WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

САМСОНОВ Михаил Юрьевич ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ПЕРЕДАЧИ РЕЧИ В КОНВЕРГЕНТНЫХ СЕТЯХ ПРИ НЕТОЧНОЙ ИНФОРМАЦИИ О СЕТЕВЫХ ХАРАКТЕРИСТИКАХ Специальность 05.12.13 – «Системы, сети и устройства телекоммуникаций»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики» (ГОУВПО ПГУТИ).

Научный консультант: доктор технических наук, доцент Росляков А.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Васин Н.Н.

кандидат технических наук, доцент Симонова Е.В.

Ведущая организация: ГОУВПО «Самарский государственный университет»

Защита состоится 30 октября 2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д219.003.02 при Поволжском государственном университете телекоммуникаций и информатики по адресу: 443010, г. Самара, ул. Льва Толстого, д.23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО ПГУТИ.

Автореферат разослан 29 сентября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д219.003.02 доктор технических наук, доцент Мишин Д.В.

2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Трафик данных по различным оценкам в ближайшем будущем превзойдет или в некоторых странах уже превосходит трафик передачи речи, но, несмотря на это, в структуре доходов операторов связи речевые услуги составляют по-прежнему основную долю. Вопросы обеспечения качества передачи речи всегда были важны для сетей связи, но особо остро эти вопросы встали перед операторами и производителями телекоммуникационных систем с появлением возможности передавать голос по сетям с пакетной коммутацией.

В традиционных телефонных сетях качество передачи речи является неотъемлемой и гарантированной величиной, поэтому оно однозначно ассоциируется с качеством услуги телефонной связи. В то же время в сетях с пакетной коммутацией, изначально не предназначавшихся для пропуска речевого трафика, для обеспечения качества передачи речи приходится применять специальные методы. От эффективности работы и сложности этих методов зависит совокупный показатель услуги – соотношение цена/качество, который в свою очередь определяет спрос на услугу.

В основе конвергентных сетей лежит принцип взаимопроникновения технологий и услуг сетей телефонии, сотовой подвижной связи и передачи данных. В этих сетях используются различные среды передачи, системы коммутации, системы управления и т.п. Факторы, влияющие на качество передачи речи, специфичны для каждой из сетей.

В ходе конвергенции разнотипных сетей происходит смешение и механизмов обеспечения качества передачи речи. Однако пользователей услуг интересует в большей степени только цена и качество речевой услуги, а не среды и технологии передачи речи. Поэтому в конвергентных сетях необходимо внедрять единый механизм обеспечения качества передачи речи, рассчитанный на применение в разнотипных сетях связи.

Проблеме обеспечения необходимого качества обслуживания вызовов QoS (Quality of Service) в сетях с пакетной коммутацией посвящено значительное количество работ и статей. Вопросами определения показателей качества передачи речевого трафика в пакетных сетях на базе протокола IP (VoIP) занимается большое количество ученых многих стран: такие как Вишневский В.М., Гольдштейн Б.С., Горелов Г.В., Степанов С.Н., Шелухин О.И., Яновский Г.Г., Ромашкова О. Н., Вегешна Ш., Мак-Квери С., Дэвидсон Дж. и другие. Однако методам и алгоритмам обеспечения качества передачи речи в конвергентных сетях уделяется недостаточное внимание.

Одна из главных проблем для определения оптимальных схем передачи речевого трафика в конвергентных сетях заключается в том, что необходимая для маршрутизации информация о качестве передачи речевых сообщений по различным направлениям является неполной или неточной. Это обстоятельство значительно усложняет, а порой делает невозможным использование в конвергентных сетях действующих в существующих сетях алгоритмов удовлетворения заданных требований QoS. В этих условиях предпочтительным является использование специальных методов и алгоритмов маршрутизации речевого трафика в конвергентных сетях, использующих частичную или приблизительную информацию о задержке и полосе пропускания участков сети.

Объектом исследования являются конвергентные сети связи, предоставляющие услуги по передаче речевой информации.

Цель диссертации заключается в разработке методов и алгоритмов выбора маршрутов передачи речевой информации в конвергентных сетях для обеспечения качества услуг передачи речи с учетом неточной информации о сетевых характеристиках Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ имеющихся теоретических и практических подходов, используемых для решения задачи обеспечения качества передачи речевой информации в сетях с пакетной коммутацией.

