Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ...
1. ПРОБЛЕМА КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА В СОВРЕМЕННЫХ ЦИФРОВЫХ
СИСТЕМАХ СВЯЗИ 11
1.1. Задача построения эффективных систем эксплуатации и проблема контроля качества. 11
Проблема построения эффективной системы эксплуатации цифровых сетей 11
Политика в области эксплуатации и проблема контроля качества 13
Принципы построения современных систем эксплуатации 15
Понятие территориально-распределенного измерительного комплекса (ТРИК) 18
Основные типы ТРИК 19
Анализ современных методов контроля качества в телекоммуникационных сетях с
коммутацией каналов 21
Классическая теория контроля качества и ее применение в телекоммуникациях. 21
Интрузивные и неинтрузивные методы контроля качества с системах связи 21
Контроль качества в отечественных системах связи 23
Нормирование и контроль качества в цифровой первичной сети. 23
Нормирование и контроль качества во вторичной телефонной сети. 24
Нормирование и контроль качества вмультисервичных сетях. 26
Нормирование и контроль качества услуг 27
Использование ТРИК для контроля параметров качества сетей связи 28
ТРИК КАК универсальное решение методологических и СИСТЕМНЫХ ПЮБЛЕМ ЭКСПЛУАТАЦИИ 31
Основной метод исследования диссертационной работы 32
Основные выводы и постановка задачи диссертационной работы 33
2. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ ПРИМЕНЕНИЯ В КОНТРОЛЕ КАЧЕСТВА И АЛГОРИТМОВ
ЭКСПЕРТНОГО АНАЛИЗА ТРИК ПЕРВИЧНОЙ СЕТИ 35
Особенности ТРИК первичной сети. Выбор модели первичной сети. Генеральная совокупность обектов первичной сети 35
Параметры потока El с точки зрения теории качества 36
Математическое описание первичной сети. Структура ТРИК первичной сети 39
Отображение данных в ТРИК первичной сети. Алгоритм гистограмм-хюнограммного
АНАЛИЗА (ГХА) 40
Применение метода ГХА к ТРИК первичной сети. Оптимизация метода сбора данных в ТРИК. 43
Формирование задачи алгоритма экспертного анализа ТРИК первичной сети 49
2.7. Алгоритм экспертного анализа по выявлению периодических процессов в первичной сети 54
2.7.1. Понятие разностной матрицы 54
Свойства матрицы р^) 55
Алгоритм выделения данных регулярного процесса 63
Исследование устойчивости работы алгоритма при различных соотношения регулярной и иррегулярной компоненты данных 73
Исследование устойчивости работы алгоритма в условиях нескольких периодических процессов в системе передачи. Рекуррентное применение алгоритма. 74
Влияние рассинхронизации по системе точного времени. Расширение алгоритма на распределенные измерения параметров первичной сети 77
2.8. Принципы построения АЭА многопараметрического анализа систем передачи. Случай
CHCTEMPDH 78
Переход отГХА к анализу хронограммы 78
Анализ явления взаимосвязи сигналов о неисправностях. Постановка задачи АЭА 79
Математическая формализация задачи поиска наведенных данных 81
Формирование общего алгоритма поиска фактов взаимосвязанных событий в хронограмме. 82
2.9. Расширение АЭА поиска внутренних связей на совокупность каналов. Горизонтальные
связи 85
Постановка задачи поиска «горизонтальных» связей параметров 85
Формирование алгоритма поиска «горизонтальных» связей параметров в случае использования ТРИК 55
Проблема применимости аппарата классической теории контроля качества для использования ТРИК в первичной сети. 90
Оптимальное построение ТРИК. Исключение необходимости фильтрации «горизонтальных» связей. 92
Формирование единого алгоритма обработки данных ГХА ТРИК первичной сети 92
Расширение алгоритма АЭА ТРИК первичной сети на случай SDH и пр 94
Оценка практической ценности разработанного метода 99
Практическое применение АЭА первичной сети 101
2.13. Основные выводы главы 102
3. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ ПРИМЕНЕНИЯ В КОНТРОЛЕ КАЧЕСТВА ВТОРИЧНОЙ СЕТИ
104
Постановка задачи исследования трик и применения его для системы контроля качества во вторичной сети телефонии 104
Выбор генеральной совокупности, задача моделирования поведения генеральной
совокупности 108
Исследование данных о структуре вызывного трафика сети ЗАО «Комбеллга» 110
Анализ дисперсии вызывного трафика. Характер модели вызывного трафика. 115
Построение модели вызьшного трафика для исследования ТРИК интрузивного тестирования 119
Основные выводы исследования интенсивности потоков вызовов 139
Рассмотрение ТРИК вторичной сети в качестве инструмента контроля качества 140
Сравнительный анализ систем мониторинга телефонной сети (OKC7/CDR) и системы интрузивного контроля качества телефонной сети 145
Выборочный метод контроля качества применительно к ТРИК интрузивной системы 147
Различные методы организации выборки 147
ТРИК «Симфония» как пример системы интрузивного типа 148
Тестовый сценарий как отражение выборочного метода 150
3.10. Задача о постюении оптимального сценария работы системы интрузивного контроля
качества. 155
Обобщение методов генерации тестовых сценариев на распределенную телефонную сеть. 164
Создание единой системы контроля качества во вторичной сети телефонной связи 165
Практическая ценность полученных методов контроля качества телефонной сети 166
Основные выводы главы 167
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 169
СЛОВАРЬ СОКРАЩЕНИЙ 172
ЛИТЕРАТУРА 173
Введение к работе
В период последних десятилетий в России наблюдается широкое внедрение цифровых систем связи. Построение современных сетей неразрывно связано с построением систем эксплуатации. Особенностью современных цифровых систем связи является «бинарная» логика их работы, основанная на передачи любой информации в виде бинарных символов (0 или 1).
Пронизанные «бинарной» логикой, цифровые системы связи демонстрируют пороговый эффект ухудшения своей работы, когда система связи деградирует по многим показателям одновременно и непредсказуемо для оператора. Аналоговая система проявляется эффект постепенного ухудшения параметров, например, постепенное уменьшения отношения сигнал/шум, так что полезный сигнал в конце концов оказывается подавленным шумами. Цифровая система связи будет до последнего поддерживать приемлемый уровень качества передачи сигналов. В случае, если по каким-либо причинам это оказывается невозможным, система не обеспечивает соединения вообще. Таким образом, появляется «пороговый эффект» ухудшения качества, когда любая неисправность приводит к серьезным нарушениям и возникает неожиданно для оператора.
По причине этой особенности цифровой технологии в мировой практике особое значение уделяется целому ряду превентивных мер, направленных на предотвращение возможных неисправностей. Особое внимание отводится принципам построения систем эксплуатации, от классической эксплуатации телефонной сети общего пользования до современных систем контроля качества трафика мультисервисных сетей (Assurance Systems) национального и транснационального масштаба.
Проблема построения эффективной системы эксплуатации неразрывно связана с задачей нормирования и контроля параметров качества сети оператором. Иерархия приоритетов здесь построена следующим образом: системы связи - качество - эксплуатация как деятельность, направленная на улучшение параметров качества.
Особенностью развития цифровых систем связи в России в последние десять лет является перекос в построении систем эксплуатации, так как проблема качества в это время была отнесена к низкоприоритетным. Как следствие, построение систем эксплуатации шло по остаточному признаку, а деятельность и структура систем эксплуатации строились в соответствии с нормами 30-50-х гг., что в значительной мере определило отставание отечественных систем эксплуатации от мирового уровня. Например, официальная
статистика по уровню оснащенности предприятий измерительными средствами дает данные от 1,5 до 3% от необходимых количеств. Из этого следует важный вывод: системы эксплуатации для большинства государственных операторов должны строиться фактически заново с «чистого листа». Вопросы контроля качества также фактически не решались в отрасли до последнего времени, когда была разработана программа сертификации качества предоставления услуг на основе требований стандарта ISO9000/9001. В соответствии с предложенными в этом стандарте методиками, контроль качества в системах связи выполняется маркетингово-социологическими методами, не связанными напрямую с технической специализацией отрасли связь. В рамках программы по контролю качества услуг в этом случае в административной структуре предприятий начали создаваться отделы контроля качества, основным направлением которых стала деятельность по контролю нетехническими методами (анкетирование, социологические опросы, маркетинговые исследование, разработка альтернативных планов тарификации и пр.). В то же время методы точного контроля параметров качества оказались исключенными из рассмотрения и широкого обсуждения связного сообщества.
