На правах рукописи

Хатунцев Антон Борисович

РАЗРАБОТКА МЕТОДА АНАЛИЗА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА

ОБСЛУЖИВАНИЯ СИГНАЛЬНЫХ СООБЩЕНИЙ В ГИБРИДНЫХ

СЕТЯХ С КОММУТАЦИЕЙ КАНАЛОВ И ПАКЕТОВ

Специальность 05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 2011

Работа выполнена на кафедре Автоматической электросвязи Федерального государственного образовательного бюджетного учреждения высшего профессионального образования Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ)

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор, Пшеничников Анатолий Павлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, Самуйлов Константин Евгеньевич кандидат технических наук, Летников Андрей Иванович

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научноисследовательский институт связи (ФГУП ЦНИИС)

Защита состоится «10» ноября 2011 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д.219.001.03 при Московском техническом университете связи и информатики по адресу: 111024, г. Москва, ул. Авиамоторная, д. 8а, ауд. А.455.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МТУСИ.

Автореферат разослан «_» _ 20 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, Д.219.001. к.т.н., доц. Ерохин С.Д.

Общая характеристика работы

Актуальность темы диссертации. На современном этапе развития сетей связи в период их конвергенции, ввода в эксплуатацию сетей следующего поколения особое внимание со стороны пользователей и операторов уделяется качеству предоставляемых услуг. В условиях активного проникновения телекоммуникаций во все сферы жизни общества и обострения конкуренции на рынке телекоммуникаций для операторов связи важно “удержать” клиента. Негативные последствия неудовлетворительного качества предоставляемых услуг не ограничиваются только прямыми финансовыми потерями, а ведут к ухудшению имиджа компании. Это сопровождается оттоком недовольных пользователей к конкурентам, снижением привлекательности оператора и компании в целом в глазах потенциальных клиентов, партнёров, акционеров и инвесторов.

В настоящее время происходят радикальные перемены в технологиях связи. На смену коммутации каналов приходит коммутация пакетов, активно внедряются новые технологии на уровнях транспорта и доступа, телекоммуникационные технологии интегрируются с информационными. В условиях функционирования гибридных сетей с коммутацией каналов и пакетов качество предоставляемых услуг зависит от взаимодействия систем сигнализации.

Нормы на параметры процесса обслуживания сигнальных сообщений в гибридных сетях связи не регламентированы. Поэтому разработка метода оценки вероятностно-временных характеристик систем сигнализации при установлении соединений в таких сетях является актуальной задачей.

Большой вклад в развитие и внедрение систем сигнализаций, в частности, ОКС-7 и SIP на телефонных и мультисервисных сетях России внесли Аджемов А.С., Башарин Г.П., Гольдштейн Б.С., Кучерявый А.Е., Самуйлов К.Е., Соколов Н.А., Шнепс-Шнеппе М.А. и другие.

Цель работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка метода оценки вероятностно-временных характеристик процесса обслуживания сигнальных сообщений при взаимодействии систем сигнализации в сетях связи с коммутацией каналов и пакетов для поддержания качества предоставления услуг связи на должном уровне.

Для достижения этой цели в диссертации решены следующие задачи:

проведен анализ условий перехода к сетям следующего поколения в РФ и обоснована необходимость разработки метода оценки параметров качества функционирования гибридной сети связи при взаимодействии систем и протоколов сигнализации;

проведен численный анализ существующих методов расчета интенсивности сигнальной нагрузки в гибридных сетях связи при взаимодействии протоколов сигнализаций ОКС-7, SIGTRAN и SIP;

разработаны функциональная и математическая модели установления сигнальных соединений из цифровой сети ТфОП в сеть IP/MPLS и обратно в виде сети массового обслуживания;

разработан метод расчета показателей качества обслуживания сигнальных сообщений при взаимодействии протоколов сигнализации ОКС-7, SIGTRAN и SIP в сети с коммутацией каналов и пакетов.

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использованы методы системного анализа, теории массового обслуживания, теории телетрафика, сетей связи, имитационного моделирования.

Научная новизна 1. Численный анализ существующих методов расчета интенсивности сигнальной нагрузки при взаимодействии протоколов ОКС-7, SIGTRAN и SIP показал, что характер интенсивности сигнальной нагрузки в гибридной сети связи носит несимметричный характер в зависимости от направления установления соединения. Получена оценка степени ассиметричности сигнальной нагрузки.

2. Разработан алгоритм оценки необходимого канального ресурса для обслуживания сигнального трафика протокола SIP в зависимости от интенсивности поступающих в сеть вызовов, учитывающий все типы сообщений протокола SIP при различной вероятности состояния вызова.

3. С использованием принципов взаимодействия сигнальных протоколов ОКС-7, SIGTRAN и SIP для случаев прямого и обратного направлений установления соединения разработаны функциональные схемы сети сигнализации в гибридной сети связи. На их основе процесс обслуживания потоков сигнальных сообщений представлен математической моделью в виде стационарной неоднородной экспоненциальной сети массового обслуживания.

4. Разработан метод расчета показателей качества обслуживания сигнальных сообщений ОКС-7, SIGTRAN и SIP в сети с коммутацией каналов и пакетов для случаев экспоненциального и детерминированного распределений длительности обслуживания заявок. Задание характеристик производительности телекоммуникационного оборудования и типа сетей связи позволяет производить оценку величины задержки сигнальных сообщений на каждом узле сети, сетевую задержку, а также длительность установления соединения «из конца в конец» в местных, региональных и междугородных сетях связи.

Основные положения работы, выносимые на защиту 1. Участок гибридной сети «контроллер шлюзов – прокси-сервер SIP - SIP-терминал»

является наиболее чувствительным к ресурсу канала, зарезервированного под сигнальную нагрузку. Так, требуемый канальный ресурс для передачи функциональных сигналов SIGTRAN составляет лишь 8-13% от ресурса, необходимого для обслуживания аналогичной интенсивности поступающих вызовов на этом участке сети с применением протокола SIP.

2. В результате анализа существующих методов расчета интенсивности сигнальной нагрузки установлено:

в гибридной сети с коммутацией каналов и пакетов для обслуживания каждого поступающего из цифровой сети ТфОП запроса на установление соединения к SIP-терминалу требуется зарезервировать 40 кбит/с ресурса канала для обслуживания сигнального трафика протокола SIP;

при увеличении интенсивности поступающих в сеть вызовов на каждые 100 выз/с необходимая скорость выделенных под сигнальную нагрузку каналов для сообщений SIGTRAN и SIP возрастает на 40-60%, не зависимо от направления установления соединения.

3. Максимальную задержку при установлении соединения в гибридной сети связи при обработке пакетов ISUP, SIGTRAN и SIP вносит прокси-сервер SIP. Его доля в величине суммарной задержки пребывания сигнальных сообщений в остальных узлах сети составляет от 25% до 60%, в зависимости от интенсивности поступающего из цифровой сети ТфОП потока запросов на установление 4. В гибридной сети связи с коммутацией каналов и пакетов при увеличении интенсивности поступающего из цифровой сети ТфОП потока запросов на установление соединения к SIP-терминалам на каждые 100-120 пак/с задержка пребывания сигнальных сообщений в узлах сети пропорционально возрастает 5. Сравнение результатов оценки показателей качества обслуживания сигнальных сообщений ОКС-7, SIGTRAN и SIP в гибридной сети с коммутацией каналов и пакетов для случаев экспоненциального и детерминированного распределений длительности обслуживания заявок в узлах сети с результатами имитационного моделирования показало, что аналитический метод дает оценку сверху с относительной погрешностью не более 9%.

6. Численный анализ показателей качества обслуживания сигнальных сообщений при взаимодействии ОКС-7, SIGTRAN и SIP показал следующее:

задержки в каждом сетевом домене IP-участка сети укладываются в нормы по задержкам сигнальных сообщений для сетей с коммутацией пакетов;

задержки в наиболее типичной для условий РФ структуре, состоящей из трех доменов «местная сеть оператора 1 – транзитная сеть оператора 2 – местная сеть оператора 3» укладываются в нормы, разработанные для сообщений Следовательно, для гибридных сетей связи с коммутацией каналов и пакетов могут быть рекомендованы величины допустимых задержек сигнальных пакетов и длительности установления соединения, принятые для сетей связи следующего Личный вклад. Результаты диссертационной работы получены автором самостоятельно, математические процедуры и программные средства разработаны при его непосредственном участии.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Разработанный в диссертационной работе метод оценки вероятностно-временных характеристик установления сигнальных соединений в гибридной сети связи реализован в виде программы для ПЭВМ и пригоден для проведения инженерных расчетов при проектировании сетей связи следующего поколения. Результаты диссертационной работы вошли в научноисследовательские отчеты по теме «Разработка методов по управлению сетью сигнализации при взаимодействии сетей с коммутацией каналов и пакетов ОАО МГТС», использованы при разработке технических требований на тестирование оборудования IMS (IP Multimedia Subsystem) различных производителей, а также использованы в учебном процессе кафедры АЭС МТУСИ в виде лекции по дисциплине “Сети связи” специальности 210406 – Сети связи и системы коммутации, что подтверждено соответствующими актами.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава МТУСИ (2006-2010 годы), на Всероссийской конференции с международным участием “Информационно-телекоммуникационные технологии и математическое моделирование высокотехнологичных систем” в РУДН ( год); на конференциях «Телекоммуникационные и вычислительные системы» в рамках Международного форума информатизации (2006-2009 годы); на кафедре Автоматической электросвязи МТУСИ.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 13 печатных работах, в том числе в пяти журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 122 наименований и приложения. Основная часть содержит 142 страницы, включая 39 рисунков и 32 таблицы.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, перечислены основные научные результаты диссертации, определены практическая ценность и область применения результатов, приведены сведения об апробации работы, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ условий перехода к сетям следующего поколения в РФ и обоснована необходимость разработки метода оценки параметров качества функционирования гибридной сети связи при взаимодействии систем и протоколов сигнализации.

Проведен анализ структурных схем построения гибридных сетей связи с коммутацией каналов и пакетов в российских условиях. Выбрана типовая схема сети для дальнейшего анализа и расчетов в диссертационной работе (рис. 1).

Проведен анализ нормативных документов международных организаций по стандартизации в телекоммуникациях в области качества работы сети сигнализации. Сделан вывод о том, что на современном этапе внедрения сетей следующего поколения не нормированы параметры качества функционирования сети сигнализации в гибридных сетях связи. Поскольку в современных сетях ТфОП технология коммутации каналов уступает место пакетной коммутации (сигнальные сообщения системы ОКС-7 передаются по сети с коммутацией пакетов), в диссертационной работе поставлена задача установить применимость норм качества функционирования сети сигнализации в сетях NGN к гибридным сетям связи.

Анализ существующей литературы по теме диссертационной работы показал, что в настоящее время отсутствует метод оценки качества обслуживания сигнальных сообщений в гибридных сетях связи. Поэтому в первой главе поставлена задача разработки метода оценки вероятностно-временных характеристик систем сигнализации при установлении соединений в гибридной сети связи.

Во второй главе проведен численный анализ существующих методов расчета интенсивности сигнальной нагрузки в сети с коммутацией каналов и с коммутацией пакетов.

Показано, что в гибридных сетях связи не зависимо от типа и производительности оборудования, при установлении одного соединения из цифровой сети ТфОП в IP-сеть интенсивность сигнальной нагрузки всегда превышает аналогичную величину при инициировании вызова из IP-сети в сеть ТфОП на 5% на участке ОКС-7, на 6% - на участке SIGTRAN и на 34% - на участке SIP, что свидетельствует о ее несимметричности.

