WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

ВАНЯШИН Сергей Владимирович ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ МУЛЬТИСЕРВИСНОГО ЦЕНТРА ОБСЛУЖИВАНИЯ ВЫЗОВОВ Специальность 05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара – 2006

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Поволжская государственная академия телекоммуникаций и информатики» (ГОУВПО ПГАТИ).

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

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Тарасов В.Н.

кандидат технических наук, доцент Гавлиевский С.Л.

Ведущая организация: ГОУВПО «Самарский государственный университет»

Защита состоится 8 декабря 2006 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д219.003.02 при Поволжской государственной академии телекоммуникаций и информатики по адресу: 443010, г. Самара, ул. Льва Толстого, д.23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО ПГАТИ.

Автореферат разослан 3 ноября 2006 г.

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

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из перспективных направлений развития информационных услуг является организация центров обслуживания вызовов (ЦОВ), ориентированных на оказание услуг широкому кругу пользователей.

ЦОВ интенсивно внедряются за рубежом и в Российской Федерации.

Происходящая в последнее время конвергенция телефонной и компьютерной индустрии, появление сетей следующего поколения NGN обусловили появление мультисервисных ЦОВ (МЦОВ), обладающих несравненно большим набором услуг и возможностями. МЦОВ обеспечивают обработку вызовов, передаваемых как по телефонным, так и по пакетным сетям (Интернету, сетям IP-телефонии). Потребность в расширении спектра предоставляемых информационных услуг постоянно растет почти во всех сферах применения МЦОВ. Прежде всего, это касается таких услуг, как обслуживание по электронной почте, совместный просмотр веб-страниц компании и текстовый диалог (чат).

В настоящее время имеется достаточно большое количество публикаций по тематике ЦОВ, особенно за рубежом. Здесь следует отметить работы таких авторов, как A. Mandelbaum, W. Whitt, G. Koole, M. Reiman и др. В России в последнее время также появились первые работы в данном направлении, прежде всего Б.С. Гольдштейна, А.В. Рослякова и их учеников. Защищены кандидатские диссертации (А.А. Зарубиным и М.Н. Беловым), посвященные исследованиям отдельных математических моделей ЦОВ. Однако в большинстве работ анализируются телефонные ЦОВ и используются подходы на основе «классической» теории массового обслуживания. Математические модели современных МЦОВ должны учитывать такие факторы, как наличие нескольких классов вызовов, различные дисциплины обслуживания заявок, «нетерпеливость» пользователей, повторные вызовы, нестационарность характеристик и др., что существенно усложняет их анализ.

В связи с этим, актуальной является задача анализа вероятностновременных характеристик (ВВХ) МЦОВ, влияющих на качество обслуживания вызовов с учетом явлений, свойственных современным центрам.

Цель работы и задачи исследования. Цель диссертации состоит в повышении уровня обслуживания пользователей и снижении эксплутационных расходов МЦОВ путем разработки моделей МЦОВ, учитывающих «нетерпеливость» пользователей, наличие приоритетов между различными классами вызовов и нестационарность характеристик.

Поставленная цель определила необходимость решения следующих задач:

- разработка формализованного математического описания исследуемого объекта – МЦОВ;

- разработка аналитической модели процесса функционирования МЦОВ с возможностью совместного обслуживания различных классов вызовов с учетом динамических приоритетов между ними, «нетерпеливости» пользователей и нестационарности характеристик;

- разработка метода расчета ВВХ МЦОВ с возможностью определения оптимального количества операторов;

- разработка рекомендаций по расчету параметров функционирования МЦОВ;

- разработка имитационной модели функционирования МЦОВ для получения зависимостей между основными параметрами МЦОВ и качеством обслуживания вызовов различных классов.

Методы исследования. Исследования базировались на методах теории вероятностей, теории массового обслуживания, теории аппроксимации, вычислительной математики и имитационного моделирования.