В этой ситуации целесообразно ориентироваться сразу на решение не только вопросов построения эффективных систем эксплуатации, но и вопросов контроля качества, причем в основу самом системы эксплуатации необходимо положить принцип приоритетности задач контроля качества
Положив в основу рассмотрения эффективности построения систем эксплуатации принцип первоприоритетного контроля качества, в предлагаемой работе были сделаны исследования по современным методам экспертного анализа сетей и измерению параметров качества, а также применимости к области телекоммуникаций математического аппарата классической теории контроля качества, изначально ориентированной на промышленное производство.
Основными методами технического контроля качества в телекоммуникациях являются:
встроенные средства диагностики современных цифровых устройств связи;
независимые средства контроля (измерительные средства и средства контроля индикаторного типа);
территориально-распределенные измерительные комплексы
Из перечисленных методов наибольшее значение в настоящее время имеют территориально-распределенные измерительные комплексы (ТРИК), поскольку они
являются новым и сравнительно с остальными методами эффективным инструментом контроля параметров качества в системах связи.
Территориально-распределенные измерительные комплексы (ТРИК) получили распространение наравне с измерительными приборами в мировой технологии эксплуатации систем связи в период последних десяти лет. ТРИК являются следствием интеграционных процессов в технологии измерений и отражают влияние процессов создания систем глобального управления деятельностью человека на сферу отрасли связь. Несмотря на привлекательность ТРИК в качестве инструмента эксплуатации, до настоящего времени не было проведено серьезного анализа этих объектов в части использования для эксплуатации систем связи.
Суть ТРИК заключается в том, что на сети устанавливается большое количество элементарных приборов (ЭП), функциональность каждого из которых значительно ниже функциональности специализированных приборов. Данные от ЭП передаются в единый центр, где оперативно и статистически обрабатываются с использованием различных алгоритмов экспертного анализа (АЭА).
С точки зрения метрологии, теории эксплуатации средств связи и смежных с ними дисциплин ТРИКи представляют собой уникальное, новое явление в области современных средств измерений. Традиционные методы контроля и измерения параметров качества в сетях связи были основаны на использовании традиционных средств измерений (приборов) с заданной методикой и локальной точкой подключения. ТРИК обеспечивают измерения параметров целой системы измерительных средств, объединенных в сеть сбора и обработки информации, т.е. синтез между классическими методиками эксплуатации, современными информационными системами, базами данных и системами управления.
В части практических методик ТРИКи дают следующие преимущества:
одновременность измерений в нескольких точках на сети;
долговременный анализ параметров;
возможность реализации режима измерений с накоплением данных и с анализом распределения параметров, как по времени, так и в пространстве;
широкое применение методов статистического анализа для получения информации о сети в целом и об отдельных ее подсистемах.
В части технологии эксплуатации ТРИКи дают следующие преимущества:
обеспечивают формирование политики в области контроля качества техническими средствами в противовес используемым в настоящее время методам социологического анализа (анкетирование потребителей, маркетинговый анализ эффективности внедрения услуг и пр.);
дают возможность эффективного контроля инвестиционной и инновационной политики;
обеспечивают решение задачи сравнения сетей разного состава и топологии;
уменьшают количество высококвалифицированного персонала;
дают новое качество эксплуатации.
Первые применения ТРИК в мировой практике показали высокую их эффективность и рентабельность. Применения ТРИК в России были стимулированы деятельностью холдинга компаний, возглавляемого автором. До последнего времени общая теория ТРИК, принципы их функционирования не обсуждались в отечественной научно-технической литературе. Это было обусловлено во многом высокой стоимостью проектов по внедрению ТРИК и, как следствие, их малой распространенностью.