2. Формализовать задачу обеспечения качества передачи речи в конвергентных сетях в виде задачи поиска наиболее вероятного пути в графе сети с учетом неточной информации о сетевых характеристиках.

3. Разработать методы и алгоритмы решения задачи поиска наиболее вероятного пути в конвергентной сети с учетом ограничений по задержке и полосе пропускания, а также стоимости и качества услуги передачи речи.

4. Оценить эффективность разработанных алгоритмов на основе предложенных методов обеспечения качества передачи речи в конвергентных сетях по сравнению с известными алгоритмами.

5. Проверить на практике эффективность предложенных методов для различных сценариев маршрутизации речевых вызовов в конвергентных сетях с учетом неточной информации о сетевых характеристиках.

Методы исследования. При решении перечисленных задач использовались методы теории графов, теории оптимизации, теории вероятностей и математической статистики, методы имитационного моделирования.

Достоверность представленных в работе результатов и выводов подтверждена имитационным моделированием и практической реализацией разработанных методов на реальной сети связи.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработан метод решения задачи поиска наиболее вероятного пути в конвергентной сети с ограничениями по задержке и полосе пропускания (НВП ОЗП), а также с учетом качества и стоимости услуг передачи речи.

2. Разработан метод нахождения совокупности удовлетворительных путей в графе с учетом заданных ограничений и выбора путей с использованием функции полезности.

3. Разработан алгоритм выбора маршрутов передачи речевой информации в конвергентных сетях, основанный на решении задачи НВП ОЗП.

Личный вклад. Все результаты, составляющие содержание данной работы, получены автором самостоятельно.

Практическая ценность работы. Применение разработанных в диссертации методов и алгоритмов позволило обеспечить требуемое качество услуг передачи речи в конвергентных сетях с учетом неточной информации о сетевых характеристиках.

Разработанные алгоритмы обладают высокой эффективностью и по сравнению с известными алгоритмами требуют для реализации меньших вычислительных ресурсов, обладают большей точностью расчетов и производительностью. Экономический эффект от внедрения разработанных методов позволил операторам связи обеспечить наилучшее соотношение цена/качество для услуг передачи речи в конвергентных сетях.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационных исследований по разработке методов обеспечения качества услуг передачи речи в конвергентных сетях с учетом неточной информации о сетевых характеристиках использованы в организациях:

1. ОАО «Связьинвест» – при выполнении ряда научно-исследовательских работ в виде основных положений, типовых технических решений и методических рекомендаций по реализации NGN-сетей, методик расчета и моделирования услуг передачи речи в конвергентных сетях.

2. ОАО «ЦентрТелеком» – при реализации системы управления вызовами SoftSwitch, AAA-сервера и биллинговой системы мультисервисной сети передачи данных.

3. ЗАО «ЦентрТелеком Сервис» – при реализации системы менеджмента качества магистральной IP MPLS сети.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: 1-я Международная конференция «Пути создания интеллектуальной мультисервисной сети связи в составе российской инфотелекоммуникационной инфраструктуры» (Санкт-Петербург, 2001), 2-я Международная конференция «Состояние и перспективы развития Интернета в России» (Москва, 2001), 4-я Международная конференция «Развитие телекоммуникаций в регионах России. Перспективные технологии для российского телекоммуникационного рынка» (Москва, 2001), 6-я Ежегодная конференция по IPтелефонии (Москва, 2001), 10 Всероссийский семинар технических директоров организаций электросвязи Сети общего пользования Российской Федерации (Москва, 2002), 2-я Международная конференция «Пути создания интеллектуальной мультисервисной сети связи в составе российской инфо-телекоммуникационной инфраструктуры» (Санкт-Петербург, 2002), конференция «Мультисервисные сети связи. Теоретические, технические и организационные аспекты» (Валдай, 2002), 8-я Ежегодная конференция по IP-телефонии (Москва, 2003), 3-я Международная конференция «Развитие услуг связи на основе телекоммуникационных технологий нового поколения (NGN-2003)» (Санкт-Петербург, 2003), XIII-ый Международный Самарский симпозиум телекоммуникаций (Самара, 2004), 4-я Международная конференция «Системно-сетевые решения и оборудование для построения сетей связи на основе технологий NGN (NGN – 2004)» (Нижний Новгород, 2004), 5-я Международная конференция «Развитие NGN в России. Технологии и услуги (NGN – 2006)» (Санкт-Петербург, 2006), конференция “Конвергенция телекоммуникационных сетей в России. Стратегические и практические аспекты” (Москва, 2007), 7-я Международная конференция "Развитие инфокоммуникационных технологий и услуг.

NGN в России. Контент (NGN – 2008)" (Санкт-Петербург, 2008), конференция «Услуги электросвязи. Инновационные решения, тенденции и проблемы» (Москва, 2008), IX Международная научно-техническая конференция «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций» ПТиТТ- 2008 (Казань, 2008), XV Российская научная конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов, ПГУТИ (Самара, 2008), XVI Российская научная конференция профессорскопреподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов, ПГУТИ (Самара, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 29 работ: две в виде монографий с соавторами (объем 252 стр. и 424 стр.), 13 статей в научно-технических журналах и сборниках трудов, 14 тезисов докладов в трудах международных и российских конференций, в том числе 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК для опубликования научных положений диссертационных работ. В работах, опубликованных в соавторстве, автору принадлежат научные и практические результаты, заявленные в диссертации.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Модель конвергентной сети, предоставляющей услуги по передаче речевой информации с требуемым качеством.

2. Метод решения задачи выбора наиболее вероятного пути в конвергентной сети с ограничениями по задержке и полосе пропускания (НВП ОЗП) в условиях неточной информации о сетевых характеристиках и развитие метода НВП ОЗП с учетом стоимости и качества услуги передачи речи в сети.

3. Метод нахождения совокупности удовлетворительных путей в графе с учетом заданных ограничений и выбора одного или нескольких из них с использованием функции полезности.

4. Результаты сравнения эффективности известных методов и разработанного вероятностного подхода к обеспечению гарантированного качества речевых услуг в конвергентных сетях с неточной информацией о сетевых характеристиках.

5. Результаты экспериментальных исследований, проведенных на мультисервисной сети передачи данных ОАО «ЦентрТелеком».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа содержит 138 страниц машинописного текста, 32 рисунка, 7 таблиц, список литературы из 122 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснован выбор темы диссертации, её актуальность, новизна, сформулированы цель и задачи исследования, перечислены основные научные результаты диссертации, определены практическая ценность и область применения результатов, а также структура и объем диссертации, коротко изложено её содержание.

В первой главе производится анализ объекта исследования, современного состояния и основных тенденций применения технологий оценки и обеспечения качества передачи речи в сетях с пакетной коммутацией. Анализ наблюдаемых за последние годы темпов роста данных технологий показывает перспективность их использования в сетях следующего поколения NGN (Next Generation Networks). В тоже время показано, что телефонные сети общего пользования (ТфОП) еще длительное время будут мигрировать к NGN и необходимо рассмотреть вопросы обеспечения качества передачи речи в конвергентных сетях, являющихся симбиозом сетей ТфОП и NGN.

В настоящее время международные институты телекоммуникаций не дают точного понятия конвергентной сети. Поэтому автором определена и обоснована следующая формулировка: конвергентной сетью передачи речи является сеть связи, в основе которой лежит сеть ТфОП, находящаяся в процессе миграции к NGN, взаимодействующая с сетями NGN или включающая фрагменты сети, создаваемые на основе технологий NGN.

Показано, что для конвергентных сетей отсутствуют модели оценки качества передачи речи, обеспечивающие комплексный учет влияния основных сетевых характеристик на качество передачи речи. Действующие модели не учитывают специфику услуг конвергентных сетей, экономические аспекты оказания услуг и удовлетворенность потребителей качеством предоставляемых операторами услуг передачи речи. Определено, что для организации управления и контроля качества речевых услуг в конвергентных сетях в качестве базовых наиболее подходят объективные методы оценки качества передачи речи (например, Е-модель в соответствии с Рекомендацией Международного союза электросвязи ITU-T G.107).

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»