Научная новизна. Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- разработана математическая модель функционирования МЦОВ с тремя классами вызовов, позволяющая получать аналитическую оценку ВВХ МЦОВ с учетом динамических приоритетов между вызовами, отказов от обслуживания как следствие «нетерпеливости» пользователей и нестационарности параметров МЦОВ;

- разработан аналитический метод расчета параметров МЦОВ с использованием непрерывной и диффузионной аппроксимаций;

- разработана методика определения оптимального количества операторов в модели МЦОВ с тремя классами вызовов, где учитываются динамические приоритеты, отказы от обслуживания из-за «нетерпеливости» пользователей и нестационарность характеристик;

- разработан алгоритм управления переходами низкоприоритетных вызовов в высокоприоритетную очередь;

- разработана имитационная модель МЦОВ, позволяющая проводить оценку основных ВВХ МЦОВ.

Личный вклад. Теоретические и практические исследования, аналитические расчеты и проведенное имитационное моделирование на ЭВМ, а также выводы и рекомендации получены автором лично.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Полученные методы, формулы, алгоритмы и модели позволяют произвести оценку ВВХ МЦОВ с учетом обслуживания нескольких классов вызовов, улучшить качественные показатели функционирования МЦОВ, сократить штат операторов центра и уменьшить задержки при обслуживании высокоприоритетных телефонных вызовов. Это позволяет эффективно решить проблему проектирования МЦОВ, управления его работой в процессе эксплуатации и добиться положительного экономического эффекта.

Результаты могут быть использованы научно-исследовательскими, проектными и эксплутационными организациями при разработке, проектировании, внедрении новых и усовершенствовании существующих МЦОВ.

Основные теоретические и практические результаты, полученные в работе, использованы в МР «Поволжье Юго-Восток» ОАО «Мобильные ТелеСистемы», Группе компаний «СТАРТ» (г. Москва) и внедрены в учебный процесс в ГОУВПО ПГАТИ, что подтверждено соответствующими актами.

Апробация работы. Основное содержание работы

докладывалось и обсуждалось на 5-й Международной конференции молодых ученых и студентов (Самара, 2004), XII и XIII российских научных конференциях профессорскопреподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов (Самара, ПГАТИ, 2005-2006), 1-м Международном форуме молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2005), Шестой международной научно-технической конференции «Проблемы техники и технологий телекоммуникаций» (Уфа, 2005).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе одна монография (336 с.), 1 статья в журнале из перечня, рекомендованного ВАК РФ для публикации результатов диссертационных работ, 2 статьи в научных изданиях и 10 тезисов докладов.

Основные положения, выносимые на защиту:

- функциональная модель МЦОВ, отражающая принципы поступления и обслуживания вызовов различных классов;

- математическая модель МЦОВ, учитывающая динамические приоритеты для низкоприоритетных различных классов вызовов, «нетерпеливость» высокоприоритетных вызовов, нестационарность характеристик;

- алгоритм управления переходами низкоприоритетных вызовов в высокоприоритетную очередь - методика определения оптимального количества операторов в модели МЦОВ с тремя классами вызовов;

- анализ ВВХ рассматриваемого МЦОВ средствами имитационного моделирования на ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа содержит 157 страниц машинописного текста, 59 рисунков, 4 таблицы. В списке литературы 165 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. Рассмотрены основные принципы функционирования и архитектура МЦОВ. Выделены основные преимущества использования современных МЦОВ по сравнению с ЦОВ, обслуживающих один класс вызовов.

Показано, что существующие в настоящее время математические модели и методы расчета характеристик качества обслуживания вызовов развиты для центров, оперирующих только телефонными вызовами. С другой стороны, анализ «классических» математических моделей, описывающих процесс функционирования ЦОВ, показал, что они уже не способны адекватно отражать принцип функционирования современных МЦОВ. Наиболее существенные недостатки таких моделей вытекают из предположений об однотипности поступающих вызовов, стационарности характеристик и бесконечной терпеливости пользователей. В случае расхождения условий рассматриваемой модели с реальными условиями функционирования МЦОВ расчет характеристик на основе существующих моделей может оказаться весьма неточным.

Главная, в контексте данной диссертационной работы, особенность МЦОВ, по сравнению с предшествующими центрами – это способность обслуживать вызовы нескольких классов, поступающих из разных телекоммуникационных сетей. Статистика показывает, что наиболее популярными запросами на действующих МЦОВ являются (по убыванию): телефонные вызовы, электронная почта, web-запросы и текстовый чат. Существует множество других способов обращения в МЦОВ, однако в диссертации все возможные заявки были классифицированы на три класса относительно масштаба времени, требуемого на их обслуживание.

