результаті досліджень дістала подальший розвиток методика визначення характеристик надійності мережі СКС №7, зокрема визначені коефіцієнти готовності пучків сигнальних маршрутів для структурних схем мережі СКС №7 з транзитними пунктами сигналізації. Розроблено методику визначення коефіцієнта готовності мережі СКС №7 як функції імовірності готовності частини пучків маршрутів сигналізації відносно до загальної кількості пучків маршрутів, що дозволяє підвищити надійність мережі СКС №7 через вибір відповідної структури мережі.
Удосконалено методику розрахунку інтенсивності сигнального навантаження мережі СКС №7, зокрема підвищена точність розрахунків з урахуванням впливу додаткових послуг і асиметрії інформаційного навантаження, визначені ймовірнісні характеристики інтенсивності сигнального навантаження.
Достовірність одержаних наукових результатів обґрунтована коректним використанням математичного апарату й підтверджується результатами вимірювань.
Практичне значення одержаних результатів. Одержані результати дозволяють визначити коефіцієнти готовності пучків сигнальних маршрутів та мережі СКС №7 і можуть використовуватись для підвищення надійності мережі та ефективності використання мережних ресурсів через вибір відповідної структурної схеми мережі. Застосування удосконаленої методики розрахунку інтенсивності сигнального навантаження підвищує точність розрахунків, що дозволяє поліпшити час передавання сигнальних одиниць.
Результати дослідження впроваджено при оптимізації мережі СКС №7 ВАТ “Укртелеком” на міжміському рівні, що підтверджується актом впровадження, наведеним у додатку до дисертаційної роботи.
Особистий внесок здобувача. В дисертаційній роботі автором проведені наступні дослідження:
- проаналізовані й узагальнені фактори, які впливають на показники якості мережі СКС №7;
- визначено коефіцієнти готовності пучків сигнальних маршрутів мережі СКС №7 для структурних схем з транзитними пунктами сигналізації;
- розроблена методика розрахунку коефіцієнта готовності мережі СКС №7;
- удосконалена методика розрахунку інтенсивності сигнального навантаження з урахуванням впливу додаткових послуг і асиметрії інформаційного навантаження;
- визначені ймовірнісні характеристики інтенсивності сигнального навантаження;
- проведено вимірювання інтенсивності сигнального навантаження на телефонній мережі та порівняння результатів вимірювань з результатами теоретичних розрахунків.
Апробація результатів дослідження. Результати досліджень доповідались:
- на 1-й міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми управління мережами та послугами телекомунікацій в умовах конкурентного ринку” 08 – 11 жовтня 2002 р. в м. Ялті;
- на 2-й міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми управління мережами та послугами телекомунікацій в умовах конкурентного ринку” 07 – 10 жовтня 2003 р. в м. Ялті;
- на 3-й міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми управління мережами та послугами телекомунікацій в умовах конкурентного ринку” 21 – 25 вересня 2004 р. в м. Ялті;
а також на ряді наукових семінарів в Украінському науково-дослідному інституті зв’язку.
Публікації. Результати досліджень опубліковано в 6-ти статтях і 4-х матеріалах наукових конференцій.
Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, переліку використаної літератури та двох додатків. Загальний обсяг роботи складає 213 с., в тому числі 26 с. рисунків і таблиць, 10 c. переліку літератури з 105-ти найменувань та 22 с. додатків.
ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі розкривається сутність наукової задачі поліпшення показників якості мережі СКС №7, обґрунтовується актуальність теми дисертаційної роботи, визначені мета і завдання дослідження, перераховані основні наукові результати, викладена їх коротка характеристика.
Перший розділ присвячений аналізу та узагальненню показників якості мережі СКС №7. Визначено, що якість мережі СКС №7 визначається сукупністю характеристик:
а) пропускна спроможність пучка ланок і пучка маршрутів сигналізації;
б) коефіцієнт готовності пучка маршрутів сигналізації та коефіцієнт готовності мережі;
в) час доставляння значущої сигнальної одиниці між двома пунктами сигналізації, час встановлення й скидання з’єднання та час передавання сигнальних повідомлень:
- для підсистеми користувача цифрової мережі з інтеграцією послуг (ISUP): “Початкове сигнальне повідомлення” (“IAM”), “Відповідь” (“ANM”);
- для підсистеми управління з’єднанням сигналізації (SCCP): “Дані без з’єднання” (“UDT”), “Дані” (“DT);
г) імовірність помилки значущої сигнальної одиниці;
д) ефективність пучка ланок і пучка маршрутів сигналізації;
е) вартість доставляння сигнальної інформації між пунктами сигналізації.
Проаналізовано фактори, які впливають на показники якості мережі СКС №7. Визначено, що на якість мережі СКС №7 впливають: структура мережі СКС №7, параметри управління сигнальним навантаженням, надійність обладнання СКС №7 пунктів та ланок сигналізації, продуктивність пунктів сигналізації, інтенсивність помилок у бітах у ланці сигналізації, інтенсивність сигнального навантаження, довжина значущої сигнальної одиниці. Показано, що головний фактор впливу на показники якості – структура мережі СКС №7, відтак заданий рівень якості забезпечується, передусім, вибором відповідної структурної схеми мережі.
У другому розділі розв’язується задача підвищення надійності мережі СКС №7. Досліджено характеристики надійності структурних схем мережі СКС №7 з транзитними пунктами сигналізації (рис.1).
Рис. 1. Структурні схеми мережі СКС-7 з транзитними пунктами сигналізації.
Визначено коефіцієнт готовності пучка маршрутів сигналізації для таких схем (див. рис.1) у вигляді:
P=cipi, (1)
де p – коефіцієнт готовності ребра;
сi – коефіцієнт, визначений в результаті теоретичних розрахунків (табл.1).
Таблиця 1
Значення сi для розрахунку коефіцієнта готовності пучка маршрутів сигналізації | Структурна схема | Пучок
маршрутів | с2с3с4с5с6с7с8с9с101 | v1 - v42 | 2 | -5 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 | v1 - v51 | 3 | 1 | -12 | 11 | -3 | 0 | 0 | 0 | v1 - v62 | 2 | -3 | -4 | 6 | -2 | 0 | 0 | 0 | 3 | v1 - v60 | 2 | 4 | -2 | -13 | 14 | -4 | 0 | 0 | v1 - v72 | 2 | -5 | 4 | -6 | 6 | -2 | 0 | 0 | v1 – v81 | 2 | 0 | 0 | -9 | 10 | -3 | 0 | 0 | 4 | v1 – v60 | 3 | 6 | -8 | -21 | 40 | -24 | 5 | 0 | v1 – v72 | 2 | -3 | -2 | -2 | 10 | -8 | 2 | 0 | v1 – v81 | 2 | 2 | -2 | -19 | 32 | -19 | 4 | 0 | v1 – v91 | 3 | 2 | -12 | 2 | 14 | -12 | 3 | 0 | v9 – v102 | 2 | -1 | -10 | 10 | 2 | -6 | 2 | 0 | 5 | v1 – v60 | 4 | 8 | -12 | -50 | 124 | -113 | 48 | -8 | v1 – v72 | 2 | -1 | -6 | -10 | 42 | -46 | 22 | -4 | v1 – v81 | 3 | 4 | -11 | -27 | 81 | -79 | 35 | -6 | v1 – v91 | 3 | 4 | -11 | -27 | 81 | -79 | 35 | -6 | v9 – v102 | 0 | 5 | -8 | -20 | 52 | -44 | 16 | -2 | v10 – v110 | 4 | 8 | -12 | -50 | 124 | -113 | 48 | -8 |
Результати розрахунків дозволяють підвищити надійність пучків сигнальних маршрутів через вибір відповідної структури мережі СКС №7.