Анализ сетевых структур, состоящих из двух и более доменов, показал, что при усложнении структуры сети интенсивность сигнальной нагрузки при установлении соединения в гибридной сети связи возрастает в зависимости от количества доменов, но её соотношение для участков ОКС-7, SIGTRAN и SIP сохраняется.

В целях планирования объема канального ресурса гибридной сети связи проведен анализ соотношения необходимой скорости выделенных под сигнальную нагрузку каналов связи на участках SIGTRAN и SIP при диапазоне интенсивности поступающих в сеть вызовов 150 – 350 выз/с. Требуемая для передачи пакетов SIGTRAN скорость канала связи составляет 8-13% от скорости, которая необходима для обслуживания аналогичной интенсивности поступающих вызовов с применением протокола SIP. Также установлено, что при увеличении интенсивности поступающих в сеть вызовов на каждые 100 выз/с необходимая скорость выделенных под сигнальную нагрузку каналов для сообщений SIGTRAN и SIP будет возрастать на 40-60%, не зависимо от типа сетевого оборудования и направления установления соединения.

Разработан алгоритм оценки объема канального ресурса для обслуживания сигнального трафика протокола SIP в зависимости от интенсивности поступающих в сеть вызовов.

Численный анализ показал, что для обслуживания каждого поступающего вызова потребуется зарезервировать 40 кбит/с из ресурса скорости канала, независимо от типа применяющегося оборудования пакетной коммутации.

Третья глава посвящена разработке метода расчета показателей качества обслуживания сигнальных сообщений при взаимодействии протоколов ОКС-7, SIGTRAN и SIP в сети с коммутацией каналов и пакетов, приведенной на рис.1.

В этих целях на основании разработанной функциональной схемы сети сигнализации в гибридной сети связи (рис.2), разработана математическая модель обмена сигнальными сообщениями между цифровой сетью ТфОП и сетью IP на базе протокола SIP при установлении голосового соединения в виде открытой стационарной неоднородной экспоненциальной сети массового обслуживания (рис. 3).

Рис. 2. Функциональная схема установления соединения ТфОП-SIP Рис. 3. Модель установления сигнальных соединений в гибридной сети связи Дисциплины обслуживания в узлах, задающие порядок выбора из очереди в освободившийся прибор заявок одинакового приоритета, представляют собой тип FCFS первым поступил, первым обслужен (узлы 2,5,7) и IS - обслуживание без очереди (узлы 1,3,4,6,8,9). Исходя из свойств СМО, модель установления сигнальных соединений по протоколу SIP в сети NGN относится к классу BCMP-сетей.

Для описания входа и выхода заявок из сети введены дополнительные узлы 0 и 10 (на рис.3 не показаны). Тогда множество узлов имеет вид M = {0,1,..., M }, где М = 10. Будем считать, что при переходе в узел 10 заявка меняет тип на r0 = 0. Учитывая все существующие в разработанной модели типы заявок, множество типов заявок R = {0,1,..., R}, где R = 25.

Заявка типа r, находящаяся на обслуживании в узле i, называется ( i, r ) -заявкой. Обозначим L = {( i, r ) : i M, r R } - множество всех допустимых типов заявок.

Переходы между множеством L заявок описывает расширенная матрица вероятностей переходов Система уравнений равновесия для интенсивности потоков заявок в узлах сети:

ir - интенсивность поступающего на узел i потока заявок типа r; - интенсивность пуассоновского потока заявок, поступающего на узел 1 (сообщения IAM), 2 - на узел (сообщения ACM и ANM), 3 - на узел 10, имитирующий выход заявок из сети (сообщения ACK, ACM и ANM).

Тогда решение уравнений равновесия для интенсивности потоков в узлах сети имеет следующий вид:

Состояние сети характеризуется вектором n = ( n1, n 2,..., n M ), n i = ( ni1, ni 2,..., niR ), nir – число ( i, r ) -заявок, а состояние узла i - числом сигнальных сообщений, находящихся на обслуживании в узле i, ni =. Интенсивность обслуженных заявок сигнальных сообщений в узле i обозначена поступающей в узел i сигнальной нагрузки.

Узлы 2,5,7 с дисциплиной обслуживания FCFS представляют собой систему M/M/1/.

Узлы 1,3,4,6,8,9 с дисциплиной обслуживания IS можно представить системой M/M//0.

Введенные для моделирования входа и выхода заявок из сети узлы 0 и не рассматриваются.

Согласно теореме BCMP, выражение для стационарных вероятностей для обоих видов дисциплин обслуживания в узлах запишется следующим образом:

Для того чтобы учесть задержку, создаваемую сигнальными сообщениями на участке «Контроллер шлюзов – медиа-шлюз», введены узлы 11 (IP сеть 4) и 12 (Медиа-шлюз) и разработана модель их взаимодействия по протоколу MEGACO при установлении соединения (рис. 4).

Рис. 4. Модель обмена сигнальными пакетами между SX и MGW Заявки №№1-4 инициируются после получения контроллером шлюзов (SX) сообщения IAM [Sigtran] от сигнального шлюза (SGW). После получения заявки №4 контроллер шлюзов посылает сообщение INVITE на прокси- сервер SIP.

Заявки №№5-8 инициируются после получения контроллером шлюзов сообщения 200(OK) от Прокси-сервера. После получения заявки №8 контроллер шлюзов посылает сообщение ANM на сигнальный шлюз.

Заявки №№9-12 инициируются после отправки контроллером шлюзов сообщения ANM к сигнальному шлюзу. После отправки заявки №12 контроллер шлюзов посылает сообщение ACK на Прокси- сервер SIP. При этом в модели фаза разъединения после успешной RTPсессии не рассматривается.

В диссертационной работе принято, что задержки обработки сообщений и транзакций протокола MEGACO входят в максимальную величину транзитной задержки на участке IPсети между контроллером шлюзов и медиа-шлюзом, то есть dMEGACO = 2RTTMEGACO, где RTT (Round Trip Time) – время сетевой задержки.

Суммируя среднее время пребывания заявки в узлах по траектории ее следования с задержкой на транзитной IP-сети и задержкой обмена сигнальными пакетами MEGACO, получаем формулу для расчета среднего времени D пребывания заявки в системе, согласно принятой нумерации узлов, при условии однотипности всех заявок в системе:

где ki – количество входящих заявок в i-й узел; di - задержка заявки в i-м узле.

По формуле Литтла для узлов 2,5,7, исходя из предположений теоремы BCMP об экспоненциальном времени длительности обслуживания заявок в узлах с дисциплиной обслуживания FCFS, получаем среднее время di пребывания заявки в i-ом узле сети:

где R (i) – множество типов заявок, проходящих через узел i; Ni – среднее число заявок, находящихся на обслуживании в узле i.

Для системы M|D|1| из формулы Полячека-Хинчина время пребывания заявки в узле определяется следующим образом:

где bi = i-1 – среднее время обработки заявки процессором, Из теоремы Севастьянова Б.А. известно, что формула Эрланга справедлива при любом законе распределения длительности занятия. Поэтому для узлов 1,3,4,6,8,9 значение времени пребывания заявки в узле с дисциплиной обслуживания IS будет di = i-1.

Таким образом, время пребывания заявки в узлах рассчитывается по следующим формулам (табл. 2):

Табл.2. Расчетные формулы вычисления длительности обслуживания заявки в узлах сети Длительность обслуживания в каждом узле – случайная величина, Длительность обслуживания в каждом распределенная по экспоненциальному узле – постоянная величина Для систем M/M/1/ и M/M//0 получаем следующую формулу расчета:

Поскольку в системах M/D/1/ и M/D//0 длительность обслуживания является постоянной величиной, расчет суммарной задержки по формуле (4) дает приближенные значения:

Блок-схема алгоритма расчета задержки передачи сигнальных сообщений по математической модели представлена на рис. 5.

Рис. 5. Алгоритм проведения расчетов задержки передачи сигнальных сообщений Важно заметить, что в предположении детерминированности длительности обслуживания заявок в узлах системы, расчет суммарной задержки по формуле (7) дает приближенные значения. Для оценки погрешности вычислений времени пребывания заявок в узлах сети выполнено имитационное моделирование.

В четвертой главе для проведения численного анализа были заданы следующие начальные условия:

в соответствии с рис. 1 принято, что задержкой между узлами «Прокси-сервер» и «Контроллер шлюзов», можно пренебречь, полагая, что они находятся на одном узле связи (т.е. в формуле (7) d6 = 0);

рассматриваются три схемы соединений на сетях связи РФ в зависимости от удаленности конечного абонента - местная, региональная и междугородная;

на узлах сети применяется идентичное по своим характеристикам телекоммуникационное оборудование производителей Cisco, Alcatel, Huawei, Italtel. Максимальная производительность сигнального шлюза и прокси-сервера составляет 300 выз/с, контроллера шлюзов – 1000 выз/с;

необходимый для проведения численного анализа диапазон реальных транзитных задержек на пакетных сетях связи РФ, с учетом задержки распространения сигнала, составляет 510 мс для местной, 2030 мс – для зоновой и 6085 мс – для междугородной сети связи.

расчеты проведены для следующих значений вероятностей состояния вызова:

«Успешное установление соединения» - 0,55; «Вызываемый абонент занят» - 0,25;

«Вызываемый абонент не отвечает» - 0,2.

Численный анализ показателей качества обслуживания сигнальных сообщений в сети связи с коммутацией каналов и пакетов в зависимости от интенсивности поступающих сигнальных сообщений проводился согласно алгоритму на рис.5. По его итогам были получены следующие результаты:

интенсивность сигнальной нагрузки на каждом узле сети (рис. 6);

задержка пребывания пакетов в узлах сети (рис. 7);

задержка передачи сигнальных сообщений (табл. 3);

время установления соединения «из конца в конец» (табл. 4).

Рис. 6. Зависимость интенсивности сигнальной нагрузки в узлах сети от интенсивности Рис. 7. Значения задержки пребывания пакетов в узлах сети С учетом повышения быстродействия телекоммуникационного оборудования, был проведен анализ влияния увеличения максимальной производительности основных узлов сети на задержку сигнальных пакетов. Так, при поступающих в сеть со стороны ТфОП запросах на установление соединения в секунду увеличение производительности сигнального шлюза на 40% не окажет существенного влияния на задержку пакетов в узлах сети – она снизится на 3%. Увеличение производительности прокси-сервера на 40% позволяет снизить задержку в нем на 72%.

Табл.3. Задержка передачи сигнальных сообщений Значения задержки сигнальных сообщений, мс, при заданной Тип сети Местная Зоновая Табл.4. Время установления соединения «из конца в конец»

Время установления соединения «из конца в конец», мс, при заданной Тип сети Местная Зоновая Данные расчеты проведены для сетевой структуры, включающей в себя от одного до трех доменов. При возрастании количества активных доменов, расчеты должны производиться для каждого нового домена отдельно и суммироваться с уже существующими.

Для подтверждения адекватности модели проведено имитационное моделирование при снятых допущениях однородности всех заявок в системе с учетом 95% доверительных интервалов.

Результаты имитационного моделирования для системы со случайной величиной длительности обслуживания заявок совпадают с результатами аналогичных расчетов по математической модели с точность 10-3. Максимальная погрешность между результатами имитационного моделирования и математической модели для системы с постоянной длительностью обслуживания составляет 9%.

Расчеты показывают, что для разработанной модели установления соединения в гибридной сети с коммутацией каналов и пакетов задержка при передаче сигнальных сообщений и время запаздывания при предоставлении услуг на местных, внутризоновых и междугородных сетях связи в РФ в целом удовлетворяют требованиям, рекомендованным международными организациями по стандартизации в области телекоммуникаций и приказами Минкомсвязи России для пакетных сетей.

В заключении представлены основные результаты работы.

1. Существующие методы оценки качества функционирования сети сигнализации в сети с коммутацией каналов и в сети с коммутацией пакетов позволяют производить расчет интенсивности сигнальной нагрузки протоколов ОКС-7, SIGTRAN и SIP, определять необходимую скорость передачи сигнальных пакетов и пропускную способность выделенного под сигнальную нагрузку канала. Метода для оценки задержки сигнальных пакетов и задержки установления соединения в гибридной сети связи не существует, что отражает актуальность задачи его разработки.

2. Численный анализ сигнальной нагрузки в гибридной сети связи при взаимодействии протоколов сигнализаций ОКС-7, SIGTRAN и SIP показал, что в гибридных сетях при установлении соединения из цифровой сети ТфОП в IP-сеть и обратно интенсивность сигнальной нагрузки не симметрична, с её преобладанием на направлении ТфОП-IP. Анализ сетевых структур, состоящих из двух и более доменов, показал, что при усложнении структуры сети интенсивность сигнальной нагрузки при установлении соединения в гибридной сети связи возрастает в зависимости от количества доменов, но её соотношение для участков ОКС-7, SIGTRAN и SIP сохраняет свои пропорции.

3. Исследование объема сигнальных сообщений SIGTRAN и SIP при анализе существующих методов расчета интенсивности сигнальной нагрузки в сети с коммутацией каналов и коммутацией пакетов позволило установить соотношение требуемого канального ресурса для передачи сигнального трафика SIGTRAN и SIP, а также разработать алгоритм определения необходимого канального ресурса для передачи сигнального трафика по протоколу SIP в зависимости от интенсивности поступающих в сеть вызовов.

4. С использованием принципов взаимодействия протоколов сигнализаций ОКС-7, SIGTRAN, SIP и структуры обмена сигнальными пакетами на уровне узлов телекоммуникационного оборудования разработаны схемы функционирования сети сигнализации в гибридной сети связи для случаев прямого и обратного направлений установления соединений.

5. Разработан приближенный аналитический метод расчета показателей качества обслуживания сигнальных сообщений ОКС-7, SIGTRAN и SIP в сети с коммутацией каналов и пакетов для случаев экспоненциального и детерминированного распределений длительности обслуживания заявок в узлах сети. Модель установления соединения представлена в виде стационарной неоднородной экспоненциальной сети массового обслуживания без учета класса заявок, состоящей из восьми узлов, при условии, что поступающий на систему поток заявок, соответствующий полезным информационным сигнальным пакетам, является простейшим. Проведена оценка величины задержки сигнальных сообщений на каждом узле сети, на всей сети в целом и время установления соединения «из конца в конец». С помощью имитационного моделирования показано, что аналитический метод дает оценку сверху с относительной погрешностью не более 9%, что доказывает его пригодность для практического использования.

6. Численный анализ показателей качества обслуживания сигнальных сообщений при взаимодействии ОКС-7, SIGTRAN и SIP позволил сделать следующие выводы:

задержки в каждом сетевом домене IP-участка сети укладываются в нормы по задержкам сигнальных сообщений для сетей с коммутацией пакетов;

задержки в наиболее типичной для условий РФ структуре, состоящей из трех доменов «местная сеть оператора 1 – транзитная сеть оператора 2 – местная сеть оператора 3» укладываются в нормы, разработанные для сообщений IAM и Следовательно, для гибридных сетей связи с коммутацией каналов и пакетов могут быть рекомендованы величины допустимых задержек сигнальных пакетов и времени запаздывания при предоставлении услуги, принятые для сетей связи следующего поколения.

7. Результаты диссертационной работы вошли в научно-исследовательскую работу кафедры АЭС МТУСИ по теме «Разработка методов по управлению сетью сигнализации при взаимодействии сетей с коммутацией каналов и пакетов ОАО МГТС», использованы при разработке технических требований на тестирование оборудования IMS (IP Multimedia Subsystem) различных производителей в рамках модернизации сети МГТС, использованы в учебном процессе кафедры АЭС МТУСИ в виде лекции по дисциплине “Сети связи” специальности 210406 – Сети связи и системы коммутации, что подтверждено соответствующими актами.

Список работ, опубликованных по теме диссертации Публикации в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, 1. Серебренникова Н.В., Хатунцев А.Б. Эволюция нормирования параметров качества протокола SIP. // Вестник связи. – 2009. - №5. – С. 10-14.

2. Абаев П.О., Хатунцев А.Б. Модель расчета вероятностно-временных характеристик установления соединений в гибридных сетях связи // Электросвязь. - 2010. - №10. – С.53-57.

3. Хатунцев А.Б. Метод оценки длительности передачи сигнальных сообщений в сети с коммутацией каналов и пакетов. // Естественные и технические науки. – 2010. - №4. – С. 275-280.

4. Абаев П.О., Хатунцев А.Б. Построение и анализ модели установления соединения по протоколу SIP в сети связи следующего поколения. // T-Comm – Telecommunications and Transport. – 2010. - №7. – С. 134-138.

5. Хатунцев А.Б. Перспективы и предпосылки внедрения сетей связи следующего поколения в современной России. // T-Comm – Telecommunications and Transport. – 2010. - №7. – С. 46-49.

Публикации по теме диссертации в прочих научных журналах и изданиях 6. Хатунцев А.Б. Качество связи в сетях нового поколения. - Труды конференции “Телекоммуникационные и вычислительные системы” МФИ-2006, - М.: МТУСИ. - 2006.

– С. 29-30.

7. Хатунцев А.Б. Выборочный и сплошной контроль качества услуг в сетях NGN. - Труды конференции “Телекоммуникационные и вычислительные системы” МФИ-2007, - М.:

МТУСИ. - 2007. – С. 17-18.

8. Пшеничников А.П., Хатунцев А.Б. Анализ взаимодействия сетей нового поколения на базе протокола SIP с сетями ТфОП. - Труды конференции “Телекоммуникационные и вычислительные системы” МФИ-2008, - М.: МТУСИ. - 2008. – С. 23-24.

9. Хатунцев А.Б. Анализ протоколов уровня управления сигнализацией и соединением в сетях связи нового поколения. - Труды конференции “Телекоммуникационные и вычислительные системы” МФИ-2008, - М.: МТУСИ. - 2008. – С. 25-26.

10. Пшеничников А.П., Хатунцев А.Б. Анализ задержек передачи функциональных сигналов при сопряжении систем сигнализации ОКС-7 и SIP. - Труды конференции “Телекоммуникационные и вычислительные системы” МФИ-2009, - М.: МТУСИ. - 2009.

– С. 25-26.

11. Хатунцев А.Б. Основные факторы перехода к сетям связи следующего поколения в РФ. Труды конференции “Телекоммуникационные и вычислительные системы” МФИ-2009, М.: МТУСИ. - 2009. – С. 27-28.

12. Хатунцев А.Б. Оценка среднего времени установления соединения в гибридной сети связи. - Труды конференции “Телекоммуникационные и вычислительные системы” МФИ-2010, - М.: МТУСИ. - 2010. – С. 16-17.

13. Хатунцев А.Б. Имитационное моделирование процесса обслуживание сигнальных сообщений из цифровой сети ТфОП в сеть IP на базе протокола SIP. – Тезисы докладов Всероссийской конференции с международным участием “Информационнотелекоммуникационные технологии и математическое моделирование высокотехнологичных систем”, - М.: РУДН. - 2011. – С. 124-126.