Разнообразие классов обрабатываемых вызовов приводит к существенным различиям рассматриваемых центров по сравнению с системами прошлого поколения. Например, характерным свойством МЦОВ является обслуживание потоков вызовов, допускающих отложенную обработку или большую, по сравнению с остальными вызовами, задержку при обслуживании, что позволяет шире использовать механизм приоритетов. Это позволяет дифференцировать качество обслуживания для разных классов вызовов. Причем, чтобы избежать длительного ожидания низкоприоритетных (НП) вызовов классов 2 и и, следовательно, потери эффективности функционирования МЦОВ, целесообразно использовать так называемые динамические приоритеты. В этом случае при достижении определенного времени ожидания НП вызовов, они переводятся в очередь для высокоприоритетных (ВП) вызовов. Однако, данная возможность, в совокупности с «нетерпеливостью» пользователей и нестационарностью характеристик практически нигде не рассматривалась в отечественных или зарубежных научных исследованиях.

Для решения задач диссертационной работы были использованы аппроксимационные аналитические модели, первоначально полученные A. Mandelbaum и др. Данные модели были модифицированы автором для учета нескольких классов вызовов и всех явлений, связанных с обслуживанием разноприоритетных вызовов. Кроме того, данные аппроксимации были недостаточно исследованы в плане их практического применения.

Таким образом, в результате анализа специфики функционирования современных МЦОВ и существующих математических моделей сформулирована задача по исследованию ВВХ качества обслуживания вызовов.

Во второй главе разработана аналитическая модель МЦОВ, позволяющая учитывать три класса вызовов, уход ВП вызовов из-за «нетерпеливости» пользователей, динамические приоритеты для НП вызовов и нестационарность параметров МЦОВ.

Данная модель МЦОВ является достаточно сложной, так что выполнить её анализ при помощи простых марковских моделей не представляется возможным даже в случае предположения о стационарности параметров МЦОВ.

Поэтому для получения таких важных характеристик, как количество всех вызовов в МЦОВ в момент времени t и распределение времени ожидания разных классов вызовов, были выбраны методы непрерывной и диффузионной аппроксимаций, широко применяющиеся в различных областях науки. В ряде работ показано, что непрерывная аппроксимация достоверно предсказывает рост очереди в нестационарных моделях при интенсивном увеличении трафика, что особенно актуально для современных МЦОВ, а диффузионная аппроксимация позволяет достоверно оценивать характеристики при высокой загруженности МЦОВ, когда коэффициент загрузки (t) 1. Расчет характеристик качества обслуживания в рассматриваемой модели другими способами невозможен, либо становится непригодным из-за больших вычислительных затрат.

Рассматриваемая модель представлена на рис. 1, где приняты следующие обозначения: (t), µ – интенсивности поступления и обслуживания вызоj j вов класса j соответственно, j = 1,2,3, n – количество операторов, – интенсивность отказов от обслуживания из-за «нетерпеливости», 2 и 3 – интенсивности перехода НП вызовов классов 2 и 3 в ВП очередь соответственно.

Вызовы в МЦОВ внутри данного класса обслуживаются в соответствии с дисциплиной FCFS (первым пришел – первым обслуживаешься). Общая дисциплина обслуживания в МЦОВ является приоритетной с прерыванием обслуживания НП вызовов и продолжением их обслуживания в прерванном месте. Практика показывает, что данная дисциплина позволяет максимально загрузить операторов при сохранении качества обслуживания ВП вызовов. В модели рассматриваются однородные операторы, обладающие идентичными навыками, и бесконечная очередь, поскольку предполагается, что количество линий в МЦОВ будет достаточным для предотвращения блокировки вызовов.

Исследование такой системы проводилось с учетом того, что процессы поступления ВП и НП вызовов являются нестационарными и пуассоновскими, а промежутки времени обслуживания независимо и экспоненциально распределены.

Pages:     || 2 | 3 |






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