Розроблена методика визначення коефіцієнта готовності мережі СКС №7. Запропоновано визначати коефіцієнт готовності мережі як функцію P(Nn/N) імовірності готовності частини пучків маршрутів сигналізації Nг відносно до загальної кількості пучків маршрутів N. Визначено, що коефіцієнт готовності мережі СКС №7 для розглянутих структурних схем (див. рис.1), визначається так:
Nг/N= ;
P1(Nг/N)=p Cn(2p-p2)k(1-(2p-p2))n-k (див. рис. 1, схема 1);
P2(Nг/N)=(3p2-2p3) Cn(2p-p2)k(1-(2p-p2))n-k (див. рис. 1, схема 2);
P3(Nг/N)=(6p3-7p4+2p5) Cn(2p-p2)k(1-(2p-p2))n-k (див. рис. 1, схема 4);
P4(Nг/N)=(14p3-27p4+18p5-4p6) Cn(2p-p2)k(1-(2p-p2))n-k (див. рис. 1, схема 5),
де n – загальна кількість кінцевих вузлів мережі;
m – кількість кінцевих вузлів, кожний з яких з’єднаний принаймні з одним транзитним вузлом;
p – коефіцієнт готовності ребра;
Cn= .
Запропонована методика дозволяє підвищити надійність мережі СКС-7 через вибір відповідної структурної схеми мережі. Показано, що більшу надійність мають структурні схеми, до складу яких входить більше двох транзитних пунктів сигналізації, з’єднаних між собою за схемою “кожний із кожним” (див. рис.1, схеми 2, 5).
Визначено загальну кількість пучків ланок сигналізації N для структурних схем з транзитними пунктами сигналізації, з’єднаними між собою за схемою “кожний із кожним” (див. рис.1, схеми 1, 2, 5):
N=2(n-m)+Cm, (3)
де m – кількість транзитних вузлів у мережі;
n – загальна кількість вузлів у мережі;
Cm= .
Показано, що при застосуванні структурних схем з транзитними пунктами сигналізації зменшується кількість пучків сигнальних ланок мережі, порівняно зі з’єднанням всіх пунктів сигналізації мережі за схемою “кожний із кожним”, внаслідок чого поліпшується ефективність використання ресурсів мережі.
У третьому розділі удосконалено методику розрахунку інтенсивності сигнального навантаження мережі СКС №7, зокрема визначено вплив додаткових послуг і асиметрії інформаційного навантаження на інтенсивність сигнального навантаження. Показано, що інтенсивність сигнального навантаження визначається так:
a=max(a1, a2);
a1=Ka1+(1-K)a2;
a2=(1-K)a1+Ka2;
a1= ;
a2= ,
де a – інтенсивність сигнального навантаження;
a1 – інтенсивність сигнального навантаження в прямому напрямку;
a2 – інтенсивність сигнального навантаження в зворотному напрямку;
К – асиметрія інформаційного навантаження;
Aр – інтенсивність інформаційного навантаження (в Ерл);
m1поз, m1нег, m2поз, m2нег – середня кількість сигнальних одиниць, якими обмінюються пункти сигналізації для обслуговування одного виклику, в прямому й зворотному напрямках для позитивних і негативних спроб встановлення з’єднань відповідно;
l1поз, l1нег, l2поз, l2нег – середня довжина сигнальних одиниць (в октетах), якими обмінюються пункти сигналізації для обслуговування одного виклику, в прямому й зворотному напрямках для позитивних і негативних спроб встановлення з’єднань відповідно;
Tпоз, Tнег – середній час зайняття розмовного каналу (у секундах) для обслуговування одного виклику для позитивних і негативних спроб встановлення з’єднань відповідно;
Pвз – імовірність втрат спроб встановлення з’єднань;
v – швидкість передавання сигнальних одиниць (8000 октетів/c).
За результатами вимірювань на телефонній мережі уточнено параметри сигнального та інформаційного навантаження при обслуговуванні одного виклику для підсистеми ISUP, зокрема середні значення кількості, довжини сигнальних одиниць та середній час зайняття розмовного каналу для прямого й зворотного напрямків, позитивних і негативних спроб встановлення з’єднань (табл.2).
Таблиця 2
Середня кількість і довжина сигнальних одиниць та середній час зайняття розмовного каналу при обслуговуванні одного виклику для підсистеми ISUP | m1поз,
сигнальних одиниць одниць | m1нег,
сигнальних одиниць | m2поз,
сигнальних одиниць | m2нег,
сигнальних одиниць | l1поз, октетів | l1нег, октетів | l2поз, октетів | l2нег, октетів | Tпоз, с | Tнег, с | 2,04 | 2,00 | 2,89 | 1,27 | 32,28 | 32,50 | 18,05 | 16,41 | 93,4 | 4,7 |
Підставляючи дані табл.2 у (4) дістанемо залежність інтенсивності сигнального навантаження a від інтенсивності інформаційного навантаження Aр при різних значеннях асиметрії інформаційного навантаження K та імовірності втрат спроб встановлення з’єднань Pвз для підсистеми ISUP (рис.2).
Рис. 2. Залежність інтенсивності сигнального навантаження від інтенсивності інформаційного навантаження при різних значеннях асиметрії інформаційного навантаження К та ймовірності втрат спроб встановлення з’єднань Pвз.
Проаналізовано вплив додаткових послуг “Утримання виклику” (CH), “Безумовне переадресування виклику” (CF) та “Інформація користувач-користувач” (UUI) на інтенсивність сигнального навантаження. В результаті теоретичних розрахунків визначені середні значення кількості та довжини сигнальних одиниць, які використовуються для обслуговування одного виклику, для прямого й зворотного напрямків, позитивних і негативних спроб встановлення з’єднань при застосуванні додаткових послуг “Утримання виклику”, “Безумовне переадресування виклику” та “Інформація користувач-користувач” для різних значень довжини інформації користувача n та кількості сигнальних повідомлень m, необхідних для одного сеансу обміну інформацією (табл.3).
Таблиця 3
Середня кількість і довжина сигнальних одиниць при обслуговуванні одного виклику при застосуванні додаткових послуг
Додаткова послуга | m1поз,
сигнальних одиниць | m1нег,
сигнальних одиниць | m2поз,
сигнальних одиниць | m2нег,
сигнальних одиниць | l1поз, октетів | l1нег, октетів | l2поз, октетів | l2нег, октетів
CH | 2,60 | 2,00 | 3,44 | 1,27 | 30,44 | 32,50 | 18,47 | 16,41
CF | 2,04 | 2,00 | 2,89 | 1,27 | 32,28 | 32,50 | 23,28 | 17,77
UUI (m=1, n=2) | 2,32 | 2,00 | 3,17 | 1,27 | 30,28 | 32,50 | 17,78 | 16,41
UUI (m=1, n=65) | 2,32 | 2,00 | 3,17 | 1,27 | 36,94 | 32,50 | 22,06 | 16,41
UUI (m=1, n=130) | 2,32 | 2,00 | 3,17 | 1,27 | 43,81 | 32,50 | 26,48 | 16,41
UUI (m=2, n=65) | 2,60 | 2,00 | 3,45 | 1,27 | 40,06 | 32,50 | 25,16 | 16,41
UUI (m=2, n=130) | 2,60 | 2,00 | 3,45 | 1,27 | 51,54 | 32,50 | 33,02 | 16,41
UUI (m=4, n=65) | 3,16 | 2,00 | 4,01 | 1,27 | 43,99 | 32,50 | 29,69 | 16,41
Визначено збільшення інтенсивності сигнального навантаження КCH (для послуги “Утримання виклику”), КCF (для послуги “Безумовне переадресування виклику”) як відношення інтенсивності сигнального навантаження при застосуванні додаткової послуги до інтенсивності сигнального навантаження при відсутності послуги:
KCH= 1+12,33k(1-Pвз)/[59,01(1-Pвз)+42,92Pвз], (5)
KCF=1+k[7,56(1-Pвз)+0,86Pвз]/[59,01(1-Pвз)+42,92Pвз], (6)
де k – відносна кількість викликів, для яких застосовується послуга;
Pвз – імовірність втрат спроб встановлення з’єднань.
Показано, що максимальне збільшення інтенсивності сигнального навантаження при застосуванні послуги “Утримання виклику” становить 21%, а при застосуванні послуги “Безумовне переадресування виклику” – 13%. Визначено залежність збільшення інтенсивності сигнального навантаження Kuui від відносної кількості викликів k, для яких застосовується послуга “Інформація користувач-користувач”, від довжини інформації користувача n та кількості сигнальних повідомлень m, які використовуються для одного сеансу обміну інформацією (рис. 3).
Рис. 3. Збільшення інтенсивності сигнального навантаження при використанні послуги “Інформація користувач-користувач” для різних значень довжини інформації користувача n та кількості сигнальних повідомлень m.
Показано, що для зменшення інтенсивності сигнального навантаження доцільно зменшувати кількість сигнальних повідомлень, які містять інформацію користувача, за рахунок збільшення їх довжини.
В результаті теоретичних розрахунків визначені ймовірнісні характеристики інтенсивності сигнального навантаження для підсистеми ISUP. За результатами статистичної обробки результатів вимірювань показано, що коефіцієнт варіації часу зайняття розмовного каналу більше ніж коефіцієнт варіації довжини сигнальних одиниць. Отже, імовірнісні характеристики інтенсивності сигнального навантаження в основному визначаються імовірнісними характеристиками часу зайняття розмовного каналу. Показано, що функція ймовірності P(aai) (рис.4) та щільність розподілу ймовірності p(a) (рис.5) інтенсивності сигнального навантаження визначаються так:
P(aai)=1 при a>K1/K2+K3,
P(aai)=0 при a<K3,
де K1=13,439410-3Aр(1-Pвз);
K2=16,7273;
K3=1,141510-3PвзAр;
Pвз – імовірність втрат спроб встановлення з’єднань;
Aр – інтенсивність інформаційного навантаження (в Ерл).
Рис. 4. Функція розподілу ймовірності інтенсивності сигнального навантаження.
Рис. 5. Щільність розподілу ймовірності інтенсивності сигнального навантаження.
Отримані результати підвищують точність розрахунку інтенсивності сигнального навантаження, враховують вплив додаткових послуг і асиметрії інформаційного навантаження, внаслідок чого поліпшується час передавання сигнальних одиниць.
У четвертому розділі проведено порівняння результатів теоретичних розрахунків інтенсивності сигнального навантаження, виконаних згідно існуючої та запропонованої методик, з результатами вимірювання на телефонній мережі для підсистеми ISUP. Проведено вимірювання інтенсивності інформаційного та сигнального навантаження, асиметрії інформаційного навантаження й імовірності втрат спроб встановлення з’єднань в різні дні на різних напрямках. Результати вимірювань на протязі доби та результати теоретичних розрахунків, виконаних згідно існуючої і запропонованої методик, наведені на рис.6. Результати вимірювань в години найбільшого навантаження (ГНН) та результати теоретичних розрахунків наведені в табл.4. Проведено порівняння результатів теоретичних розрахунків і вимірювань. Показано, що точність розрахунків інтенсивності сигнального навантаження, виконаних згідно запропонованої методики, підвищується порівняно з існуючою методикою.
Рис. 6. Інтенсивність сигнального навантаження за добу.
