Для оцінки якості надання мобільного зв'язку в процесі руху поїзда проведено аналіз оцінок показників ефективності роботи транспортної мережі мобільного оператора зв'язку. Відзначено, що існуючі рекомендації по їх формуванню мають ряд недоліків. Для зменшення впливів цих недоліків запропоновано використовувати комплексну оцінку, використовує функції корисності трафіку для користувачів мобільної мережі.

Анотація наукової статті з електротехніки, електронної техніки, інформаційних технологій, автор наукової роботи - Чепцов М. Н., Клімов В. В.


Estimations analysis of the mobile communication operator transport network work efficiency

Estimates of the performance indicators of the mobile communication opera-tor's transport network are analyzed in the article. It is noted that the existing recommendations on their formation have a number of disadvantages. To reduce the effects of these shortcomings, it is pro-posed to use a comprehensive assessment using the traffic utility functions for users of a mobile network.


Область наук:
  • Електротехніка, електронна техніка, інформаційні технології
  • Рік видавництва: 2020
    Журнал: Збірник наукових праць Донецького інституту залізничного транспорту
    Наукова стаття на тему 'Аналіз оцінок ефективності роботи транспортної мережі мобільного оператора зв'язку'

    Текст наукової роботи на тему «Аналіз оцінок ефективності роботи транспортної мережі мобільного оператора зв'язку»

    ?УДК 004.005

    Очіпку М.Н., д.т.н., професор (Донецький інститут залізничного транспорту) КЛІМОВ В.В., здобувач (Донецький інститут залізничного транспорту)

    Аналіз оцінок ефективності роботи транспортної мережі мобільного оператора зв'язку

    Cheptsov M.N., Doctor of Technical Science, Professor (DRTI) Klimov V.V., Aspirant (DRTI)

    Estimations analysis of the mobile communication operator transport network work efficiency

    Вступ

    Надання інформаційно-комунікаційних послуг в рухомих складах на

    залізничному транспорті є досить нетривіальним завданням. основною причиною цього залишається мобільність об'єктів на високих швидкостях (вище 60 км / ч). Виходячи з цього, найлегше організувати надання

    інфокомунікаційних послуг

    оператору мобільного зв'язку.

    Звідси виникає питання про оцінку якості послуг, що надаються, а значить про ефективність функціонування мобільної мережі в умовах рухомого складу.

    Аналіз останніх досліджень і публікацій

    Передумовою до цього дослідженням послужила робота в області передачі оперативної інформації про стан рухомого складу в мережах операторів стільникового зв'язку в процесі руху поїзда [1].

    У даній області проводилися дослідження, спрямовані на визначення класів показників

    ефективності роботи транспортної мережі мобільного зв'язку для опису її функціонування [2-4]. В роботі [5] запропонований перехід до комплексного показника ефективності на основі приватних. Для оцінки ефективності функціонування існує апарат проектування в просторі [6]. Докладний аналіз і усунення недоліків перерахованих робіт наведено нижче.

    Мета роботи

    Транспортна мережа мобільного оператора зв'язку є складною технічною системою, метою якої є передача інформації від абонента до абонента з певним рівнем якості обслуговування. Отже, оцінка ефективності роботи мережі повинна здійснюватися відповідно до основних показників характеризують якість її функціонування. Існуючі оцінки ефективності або не є повними для опису функціонування мережі або є окремими випадками.

    Отже, метою статті є розробка універсального показника оцінки ефективності

    роботи транспортної мережі мобільного оператора зв'язку, виходячи з питомих витрат, що припадають на одиницю об'єму (співвідношення «ціна / якість»).

    Основна частина

    Збільшення кількості

    смартфонів і їх повсюдне поширення, використання

    додатків класу «розвага в реальному часі», розширення функціоналу мобільних мереж типу LTE-A і малих сот, призводять до збільшення обсягу трафіку, що передається по мережі мобільного зв'язку. «Вузьким місцем» для всього перерахованого вище стає

    транспортна мережа агрегації трафіку (backhaul): це пов'язано з необхідністю забезпечення

    необхідних параметрів якості обслуговування (QoS, Quality of Service). З іншого боку, оператор мобільного зв'язку прагне до зменшення витрат, а також до збільшення ефективності використання наявних ресурсів. Для того щоб ефективно використовувати наявні ресурси і забезпечувати необхідні вимоги до параметрів якості обслуговування, оператору зв'язку необхідно адекватно оцінювати ефективність роботи своєї мережі.

    На основі класифікації показників ефективності роботи мережі [1, 2] визначені наступні класи:

    A - показники якості функціонування мережі;

    B - показники стабільності якості функціонування;

    C - значення показників якості функціонування;

    D - показники системи експлуатації, що визначають

    стабільність показників якості функціонування;

    E - показники ефективності;

    F - вартісні показники, що впливають на показники

    ефективності.

