В теории телетрафика мы обычно используем слово трафик (нагрузка), чтобы обозначить интенсивность нагрузки в единицу времени. ITU-T (1993 [34]) дает следующее определение:
Определение Интенсивности Нагрузки: мгновенная интенсивность нагрузки для некоторой совокупности ресурсов - среднее число ресурсов, обслуживающих эту нагрузку занятых в данный момент времени.
Совокупность ресурсов может быть, например, группой серверов или группой линий в направлении. Статистические характеристики интенсивности трафика могут быть вычислены в течение заданного периода времени Т. Под средней интенсивностью нагрузки понимается нагрузка за единицу времени, обычно за 1 ч. Для средней интенсивности нагрузки мы имеем:
где п (t) обозначает число занятых устройств за время t.
Обслуженная нагрузка $$Y=A_c$$: так называется нагрузка, которую обслуживает группа приборов в течение интервала времени T (рис.2.1). В приложениях термин "интенсивность нагрузки" обычно обозначает среднюю интенсивность (математическое ожидание) нагрузки.
(рис 2.1) Обслуженная нагрузка (интенсивность) (равная числу занятых устройств) как функция n (t) времени. Для целей измерения нагрузки мы используем математическое ожидание интенсивности нагрузки в течение заданного периода времени Т (среднее значение).Рекомендация ITU-T также устанавливает единицу, которая обычно используется для измерения интенсивности нагрузки - Эрланг ( Е ). Это название дано единице нагрузки в 1946 МККТТ (Международный Комитет по Телефонии и Телеграфии, предшественник ITU-T ), в честь датского математика Эрланга А. К. (Т, измеряется в Эрлангах в час ( А эрл/час ). Она равна сумме всех времен занятия обслуживающих приборов в этот период времени. Согласно стандартам ISO ( Международной Организации по Стандартизации ) стандартная единица нагрузки должна быть Эрланг в секунду, но более естественно применять Эрланг в час.
Обслуженная нагрузка никогда не может превышать числа каналов (линий). Канал может обслужить максимально один Эрланг.
Предложенная нагрузка. В теоретических моделях часто используется концепция предложенной нагрузки. Это обслуженная нагрузка в случае, когда не потерян ни один вызов. В этом случае считается, что число обслуживающих приборов бесконечно.
Предложенная нагрузка - это теоретическое значение, и она не может быть измерена. Имеется только возможность оценить предложенную нагрузку по обслуженной нагрузке.
Теоретически мы имеем два параметра:
s.Предложенная нагрузка равна:
$$A=\lambda \times s$$Из этого уравнения можно заметить, что единица нагрузки не имеет измерения. Это определение принимается согласно вышеупомянутому предположению, что система имеет неограниченное число обслуживающих приборов. Если мы используем предположение, что система имеет ограниченную емкость, то можем получить определение, которое зависит от емкости системы. Последнее определение использовалось много лет, например, в случае Engset ) (Лекция 8), но нас оно не устраивает, потому что предложенная нагрузка должна быть независима от системы.
Потерянная или Отклоненная нагрузка: разность между предложенной и обслуженной нагрузкой равна отклоненной нагрузке.
Увеличение емкости системы может уменьшить значение этого параметра.
Если интенсивность вызова - 5 вызовов в минуту, и среднее время обслуживания - 3 минуты, тогда предложенная нагрузка равна 15 Эрл. Предлагаемое значение нагрузки в течение 8 часового рабочего дня - 120 эрланг-час.
Ранее использовались другие единицы измерения нагрузки. Наиболее часто можно все еще увидеть:
| SM= | Speech-minutes (минуты разговора) 1 SM = 1/60Эрл/час (Eh - это |
(Hundred Call Seconds) сто секунд времени вызова: 1 Эта единица основана на среднем времени занятости 100 секунд и все еще используется, например, в США. |
|
| ЕВНС = | (Equated Эта единица основана на среднем времени занятия 120 секунд. |
Мы скоро поймем, что Эрланг - самая естественная единица измерения для интенсивности нагрузки, потому что она не зависит от выбранной единицы времени.
Предложенная нагрузка - теоретический параметр, используемый в теоретических формулах измерения нагрузки. В действительности единственный измеримый параметр - обслуженная нагрузка, которая часто зависит от реальной системы.
В системах передачи данных мы обсуждаем не времена обслуживания, а качество системы передачи. Работа такой системы может заключаться, скажем, в передаче пакета данных размером в s единиц (например, бит или байт). Пропускная способность системы $$\varphi$$, или скорость передачи данных сигнала, измеряется числом единиц информации в секунду (например, биты/сек). Тогда время обслуживания для такой работы, т.е. время передачи, составляет $$s/\varphi$$ единиц времени (например, секунд) и зависит от $$\varphi$$. Если в среднем система обслуживает $$\lambda$$ заявок в единицу времени, то коэффициент использования системы $$\sigma$$ определяется формулой:
Использование системы всегда будет в интервале $$0< \sigma < 1$$, как и обслуженная нагрузка.
Если мы имеем вызовы, занимающие больше, чем один канал, т.е.вызовы типа i занимают $$d_i$$ каналов, то предложенная нагрузка, выраженная в числе занятых каналов, равна:
где N - число типов трафика, $$\lambda_i$$ и $$s_i$$ обозначают интенсивность поступления и среднее время занятости типа i.
В планировании и запросе обслуживания нагрузки мы используем термин "потенциальная нагрузка", который был бы тождественен предложенной нагрузке, если не было бы никаких ограничений в использовании телефона по экономическим причинам или готовности объекта к обслуживанию (всегда свободный и доступный телефон).
Телетрафик изменяется согласно активности пользователей. Источником генерируемой нагрузки являются абоненты, которые обычно делают телефонные звонки независимо друг от друга. Исследование вариантов трафика показывает, что этот процесс имеет частично стохастический, а частично детерминированный характер. Pис.2.2 иллюстрирует вариант числа обращений в понедельник утром. Сравнивая несколько дней, мы можем обнаружить детерминированную кривую со стохастическими отклонениями.
(рис 2.2) Количество вызовов в минуту в центре коммутации в понедельник утром. Регулярные 24-часовые отклонения - основа для моделирования стохастических отклоненийВ течение периода 24 часов нагрузка типично выглядит так, как это показано на рис. 2.3. Деловые абоненты дают первый пик утром, в начале рабочего дня, возможно, это дела, отложенные с предыдущего дня. Около 12 часов - это перерыв на завтрак, а днем опять проявляется некоторая активность.
Приблизительно в 19 часов - новый пик, вызванный заявками от домашних телефонов. Взаимный размер пиков зависит от многих причин, например, от того, расположена ли станция в типичной жилой области (квартирные телефоны), или в деловой области (телефоны предприятий и организаций). Он также зависит от того, какой тип трафика мы рассматриваем. Если мы возьмем трафик между Европой и США, то увидим, что большинство вызовов происходит поздно днем из-за разницы во времени.
(рис 2.3) Среднее число вызовов в минуту в центре коммутации, определенное как математическое ожидание в течение многих 15-минутных периодов в течение 10 рабочих дней (понедельник-пятница). Во время измерений, цены на использование нагрузки не менялисьОтклонения параметров нагрузки могут далее быть разделены на отклонения по интенсивности вызовов и отклонения по времени обслуживания. Pис.2.4 показывает отклонение среднего времени обслуживания в течение времени занятия линий одного направления в течение 24 часов. В течение рабочего времени это время является постоянным, немного ниже 3 минут. Вечером оно больше, чем 4 минуты, и в течение поздней ночи - приблизительно около 1 минуты.
Час наибольшей нагрузки. Самый высокая нагрузка не возникает каждый день в одно и то же время. Мы определяем время последовательного часа наибольшей нагрузки (ТСВН time consistent busy hour) как 60 минут (определенные с точностью 15 минут), в которые в течение длительного периода в среднем наблюдается самая высокая нагрузка. Может случиться, что в некоторые дни пик нагрузки не совпадает с определенным таким образом часом наибольшей нагрузки но, если рассматривать достаточно большой период, то в среднем значение нагрузки в час наибольшей нагрузки будет максимальным.
Мы также будем отличать час наибольшей нагрузки для полной телекоммуникационной системы, станции, и для отдельной группы обслуживающих приборов, например,
(рис 2.4) Среднее время пребывания в системе для линий направления, как функция времени дня. Измерения исключают внутригородские вызовы.Для целей измерения нагрузки и других аспектов будет большим преимуществом, если час наибольшей нагрузки будет известен заранее. Варианты данных по нагрузке телетрафика могут быть разделены на:
(рис 2.5) Число вызовов за 24 часа на центре коммутации (масштаб дан в левой части рисунка). Число вызовов в течение часа наибольшей нагрузки показано для сравнения в указанном справа масштабе. Мы можем заметить, что 24-часовой трафик приблизительно в 8 раз больше трафика часа наибольшей нагрузки. Этот коэффициент назван концентрацией трафика.Выше мы рассмотрели традиционную речевую нагрузку. Другие услуги и типы нагрузки имеют иной вид. На рис.2.6 мы показываем отклонение числа вызовов шагом по 15 минут для автоматического подключения с набором номера к модемному пулу Internet. Среднее время пребывания в системе, как функция времени дня показано на рис.2.7.
Сотовая мобильная телефония имеет другой профиль, с максимумом в позднее время дня, и среднее время пребывания в системе здесь меньше, чем для вызовов по проводной линии. Поэтому, объединяя различные формы трафика, в одной и той же сети мы можем получить более высокое использование ресурсов.
(рис 2.6) Число вызовов в течение 15-минутного интервала модемному пулу Tele Denmark Internet во вторник 19.01.1999Телефонная система не строится так, чтобы все абоненты могли быть связаны в одно и то же время. Несколько абонентов совместно используют дорогое оборудование станций. Концентрация происходит от абонента к станции. Оборудование, которое является персональным для каждого абонента, должно быть насколько возможно дешевым.
Вообще, мы ожидаем, что приблизительно 5-8 % абонентов могут прислать заявки на обслуживание в одно и то же время. В час наибольшей нагрузки каждый телефон используется 10-16 % времени. Для международных звонков менее 1 % абонентов делает вызовы одновременно. Таким образом, мы применяем статистическое мультиплексирование.
Каждый абонент должен чувствовать себя так, как будто он имеет неограниченные ресурсы для доступа к системе телекоммуникации, даже если он использует ее совместно со многими другими пользователями. Количество оборудования ограничено по экономическим причинам,
(рис 2.7) Среднее время пребывания в системе в секундах как функция времени дня для вызовов поступивыших в течение рассматриваемого периода. Tele Danmark Internet, во вторник 19.01.1999.поэтому возможно, что абонент не может установить вызов, или должен ждать, или получает отказ (абонент, например, получает акустический сигнал и должен сделать новую попытку вызова станции). Оба эти варианта неудобны абоненту.
В зависимости от того, как работает система, мы отличаем системы с явными потерями (например,
Проблемы системы с потерями из-за недостаточного оборудования могут быть выражены тремя способами (сетевыми критериями качества работы):
| Потери по вызовам (В): | Доля всех попыток вызовов превышает возможное число обслуживающих приборов. (Это воспринимается пользователем как плохое качество обслуживания). |
| Потери по времени( Е): | Доля времени работы системы, когда все обслуживающие приборы заняты. Потери по времени должны быть измерены на станции |
| Потери по нагрузке (С): | Доля предложенной нагрузи!, которую невозможно обслужить даже с помощью несколько попыток. |
Эти величины могут, например, использоваться для того, чтобы установить стандарты измерения нагрузки для групп направлений.
При малых значениях потерь можно с хорошим приближением считать потери различных частей системы
Системы не могут управлять каждой ситуацией без потерь для абонентов. Цель теории телетрафика состоит в том, чтобы найти отношения между качеством обслуживания и стоимостью оборудования. Существующее оборудование, работающее с максимальной пропускной способностью даже в ходе неожиданных ситуаций в поведении нагрузки (например, всплеск обращений по телефону), должно продолжать работать и устанавливать соединения.
Проблема, состоящая в задержке системы (возникновение очереди к системе), называется время ожидания. Представляет интерес не только среднее время ожидания, но также и распределение времени ожидания. Короткое время ожидания не означает отсутствие проблемы, так что между проблемой и временем ожидания нет линейного отношения.
В телефонных системах с ожиданием мы часто определяем верхний предел для приемлемого времени ожидания. Если этот предел истекает, произойдет потеря соединения (вынужденное разъединение).
Если Абонент А хочет говорить с Абонентом В, эта попытка может закончиться либо успешным, либо неудачным результатом (отказом). В последнем случае запрос может повториться позже, и таким образом начать ряд из нескольких вызовов (попыток). Типовая Статистика вызовов выглядит так, как это показано в Таблице 2.1, где мы сгруппировали ошибки в несколько типичных классов. Заметим, что единственная ошибка, которая может быть непосредственно вызвана оператором, - техническая ошибка и блокировка. Этот класс обычно является небольшим, несколько процентов в течение часа наибольшей нагрузки. Кроме того, заметим, что число вызовов, которые получают сигнал занятости абонента В, зависит от числа ошибок оборудования на стороне абонента А, технических ошибок и блокировки. Поэтому статистические данные в Таблице 2.1 вводят в заблуждение. Для того чтобы получить пол езные результаты, мы рассмотрим только вызовы и этапы вычисления вероятностей, как это показано на рис.2.8.
| Исходящая сторона | Страна I | Страна D |
|---|---|---|
| Ошибки на стороне А | 15% | 20% |
| Блокировки и технические ошибки | 5% | 35% |
| Абонент В не ответил до того, как абонент А повесил трубку | 10% | 5% |
| Абонент В занят | 10% | 20% |
| Абонент В ответил (разговор) | 60% | 20% |
| Абонент В не ответил (нет разговора) | 40% | 80% |
(рис 2.8) При вычислении вероятностей событий, состоящих из некоторого числа попыток вызовов, мы должны рассматривать условные вероятности.Применяя системы обозначений, показанные на рис.2.8, мы находим следующие вероятности для попытки обслужить вызов, (предполагается независимость событий):
$$p\{\mbox{ошибка на стороне А}\} = р_е $$ $$p\{\mbox{перегрузки и тех. oшибки}\} = (1-p_e)$$ $$p\{\mbox{нет ответа В}\} = (1 -p_e)(1 -p_s)p_n $$ $$p\{B-занят\}=(l-p_e)(1-p_s)p_b $$ $$p\{\mbox{ответ В}\} = (1-p_е)(1-p_s)$$Используя числа из таблицы 2.1, мы находим формулы, показанные в Таблице 2.2. Из нее видно, что даже если А-абонент ведет себя правильно, и телефонная система совершенна, только 75 % попыток вызовов в сеансе связи индустриальных стран перейдут в состояние "разговор" (в развивающихся странах соответственно 44 %).
Мы должны отличать время обслуживания, с момента занятия обслуживающего прибора, до момента, когда обслуживающий прибор освободится (например, установление вызова, и завершения вызова), и продолжительность сеанса связи, которая является периодом времени, включающим только разговор А с В. Из-за неудавшегося вызова среднее время обслуживания попытки вызова часто меньше, чем продолжительность вызова, если мы рассматриваем все попытки.
| Индустриальные страны | Развивающиеся страны |
|---|---|
| $$p_e=\frac{15}{100}=15\%$$ | $$p_e=\frac{20}{100}=20\%$$ |
| $$p_s=\frac{5}{85}=6\%$$ | $$p_s=\frac{35}{80}=44\%$$ |
| $$p_n=\frac{10}{80}=13\%$$ | $$p_n=\frac{5}{45}=11\%$$ |
| $$p_b=\frac{10}{80}=13\%$$ | $$p_b=\frac{20}{45}=44\%$$ |
| $$p_a=\frac{60}{80]\}=75\%$$ | $$p_a=\frac{20}{45}=44\%$$ |
Pис.2.9 показывает пример наблюдаемых времен пребывания в системе.
Мы принимаем, что среднее время пребывания в системе вызовов, при которой прервали соединение до ответа В (ошибка на стороне А, перегрузка, технические ошибки), - 20 секунд, а среднее время пребывания в системе для вызовов, достигающих вызываемого абонента (В-абонент) (нет ответа, абонент В-занят, В-ответил) - 180 секунд. Среднее время пребывания в системе в А-абонента тогда можно получить, если использовать таблицу 2.1.
Индустриальные страны: $$m_2=\frac{20}{100}*20+\frac{80}{100}*180 = 148 секунд$$
Развивающиеся страны: $$m_2=\frac{55}{100}*20+\frac{45}{100}*180 = 92 секунд$$
(рис 2.9) Функция частоты для времен пребывания в системе направлений для местного центра коммутации Таким образом, можно заметить, что среднее время пребывания в системе увеличивается от 148 сек (соответственно 92 сек) у А-абонента до180 сек у В-абонента. Если одна попытка вызова подразумевает повторные попытки (см. Пример 2.4), тогда обслуженная нагрузка может стать больше, чем предложенная нагрузка.
Если мы знаем среднее время обслуживания отдельных фаз попытки вызова, то мы можем вычислить долю попыток вызова, которые потеряны в течение отдельных фаз. Это может быть использовано для сбора данных.
Каждая попытка вызовов дает почти постоянное значение нагрузки для группы приборов управления станцией (например, компьютера или блока управления), тогда как нагрузка сети пропорциональна продолжительности вызова. Из-за этого поступление большого числа попыток вызовов способно привести к перегрузке устройства управления и выходу его из строя, в то время как в сети есть еще свободная пропускная способность.
Повторные попытки вызовов не обязательно являются следствием ошибок в телефонной системе. Они могут также быть вызваны, например, занятостью абонента В. Эта проблема впервые была рассмотрена Францем Йохансоном в книге "Busy", изданной в 1908 Fr. Johannsen, 1908 [51] . Pис.2.10 и рис.2.11 показывают некоторые примеры измерений абонентского поведения.
Изучение реакции абонентов, например, на сигнал занятости имеет большое значение для измерения нагрузки телефонных систем. Фактически, человеческий фактор (поведение абонента) - часть теории телетрафика, которая представляет большой интерес для изучения.
В течение часа наибольшей нагрузки, а = 10, 16 % абонентов заняты, используя линию для входящих или исходящих вызовов. Поэтому мы ожидаем, что а % попыток вызова получает сигнал о занятости абонента В.
Это, однако, неправильно, потому что абоненты имеют различные уровни нагрузки. Для некоторых абонентов нет никаких входящих вызовов, в то время как другие получают больше, чем среднее значение математического ожидания. Фактически, это означает, что самые занятые абоненты в среднем получают большинство вызовов. А-абоненты имеют склонность выбрать самых занятых В-абонентов, и практически мы наблюдаем, что вероятность занятости некоторых абонентов В - приблизительно 4 а, если мы не предпримем никаких мер. Для квартирных абонентов трудно улучшить ситуацию. Но для абонентов крупных фирм и организаций, имеющих учрежденческие РАВХ - Private Automatic eXchange ) с достаточно большим числом линий, можно улучшить вероятность занятости В. Поэтому в промышленно развитых странах вероятность занятости В имеет ту же самую величину а ( Таблица 2.1). Для развивающихся стран (D) нагрузка более сосредоточена по частным номерам, и часто деловые абоненты не извлекают
выгоду из создания концентрированных групп. Поэтому мы наблюдаем высокую вероятность занятости В (40-50 %).
Измерения показывают приблизительно 4 % повторных вызовов. Если абонентская блокировка или занятость В имеет 70%-ую вероятность, то вызов повторяется в течение часа (см. Таблицу 2.3.)
| Число попыток | Число наблюдений | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Успех | Продолжение | Сброшено | р{успеха} | Настойчивость | |
| 75.389 | |||||
| 1 | 56.935 | 7.512 | 10.942 | 0.76 | 0.41 |
| 2 | 3.252 | 2.378 | 1.882 | 0.43 | 0.56 |
| 3 | 925 | 951 | 502 | 0.39 | 0.66 |
| 4 | 293 | 476 | 182 | 0.31 | 0.72 |
| 5 | 139 | 248 | 89 | 0.29 | 0.74 |
| >5 | 134 | 114 | |||
| Всего | 61.678 | 13.711 | |||
Вероятность успеха уменьшается с числом попыток вызовов, в то время как настойчивость увеличивается. Здесь попытка повторного вызова - вызов к тому же самому абоненту В в течение одного часа
Классический пример учета важности реакции абонента был замечен, когда под Копенгагеном, в середине шестидесятых, взорвался газ. Абоненты в Копенгагене делали большое число вызовов и занимали устройства управления на станциях Копенгагена. В это же время абоненты западной часть Дании, звонящие в Копенгаген, должны были ждать, потому что набранные ими номера не могли быть приняты станциями Копенгагена немедленно. Поэтому оборудование в Копенгагене было перегружено и не могло обслуживать местные вызовы.
Это - пример того, как ситуация перегрузки расширяется по всей сети подобно цепной реакции. Чем более обширная и плотная имеется сеть, тем более вероятно, что возникнет цепная реакция. Станция должна всегда создаваться так, чтобы она продолжила работать с полной емкостью в течение ситуаций перегрузки.
(рис 2.10) Гистограмма для интервала времени от занятия регистра (сигнал "ответ станции") до ответа В (для законченных вызовов). Средняя величина - 13.60 с.В современных станциях мы имеем возможность предоставления приоритета группе абонентов в аварийной ситуации, например, докторам или полиции ( приоритетная нагрузка ). В компьютерных системах условия перегрузки будут влиять на рабочие характеристики. Например, если трудно получить свободный вход в оконечную систему, пользователь будет стараться не выходить из системы и сохранять терминал, то есть будет увеличивать время обслуживания. Если система работает как
(рис 2.11) Гистограмма для всех попыток повторного вызова в течение 5 минут, когда вызываемый абонент занят.
Это пример простой модели повторных вызовов. Введем следующие обозначения:
$$b= настойчивость $$ $$В = р (незавершение)$$Настойчивость b - вероятность, что неудачная попытка вызова будет повторена, р (завершение) = (1-B) - вероятность , что абонент В (вызываемый абонент) ответит. Для одного вызова мы получаем следующие вероятности:
| Номер попытки | р (ответ В) | р (продолжение) | p (сброс) |
|---|---|---|---|
| 0 | 1 | ||
| 1 | $$(1-В) $$ | $$B * b$$ | $$В * (1 - b) $$ |
| 2 | $$(1-B)*(B*b) $$ | $$(В * b)^2$$ | $$B*(1-b)* (B*b) $$ |
| 3 | $$(1-B)*(B*b)^2$$ | $$(В * b)^3$$ | $$В * (1 - b) * (В *b)^2$$ |
| 4 | $$(l-B)*(B*b)^3$$ | $$(B*b)^4$$ | $$В * (1 - b) * (В * b)^3$$ |
| … | … | … | … |
| Всего | $$\frac{(1-В)}{(1-B*b)} $$ | $$\frac{1}{(1-B*b)}$$ | $$\frac{В * (1 - b)}{(1-B*b)}$$ |
Обозначим следующие средние времена пребывания в системе:
$$s+c$$ - время пребывания в системе законченных вызовов
$$s_n =0$$ - время пребывания в системе незаконченных вызовов
Тогда мы имеем следующие отношения между обслуженной нагрузкой У и предложенной нагрузкой А:
Этот результат подобен результату, приведенному в рекомендациях ITU -Т Rec. E.502.
Практически, настойчивость b и вероятность завершения 1-В будет зависеть от количества повторных вызовов (см. Таблица 2.3). Если неудачные вызовы имеют значение времени, равное 2,5. среднего времени пребывания в системе, тогда обслуженная нагрузка может стать большей, чем предложенная нагрузка.
Следующая секция основана на работе (Veiro 2001 [98]). Сетевой оператор должен решить, какие услуги должна поставлять сеть конечному пользователю, и какой уровень качества обслуживания должен быть представлен пользователю. Это необходимо для любой сети телесвязи, независимо от того, является ли она сетью коммутации каналов, или сетью коммутации пакетов, с замонтированным или программным управлением, оптическим или медным кабелем, и независимо от применяемой технологии передачи. В дальнейшем должны быть приняты решения, которые будут включать тип и структуру сети, чтобы обеспечивать услуги и методы, которые используются для передачи информации. Они могут быть различны, в зависимости от того, присутствует ли оператор уже в рынке, или начинает обслуживание "с пустого места" (то есть ситуация, при которой на этом месте не было сети).
Что касается Качества Обслуживания ( QoS ), оно определено в Рекомендации Е.800 ITU-T как совместный эффект сервисных рабочих характеристик, которые определяют степень удовлетворения пользователя обслуживанием.
Качество обслуживания состоит из набора параметров, рабочих характеристик нагрузки сети. В дополнение к этому, качество обслуживания также может включать много других концепций.
Они включают в себя такие рабочие характеристики, как:
Детальные определения этих терминов даются в Е.800. Чем лучше качество обслуживания, которое оператор предлагает конечному пользователю, тем больше шансов привлечь новых клиентов и сохранить уже имеющихся. Но лучшее качество обслуживания также означает, что сеть станет дороже в установке и эксплуатации, а это обычно повышает цену обслуживания. Поэтому выбор конкретного качества обслуживания зависит от политических решений оператора, и далее рассматриваться не будет.
Когда решение о качестве принято, может начаться планирование сети. Оно включает решение технологии транспортировки информации (транспортный уровень) по сети и ее топологии, с учетом надежности в случае, если один или более сетевых элементов начнут работать со сбоями. Это определяется совместно со стратегией маршрутизации.
Теперь можно рассмотреть Уровень обслуживания ( GoS ). Он определен в Рекомендации Е.600 ITU-T как величина нагрузки и технические параметры, обеспечивающие при указанных условиях характеристики группы ресурсов. Эти технические характеристики уровня обслуживания могут быть: вероятность потерь, задержка сигнала "ответ станции" и т.д. К этому определению рекомендация, кроме того, дает следующие примечания:
Главная задача при определении стандартов GoS - распределить отдельные значения для каждого элемента сети так, чтобы получить заданное качество обслуживания "из конца в конец".
Определить стандарты Уровня Обслуживания ( GoS ), чтобы поддержать намеченное Качество обслуживания - это не простая задача. Дело в том, что Уровень Обслуживания ( GoS ) и концепции качества обслуживания ( QoS ) имеют различные цели. В то время, как Качество обслуживания ( QoS ) рассматривает ситуацию с точки зрения клиента, Уровень Обслуживания ( GoS ) представляет точку зрения сети.
Мы проиллюстрируем это следующим примером.
Предположим, что мы хотим обеспечить установление телефонного соединения с вероятностью блокировки 1 %. Клиент интерпретирует эту цифру так, что он будет способен установить соединение с пунктом назначения в среднем 99 из 100 случаев. Преследуя эту цель проекта, оператор распределяет некоторую вероятность блокировки для каждого из элементов сети, через которые может пройти вызов. Чтобы удостовериться, что цель выполняется, сеть нужно проверить. Но этот контроль должен быть выполнен на всем протяжении сети. Сеть может обеспечить только средние целевые значения. Мы предполагаем, что для конкретного источника его целевое значение Уровня Обслуживания ( GoS ), может быть превышено, но математическое ожидание для всех линий доступа действительно близко к поставленной цели.
Уровень Обслуживания ( GoS ) принадлежит параметрам, которые могут быть проверены по достигнутым сетевым рабочим характеристикам (пропускная способность сети или способность части сети обеспечить функции, связанные с соединением между пользователями ). Эти параметры для сети поддерживаются только в среднем. Даже если мы предположим, что часть качества обслуживания, которая связана с нагрузкой, выполнена, пример показывает, что это относится только к качеству обслуживания.
Из-за различных взглядов на Уровень Обслуживания ( GoS ) и Качество обслуживания ( QoS ), было предложено компромиссное решение этой проблемы. Оно называется соглашением об уровне сервиса ( SLA - service level agreement,). Это - контракт между пользователем и сетевым оператором. В этом контракте определено, что действительно означают рассматриваемые параметры. Как предполагается, определения будут сделаны так, чтобы параметры были понятны клиентам и сетевым операторам. Кроме того, SLA определяет санкции в случае нарушения контракта. Некоторые операторы хотят заключать соглашения об уровне сервиса ( SLA ) со всеми клиентами (по крайней мере, в принципе), в то время как другие делают это только для клиентов, для которых эти параметры SLA действительно важны.
Как уже было упомянуто выше, сетевые рабочие характеристики затрагивают пропускную способность сети, или способность части сети обеспечить функции, связанные с установлением соединения между пользователями. Чтобы установить, как сеть выполняет рабочие характеристики, необходимо провести измерения.
Измерения должны касаться всех аспектов параметров рабочих характеристик (пропускная способность по нагрузке, надежность, передача и правильность оплаты услуг).
Кроме того, сетевые аспекты рабочих характеристик в концепции Уровня Обслуживания ( GoS ) принадлежат только коэффициентам, связанным с рабочими характеристиками нагрузки в терминологии Качества обслуживания ( QoS ). Но в системе Качества обслуживания ( QoS ) сетевые рабочие характеристики включают следующие концепции:
Выполнить только измерения недостаточно. Необходимо также иметь организацию, которая могла бы осуществлять надлежащее наблюдение и, когда возникнут проблемы, предпринять соответствующие действия. Она должна наблюдать за ростом сложности сети и за тем, как это влияет на параметры.
Это также означает, что требуются некоторые автоматизированные инструментальные средства, чтобы облегчить составление обзора самых важных параметров.
Чтобы рассмотреть кратко общий вид сети, часто полезно создать так называемую эталонную конфигурацию. Она состоит из одного или более упрощенных рисунков путей, которые может пройти вызов (или соединение) в сети, включая соответствующие контрольные точки, где определены интерфейсы между объектами. В некоторых случаях контрольные точки определяют интерфейс между двумя операторами, и поэтому важно тщательно наблюдать, что происходит в этой точке. Кроме определения перспективы Уровня Обслуживания ( GoS ) важность эталонной конфигурации состоит в разделении показателей Уровня Обслуживания ( GoS ), как это показано ниже. Рассмотрим телефонную сеть с терминалами, абонентскими и транзитными ступенями коммутации. В примере мы не рассматриваем сеть сигнализации. Предположим, что вызов может быть направлен одним из трех способов.
1. Терминал - абонентская ступень коммутации коммутатор - терминал.
Это представлено в виде эталонной конфигурации, показанной на рис.2.12.
(рис 2.12) Эталонная конфигурация для случая 12. Терминал - абонентская ступень коммутации - транзитная ступень коммутации - абонентская ступень коммутации - терминал.
Это представлено как эталонная конфигурация, показанная на рис.2.13.
(рис 2.13) Эталонная конфигурация для случая 23. Терминал - абонентская ступень коммутации - транзитная ступень коммутации - транзитная ступень коммутации - абонентская ступень коммутации - терминал.
Это представлено как эталонная конфигурация, показанная на рис.2.14.
(рис 2.14) Базируясь на данном наборе требований параметров Качества обслуживания QoS, выбирается и определяется набор в GoS "из конца в конец" в пределах границы сети, для каждой сервисной категории, реализуемой сетью. Выбранные параметры GoS определены таким способом, что параметры Уровня Обслуживания ( GoS ) могут быть получены в четких контрольных точках, то есть в точках, значимых для нагрузки. Это должно позволить разделить "из конца в конец" цели Уровня Обслуживания ( GoS ) и получить цели Уровня Обслуживания ( GoS ) для каждого сетевого каскада или компонента на основе некоторых четких эталонных соединениях. Как определено в Рекомендациях Е.600, для целей проектирования нагрузки и соединений определены наборы ресурсов, обеспечивающие средства соединения между двумя или больше устройствами, или закрепленные за телекоммуникационными сетями. Могут существовать различные типы соединений, число и типы ресурсов для соединений могут варьироваться. Поэтому концепция эталонного соединения используется, чтобы идентифицировать типовые случаи различных типов соединений, не рассматривая специфические особенности их фактической реализации различными физическими средствами.
Как правило, путь соединения включает различные сегменты сети. Например, соединение может быть местным, национальным, или международным. Цели цель эталонных соединений - разъяснить и определить проблемы рабочих характеристик нагрузки при различных интерфейсах между различными доменами сети. Каждый домен может состоять из одной или более сетей поставщика услуг.
Рекомендация I.380/Y.1540 определяет параметры рабочих характеристик для передачи IР -пакетов; Рекомендация Y.1541 определяет соответствующие распределения и цели рабочих характеристик. Рекомендация Е.651 определяет эталонные соединения для сетей доступа IP. Должны быть определены еще другие эталонные соединения.
Получены цели для различных эталонных соединений в зависимости от целей уровня обслуживания ( GoS ) "из конца в конец". Например, вероятность блокировки соединения "из конца в конец" и задержка передачи пакета "из конца в конец" могут быть значимыми параметрами GoS. Цели уровня обслуживания ( GoS ) должны быть определены со ссылкой на величину нагрузки при нормальном и высоком значении нагрузки. Цели уровня обслуживания ( GoS ) распределяются по отдельным компонентам ресурса эталонных соединений с целью измерения нагрузки. При работе сети требуются измерения рабочих характеристик, чтобы гарантировать, что были достигнуты цели Уровня Обслуживания ( GoS ),
В сетях на основе IP распределение рабочих характеристик обычно делается на облаке ( Облако ( cloud ) - коммуникационная инфраструктура с однородными внешними интерфейсами, к которой можно подключиться в любом месте и связаться с любым абонентом.), то есть на наборе маршрутизаторов и линий связи, принадлежащих единственному (или в совместном пользовании) поставщику услуг Интернет ( ISP - Internet Service Provider). "Облако" связано с другим "облаком" линией связи, то есть маршрутизатор шлюза в одном "облаке" связан через линию связи с маршрутизатором шлюза в другом "облаке". Связь "из конца в конец" между хостами проводится с использованием пути, который состоит из последовательности "облаков", связанных линиями связи. Такая последовательность используется как гипотетический эталонный путь для распределения рабочих характеристик.
Т.erlang Е ).ТСВН - time consistent QoS ) определено в Рекомендации Е.800 ITU-T как совместный эффект сервисных рабочих характеристик, которые определяют степень удовлетворения пользователя обслуживанием. Качество обслуживания состоит из набора параметров, рабочих характеристик нагрузки сети.GoS ). Он определен в Рекомендации Е.600 ITU-T как величина нагрузки и технические параметры, обеспечивающие при указанных условиях характеристики группы ресурсов. Эти технические характеристики уровня обслуживания могут быть вероятностью потери, задержки сигнала "ответ станции", и т. д.QoS ) рассматривает ситуацию с точки зрения клиента, Уровень Обслуживания ( GoS ) представляет точку зрения сети.SLA - service level agreement) - это контракт между пользователем и сетевым оператором. В этом контракте определено, что действительно означают рассматриваемые параметры. Как предполагается, это будет сделано так, чтобы параметры были понятны клиентам и сетевым операторам. Кроме того, SLA определяет санкции в случае нарушения контракта.QoS ) сетевые рабочие характеристики включают следующие концепции: надежность, рабочие характеристики передачи и правильность оплаты услуг.GoS ) "из конца в конец": например, вероятность блокировки соединения "из конца в конец" и задержка передачи пакета "из конца в конец".В теории телетрафика мы обычно используем слово трафик (нагрузка), чтобы обозначить интенсивность нагрузки в единицу времени. ITU-T (1993 [34]) дает следующее определение:
Определение Интенсивности Нагрузки: мгновенная интенсивность нагрузки для некоторой совокупности ресурсов - среднее число ресурсов, обслуживающих эту нагрузку занятых в данный момент времени.
Совокупность ресурсов может быть, например, группой серверов или группой линий в направлении. Статистические характеристики интенсивности трафика могут быть вычислены в течение заданного периода времени Т. Под средней интенсивностью нагрузки понимается нагрузка за единицу времени, обычно за 1 ч. Для средней интенсивности нагрузки мы имеем:
где п (t) обозначает число занятых устройств за время t.
Обслуженная нагрузка $$Y=A_c$$: так называется нагрузка, которую обслуживает группа приборов в течение интервала времени T (рис.2.1). В приложениях термин "интенсивность нагрузки" обычно обозначает среднюю интенсивность (математическое ожидание) нагрузки.
(рис 2.1) Обслуженная нагрузка (интенсивность) (равная числу занятых устройств) как функция n (t) времени. Для целей измерения нагрузки мы используем математическое ожидание интенсивности нагрузки в течение заданного периода времени Т (среднее значение).Рекомендация ITU-T также устанавливает единицу, которая обычно используется для измерения интенсивности нагрузки - Эрланг ( Е ). Это название дано единице нагрузки в 1946 МККТТ (Международный Комитет по Телефонии и Телеграфии, предшественник ITU-T ), в честь датского математика Эрланга А. К. (Т, измеряется в Эрлангах в час ( А эрл/час ). Она равна сумме всех времен занятия обслуживающих приборов в этот период времени. Согласно стандартам ISO ( Международной Организации по Стандартизации ) стандартная единица нагрузки должна быть Эрланг в секунду, но более естественно применять Эрланг в час.
Обслуженная нагрузка никогда не может превышать числа каналов (линий). Канал может обслужить максимально один Эрланг.
Предложенная нагрузка. В теоретических моделях часто используется концепция предложенной нагрузки. Это обслуженная нагрузка в случае, когда не потерян ни один вызов. В этом случае считается, что число обслуживающих приборов бесконечно.
Предложенная нагрузка - это теоретическое значение, и она не может быть измерена. Имеется только возможность оценить предложенную нагрузку по обслуженной нагрузке.
Теоретически мы имеем два параметра:
s.Предложенная нагрузка равна:
$$A=\lambda \times s$$Из этого уравнения можно заметить, что единица нагрузки не имеет измерения. Это определение принимается согласно вышеупомянутому предположению, что система имеет неограниченное число обслуживающих приборов. Если мы используем предположение, что система имеет ограниченную емкость, то можем получить определение, которое зависит от емкости системы. Последнее определение использовалось много лет, например, в случае Engset ) (Лекция 8), но нас оно не устраивает, потому что предложенная нагрузка должна быть независима от системы.
Потерянная или Отклоненная нагрузка: разность между предложенной и обслуженной нагрузкой равна отклоненной нагрузке.
Увеличение емкости системы может уменьшить значение этого параметра.
Если интенсивность вызова - 5 вызовов в минуту, и среднее время обслуживания - 3 минуты, тогда предложенная нагрузка равна 15 Эрл. Предлагаемое значение нагрузки в течение 8 часового рабочего дня - 120 эрланг-час.
Ранее использовались другие единицы измерения нагрузки. Наиболее часто можно все еще увидеть:
| SM= | Speech-minutes (минуты разговора) 1 SM = 1/60Эрл/час (Eh - это |
(Hundred Call Seconds) сто секунд времени вызова: 1 Эта единица основана на среднем времени занятости 100 секунд и все еще используется, например, в США. |
|
| ЕВНС = | (Equated Эта единица основана на среднем времени занятия 120 секунд. |
Мы скоро поймем, что Эрланг - самая естественная единица измерения для интенсивности нагрузки, потому что она не зависит от выбранной единицы времени.
Предложенная нагрузка - теоретический параметр, используемый в теоретических формулах измерения нагрузки. В действительности единственный измеримый параметр - обслуженная нагрузка, которая часто зависит от реальной системы.
В системах передачи данных мы обсуждаем не времена обслуживания, а качество системы передачи. Работа такой системы может заключаться, скажем, в передаче пакета данных размером в s единиц (например, бит или байт). Пропускная способность системы $$\varphi$$, или скорость передачи данных сигнала, измеряется числом единиц информации в секунду (например, биты/сек). Тогда время обслуживания для такой работы, т.е. время передачи, составляет $$s/\varphi$$ единиц времени (например, секунд) и зависит от $$\varphi$$. Если в среднем система обслуживает $$\lambda$$ заявок в единицу времени, то коэффициент использования системы $$\sigma$$ определяется формулой:
Использование системы всегда будет в интервале $$0< \sigma < 1$$, как и обслуженная нагрузка.
Если мы имеем вызовы, занимающие больше, чем один канал, т.е.вызовы типа i занимают $$d_i$$ каналов, то предложенная нагрузка, выраженная в числе занятых каналов, равна:
где N - число типов трафика, $$\lambda_i$$ и $$s_i$$ обозначают интенсивность поступления и среднее время занятости типа i.
В планировании и запросе обслуживания нагрузки мы используем термин "потенциальная нагрузка", который был бы тождественен предложенной нагрузке, если не было бы никаких ограничений в использовании телефона по экономическим причинам или готовности объекта к обслуживанию (всегда свободный и доступный телефон).
Телетрафик изменяется согласно активности пользователей. Источником генерируемой нагрузки являются абоненты, которые обычно делают телефонные звонки независимо друг от друга. Исследование вариантов трафика показывает, что этот процесс имеет частично стохастический, а частично детерминированный характер. Pис.2.2 иллюстрирует вариант числа обращений в понедельник утром. Сравнивая несколько дней, мы можем обнаружить детерминированную кривую со стохастическими отклонениями.
(рис 2.2) Количество вызовов в минуту в центре коммутации в понедельник утром. Регулярные 24-часовые отклонения - основа для моделирования стохастических отклоненийВ течение периода 24 часов нагрузка типично выглядит так, как это показано на рис. 2.3. Деловые абоненты дают первый пик утром, в начале рабочего дня, возможно, это дела, отложенные с предыдущего дня. Около 12 часов - это перерыв на завтрак, а днем опять проявляется некоторая активность.
Приблизительно в 19 часов - новый пик, вызванный заявками от домашних телефонов. Взаимный размер пиков зависит от многих причин, например, от того, расположена ли станция в типичной жилой области (квартирные телефоны), или в деловой области (телефоны предприятий и организаций). Он также зависит от того, какой тип трафика мы рассматриваем. Если мы возьмем трафик между Европой и США, то увидим, что большинство вызовов происходит поздно днем из-за разницы во времени.
(рис 2.3) Среднее число вызовов в минуту в центре коммутации, определенное как математическое ожидание в течение многих 15-минутных периодов в течение 10 рабочих дней (понедельник-пятница). Во время измерений, цены на использование нагрузки не менялисьОтклонения параметров нагрузки могут далее быть разделены на отклонения по интенсивности вызовов и отклонения по времени обслуживания. Pис.2.4 показывает отклонение среднего времени обслуживания в течение времени занятия линий одного направления в течение 24 часов. В течение рабочего времени это время является постоянным, немного ниже 3 минут. Вечером оно больше, чем 4 минуты, и в течение поздней ночи - приблизительно около 1 минуты.
Час наибольшей нагрузки. Самый высокая нагрузка не возникает каждый день в одно и то же время. Мы определяем время последовательного часа наибольшей нагрузки (ТСВН time consistent busy hour) как 60 минут (определенные с точностью 15 минут), в которые в течение длительного периода в среднем наблюдается самая высокая нагрузка. Может случиться, что в некоторые дни пик нагрузки не совпадает с определенным таким образом часом наибольшей нагрузки но, если рассматривать достаточно большой период, то в среднем значение нагрузки в час наибольшей нагрузки будет максимальным.
Мы также будем отличать час наибольшей нагрузки для полной телекоммуникационной системы, станции, и для отдельной группы обслуживающих приборов, например,
(рис 2.4) Среднее время пребывания в системе для линий направления, как функция времени дня. Измерения исключают внутригородские вызовы.Для целей измерения нагрузки и других аспектов будет большим преимуществом, если час наибольшей нагрузки будет известен заранее. Варианты данных по нагрузке телетрафика могут быть разделены на:
(рис 2.5) Число вызовов за 24 часа на центре коммутации (масштаб дан в левой части рисунка). Число вызовов в течение часа наибольшей нагрузки показано для сравнения в указанном справа масштабе. Мы можем заметить, что 24-часовой трафик приблизительно в 8 раз больше трафика часа наибольшей нагрузки. Этот коэффициент назван концентрацией трафика.Выше мы рассмотрели традиционную речевую нагрузку. Другие услуги и типы нагрузки имеют иной вид. На рис.2.6 мы показываем отклонение числа вызовов шагом по 15 минут для автоматического подключения с набором номера к модемному пулу Internet. Среднее время пребывания в системе, как функция времени дня показано на рис.2.7.
Сотовая мобильная телефония имеет другой профиль, с максимумом в позднее время дня, и среднее время пребывания в системе здесь меньше, чем для вызовов по проводной линии. Поэтому, объединяя различные формы трафика, в одной и той же сети мы можем получить более высокое использование ресурсов.
(рис 2.6) Число вызовов в течение 15-минутного интервала модемному пулу Tele Denmark Internet во вторник 19.01.1999Телефонная система не строится так, чтобы все абоненты могли быть связаны в одно и то же время. Несколько абонентов совместно используют дорогое оборудование станций. Концентрация происходит от абонента к станции. Оборудование, которое является персональным для каждого абонента, должно быть насколько возможно дешевым.
Вообще, мы ожидаем, что приблизительно 5-8 % абонентов могут прислать заявки на обслуживание в одно и то же время. В час наибольшей нагрузки каждый телефон используется 10-16 % времени. Для международных звонков менее 1 % абонентов делает вызовы одновременно. Таким образом, мы применяем статистическое мультиплексирование.
Каждый абонент должен чувствовать себя так, как будто он имеет неограниченные ресурсы для доступа к системе телекоммуникации, даже если он использует ее совместно со многими другими пользователями. Количество оборудования ограничено по экономическим причинам,
(рис 2.7) Среднее время пребывания в системе в секундах как функция времени дня для вызовов поступивыших в течение рассматриваемого периода. Tele Danmark Internet, во вторник 19.01.1999.поэтому возможно, что абонент не может установить вызов, или должен ждать, или получает отказ (абонент, например, получает акустический сигнал и должен сделать новую попытку вызова станции). Оба эти варианта неудобны абоненту.
В зависимости от того, как работает система, мы отличаем системы с явными потерями (например,
Проблемы системы с потерями из-за недостаточного оборудования могут быть выражены тремя способами (сетевыми критериями качества работы):
| Потери по вызовам (В): | Доля всех попыток вызовов превышает возможное число обслуживающих приборов. (Это воспринимается пользователем как плохое качество обслуживания). |
| Потери по времени( Е): | Доля времени работы системы, когда все обслуживающие приборы заняты. Потери по времени должны быть измерены на станции |
| Потери по нагрузке (С): | Доля предложенной нагрузи!, которую невозможно обслужить даже с помощью несколько попыток. |
Эти величины могут, например, использоваться для того, чтобы установить стандарты измерения нагрузки для групп направлений.
При малых значениях потерь можно с хорошим приближением считать потери различных частей системы
Системы не могут управлять каждой ситуацией без потерь для абонентов. Цель теории телетрафика состоит в том, чтобы найти отношения между качеством обслуживания и стоимостью оборудования. Существующее оборудование, работающее с максимальной пропускной способностью даже в ходе неожиданных ситуаций в поведении нагрузки (например, всплеск обращений по телефону), должно продолжать работать и устанавливать соединения.
Проблема, состоящая в задержке системы (возникновение очереди к системе), называется время ожидания. Представляет интерес не только среднее время ожидания, но также и распределение времени ожидания. Короткое время ожидания не означает отсутствие проблемы, так что между проблемой и временем ожидания нет линейного отношения.
В телефонных системах с ожиданием мы часто определяем верхний предел для приемлемого времени ожидания. Если этот предел истекает, произойдет потеря соединения (вынужденное разъединение).
Если Абонент А хочет говорить с Абонентом В, эта попытка может закончиться либо успешным, либо неудачным результатом (отказом). В последнем случае запрос может повториться позже, и таким образом начать ряд из нескольких вызовов (попыток). Типовая Статистика вызовов выглядит так, как это показано в Таблице 2.1, где мы сгруппировали ошибки в несколько типичных классов. Заметим, что единственная ошибка, которая может быть непосредственно вызвана оператором, - техническая ошибка и блокировка. Этот класс обычно является небольшим, несколько процентов в течение часа наибольшей нагрузки. Кроме того, заметим, что число вызовов, которые получают сигнал занятости абонента В, зависит от числа ошибок оборудования на стороне абонента А, технических ошибок и блокировки. Поэтому статистические данные в Таблице 2.1 вводят в заблуждение. Для того чтобы получить пол езные результаты, мы рассмотрим только вызовы и этапы вычисления вероятностей, как это показано на рис.2.8.
| Исходящая сторона | Страна I | Страна D |
|---|---|---|
| Ошибки на стороне А | 15% | 20% |
| Блокировки и технические ошибки | 5% | 35% |
| Абонент В не ответил до того, как абонент А повесил трубку | 10% | 5% |
| Абонент В занят | 10% | 20% |
| Абонент В ответил (разговор) | 60% | 20% |
| Абонент В не ответил (нет разговора) | 40% | 80% |
(рис 2.8) При вычислении вероятностей событий, состоящих из некоторого числа попыток вызовов, мы должны рассматривать условные вероятности.Применяя системы обозначений, показанные на рис.2.8, мы находим следующие вероятности для попытки обслужить вызов, (предполагается независимость событий):
$$p\{\mbox{ошибка на стороне А}\} = р_е $$ $$p\{\mbox{перегрузки и тех. oшибки}\} = (1-p_e)$$ $$p\{\mbox{нет ответа В}\} = (1 -p_e)(1 -p_s)p_n $$ $$p\{B-занят\}=(l-p_e)(1-p_s)p_b $$ $$p\{\mbox{ответ В}\} = (1-p_е)(1-p_s)$$Используя числа из таблицы 2.1, мы находим формулы, показанные в Таблице 2.2. Из нее видно, что даже если А-абонент ведет себя правильно, и телефонная система совершенна, только 75 % попыток вызовов в сеансе связи индустриальных стран перейдут в состояние "разговор" (в развивающихся странах соответственно 44 %).
Мы должны отличать время обслуживания, с момента занятия обслуживающего прибора, до момента, когда обслуживающий прибор освободится (например, установление вызова, и завершения вызова), и продолжительность сеанса связи, которая является периодом времени, включающим только разговор А с В. Из-за неудавшегося вызова среднее время обслуживания попытки вызова часто меньше, чем продолжительность вызова, если мы рассматриваем все попытки.
| Индустриальные страны | Развивающиеся страны |
|---|---|
| $$p_e=\frac{15}{100}=15\%$$ | $$p_e=\frac{20}{100}=20\%$$ |
| $$p_s=\frac{5}{85}=6\%$$ | $$p_s=\frac{35}{80}=44\%$$ |
| $$p_n=\frac{10}{80}=13\%$$ | $$p_n=\frac{5}{45}=11\%$$ |
| $$p_b=\frac{10}{80}=13\%$$ | $$p_b=\frac{20}{45}=44\%$$ |
| $$p_a=\frac{60}{80]\}=75\%$$ | $$p_a=\frac{20}{45}=44\%$$ |
Pис.2.9 показывает пример наблюдаемых времен пребывания в системе.
Мы принимаем, что среднее время пребывания в системе вызовов, при которой прервали соединение до ответа В (ошибка на стороне А, перегрузка, технические ошибки), - 20 секунд, а среднее время пребывания в системе для вызовов, достигающих вызываемого абонента (В-абонент) (нет ответа, абонент В-занят, В-ответил) - 180 секунд. Среднее время пребывания в системе в А-абонента тогда можно получить, если использовать таблицу 2.1.
Индустриальные страны: $$m_2=\frac{20}{100}*20+\frac{80}{100}*180 = 148 секунд$$
Развивающиеся страны: $$m_2=\frac{55}{100}*20+\frac{45}{100}*180 = 92 секунд$$
(рис 2.9) Функция частоты для времен пребывания в системе направлений для местного центра коммутации Таким образом, можно заметить, что среднее время пребывания в системе увеличивается от 148 сек (соответственно 92 сек) у А-абонента до180 сек у В-абонента. Если одна попытка вызова подразумевает повторные попытки (см. Пример 2.4), тогда обслуженная нагрузка может стать больше, чем предложенная нагрузка.
Если мы знаем среднее время обслуживания отдельных фаз попытки вызова, то мы можем вычислить долю попыток вызова, которые потеряны в течение отдельных фаз. Это может быть использовано для сбора данных.
Каждая попытка вызовов дает почти постоянное значение нагрузки для группы приборов управления станцией (например, компьютера или блока управления), тогда как нагрузка сети пропорциональна продолжительности вызова. Из-за этого поступление большого числа попыток вызовов способно привести к перегрузке устройства управления и выходу его из строя, в то время как в сети есть еще свободная пропускная способность.
Повторные попытки вызовов не обязательно являются следствием ошибок в телефонной системе. Они могут также быть вызваны, например, занятостью абонента В. Эта проблема впервые была рассмотрена Францем Йохансоном в книге "Busy", изданной в 1908 Fr. Johannsen, 1908 [51] . Pис.2.10 и рис.2.11 показывают некоторые примеры измерений абонентского поведения.
Изучение реакции абонентов, например, на сигнал занятости имеет большое значение для измерения нагрузки телефонных систем. Фактически, человеческий фактор (поведение абонента) - часть теории телетрафика, которая представляет большой интерес для изучения.
В течение часа наибольшей нагрузки, а = 10, 16 % абонентов заняты, используя линию для входящих или исходящих вызовов. Поэтому мы ожидаем, что а % попыток вызова получает сигнал о занятости абонента В.
Это, однако, неправильно, потому что абоненты имеют различные уровни нагрузки. Для некоторых абонентов нет никаких входящих вызовов, в то время как другие получают больше, чем среднее значение математического ожидания. Фактически, это означает, что самые занятые абоненты в среднем получают большинство вызовов. А-абоненты имеют склонность выбрать самых занятых В-абонентов, и практически мы наблюдаем, что вероятность занятости некоторых абонентов В - приблизительно 4 а, если мы не предпримем никаких мер. Для квартирных абонентов трудно улучшить ситуацию. Но для абонентов крупных фирм и организаций, имеющих учрежденческие РАВХ - Private Automatic eXchange ) с достаточно большим числом линий, можно улучшить вероятность занятости В. Поэтому в промышленно развитых странах вероятность занятости В имеет ту же самую величину а ( Таблица 2.1). Для развивающихся стран (D) нагрузка более сосредоточена по частным номерам, и часто деловые абоненты не извлекают
выгоду из создания концентрированных групп. Поэтому мы наблюдаем высокую вероятность занятости В (40-50 %).
Измерения показывают приблизительно 4 % повторных вызовов. Если абонентская блокировка или занятость В имеет 70%-ую вероятность, то вызов повторяется в течение часа (см. Таблицу 2.3.)
| Число попыток | Число наблюдений | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Успех | Продолжение | Сброшено | р{успеха} | Настойчивость | |
| 75.389 | |||||
| 1 | 56.935 | 7.512 | 10.942 | 0.76 | 0.41 |
| 2 | 3.252 | 2.378 | 1.882 | 0.43 | 0.56 |
| 3 | 925 | 951 | 502 | 0.39 | 0.66 |
| 4 | 293 | 476 | 182 | 0.31 | 0.72 |
| 5 | 139 | 248 | 89 | 0.29 | 0.74 |
| >5 | 134 | 114 | |||
| Всего | 61.678 | 13.711 | |||
Вероятность успеха уменьшается с числом попыток вызовов, в то время как настойчивость увеличивается. Здесь попытка повторного вызова - вызов к тому же самому абоненту В в течение одного часа
Классический пример учета важности реакции абонента был замечен, когда под Копенгагеном, в середине шестидесятых, взорвался газ. Абоненты в Копенгагене делали большое число вызовов и занимали устройства управления на станциях Копенгагена. В это же время абоненты западной часть Дании, звонящие в Копенгаген, должны были ждать, потому что набранные ими номера не могли быть приняты станциями Копенгагена немедленно. Поэтому оборудование в Копенгагене было перегружено и не могло обслуживать местные вызовы.
Это - пример того, как ситуация перегрузки расширяется по всей сети подобно цепной реакции. Чем более обширная и плотная имеется сеть, тем более вероятно, что возникнет цепная реакция. Станция должна всегда создаваться так, чтобы она продолжила работать с полной емкостью в течение ситуаций перегрузки.
(рис 2.10) Гистограмма для интервала времени от занятия регистра (сигнал "ответ станции") до ответа В (для законченных вызовов). Средняя величина - 13.60 с.В современных станциях мы имеем возможность предоставления приоритета группе абонентов в аварийной ситуации, например, докторам или полиции ( приоритетная нагрузка ). В компьютерных системах условия перегрузки будут влиять на рабочие характеристики. Например, если трудно получить свободный вход в оконечную систему, пользователь будет стараться не выходить из системы и сохранять терминал, то есть будет увеличивать время обслуживания. Если система работает как
(рис 2.11) Гистограмма для всех попыток повторного вызова в течение 5 минут, когда вызываемый абонент занят.
Это пример простой модели повторных вызовов. Введем следующие обозначения:
$$b= настойчивость $$ $$В = р (незавершение)$$Настойчивость b - вероятность, что неудачная попытка вызова будет повторена, р (завершение) = (1-B) - вероятность , что абонент В (вызываемый абонент) ответит. Для одного вызова мы получаем следующие вероятности:
| Номер попытки | р (ответ В) | р (продолжение) | p (сброс) |
|---|---|---|---|
| 0 | 1 | ||
| 1 | $$(1-В) $$ | $$B * b$$ | $$В * (1 - b) $$ |
| 2 | $$(1-B)*(B*b) $$ | $$(В * b)^2$$ | $$B*(1-b)* (B*b) $$ |
| 3 | $$(1-B)*(B*b)^2$$ | $$(В * b)^3$$ | $$В * (1 - b) * (В *b)^2$$ |
| 4 | $$(l-B)*(B*b)^3$$ | $$(B*b)^4$$ | $$В * (1 - b) * (В * b)^3$$ |
| … | … | … | … |
| Всего | $$\frac{(1-В)}{(1-B*b)} $$ | $$\frac{1}{(1-B*b)}$$ | $$\frac{В * (1 - b)}{(1-B*b)}$$ |
Обозначим следующие средние времена пребывания в системе:
$$s+c$$ - время пребывания в системе законченных вызовов
$$s_n =0$$ - время пребывания в системе незаконченных вызовов
Тогда мы имеем следующие отношения между обслуженной нагрузкой У и предложенной нагрузкой А:
Этот результат подобен результату, приведенному в рекомендациях ITU -Т Rec. E.502.
Практически, настойчивость b и вероятность завершения 1-В будет зависеть от количества повторных вызовов (см. Таблица 2.3). Если неудачные вызовы имеют значение времени, равное 2,5. среднего времени пребывания в системе, тогда обслуженная нагрузка может стать большей, чем предложенная нагрузка.
Следующая секция основана на работе (Veiro 2001 [98]). Сетевой оператор должен решить, какие услуги должна поставлять сеть конечному пользователю, и какой уровень качества обслуживания должен быть представлен пользователю. Это необходимо для любой сети телесвязи, независимо от того, является ли она сетью коммутации каналов, или сетью коммутации пакетов, с замонтированным или программным управлением, оптическим или медным кабелем, и независимо от применяемой технологии передачи. В дальнейшем должны быть приняты решения, которые будут включать тип и структуру сети, чтобы обеспечивать услуги и методы, которые используются для передачи информации. Они могут быть различны, в зависимости от того, присутствует ли оператор уже в рынке, или начинает обслуживание "с пустого места" (то есть ситуация, при которой на этом месте не было сети).
Что касается Качества Обслуживания ( QoS ), оно определено в Рекомендации Е.800 ITU-T как совместный эффект сервисных рабочих характеристик, которые определяют степень удовлетворения пользователя обслуживанием.
Качество обслуживания состоит из набора параметров, рабочих характеристик нагрузки сети. В дополнение к этому, качество обслуживания также может включать много других концепций.
Они включают в себя такие рабочие характеристики, как:
Детальные определения этих терминов даются в Е.800. Чем лучше качество обслуживания, которое оператор предлагает конечному пользователю, тем больше шансов привлечь новых клиентов и сохранить уже имеющихся. Но лучшее качество обслуживания также означает, что сеть станет дороже в установке и эксплуатации, а это обычно повышает цену обслуживания. Поэтому выбор конкретного качества обслуживания зависит от политических решений оператора, и далее рассматриваться не будет.
Когда решение о качестве принято, может начаться планирование сети. Оно включает решение технологии транспортировки информации (транспортный уровень) по сети и ее топологии, с учетом надежности в случае, если один или более сетевых элементов начнут работать со сбоями. Это определяется совместно со стратегией маршрутизации.
Теперь можно рассмотреть Уровень обслуживания ( GoS ). Он определен в Рекомендации Е.600 ITU-T как величина нагрузки и технические параметры, обеспечивающие при указанных условиях характеристики группы ресурсов. Эти технические характеристики уровня обслуживания могут быть: вероятность потерь, задержка сигнала "ответ станции" и т.д. К этому определению рекомендация, кроме того, дает следующие примечания:
Главная задача при определении стандартов GoS - распределить отдельные значения для каждого элемента сети так, чтобы получить заданное качество обслуживания "из конца в конец".
Определить стандарты Уровня Обслуживания ( GoS ), чтобы поддержать намеченное Качество обслуживания - это не простая задача. Дело в том, что Уровень Обслуживания ( GoS ) и концепции качества обслуживания ( QoS ) имеют различные цели. В то время, как Качество обслуживания ( QoS ) рассматривает ситуацию с точки зрения клиента, Уровень Обслуживания ( GoS ) представляет точку зрения сети.
Мы проиллюстрируем это следующим примером.
Предположим, что мы хотим обеспечить установление телефонного соединения с вероятностью блокировки 1 %. Клиент интерпретирует эту цифру так, что он будет способен установить соединение с пунктом назначения в среднем 99 из 100 случаев. Преследуя эту цель проекта, оператор распределяет некоторую вероятность блокировки для каждого из элементов сети, через которые может пройти вызов. Чтобы удостовериться, что цель выполняется, сеть нужно проверить. Но этот контроль должен быть выполнен на всем протяжении сети. Сеть может обеспечить только средние целевые значения. Мы предполагаем, что для конкретного источника его целевое значение Уровня Обслуживания ( GoS ), может быть превышено, но математическое ожидание для всех линий доступа действительно близко к поставленной цели.
Уровень Обслуживания ( GoS ) принадлежит параметрам, которые могут быть проверены по достигнутым сетевым рабочим характеристикам (пропускная способность сети или способность части сети обеспечить функции, связанные с соединением между пользователями ). Эти параметры для сети поддерживаются только в среднем. Даже если мы предположим, что часть качества обслуживания, которая связана с нагрузкой, выполнена, пример показывает, что это относится только к качеству обслуживания.
Из-за различных взглядов на Уровень Обслуживания ( GoS ) и Качество обслуживания ( QoS ), было предложено компромиссное решение этой проблемы. Оно называется соглашением об уровне сервиса ( SLA - service level agreement,). Это - контракт между пользователем и сетевым оператором. В этом контракте определено, что действительно означают рассматриваемые параметры. Как предполагается, определения будут сделаны так, чтобы параметры были понятны клиентам и сетевым операторам. Кроме того, SLA определяет санкции в случае нарушения контракта. Некоторые операторы хотят заключать соглашения об уровне сервиса ( SLA ) со всеми клиентами (по крайней мере, в принципе), в то время как другие делают это только для клиентов, для которых эти параметры SLA действительно важны.
Как уже было упомянуто выше, сетевые рабочие характеристики затрагивают пропускную способность сети, или способность части сети обеспечить функции, связанные с установлением соединения между пользователями. Чтобы установить, как сеть выполняет рабочие характеристики, необходимо провести измерения.
Измерения должны касаться всех аспектов параметров рабочих характеристик (пропускная способность по нагрузке, надежность, передача и правильность оплаты услуг).
Кроме того, сетевые аспекты рабочих характеристик в концепции Уровня Обслуживания ( GoS ) принадлежат только коэффициентам, связанным с рабочими характеристиками нагрузки в терминологии Качества обслуживания ( QoS ). Но в системе Качества обслуживания ( QoS ) сетевые рабочие характеристики включают следующие концепции:
Выполнить только измерения недостаточно. Необходимо также иметь организацию, которая могла бы осуществлять надлежащее наблюдение и, когда возникнут проблемы, предпринять соответствующие действия. Она должна наблюдать за ростом сложности сети и за тем, как это влияет на параметры.
Это также означает, что требуются некоторые автоматизированные инструментальные средства, чтобы облегчить составление обзора самых важных параметров.
Чтобы рассмотреть кратко общий вид сети, часто полезно создать так называемую эталонную конфигурацию. Она состоит из одного или более упрощенных рисунков путей, которые может пройти вызов (или соединение) в сети, включая соответствующие контрольные точки, где определены интерфейсы между объектами. В некоторых случаях контрольные точки определяют интерфейс между двумя операторами, и поэтому важно тщательно наблюдать, что происходит в этой точке. Кроме определения перспективы Уровня Обслуживания ( GoS ) важность эталонной конфигурации состоит в разделении показателей Уровня Обслуживания ( GoS ), как это показано ниже. Рассмотрим телефонную сеть с терминалами, абонентскими и транзитными ступенями коммутации. В примере мы не рассматриваем сеть сигнализации. Предположим, что вызов может быть направлен одним из трех способов.
1. Терминал - абонентская ступень коммутации коммутатор - терминал.
Это представлено в виде эталонной конфигурации, показанной на рис.2.12.
(рис 2.12) Эталонная конфигурация для случая 12. Терминал - абонентская ступень коммутации - транзитная ступень коммутации - абонентская ступень коммутации - терминал.
Это представлено как эталонная конфигурация, показанная на рис.2.13.
(рис 2.13) Эталонная конфигурация для случая 23. Терминал - абонентская ступень коммутации - транзитная ступень коммутации - транзитная ступень коммутации - абонентская ступень коммутации - терминал.
Это представлено как эталонная конфигурация, показанная на рис.2.14.
(рис 2.14) Базируясь на данном наборе требований параметров Качества обслуживания QoS, выбирается и определяется набор в GoS "из конца в конец" в пределах границы сети, для каждой сервисной категории, реализуемой сетью. Выбранные параметры GoS определены таким способом, что параметры Уровня Обслуживания ( GoS ) могут быть получены в четких контрольных точках, то есть в точках, значимых для нагрузки. Это должно позволить разделить "из конца в конец" цели Уровня Обслуживания ( GoS ) и получить цели Уровня Обслуживания ( GoS ) для каждого сетевого каскада или компонента на основе некоторых четких эталонных соединениях. Как определено в Рекомендациях Е.600, для целей проектирования нагрузки и соединений определены наборы ресурсов, обеспечивающие средства соединения между двумя или больше устройствами, или закрепленные за телекоммуникационными сетями. Могут существовать различные типы соединений, число и типы ресурсов для соединений могут варьироваться. Поэтому концепция эталонного соединения используется, чтобы идентифицировать типовые случаи различных типов соединений, не рассматривая специфические особенности их фактической реализации различными физическими средствами.
Как правило, путь соединения включает различные сегменты сети. Например, соединение может быть местным, национальным, или международным. Цели цель эталонных соединений - разъяснить и определить проблемы рабочих характеристик нагрузки при различных интерфейсах между различными доменами сети. Каждый домен может состоять из одной или более сетей поставщика услуг.
Рекомендация I.380/Y.1540 определяет параметры рабочих характеристик для передачи IР -пакетов; Рекомендация Y.1541 определяет соответствующие распределения и цели рабочих характеристик. Рекомендация Е.651 определяет эталонные соединения для сетей доступа IP. Должны быть определены еще другие эталонные соединения.
Получены цели для различных эталонных соединений в зависимости от целей уровня обслуживания ( GoS ) "из конца в конец". Например, вероятность блокировки соединения "из конца в конец" и задержка передачи пакета "из конца в конец" могут быть значимыми параметрами GoS. Цели уровня обслуживания ( GoS ) должны быть определены со ссылкой на величину нагрузки при нормальном и высоком значении нагрузки. Цели уровня обслуживания ( GoS ) распределяются по отдельным компонентам ресурса эталонных соединений с целью измерения нагрузки. При работе сети требуются измерения рабочих характеристик, чтобы гарантировать, что были достигнуты цели Уровня Обслуживания ( GoS ),
В сетях на основе IP распределение рабочих характеристик обычно делается на облаке ( Облако ( cloud ) - коммуникационная инфраструктура с однородными внешними интерфейсами, к которой можно подключиться в любом месте и связаться с любым абонентом.), то есть на наборе маршрутизаторов и линий связи, принадлежащих единственному (или в совместном пользовании) поставщику услуг Интернет ( ISP - Internet Service Provider). "Облако" связано с другим "облаком" линией связи, то есть маршрутизатор шлюза в одном "облаке" связан через линию связи с маршрутизатором шлюза в другом "облаке". Связь "из конца в конец" между хостами проводится с использованием пути, который состоит из последовательности "облаков", связанных линиями связи. Такая последовательность используется как гипотетический эталонный путь для распределения рабочих характеристик.
Т.erlang Е ).ТСВН - time consistent QoS ) определено в Рекомендации Е.800 ITU-T как совместный эффект сервисных рабочих характеристик, которые определяют степень удовлетворения пользователя обслуживанием. Качество обслуживания состоит из набора параметров, рабочих характеристик нагрузки сети.GoS ). Он определен в Рекомендации Е.600 ITU-T как величина нагрузки и технические параметры, обеспечивающие при указанных условиях характеристики группы ресурсов. Эти технические характеристики уровня обслуживания могут быть вероятностью потери, задержки сигнала "ответ станции", и т. д.QoS ) рассматривает ситуацию с точки зрения клиента, Уровень Обслуживания ( GoS ) представляет точку зрения сети.SLA - service level agreement) - это контракт между пользователем и сетевым оператором. В этом контракте определено, что действительно означают рассматриваемые параметры. Как предполагается, это будет сделано так, чтобы параметры были понятны клиентам и сетевым операторам. Кроме того, SLA определяет санкции в случае нарушения контракта.QoS ) сетевые рабочие характеристики включают следующие концепции: надежность, рабочие характеристики передачи и правильность оплаты услуг.GoS ) "из конца в конец": например, вероятность блокировки соединения "из конца в конец" и задержка передачи пакета "из конца в конец".
Для получения официальных документов о завершении программы дополнительного профессионального образования (удостоверения о повышении квалификации, дипломов о профессиональной переподготовке и MBA) необходимо предоставить:
Внимание! Вы можете не заказывать доставку бумажной версии официального документы, а скачать его в электронном виде и распечатать самостоятельно. Информация о выданном документе в течение 1 месяца загружается в Федеральную информационную систему «Федеральный реестр сведений о документах об образовании и (или) о квалификации, документах об обучении» - ФИС ФРДО.
Доступ на новый сайт осуществляется с использованием адреса электронной почты, который был указан вами при регистрации на "старом". Мы постарались перенести все ваши данные с прежнего ресурса, однако не исключена вероятность потери части информации.
При возникновении проблемы со входом, воспользуйтесь функцией сброса пароля
Если вы обнаружите несоответствия, пожалуйста, сообщите нам.