Для решения проблем связи в России ТРИКи представляют собой чрезвычайно важное направление по следующим причинам:
В настоящее время только технология ТРИК может позволить сформировать эффективную систему эксплуатации сетей операторов в обстановке полной деквалификации служб эксплуатации
ТРИК позволяет решить проблему контроля качества, эффективного планирования, развития и инвестиционной деятельности предприятий связи
В ситуации России, где по официальным данным оснащенность предприятий измерительной техникой составляет 1,5-3% от необходимых потребностей, ТРИК может внедряться вне конкурентных технических решений на основе отдельных приборов.
Для развития отечественной инженерно-технической школы ТРИК представляет собой важное направление, которое может позволить отечественной промышленности средств связи опередить по инновациям развитые западные страны.
Таким образом, актуальность рассмотрения проблемы контроля качества именно в контексте технологии ТРИК обусловлена тем, что в, настоящее время Россия готова
использовать эту технологию, причем создавать свои современные технические решения на ее основе. В то же время даже основные алгоритмы функционирования ТРИК (за исключением заимствованных из мирового опыта и стандартизационных документов ITU-T) не разрабатывались и не рассматривались.
Применительно к проблеме контроля качества реализованные принципы одновременности измерений и централизованного контроля делают ТРИК основным инструментом эксплуатации. В настоящее время только эта технология может позволить сформировать эффективную систему эксплуатации сетей операторов в обстановке полной деквалификации служб эксплуатации
Таким образом, актуальность диссертационной работы обусловлена тем, что требование построения эффективных систем эксплуатации и решение вопроса централизованного контроля качества приводят к необходимости всестороннего исследования методов технического контроля качества и разработке алгоритмов экспертного анализа В таком исследовании целесообразно рассматривать в качестве наиболее мощного инструмента территориально- распределенные измерительные комплексы (ТРИК). Также существенно, что в настоящее время Россия готова использовать технологию распределенных измерительных комплексов, причем создавать свои современные технические решения на основе этой технологии, выходящие на уровень мировых разработок.
Целью диссертационной работы является исследование методов и разработка алгоритмов экспертного анализа параметров качества первичной и вторичной сетей связи с использованием территориально-распределенных измерительных комплексов в качестве основного инструмента контроля и формирование устойчивых алгоритмов сбора и обработки данных в таких комплексах и принципов их эффективного функционирования для решения задач контроля качества. Для этого было сформулировано две задачи исследования. Стратегической и теоретической задачей исследования является разработка принципов использования математического аппарата теории контроля качества применительно к телекоммуникациям, поскольку измерительные комплексы обеспечивают теоретическую возможность такого применения. Практической задачей исследования являлась разработка алгоритмов экспертного анализа параметров качества с помощью
измерителъньк комплексов с точки зрения выявления процессов ухудшения параметров качества в системе связи.
Научная новизна диссертационной работы основана на разработанных методиках экспертного анализа параметров качества системы связи с использованием территориально-распределенньгх измерительных комплексов и алгоритмах функционирования этих комплексов в системе эксплуатации оператора связи
Подробнее, в работе были сделаны следующие новые исследования и разработки:
Разработана методика экспертного анализа параметров качества первичной сети, основанная на обнаружении периодических процессов ухудшения качества и разложения данных по параметру битовых ошибок (BER) по составляющим случайного и системного процессов возникновения ошибок в системе.
Для оптимизации загрузки информационной составляющей измерительного комплекса разработан метод представления данных в комплексах для первичной сети.
Для анализа качества телефонной сети общего пользования рассмотрены принципы функционирования территориально-измерительных комплексов интрузивного типа. Разработан алгоритм оптимизации тестовой нагрузки от измерительного комплекса на сеть на основе модели поведения интенсивности потока вызовов телефонной сети.
В работе исследовались принципы построения единой системы контроля качества первичной и вторичной сети на основе применения математического аппарата теории контроля качества. Отдельно рассмотрены вопросы выбора генеральной совокупности объектов контроля, разработаны методы сплошного и выборочного контроля применительно к телекоммуникациям.
Все результаты получены в диссертационной работе автором лично. Их практическая ценность бьша подтверждена рядом внедрений и использованием разработанных алгоритмов в ТРИК отечественного производства.