    Також до показників,

    що дозволяє оцінити якість роботи транспортної мережі оператора мобільного зв'язку, відносять такі:

    - географія мереж і їх зв'язність (S). Показник, що дозволяє зробити оцінку можливості надання послуг усім абонентам на базі єдиної платформи, тобто можливість організувати з'єднання між кінцевим обладнанням будь-яких абонентів оператора мобільного зв'язку;

    - пропускна здатність каналів / ліній зв'язку. Даний показник дозволяє оцінити поточний стан з точки зору величини пропускної спроможності ділянок, а також можливості її збільшення. Кількісними характеристиками показника є пропускна здатність (B) і утилізація каналів зв'язку (U);

    - можливість розвитку (A). Показник, що відображає ступінь використовуваних ресурсів: орендовані або власні;

    - однаковість застосовуваних технологій (Us). Даний показник вказує на простоту експлуатації та сумісність технологій;

    надійність (R); безпеку (Sf); забезпечення якості послуг (SLA). Показник, що відображає ступінь виконання параметрів якості обслуговування для

    відповідних послуг.

    Представлені набори та класифікація показників

    ефективності функціонування

    транспортної мережі мобільного зв'язку не дають адекватного опису процесів, що функціонують в ній. Це пов'язано з наступними факторами:

    - абсолютно всі перераховані параметри і їх класи різнорідні і мають певні, складні в описі, функціональні залежності. Наприклад, ймовірність втрат пакетів в пакетної мережі залежить від величини наданої пропускної здатності каналу. Чим більше тим краще. Але при цьому вартість такого каналу збільшується і також може збільшитися його утилізація. Для чисельної оцінки необхідний перехід до безрозмірних величин;

    - проблема вибору приватних критеріїв для формування комплексного. Складання комплексного показника передбачає набір таких величин, використання яких повністю опише функціональні можливості мережі. Звідси виникає питання про їх якість і кількість. Очевидно, що набір показників може бути до десятка, але найбільш істотними можуть бути тільки кілька;

    - проблема відповідності параметрів якості обслуговування і показників ефективності функціонування мережі з точки зору оператора зв'язку. Для розроблюваної комплексної оцінки необхідно встановити функціональний зв'язок кількості і якості послуг, що надаються і ефективності роботи транспортної мережі. Одним з таких показників може бути співвідношення пропускної спроможності і утилізації відповідного фізичного або логічного каналів.

    Забезпечення параметрів якості обслуговування включає в себе широкий клас механізмів, успішне

    впровадження яких дозволяє максимально оптимізувати

    продуктивність мереж і забезпечити стабільне функціонування

    додатків. Необхідний сервіс описується багатьма параметрами, серед них найважливіші:

    - пропускна здатність (В), описує номінальну здатність середовища передачі інформації (визначає ширину каналу);

    - затримка при передачі пакета

    (D) 4

    - джиттер (J) - коливання (варіація) затримки під час передачі пакетів;

    - рівень втрат пакетів (Pl), визначає кількість пакетів, що відкидаються мережею під час передачі.

    визначимо сукупність

    перерахованих вище значень

    показником якості

    функціонування транспортної мережі, що характеризує її елементи, а також стану V). Відзначимо, що процес функціонування будь-якої мережі і будь-якого з її елементів може відбуватися тільки в рамках V, визначаються максимально

    можливими значеннями таких показників, як величини пропускної здатності (В), величини затримок (Д) і величини ймовірностей втрат пакетів (Plt). Для деякої системи

    підмножин простору показників якості функціонування

    транспортної мережі TN вводиться відображення Q: Vni ^ R таке, що

    Ц = В, | D, | Pl ,, (1)

    де Ц є неотрицательной, лічильно-адитивної функцією,

    яка визначає обсяг і

    представляє собою міру на просторі показників якості функціонування мережі.

    Простір? є метричними: кожній парі

    Уи, У.? ? пов'язане речовий

    число р (Уи, Уу), що представляє собою

    відстань між елементами простору, яке задовольняє

    умовами теорії міри (рисунок 1).

    D 'i

    / vn

    / B

    Pl

    Мал. 1. Простір? показників якості функціонування

    Дані показники можуть бути отримані або експериментально, або як добуток відповідних показників для певного виду трафіку.

    Метрика Про введена через показники якості функціонування системи (взаємопов'язані з

    показниками, що характеризують

    різні властивості системи) і дозволяє визначити питомі витрати, що припадають на одиницю об'єму:

    В

    роботі корисності

    функцій корисності. визначені функції різних параметрів якості обслуговування для різних видів инфокоммуникационного трафіку: від http-запитів до трафіку,

    формованого послугою IPTV. Наприклад, для трафіку VoIP, функції корисності основних параметрів, показників якості обслуговування (пропускна здатність, затримка, частка втрат) виглядають наступним чином:

    NP =

    C Q

    (2)

    uvoip (b) = Sgn (b ~ 2B-} + \ (3)

    де С - витрати на організацію і експлуатацію системи зв'язку;

    Ир - питома собівартість, що має назву зливи [5].