Таблиця 4
Теоретичні та експериментальні значення інтенсивності сигнального навантаження у ГНН
Інформаційне навантаження у ГНН, Ерл | Асиметрія інформаційного навантаження | Сигнальне навантаження, x10-2 Ерл
Експеримента-льне | Теоретичне
Існуюча методика | Уточнююча методика
790,07 | 0,53 | 8,165 | 6,242 | 6,968 | 746,04 | 0,50 | 7,564 | 5,894 | 6,580 | 765,42 | 0,51 | 7,421 | 6,047 | 6,751 | 738,42 | 0,51 | 7,236 | 5,834 | 6,513 | 733,51 | 0,50 | 7,320 | 5,795 | 6,470 | 485,61 | 0,62 | 5,180 | 3,836 | 4,696 | 501,36 | 0,62 | 4,974 | 3,961 | 4,848 | 502,09 | 0,66 | 5,006 | 3,967 | 4,855 | 501,95 | 0,64 | 4,858 | 3,965 | 4,854 | 475,93 | 0,65 | 4,943 | 3,760 | 4,602 |
ВИСНОВКИ
Сукупність наукових положень, сформульованих і обґрунтованих у дисертаційній роботі, складає рішення задачі підвищення якісних показників мережі СКС №7. Основними результатами роботи є аналіз та узагальнення показників якості мережі СКС №7 і факторів, які впливають на ці показники, визначення впливу структурної схеми мережі на її надійність, розробка методики розрахунку коефіцієнта готовності мережі СКС №7, удосконалення методики розрахунку інтенсивності сигнального навантаження.
В дисертації отримані наступні теоретичні й науково-практичні результати.
1. Проаналізовано та узагальнено сукупність показників, які характеризують якість мережі СКС №7. Визначені та проаналізовані фактори, які впливають на показники якості мережі. Показано, що головний фактор впливу на показники якості – структура мережі СКС №7, відтак заданий рівень якості забезпечується, передусім, вибором відповідної структурної схеми мережі.
2. Визначено коефіцієнти готовності пучків сигнальних маршрутів для структурних схем мережі СКС №7 з транзитними пунктами сигналізації. Отримані результати дозволяють підвищити надійність пучків сигнальних маршрутів через вибір відповідної структурної схеми мережі.
3. Запропоновано методику розрахунку коефіцієнта готовності мережі СКС №7 як функції імовірності готовності частини пучків маршрутів сигналізації відносно до загальної кількості пучків маршрутів, що дозволяє підвищити надійність мережі через вибір відповідної її структури.
4. Показано, що більшу надійність мають структурні схеми, до складу яких входить більше двох транзитних пунктів сигналізації, з’єднаних між собою за схемою “кожний із кожним”. При цьому, застосовування структурних схем з транзитними пунктами сигналізації підвищує ефективність використання ресурсів мережі порівняно зі з’єднанням всіх пунктів сигналізації мережі за схемою “кожний із кожним”.
5. Удосконалено методику розрахунку інтенсивності сигнального навантаження мережі СКС №7 з урахуванням впливу додаткових послуг і асиметрії інформаційного навантаження, що дозволяє підвищити точність розрахунків і, як наслідок, поліпшити час передавання сигнальних одиниць.
6. Визначені ймовірнісні характеристики інтенсивності сигнального навантаження, зокрема функції імовірності та щільності розподілу ймовірності інтенсивності сигнального навантаження.
7. В результаті порівняння результатів вимірювань і теоретичних розрахунків інтенсивності сигнального навантаження, проведених згідно запропонованої методики, підтверджено підвищення точності розрахунків порівняно з існуючою методикою.
СПИСОК ОСНОВНИХ ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Хиленко В.В., Аношков В.М. Проблеми розбудови та підвищення якості мережі спільноканальної сигналізації №7. Частина 1. Показники якості мережі. – Зв’язок, №5, 2002. – C. 23 - 25.
2. Хиленко В.В., Аношков В.М. Проблеми розбудови та підвищення якості мережі спільноканальної сигналізації №7. Частина 2. Структурна надійність мережі. – Зв’язок, №6, 2002. – C. 21 - 25.
3. Аношков В.М. Визначення коефіцієнта готовності мережі спільноканальної сигналізації №7. – Зв’язок, №4, 2003. – C. 16 - 19.
4. Аношков В.М. Розрахунок сигнального навантаження мережі спільноканальної сигналізації №7. – Зв’язок, №2, 2004. – C. 53 - 55.
5. Аношков В.М. Вплив додаткових послуг на сигнальне навантаження мережі спільноканальної сигналізації №7. – Зв’язок, №8, 2004. – C. 28 - 29.
6. Аношков В.М. Ймовірнісні характеристики сигнального навантаження мережі спільноканальної сигналізації №7. – Зв’язок, №1, 2005. – C. 23 - 24.
7. Аношков В.М. Показатели качества сети общеканальной сигнализации №7. – Сборник научных трудов по материалам 1-го Международного радиоэлектронного Форума “Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития”. МРФ – 2002. 8 – 10 октября 2002 г. – С. 431 - 434.
8. Аношков В.М. Розрахунок структурної надійності пучка маршрутів мережі спільноканальної сигналізації №7. – Київ: Вісник УБЕНТЗ, №2, 2002. – С. 113-118.
9. Ружинський В.Г., Аношков В.М. Організація контролю, вимірів та управління мережі спільноканальної сигналізації №7. – Київ: Вісник УБЕНТЗ, №2, 2003. – С. 44 - 48.
10. Аношков В.М. Імовірнісна модель сигнального навантаження мережі спільноканальної сигналізації №7. – Київ: Вісник УБЕНТЗ, №2, 2004. – С. 97 - 102.
АНОТАЦІЯ
Аношков В.М. “Підвищення показників якості мережі спільноканальної сигналізації №7”. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.02. – телекомунікаційні системи та мережі. – Український науково-дослідний інститут зв’язку, м. Київ, 2005 р.
Дисертація присвячена аналізу показників якості мережі спільноканальної сигналізації №7 (СКС №7) та їх поліпшенню. В результаті дослідження проаналізовані та узанальнені показники якості мережі СКС №7 та фактори, які впливають на ці показники. Показано, що головний фактор впливу на показники якості – структура мережі СКС №7, відтак заданий рівень якості забезпечується, передусім, вибором відповідної структурної схеми мережі. Визначено коефіцієнти готовності пучків сигнальних маршрутів для стуктурних схем мережі з транзитними пунктами сигналізації. Запропоновано методику розрахунку надійності мережі СКС №7 як функції імовірності готовності частини пучків маршрутів сигналізації відносно до загальної кількості пучків маршрутів, що дозволяє підвищити надійність мережі через вибір відповідної структури мережі СКС №7. Показано, що застосовування структурних схем з транзитними пунктами сигналізації підвищує ефективність використання ресурсів мережі. Удосконалено методику розрахунку інтенсивності сигнального навантаження мережі СКС №7 з урахуванням впливу додаткових послуг і асиметрії інформаційного навантаження, визначено імовірнісні характеристики інтенсивності сигнального навантаження. Отримані результати дозволяють поліпшити час передавання сигнальних одиниць. Проведено вимірювання інтенсивності сигнального навантаження на телефонній мережі. Результати теоретичних розрахунків інтенсивності сигнального навантаження підтверджуються експериментальними даними.
Ключові слова: СКС №7, показники якості, структурна надійність, коефіцієнт готовності, інтенсивність сигнального навантаження.
АННОТАЦИЯ
Аношков В.М. “Повышение показателей качества сети общеканальной сигнализации №7”. – Рукопись.
Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.12.02. – телекоммуникационные системы и сети. – Украинский научно-исследовательский институт связи, г. Киев, 2005 г.
Диссертация посвящена анализу показателей качества сети общеканальной сигнализации №7 (ОКС №7) и их улучшению. Проанализированы и обобщены характеристики, определяющие качество сети ОКС №7: пропускная способность сигнальной нагрузки, коэффициент готовности пучка маршрутов сигнализации, коэффициент готовности сети, время доставки сигнальной информации, вероятность ошибки значащей сигнальной единицы, эффективность пучка маршрутов сигнализации, стоимость доставки сигнальной информации. Определены и проанализированы факторы, влияющие на показатели качества сети ОКС №7: структура сети, параметры управления сигнальной нагрузкой, надежность оборудования ОКС №7 пунктов и звеньев сигнализации, производительность пунктов сигнализации, качество систем передачи данных, структура сигнальной нагрузки. Показано, что основной фактор влияния на показатели качества – структура сети ОКС №7, поэтому заданный уровень качества обеспечивается, прежде всего, выбором соответствующей структуры сети.
Проанализировано влияние структуры сети ОКС №7 на ее надежность. В результате теоретических расчетов определены коэффициенты готовности пучков сигнальных маршрутов для структурных схем сети с транзитными пунктами сигнализации. Показано, что применение структурных схем сети с транзитными пунктами сигнализации повышает эффективность использования ресурсов сети. Предложена методика расчета коэффициента готовности сети ОКС №7 как функции вероятности готовности части пучков маршрутов сигнализаци относительно к общему количеству пучков маршрутов, что позволяет повысить надежность сети путем выбора соответствующей структурной схемы сети.
Уточнена методика расчета интенсивности сигнальной нагрузки сети ОКС №7. Определена зависимость интенсивности сигнальной нагрузки от ассиметрии информационной нагрузки. Определено влияние на интенсивность сигнальной нагрузки дополнительных услуг, таких как “Удержание вызова”, “Безусловная переадресация вызова”, “Сигнализация пользователь-пользователь”. Получены вероятностные характеристики интенсивности сигнальной нагрузки: функция распределения и плотность функции распределения интенсивности сигнальной нагрузки.
Проведено измерение интенсивности сигнальной нагрузки на телефонной сети и сравнение полученных результатов с результатами теоретических расчетов. В результате сравнения результаты теоретических расчетов подтверждаются результатами измерений, при этом точность расчетов по предложенной методике повышается.
Ключевые слова: ОКС №7, показатели качества, структурная надежность, коэффициент готовности, интенсивность сигнальной нагрузки.
Anoshkov V.M. “Improving SS7 network quality characteristics”. – Manuscript.
Dissertation on competition of a scientific degree of Cand.Tech.Sci. in speciality 05.12.02. – telecommunication systems and networks.
Ukrainian Research Institute of Communications, Kiev, 2005.
The dissertation is devoted to analyses of signalling system №7 (SS7) network quality characteristics and their improving. SS7 network quality characteristics and influenced factors were analyzed and generalized. It is shown, the main influenced factor is network structure. Therefore, SS7 network quality is defined mainly by network structure. Aavailability of signalling root sets for SS7 network structures with transit signalling nodes was estimated. Methodic of definite availability signalling network as an availability of part signalling root sets is designed. It allows improve SS7 network reliability throw choosing suitable network structure. It is shown, that application of SS7 network structures with transit signalling nodes improves efficiency of the network. Methodic of definite signalling traffic intensity is perfected. Signalling traffic intensity dependence on supplementary services “Call Holding”, “Unconditional Call Forwarding”, “User to user Signalling” and asymmetry of information traffic was defined. Probability characteristics of signalling traffic intensity were defined. These results allow to decrease message signal unit queueing delays. Signalling traffic intensity was measured in real telecommunication network. Theoretical results of signalling traffic intensity calculation are proved true by experimental results.
Key words: SS7, quality characteristics, structure reliability, availability, signaling traffic intensity.