    В [6] запропоновано механізм переходу до безрозмірних величин -

    UVoIP (d) _ '

    1 +

    dmax _

    V dmin J

    (4)

    _r-d

    VoIP

    (Pl) = (Plmax Г - (5)

    1

    e

    аналогічні вирази

    існують для різних видів трафіку. Це дозволяє сформувати відповідні показники:

    VnVoIP = uVoIP (b) -u

    VoIP (d) UVoIP (Pl) - (6)

    Таким чином, складається набір з різних характеристик для різного трафіку. вирішуючи

    оптимізаційних задач по знаходженню значень вектора Vn, потім проводиться прогнозування отриманих параметрів для

    коригування змінюються

    параметрів трафіку і кількості користувачів мережі.

    висновок

    Збільшення обсягу переданого по мобільній мережі трафіку, пов'язане зі збільшенням кількості абонентів і наданих їм послуг є передумовою для досліджень в області визначення ефективності роботи транспортної мережі. Для оцінки ефективності транспортної мережі визначені ряд параметрів, які в тій чи іншій мірі описують функціональні характеристики мережі і характеризують процеси обслуговування. Незважаючи на існуючі рішення, всі запропоновані оцінки не мають універсальністю, повнотою опису і досить складні. Для зниження впливу перерахованих вище

    недоліків, запропоновано використовувати комплексну оцінку, що формується з оцінок ефективності мережі на основі функцій корисності. Таким чином, в статті отримав подальше

    поширення метод оцінки ефективності, заснований на формуванні комплексного

    параметра, що використовує функції

    корисності трафіку для користувачів мобільної мережі.

    У перспективі дослідження передбачається визначити

    функціональну залежність

    запропонованої комплексної оцінки від ефективності використання ресурсів і матеріальних витрат оператора для транспортної мережі для цілей прогнозування і подальшої оптимізації її роботи.

    Список літератури:

    1. Королькова Є.Б. Дослідження можливості передачі оперативної інформації про стан рухомого складу в мережах операторів стільникового зв'язку в процесі руху поїзда / Є.Б. Королькова // ВІСНИК ИрГТУ, 2013. - №8 (79). - С. 163-167.

    2. Шварцман В.О. Якість послуг мереж наступного покоління /

    B.О. Шварцман // Електрозв'язок, 2006. -№ 3. - С. 6-10.

    3. Барабаш П.А. Інфокомунікаційні технології в глобальній інформаційній інфраструктурі / П.А. Барабаш,

    C.П. Воробйов, В.І. Курносов, Б.Я. Рад. - СПб .: Наука, 2008. -552 с.

    4. Шалагінов В.А. Вимоги до побудови транспортних мереж мобільного зв'язку / В.А. Шалагінов // Т-Сошш, 2012. - №7. - С. 225-227.

    5. Павловська К.А. Багатокритерійна оптимізація побудови мереж п'ятого покоління на основі системного аналізу / К.А. Павловська, І.М. Яремко, В.Н. Лозинська // Вісник Академії цивільного захисту: науковий журнал. - Донецьк: ГОУВПО «Академія цивільного захисту» МНС ДНР, 2019. - Вип. 4 (20). - С. 111-117.

    6. Кудряшов В.А. сост. Володимир

    Миколайович Листів. Вчений, педагог, людина: Зб. статей і спогадів. СПб .: Інформ. центр «Вибір», 2002. -136 с.

    7. Changbin Liu Utility-based Bandwidth Allocation for Triple Play Services / Changbin Liu, Lei Shi, Bin Liu // Proceedings of the Fourth European Conference on Universal Multiservice Networks (ECUMN'07), 2007. - С. 327 336.

    анотації:

    Для оцінки якості надання мобільного зв'язку в процесі руху поїзда проведено аналіз оцінок показників ефективності роботи транспортної мережі мобільного оператора зв'язку. Відзначено, що існуючі рекомендації по їх формуванню мають ряд недоліків.

    Для зменшення впливів цих недоліків запропоновано використовувати комплексну оцінку, яка використовує функції корисності трафіку для користувачів мобільної мережі.

    Ключові слова: ефективність роботи транспортної мережі мобільного оператор зв'язку, параметри якості обслуговування,

    безпека, надійність, комплексна оцінка, функції корисності.

    Estimates of the performance indicators of the mobile communication opera-tor's transport network are analyzed in the article. It is noted that the existing recommendations on their formation have a number of disadvantages. To reduce the effects of these shortcomings, it is pro-posed to use a comprehensive assessment using the traffic utility functions for users of a mobile network.

    Keywords: the performance of the communication operator's transport network, quality of service parameters, safety, reliability, comprehensive estimation, utility functions.


    Ключові слова: ефективність роботи транспортної мережі мобільного оператор зв'язку / параметри якості обслуговування / безпеку / надійність / комплексна оцінка / функції корисності. / the performance of the communication operator's transport network / quality of service parameters / safety / reliability / comprehensive estimation / utility functions

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити